Serviceevolution erlaubt es, einen Service durch einen anderen Service zu verfeinern oder zu ersetzen. Der Austausch durch einen anderen Service sollte garantieren, dass alle oder ausgewählte Partner des Originalservices erhalten bleiben. In dieser Arbeit entwickeln wir einen Ansatz welcher einem Serviceentwickler helfen soll, Analyse- und Syntheseaufgaben für den Serviceaustausch so durchzuführen, dass jeder Partner eines gegebenen Services beim Austausch erhalten bleibt. Wir modellieren einen Kontrollfluss eines Services als Beschreibung der Reihenfolge von asynchron kommunizierenden Ereignissen mittels eines impliziten ungeordneten Nachrichtenspeichers. Weiterhin studieren wir den Verhaltensaspekt von korrekter Interaktion zwischen Services und konzentrieren uns auf zwei Varianten von Verklemmungsfreiheit als Korrektheitskriterien von Serviceersetzung. Der wichtigste Beitrag ist ein Ansatz zur Charakterisierung jedes möglichen Austausches eines gegebenen Services. Die zentrale Idee dieses Ansatzes ist eine systematische Untersuchung der Verbindung zwischen einem Service und all seiner Partner bzgl. eines gegebenen Korrektheitskriteriums. Wir nutzen diese Verbindung um von einem gegebenen Service einen kanonischen Partner und einen kanonischen Austausch bzgl. aller Partner zu synthetisieren. Ein Service welcher den kanonischen Austausch eines gegebenen Services verfeinert wird als Austausch des gegebenen Services angesehen, wenn die Menge all seiner Partner jeden Partner des gegebenen Services enthält. Mit dem kanonischen Austausch eines gegebenen Services identifizieren wir die Menge der möglichen austauschenden Services eines gegebenen Services bei der jeder exakt die gleichen Partner wie der gegebene Service hat. Einige Ergebnisse dieser Arbeit fundieren auf früheren Arbeiten zu Austausch und Korrektheit von Services und können daher mit diesen verbunden werden um schwierigere Analyse- und Syntheseaufgaben für den Serviceaustausch durchzuführen. / Service evolution allows one service to be refined into or substituted by another service. Substituting one service by another service should guarantee to preserve all or selected partners of the original service. In this thesis, we develop an approach that shall assist a service designer, such as a domain expert, to perform analysis and synthesis tasks on service substitution. We model a control flow of services that describes the ordering of asynchronously communicating events over an implicit unordered message buffer. We study the behavioral aspect of correct interaction between services and concentrate on two variants of deadlock freedom as correctness criteria of service substitution. The major contribution of this thesis is an approach for characterizing the set of all substitutes for a given service. We systematically investigate the relationship between a service and all its partners under a given correctness criterion and employ this relationship to synthesize from a given service its canonical partner and its canonical substitute with respect to all partners. A service that refines the canonical substitute for a given service is regarded as a substitute for the given service if the set of all its partners includes every partner of the given service. With the canonical substitute of a given service, we identify a specific subset of the set of all substitutes for the given service, each of which has exactly the same set of partners as that of the given service. Parts of the results in this thesis have been established upon previous works on service substitution and correctness of services. Consequently, we can also combine our results with the related existing techniques to perform more sophisticated analysis and synthesis tasks on service substitution.

Mit der stetigen Konsolidierung der Web Service Standards vollzieht sich in der Diskussion zu serviceorientierten Architekturen ein Wechsel weg von der Implementierung und dem Deployment von Services hin zum Service Management. Die Indikatoren: Anzahl der Standardisierungsanfragen und die Menge großer Forschungsprogramme in diesem Bereich sind evident für einen wachsenden Bedarf an Managementmethoden für die Abbildung von Geschäftsanforderungen auf Servicekompositionen. Die Verwendung von semiformalen Modellen sowie die verteilte Entwicklung von SOA Services machen eine an Konventionen orientierte konstruktive Einschränkung der Freiheitsgrade bei der Prozess- und Servicemodellierung notwendig. In dieser Arbeit wird eine generische Methode vorgestellt, welche durch die Einführung von „Beschreibungsrahmen“ (Description Kits) sowohl eine Einschränkung der Modellierungsfreiheit in Bezug auf natürlichsprachliche Aspekte in fachkonzeptuellen Modellen erlaubt, als auch eine restriktive Benutzung bestehender Modellierungssprachen ermöglicht. Als Anwendungsfall wird die Konfiguration serviceorientierter Architekturen diskutiert. - (Die Dissertation ist veröffentlicht im Logos Verlag Berlin GmbH, http://www.logos-verlag.de, ISBN: 978-3-8325-2402-9) / With Service-oriented Architectures (SOA) companies are facing a paradigm shift towards services as the key unit of their enterprise architectures. An exploitation of the potential of Service-oriented Architectures is up to the applicability of semi-formal business models for a transformation into service compositions. However, several conceptual shortcomings prevent semi-formal models from being a suitable resource of an automated transformation process. Problems result from a multitude of modeling aims, objects, and procedures. Enhancements in order to solve these problems require both systematic preparation, and a methodical approach. This thesis provides a modeling method for business process-oriented SOA design using a meta-model based approach. An integrated modeling environment gives an overview of business requirements and allows appropriate assignment of SOA services to the business functions at the same time. The research refers to the example of process-oriented analysis and optimization of administrative procedures in German universities.

Mit der stetigen Konsolidierung der Web Service Standards vollzieht sich in der Diskussion zu serviceorientierten Architekturen ein Wechsel weg von der Implementierung und dem Deployment von Services hin zum Service Management. Die Indikatoren: Anzahl der Standardisierungsanfragen und die Menge großer Forschungsprogramme in diesem Bereich sind evident für einen wachsenden Bedarf an Managementmethoden für die Abbildung von Geschäftsanforderungen auf Servicekompositionen. Die Verwendung von semiformalen Modellen sowie die verteilte Entwicklung von SOA Services machen eine an Konventionen orientierte konstruktive Einschränkung der Freiheitsgrade bei der Prozess- und Servicemodellierung notwendig. In dieser Arbeit wird eine generische Methode vorgestellt, welche durch die Einführung von „Beschreibungsrahmen“ (Description Kits) sowohl eine Einschränkung der Modellierungsfreiheit in Bezug auf natürlichsprachliche Aspekte in fachkonzeptuellen Modellen erlaubt, als auch eine restriktive Benutzung bestehender Modellierungssprachen ermöglicht. Als Anwendungsfall wird die Konfiguration serviceorientierter Architekturen diskutiert. - (Die Dissertation ist veröffentlicht im Logos Verlag Berlin GmbH, http://www.logos-verlag.de, ISBN: 978-3-8325-2402-9) / With Service-oriented Architectures (SOA) companies are facing a paradigm shift towards services as the key unit of their enterprise architectures. An exploitation of the potential of Service-oriented Architectures is up to the applicability of semi-formal business models for a transformation into service compositions. However, several conceptual shortcomings prevent semi-formal models from being a suitable resource of an automated transformation process. Problems result from a multitude of modeling aims, objects, and procedures. Enhancements in order to solve these problems require both systematic preparation, and a methodical approach. This thesis provides a modeling method for business process-oriented SOA design using a meta-model based approach. An integrated modeling environment gives an overview of business requirements and allows appropriate assignment of SOA services to the business functions at the same time. The research refers to the example of process-oriented analysis and optimization of administrative procedures in German universities.

The increasing number of smart systems inevitably leads to a huge number of systems that potentially provide independently designed, autonomously operating services. In near-future smart computing systems, such as smart cities, smart grids or smart mobility, independently developed and heterogeneous services need to be dynamically interconnected in order to develop their full potential in a rather complex collaboration with others. Since the services are developed independently, it is challenging to integrate them on-the-fly at run time. Due to the increasing degree of distribution, such systems operate in a decentralized and volatile environment, where central management is infeasible. Conversely, the increasing computational power of such systems also supersedes the need for central management. The four identified key problems of adaptable, collaborative Smart Service Systems are on-demand composition of complex service structures in decentralized environments, the absence of a comprehensive, serendipity-aware specification, a discontinuity from design-time specification to run-time execution, and the lack of a development methodology that separates the development of a service from that of its role essential to a collaboration. This approach utilizes role-based models, which have a collaborative nature, for automated, on-demand service composition. A rigorous two-phase development methodology is proposed in order to demarcate the development of the services from that of their role essential to a collaboration. Therein, a collaboration designer specifies the collaboration including its abstract functionality using the proposed role-based collaboration specification for Smart Service Systems. Thereof, a partial implementation is derived, which is complemented by services developed in the second phase. The proposed middleware architecture provides run-time support and bridges the gap between design and run time. It implements a protocol for coordinated, role-based composition and adaptation of Smart Service Systems. The approach is quantitatively and qualitatively evaluated by means of a case study and a performance evaluation in order to identify limitations of complex service structures and the trade-off of employing the concept of roles for composition and adaptation of Smart Service Systems.:1 Introduction 1.1 Motivation 1.2 Terminology 1.3 Problem Statement 1.4 Requirements Analysis 1.5 Research Questions and Hypothesis 1.6 Focus and Limitations 1.7 Outline 2 The Role Concept in Computer Science 2.1 What is a Role in Computer Science? 2.2 Roles in RoleDiSCo 3 State of the Art & Related Work 3.1 Role-based Modeling Abstractions for Software Systems 3.1.1 Classification 3.1.2 Approaches 3.1.3 Summary 3.2 Role-based Run-Time Systems 3.2.1 Classification 3.2.2 Approaches 3.2.3 Summary 3.3 Spontaneously Collaborating Run-Time Systems 3.3.1 Classification 3.3.2 Approaches 3.3.3 Summary 3.4 Summary 4 On-Demand Composition and Adaptation of Smart Service Systems 4.1 RoleDiSCo Development Methodology 4.1.1 Role-based Collaboration Specification for Smart Service Systems 4.1.2 Derived Partial Implementation 4.1.3 Player & Context Provision 4.2 RoleDiSCo Middleware Architecture for Smart Service Systems 4.2.1 Infrastructure Abstraction Layer 4.2.2 Context Management 4.2.3 Local Repositories & Knowledge 4.2.4 Discovery 4.2.5 Dispatcher 4.3 Coordinated Composition and Subsequent Adaptation 4.3.1 Initialization and Planning 4.3.2 Composition: Coordinating Subsystem 4.3.3 Composition: Non-Coordinating Subsystem 4.3.4 Competing Collaborations & Negotiation 4.3.5 Subsequent Adaptation 4.3.6 Terminating a Pervasive Collaboration 4.4 Summary 5 Implementing RoleDiSCo 5.1 RoleDiSCo Development Support 5.2 RoleDiSCo Middleware 5.2.1 Infrastructure Abstraction Layer 5.2.2 Knowledge Repositories and Local Class Discovery 5.2.3 Planner 6 Evaluation 6.1 Case Study: Distributed Slideshow 6.1.1 Scenario 6.1.2 Phase 1: Collaboration Design 6.1.3 Phase 2: Player Complementation 6.1.4 Coordinated Composition and Adaptation at Run Time 6.2 Runtime Evaluation 6.2.1 General Testbed Setup and Scenarios 6.2.2 Discovery Time 6.2.3 Composition Time 6.2.4 Discussion 6.3 The ›Role‹ of Roles 6.4 Summary 7 Conclusion 7.1 Summary 7.2 Research Results 7.3 Future Work