Für eine konsistente Rechtevergabe in betrieblichen Anwendungssystemen ist die Einbeziehung umfassender intra- und interorganisationeller Strukturen unabdingbar. Die Kernproblematik aktueller Ansätze beruht auf der inkonsistenten Zuweisung von Aufgabenträgern bei der Rechtevergabe. Die Problematik fällt speziell bei aufbauorganisatorischen Änderungen, wie der Einstellung, der Versetzung und dem Ausscheiden von Aufgabenträgern in Unternehmen, ins Gewicht. Das Resultat der inkonsistenten Rechtevergabe ist die Verletzung von (Sicherheits-)Richtlinien in den Unternehmen. Der Neuheitswert der Arbeit basiert vorrangig auf der Entwicklung eines aufbauorganisatorischen Metamodells und einer korrespondierenden deklarativen Anfragesprache. Diese Komposition ermöglicht die konsistente Rechtevergabe und damit einhergehend die Einhaltung der (Sicherheits-)Richtlinien in den betrieblichen Anwendungssystemen. Des Weiteren wird der Wartungsaufwand in den betrieblichen Anwendungssystemen bei den erwähnten aufbauorganisatorischen Änderungen reduziert.

Die Komplexität heutiger Geschäftsabläufe und die Menge der zu verwaltenden Daten stellen hohe Anforderungen an die Entwicklung und Wartung von Geschäftsanwendungen. Ihr Umfang entsteht unter anderem aus der Vielzahl von Modellentitäten und zugehörigen Nutzeroberflächen zur Bearbeitung und Analyse der Daten. Dieser Bericht präsentiert neuartige Konzepte und deren Umsetzung zur Vereinfachung der Entwicklung solcher umfangreichen Geschäftsanwendungen. Erstens: Wir schlagen vor, die Datenbank und die Laufzeitumgebung einer dynamischen objektorientierten Programmiersprache zu vereinen. Hierzu organisieren wir die Speicherstruktur von Objekten auf die Weise einer spaltenorientierten Hauptspeicherdatenbank und integrieren darauf aufbauend Transaktionen sowie eine deklarative Anfragesprache nahtlos in dieselbe Laufzeitumgebung. Somit können transaktionale und analytische Anfragen in derselben objektorientierten Hochsprache implementiert werden, und dennoch nah an den Daten ausgeführt werden. Zweitens: Wir beschreiben Programmiersprachkonstrukte, welche es erlauben, Nutzeroberflächen sowie Nutzerinteraktionen generisch und unabhängig von konkreten Modellentitäten zu beschreiben. Um diese abstrakte Beschreibung nutzen zu können, reichert man die Domänenmodelle um vormals implizite Informationen an. Neue Modelle müssen nur um einige Informationen erweitert werden um bereits vorhandene Nutzeroberflächen und -interaktionen auch für sie verwenden zu können. Anpassungen, die nur für ein Modell gelten sollen, können unabhängig vom Standardverhalten, inkrementell, definiert werden. Drittens: Wir ermöglichen mit einem weiteren Programmiersprachkonstrukt die zusammenhängende Beschreibung von Abläufen der Anwendung, wie z.B. Bestellprozesse. Unser Programmierkonzept kapselt Nutzerinteraktionen in synchrone Funktionsaufrufe und macht somit Prozesse als zusammenhängende Folge von Berechnungen und Interaktionen darstellbar. Viertens: Wir demonstrieren ein Konzept, wie Endnutzer komplexe analytische Anfragen intuitiver formulieren können. Es basiert auf der Idee, dass Endnutzer Anfragen als Konfiguration eines Diagramms sehen. Entsprechend beschreibt ein Nutzer eine Anfrage, indem er beschreibt, was sein Diagramm darstellen soll. Nach diesem Konzept beschriebene Diagramme enthalten ausreichend Informationen, um daraus eine Anfrage generieren zu können. Hinsichtlich der Ausführungsdauer sind die generierten Anfragen äquivalent zu Anfragen, die mit konventionellen Anfragesprachen formuliert sind. Das Anfragemodell setzen wir in einem Prototypen um, der auf den zuvor eingeführten Konzepten aufsetzt.

Für eine konsistente Rechtevergabe in betrieblichen Anwendungssystemen ist die Einbeziehung umfassender intra- und interorganisationeller Strukturen unabdingbar. Die Kernproblematik aktueller Ansätze beruht auf der inkonsistenten Zuweisung von Aufgabenträgern bei der Rechtevergabe. Die Problematik fällt speziell bei aufbauorganisatorischen Änderungen, wie der Einstellung, der Versetzung und dem Ausscheiden von Aufgabenträgern in Unternehmen, ins Gewicht. Das Resultat der inkonsistenten Rechtevergabe ist die Verletzung von (Sicherheits-)Richtlinien in den Unternehmen. Der Neuheitswert der Arbeit basiert vorrangig auf der Entwicklung eines aufbauorganisatorischen Metamodells und einer korrespondierenden deklarativen Anfragesprache. Diese Komposition ermöglicht die konsistente Rechtevergabe und damit einhergehend die Einhaltung der (Sicherheits-)Richtlinien in den betrieblichen Anwendungssystemen. Des Weiteren wird der Wartungsaufwand in den betrieblichen Anwendungssystemen bei den erwähnten aufbauorganisatorischen Änderungen reduziert.

Database systems build an integral component of today’s software systems and as such they are the central point for storing and sharing a software system’s data while ensuring global data consistency at the same time. Introducing the primitives of roles and their accompanied metatype distinction in modeling and programming languages, results in a novel paradigm of designing, extending, and programming modern software systems. In detail, roles as modeling concept enable a separation of concerns within an entity. Along with its rigid core, an entity may acquire various roles in different contexts during its lifetime and thus, adapts its behavior and structure dynamically during runtime. Unfortunately, database systems, as important component and global consistency provider of such systems, do not keep pace with this trend. The absence of a metatype distinction, in terms of an entity’s separation of concerns, in the database system results in various problems for the software system in general, for the application developers, and finally for the database system itself. In case of relational database systems, these problems are concentrated under the term role-relational impedance mismatch. In particular, the whole software system is designed by using different semantics on various layers. In case of role-based software systems in combination with relational database systems this gap in semantics between applications and the database system increases dramatically. Consequently, the database system cannot directly represent the richer semantics of roles as well as the accompanied consistency constraints. These constraints have to be ensured by the applications and the database system loses its single point of truth characteristic in the software system. As the applications are in charge of guaranteeing global consistency, their development requires more effort in data management. Moreover, the software system’s data management is distributed over several layers, which results in an unstructured software system architecture. To overcome the role-relational impedance mismatch and bring the database system back in its rightful position as single point of truth in a software system, this thesis introduces the novel and tripartite RSQL approach. It combines a novel database model that represents the metatype distinction as first class citizen in a database system, an adapted query language on the database model’s basis, and finally a proper result representation. Precisely, RSQL’s logical database model introduces Dynamic Data Types, to directly represent the separation of concerns within an entity type on the schema level. On the instance level, the database model defines the notion of a Dynamic Tuple that combines an entity with the notion of roles and thus, allows for dynamic structure adaptations during runtime without changing an entity’s overall type. These definitions build the main data structures on which the database system operates. Moreover, formal operators connecting the query language statements with the database model data structures, complete the database model. The query language, as external database system interface, features an individual data definition, data manipulation, and data query language. Their statements directly represent the metatype distinction to address Dynamic Data Types and Dynamic Tuples, respectively. As a consequence of the novel data structures, the query processing of Dynamic Tuples is completely redesigned. As last piece for a complete database integration of a role-based notion and its accompanied metatype distinction, we specify the RSQL Result Net as result representation. It provides a novel result structure and features functionalities to navigate through query results. Finally, we evaluate all three RSQL components in comparison to a relational database system. This assessment clearly demonstrates the benefits of the roles concept’s full database integration.

Database systems build an integral component of today’s software systems and as such they are the central point for storing and sharing a software system’s data while ensuring global data consistency at the same time. Introducing the primitives of roles and their accompanied metatype distinction in modeling and programming languages, results in a novel paradigm of designing, extending, and programming modern software systems. In detail, roles as modeling concept enable a separation of concerns within an entity. Along with its rigid core, an entity may acquire various roles in different contexts during its lifetime and thus, adapts its behavior and structure dynamically during runtime. Unfortunately, database systems, as important component and global consistency provider of such systems, do not keep pace with this trend. The absence of a metatype distinction, in terms of an entity’s separation of concerns, in the database system results in various problems for the software system in general, for the application developers, and finally for the database system itself. In case of relational database systems, these problems are concentrated under the term role-relational impedance mismatch. In particular, the whole software system is designed by using different semantics on various layers. In case of role-based software systems in combination with relational database systems this gap in semantics between applications and the database system increases dramatically. Consequently, the database system cannot directly represent the richer semantics of roles as well as the accompanied consistency constraints. These constraints have to be ensured by the applications and the database system loses its single point of truth characteristic in the software system. As the applications are in charge of guaranteeing global consistency, their development requires more effort in data management. Moreover, the software system’s data management is distributed over several layers, which results in an unstructured software system architecture. To overcome the role-relational impedance mismatch and bring the database system back in its rightful position as single point of truth in a software system, this thesis introduces the novel and tripartite RSQL approach. It combines a novel database model that represents the metatype distinction as first class citizen in a database system, an adapted query language on the database model’s basis, and finally a proper result representation. Precisely, RSQL’s logical database model introduces Dynamic Data Types, to directly represent the separation of concerns within an entity type on the schema level. On the instance level, the database model defines the notion of a Dynamic Tuple that combines an entity with the notion of roles and thus, allows for dynamic structure adaptations during runtime without changing an entity’s overall type. These definitions build the main data structures on which the database system operates. Moreover, formal operators connecting the query language statements with the database model data structures, complete the database model. The query language, as external database system interface, features an individual data definition, data manipulation, and data query language. Their statements directly represent the metatype distinction to address Dynamic Data Types and Dynamic Tuples, respectively. As a consequence of the novel data structures, the query processing of Dynamic Tuples is completely redesigned. As last piece for a complete database integration of a role-based notion and its accompanied metatype distinction, we specify the RSQL Result Net as result representation. It provides a novel result structure and features functionalities to navigate through query results. Finally, we evaluate all three RSQL components in comparison to a relational database system. This assessment clearly demonstrates the benefits of the roles concept’s full database integration.