Ausgangsphase für die Entwicklung eines Softwaresystems sind die Modellierungen eines Wirklichkeitsausschnitts. Der Wirklichkeitsausschnitt muß zunächst erklärt, analysiert, strukturiert und modelliert werden, bevor ein brauchbares Informationssystem erstellt werden kann. Das Ergebnis dieser Modellierung bezeichnet man als Datenmodell. Der Schlüssel der Datenmodellierung liegt darin, einen Wirklichkeitsausschnitt genau zu erfassen und in adäquater Weise abzubilden, d.h. den Ausschnitt widerspruchsfrei, vollständig, formal richtig und möglichst ohne Redundanz zu beschreiben. Zwei Grundtypen der Datenmodelle sind satzorientierte und objektorientierte Datenmodelle. Im satzorientierten Datenmodell werden Informationen über einen Wirklichkeitsausschnitt als Sätze dargestellt, im objektorientierten Datenmodell als Objekte. Objekte sind Ausprägungen der Klassen. Klassen sind formalisierte Begriffe, die wir durch Abstraktionen von Gegenständen der Wirklichkeit gewonnen haben. Der objektorientierte Ansatz bietet mehrere Vorteile: adäquate einfache Modellierung (Entsprechung der menschlichen Denkweise); Wiederverwendbarkeit, Wartbarkeit, Erweiterbarkeit, Änderbarkeit von Programmen; Lokalisieren von Änderungen; Modellierbarkeit der komplexen Objekte, schneller Zugriff auf Objekte; Reduzierung der Entwicklungszeit und des Entwicklungskostens des Programms; Reduzierung der Komplexität des Problems; zentrales Konzept vieler Anwendungen; drahtloser Übergang zwischen Phasen der Softwareentwicklung usw. Alle diese Vorteile ergeben sich aus dem Klassenkonzept. Trotz der Vorzüge, die das objektorientierte Datenmodell aufweist, bereitet die Umsetzung objektorientierter Konzepte Schwierigkeiten. Die Ursachen sind verschiedener Art. Zum einen ist die Theorie aufgrund ihrer Komplexität eher verwirrend als wegweisend. Es gibt noch keinen klaren theoretischen Hintergrund. Zum anderen resultiert aus einer komplexen Sicht auf den Objektbegriff eine Reihe von Forderungen und Möglichkeiten, die derzeit nicht berücksichtigt wer den. Die Grundbegriffe der Objektorientierung sind nicht genug scharf definiert. Sie enthalten Unklarheiten und sollen deshalb präzisiert werden. Diese Arbeit befaßt sich mit den Grundbegriffen der objektorientierten Datenmodellierung. Das Ziel der Arbeit besteht darin, diese Grundbegriffe zu präzisieren, zu klären und zu begründen und damit ein besseres Verständnis des objektorientierten Ansatzes zu ermöglichen. Diese Begriffe sind nicht nur aus der Sicht der Informatik, der Logik, sondern auch aus der ontologischen Sicht zu untersuchen. Der Schwerpunkt der Arbeit liegt auf der ontologischen Untersuchung solcher Begriffe.

In der Technik des Metallgusses spielt das Coldbox-Verfahren eine bedeutende Rolle. Mit ihm werden die Kerne für Gießformen hergestellt und die stellen nach dem Gießprozess die innere Kontur eines hohlen Gusserzeugnisses dar. Die Verfestigung gebundener Formstoffe im Sandkern geschieht infolge der Durchströmung eines mit gasförmigem Katalysator versetzten Luftstromes. Im Rahmen dieser Arbeit wurden die Etappen des Modellierungsprozesses und deren Methode festgelegt, die den obigen technischen Prozess abbilden. Der Modellierungsprozess beinhaltet ein mathematisches und numerisches Modell. Das numerische Modell wurde mit Hilfe von FEM und objektorientierter Programmiertechnik in C++ gelöst. Außerdem wurde die Wirkung der geometrischen Gestalt und der heterogenen Porosität auf die Durchströmung des porösen Systems mit parallel ablaufender Stoffübertragung einer Modellierung unterzogen.

Im Rahmen der Arbeit wird untersucht, wie durch die konsequente Anwendung der objektorientierten Konzepte auf die Architektur von Management Support Systemen (MSS) die beobachtbaren Integrationsbeschränkungen bislang heterogen modellierter MSS-Funktionalitäten überwunden werden können. Zur Identifikation, Auswahl und Konfiguration der diesbezüglichen Potentiale und Konzepte des objektorientierten Paradigmas und späteren Bewertung der daraus entwickelten objektorientierten MSS-Architektur wird zunächst ein dreistufiger Kriterienkatalog aufgestellt, der sich an den spezifischen integrativen Anforderungen an ein MSS orientiert.Das entwickelte MSS-Konzept, das in Form eines konkreten Smalltalk-basierten, objektorientierten MSS (ooMSS) dargestellt wird, umfaßt die drei Modellbereiche Informationsmodell, Interaktionsmodell und MSS-Modell:Das Informationsmodell ist unterteilt in ein operatives Domänenmodell zur Repräsentation heterogener Informationselemente und -mengen und ein Werkzeugmodell zur Abbildung analytischer Beziehungen und Auswertungsfunktionen auf diesen Informationselementen, u.a. mehrdimensionaler Datenanalysen (OLAP). Zur Umsetzung werden die spezialisierten Klassen Information- und ToolObject eingeführt, die über das Adapter- bzw. InterpreterPattern verbunden werden.Das Interaktionsmodell zur direkten, anwenderindividuellen Konfiguration und Manipulation relevanter Ausschnitte des Informationsmodells (Daten und Funktionen) ist nach dem Morphic-Framework realisiert.Das MSS-Modell dient der Repräsentation von technisch und fachlich möglichen bzw. sinnvollen MSS-Funktionen und -abläufe sowie deren inhaltlichen Ergebnissen. Die Modellierung erfolgt mittels der spezialisierten Klasse InformationAspect auf einer Meta-Ebene des Informationsmodells.Abschließend wird die Anwendung des Gesamtkonzepts in Form von MSS-Unterstützungsszenarien auf den Ebenen Fachanwender, Fortgeschrittener und Entwickler dokumentiert.

This thesis is about coalgebraic methods in software specification and verification. It extends known techniques of coalgebraic specification to a more general level to pave the way for real world applications of software verification. There are two main contributions of the present thesis: 1. Chapter 3 proposes a generalisation of the familiar notion of coalgebra such that classes containing methods with arbitrary types (including binary methods) can be modelled with these generalised coalgebras. 2. Chapter 4 presents the specification language CCSL (short for Coalgebraic Class Specification Language), its syntax, its semantics, and a prototype compiler that translates CCSL into higher-order logic. / Die Dissertation beschreibt coalgebraische Mittel und Methoden zur Softwarespezifikation und -verifikation. Die Ergebnisse dieser Dissertation vereinfachen die Anwendung coalgebraischer Spezifikations- und Verifikationstechniken und erweitern deren Anwendbarkeit. Damit werden Softwareverifikation im Allgemeinen und im Besonderen coalgebraische Methoden zur Softwareverifikation der praktischen Anwendbarkeit ein Stück nähergebracht. Diese Dissertation enthält zwei wesentliche Beiträge: 1. Im Kapitel 3 wird eine Erweiterung des klassischen Begriffs der Coalgebra vorgestellt. Diese Erweiterung erlaubt die coalgebraische Modellierung von Klassenschnittstellen mit beliebigen Methodentypen (insbesondere mit binären Methoden). 2. Im Kapitel 4 wird die coalgebraische Spezifikationssprache CCSL (Coalgebraic Class Specification Language) vorgestellt. Die Bescheibung umfasst Syntax, Semantik und einen Prototypcompiler, der CCSL Spezifikationen in Logik höherer Ordnung (passend für die Theorembeweiser PVS und Isabelle/HOL) übersetzt.

Besonders in Call Centern spielt die unter dem Begriff CTI (Computer Telephony Integration) zusammengefasste Integration von IT-Systemen und Telefonanlagen eine wichtige Rolle. Wenn auch diese Integration auf technischer Ebene in der Regel zufriedenstellend gelöst wird, zeigt ein Blick auf die Softwareentwicklung in diesem Bereich noch Nachholbedarf. Die vorliegende Arbeit greift dieses Problem auf und versucht, den Ansatz CTI auf die Ebene der Entwicklung verteilter Anwendungen abzubilden. Ziel dabei ist es, Erkenntnisse darüber zu erzielen, inwieweit ein allgemeines Basismodell als Framework für die Entwicklung von CTI-Anwendungen definiert werden kann und welchen Mehrwert es mit sich bringt. Parallel dazu wird die Frage untersucht, inwieweit bewährte Methoden und Technologien verteilter Systeme auf diesem Spezialgebiet ihre Anwendung finden können. Dazu wird ein allgemeines Anwendungsmodell für CTI-Lösungen und darauf aufbauend ein objektorientiertes, verteiltes Framework entworfen. Das Framework selbst wird als Prototyp implementiert und diversen Leistungsmessungen unterzogen. / Computer Telephony Integration (CTI) plays an important role wherever computer and telecommunication systems have to interact. Applications in a call center are typical examples. This integration has been studied widely from a technical viewpoint only, but not at the level of application development. Since telecommunication systems are naturally distributed systems, CTI eventually leads to distributed applications. This thesis presents an example of a general, object-oriented framework for CTI applications and examines the use of proven technologies and methodologies for distributed applications. Based on a prototype implementation the practicability of the concept is being examined and verified.

The interrelations of a set of software objects are usually manifold and complex. Common object-oriented programming languages provide constructs for structuring objects according to shared properties and behavior, but fail to provide abstraction mechanisms for the interactions of objects. Roles seem to be a promising approach to solve this problem as they focus on the behavior of an object in a certain context. Combining multiple roles yields collaborations, an interesting abstraction and reuse unit. However, existing approaches towards roles in programming languages require vast extensions of the underlying language or even propose new languages. We propose a programming technique that enables role-based programming with commonly available language constructs. Thus, programmers can express roles and collaborations by simply using a library, and hence, without the need to change the language, its compiler, and its tools. We explain our proposal on a language-independent level. Moreover, we provide an implementation in form of a library for the Scala programming language. Finally, we apply our ideas to design patterns and analyze to which extent these can be expressed and reused with roles. / Die Zusammenhänge zwischen Softwareobjekten sind vielfältig und komplex. In den meisten objektorientierten Programmiersprachen werden Objekte an Hand von gemeinsamen Eigenschaften und Verhalten klassifiziert. Konstrukte zum Strukturieren bezüglich ihrer Interaktionen fehlen jedoch. Ein vielversprechender Lösungsansatz sind Rollen, welche das Verhalten von Objekten in einem bestimmten Kontext beschreiben. Zusammenhängende Rollen können zu Kollaborationen abstrahiert werden. Diese sind insbesondere als wiederverwendbare Bausteine interessant. Allerdings verändern bisherige Ansätze zu rollenbasiertem Programmieren die zu Grunde liegende Sprache erheblich oder schlagen gar neue Sprachen vor. Im Gegensatz dazu zeigen wir eine Programmiermethode, die rollenbasiertes Programmieren mit üblichen Sprachkonstrukten ermöglicht. Somit können Rollen und Kollaborationen als Bibliothek bereitgestellt werden, also ohne Sprache, Compiler und Werkzeuge anpassen zu müssen. Wir erläutern unseren Ansatz zunächst sprachunabhängig. Desweiteren wird eine Implementierung als Bibliothek für die Scala Programmiersprache präsentiert. Als praktische Anwendung stellen wir Entwurfsmustern dar und überprüfen, inwiefern sich diese mit Rollen ausdrücken und wiederverwenden lassen.

Besonders in Call Centern spielt die unter dem Begriff CTI (Computer Telephony Integration) zusammengefasste Integration von IT-Systemen und Telefonanlagen eine wichtige Rolle. Wenn auch diese Integration auf technischer Ebene in der Regel zufriedenstellend gelöst wird, zeigt ein Blick auf die Softwareentwicklung in diesem Bereich noch Nachholbedarf. Die vorliegende Arbeit greift dieses Problem auf und versucht, den Ansatz CTI auf die Ebene der Entwicklung verteilter Anwendungen abzubilden. Ziel dabei ist es, Erkenntnisse darüber zu erzielen, inwieweit ein allgemeines Basismodell als Framework für die Entwicklung von CTI-Anwendungen definiert werden kann und welchen Mehrwert es mit sich bringt. Parallel dazu wird die Frage untersucht, inwieweit bewährte Methoden und Technologien verteilter Systeme auf diesem Spezialgebiet ihre Anwendung finden können. Dazu wird ein allgemeines Anwendungsmodell für CTI-Lösungen und darauf aufbauend ein objektorientiertes, verteiltes Framework entworfen. Das Framework selbst wird als Prototyp implementiert und diversen Leistungsmessungen unterzogen. / Computer Telephony Integration (CTI) plays an important role wherever computer and telecommunication systems have to interact. Applications in a call center are typical examples. This integration has been studied widely from a technical viewpoint only, but not at the level of application development. Since telecommunication systems are naturally distributed systems, CTI eventually leads to distributed applications. This thesis presents an example of a general, object-oriented framework for CTI applications and examines the use of proven technologies and methodologies for distributed applications. Based on a prototype implementation the practicability of the concept is being examined and verified.

Die Arbeit untersucht die Realisierungsmöglichkeiten der Potenziale des objektorientierten Paradigmas im Bereich der Management Support Systems (MSS). Die Untersuchung konzentriert sich dabei auf die grundlegende Datenhaltungskomponente, das Data Warehouse (DWH) respektive Object Warehouse. Dazu wird im ersten Teil zunächst nach einer ausführlichen Analyse der Begriffslandschaft im Bereich der Management Support Systems und einer geeigneten Neudefinition und Einordnung des Data Warehouse auf den Entwicklungspfad des Data Warehouse eingegangen, bei welchem insbesondere die Anforderungen und Zielsetzungen des Data-Warehouse-Konzeptes herausgearbeitet werden. Darauf aufbauend wird ein generelles, systemunabhängiges Data-Warehouse-Konzept entwickelt und gegenüber den in der Literatur und Praxis vorherrschenden, konventionellen Konzepten bewertet. Basierend auf einer umfassenden Klassifizierung und Analyse des objektorientierten Paradigmas und seiner MSS- und DWH-spezifischen Verbesserungspotenziale erfolgt anschließend die Konzeption für ein Object Warehouse. Angesichts der erheblichen Anzahl bezüglich Konzepten und Zielsetzungen sehr unterschiedlicher Objekt-Paradigmata, muss die gleichwohl notwendige Paradigmen-Diskussion und Integration teilweise beschränkt auf den Teilaspekt der Objectbase Management Systems (OBMS) erfolgen, speziell auf solche, die die geforderten semantischen Modellierungsmöglichkeiten des Objekt-Paradigmas für den Reconciled Object Layer des Data Warehouse unterstützen. Im zweiten Teil der Arbeit werden die in konkreten Projekten gewonnenen Erkenntnisse bezüglich der Umsetzung des Object-Warehouse-Konzeptes in der Praxis vorgestellt und einer kritischen Würdigung unterzogen. Dabei werden erhebliche Diskrepanzen bezüglich der Umsetzung methodischer Konzeptionen in realen Software-Werkzeugen expliziert, was eine umfassende Umsetzung des Object-Warehouse-Konzeptes zur Zeit noch erheblich einschränkt.