Eine dezentrale Informations- und Kollaborationsarchitektur für die unternehmensübergreifende Produktentwicklung

978-3-8348-1562-0......Page 1
Eine dezentrale Informations- und Kollaborationsarchitektur
für die unternehmensübergreifende Produktentwicklung......Page 2
ISBN 978-3-8348-1562-0......Page 8
Danksagung......Page 10
Zusammenfassung......Page 12
Inhalt......Page 14
1 Einleitung......Page 20
1.1 These und Ziele dieser Arbeit......Page 21
1.2 Kernbeiträge dieser Arbeit......Page 22
1.3 Fragestellungen und Lösungsansätze......Page 23
1.4 Inhaltsübersicht......Page 29
1.5 Veröffentlichungen......Page 31
2.1.1 Kommunikation, Koordination, Kooperation und Kollaboration......Page 32
2.1.2 Produktentwicklung......Page 34
2.1.2.1 Phasen der kollaborativen Produktentwicklung......Page 39
2.1.2.2.1 Produktdatenorientierte Kollaborationen......Page 40
2.1.2.2.2 Projektorientierte Kollaborationen......Page 41
2.1.2.2.3 Prozessorientierte Kollaborationen......Page 42
2.2.1 Strategien für die kollaborative Produktentwicklung......Page 45
2.2.2 Kollaborative Produktentwicklung mit aktuellen PDM-Systemen......Page 47
2.2.3 Kollaborationsplattformen......Page 49
2.2.3.1 Kollaborationsplattformen für die produktdatenorientierte Kollaboration......Page 50
2.2.3.2 Produktdaten- und prozessorientierte Kollaboration......Page 51
2.3.1 Produktmodelle......Page 52
2.3.2 Produktdatenmodelle......Page 53
2.3.3 Wissensbasierter Produktdatenaustausch......Page 54
2.3.3.1 Ontologien......Page 55
2.4 Stand der Technik: Produktdatenaustausch in Kollaborationen......Page 59
2.5 Hintergrund: Dezentrale Informationstechnologien......Page 61
2.5.1 Peer-To-Peer (P2P)......Page 62
2.5.3 Klassifikation von P2P-Systemen......Page 63
2.5.3.1 Klassifikation nach dem Grad der Strukturierung......Page 64
2.5.4.1 Unstrukturierte P2P-Overlay-Netzwerke......Page 65
2.5.4.2 Strukturierte P2P-Overlay-Netzwerke......Page 68
2.5.4.3 Hierarchische P2P-Overlay-Netzwerke......Page 74
2.5.5.1.1 Skalierbarkeit und Stabilität......Page 76
2.5.5.2 Effizienz......Page 77
2.5.5.3 Vertrauenswürdigkeit......Page 78
2.5.5.3.1 Verlässlichkeit......Page 79
2.5.5.4.1 Lokalisierbarkeit......Page 80
2.6 Stand der Technik: Dezentrale Informationstechnologien......Page 81
2.6.1.1 OceanStore......Page 82
2.6.2.1 Adaptivität......Page 84
2.6.2.2 Effizienz......Page 85
2.6.2.3.1 Replikation......Page 88
2.6.2.3.2 Sicherheitsmaßnahmen und Realisierungsmöglichkeiten......Page 90
2.6.2.4 Validität......Page 91
2.7.1 Das Konzept der MDSD......Page 93
2.7.1.1 Domänen und domänenspezifische Sprachen......Page 94
2.7.2 Modelltransformationen......Page 95
2.8.1 Architekturzentrierte MDSD......Page 96
2.8.2 Model Driven Architecture......Page 97
2.8.3 Chancen und Ziele modellgetriebener Softwareentwicklung......Page 99
2.9.1 Der Begriff der Architektur......Page 100
2.9.2 Serviceorientierte Architektur (SOA)......Page 101
2.10 Stand der Technik: Serviceorientierte Architektur (SOA)......Page 105
2.10.1 WSDL......Page 106
2.10.2 SOAP......Page 108
2.10.3 BPEL......Page 109
2.11 Zusammenfassung......Page 111
3.1 Definition......Page 114
3.2 Verteilte Produktmodelle......Page 115
3.2.1 Spezifikation und Vorschlag......Page 116
3.3 Das Konzept der Verteilten Problemlösung......Page 118
3.3.1 Verteilten Problemlösungsstrategien im Rahmen einer DeCPD......Page 120
3.3.2 Parallelen zwischen DeCPD und DSP......Page 123
3.4.1 Datenebene......Page 124
3.4.2 Netzwerkebene......Page 125
3.5 Anwendungsfall......Page 128
4.1 Definition......Page 132
4.2.1 Ein Metamodell für die CIM-Datensicht......Page 133
4.2.2.1 CIM-Datenmodell Instanz A......Page 136
4.2.2.2 CIM-Datenmodell Instanz B......Page 137
4.2.2.4 CIM-Datenmodell Instanz D (Spezifikationsvarianten)......Page 138
4.2.2.6 CIM-Datenmodell Instanz F (Spezifikations-Versionen)......Page 139
4.2.2.7 Zwischenfazit aus den Betrachtungen der CIM-Datenmodelle......Page 140
4.2.2.8 Überlegungen zum Umfang des verteilten Produktmodells......Page 141
4.2.3 Ein Metamodell für die CIM-Prozesssicht......Page 147
4.2.4.1 Einfachstes CIM-Geschäftsprozessdiagramm für die DeCPD......Page 148
4.2.4.3 CIM-Geschäftsprozessdiagramm mit Berücksichtigung von Hierarchien......Page 150
4.2.4.5 Zusammenfassung der Betrachtungen von DeCPD-Prozessen......Page 152
4.2.6.1 Vertrauenswürdigkeit......Page 154
4.2.6.6 Subkollaborationen......Page 156
4.3.2 Dateibasierte dezentrale Speicherung von Teilproduktmodellen......Page 158
4.3.3 Ein Metamodell für die PIM-Prozesssicht......Page 159
4.3.4 Kollaborationsarchitekturen......Page 160
4.3.4.1 Dezentral koordinierte Kollaboration bei lokaler Basisdienst-Ausführung......Page 163
4.3.4.2 Dezentral koordinierte Kollaboration bei zentraler Basisdienst-Ausführung......Page 164
4.3.4.3 Dezentral koordinierte Kollaboration bei dezentraler Basisdienst-Ausführung......Page 165
4.3.6 DeCPD-Basisdienste und ihre Anforderungen an die Netzwerkarchitektur......Page 167
4.3.6.1 DeCPD-Basisdienst „Aufbau einer Kollaboration“......Page 168
4.3.6.2 DeCPD-Basisdienst „Speichern von TPM-Vorschlägen“......Page 170
4.3.6.3 DeCPD-Basisdienst „Suche nach TPM-Vorschlägen“......Page 174
4.3.6.4 DeCPD-Basisdienst „Sicherung des Kollaborationszustands“......Page 177
4.3.6.5 Vergleich mit einem Client-/ Server-Ansatz......Page 180
4.4.2 Ontologien als dateibasiertes Datenaustauschformat auf der PSM-Ebene......Page 182
4.4.2.1 Ontologien als Integrations- und Aggregationsmedium......Page 183
4.4.2.2 Beschreibung von Produktmodell-Komponenten und derenZusammenhänge......Page 184
4.4.2.3 Ontologien als Medium für Spezifikationen und Vorschläge......Page 185
4.4.2.5 Die Ontologie-Klasse Component......Page 186
4.4.2.6 Die Ontologie-Klasse Requirement......Page 188
4.4.2.7 Die Ontologie-Klasse Connection......Page 190
4.4.2.9 Die Ontologie-Klasse Value Partitions......Page 191
4.4.2.10 Zusammenhang zwischen Ontologie-Konzepten und der DeCPD......Page 192
4.4.2.11 Ausschreiben eines Projekts (Schritte 1 bis 3)......Page 193
4.4.2.12 Ausschreiben einer Spezifikation (Schritte 4 und 5)......Page 194
4.4.2.13 Entwickeln eines Vorschlags (Schritte 6 und 7)......Page 195
4.4.2.14 Synthese......Page 196
4.4.2.15 Funktionsweise des PSM-Datenmodells......Page 197
4.4.4 DeCPD-Workflows......Page 201
4.4.4.1 DeCPD-Basisdienste auf der PSM-Ebene......Page 202
4.4.4.2 Workflowmodelle auf der PSM-Ebene......Page 203
4.4.4.2.2 Globaler Workflow bei lokaler Dienstausführung und dezentralerKoordination......Page 204
4.4.4.2.3 Berücksichtigung von Iterationen im globalen Workflow (gWF-2)......Page 205
4.4.4.2.4 Berücksichtigung von Subkollaborationen im globalen Workflow(gWF-3)......Page 206
4.4.6 FreePastry als Beispiel für ein strukturiertes P2P-Overlay......Page 208
4.4.6.2 Distribution von TPM-Vorschlägen......Page 209
4.4.6.3 Suche nach TPM-Vorschlägen......Page 210
4.4.6.4 Sicherung des Kollaborationszustands......Page 211
4.5.1 Zwingende Abhängigkeiten auf der CIM-Ebene......Page 212
4.5.2 Empfehlende Abhängigkeiten auf der CIM-Ebene......Page 213
4.5.4 Empfehlende Abhängigkeiten auf der PIM-Ebene......Page 214
4.5.5 Empfehlende Abhängigkeiten auf der PSM-Ebene......Page 215
4.5.6 Zwingende Abhängigkeiten auf der PSM-Ebene......Page 216
4.6 Modelltransformationen......Page 217
4.6.1 Metamodell-Transformationen ohne Abhängigkeiten auf Instanzebene......Page 218
4.6.2 Metamodell-Transformationen mit Abhängigkeiten auf Instanzebene......Page 219
4.7 DeCPD Szenario......Page 222
5.1 Die Mehrschichten-Architektur für die DeCPD......Page 228
5.2.1.1 Multicast senden......Page 229
5.2.1.2 Multicast empfangen......Page 230
5.2.1.3 Kapselung der FreePastry-Methoden......Page 231
5.2.2.1 Zwei-Wege-Handshake......Page 232
5.2.2.2 Drei-Wege-Handshake......Page 234
5.2.3 Das Interface IMessage......Page 235
5.3 Die Schicht ProjectNetwork......Page 236
5.3.1 Die Klasse AbstractProjectNetwork......Page 237
5.3.2.1 Datenmodell......Page 239
5.3.2.2 DataManager......Page 240
5.3.2.3 HandlerManager......Page 243
5.3.3 Bereitgestellte Schnittstellen......Page 245
5.3.3.3 DataChangeEvent......Page 246
5.4 Die Schicht SOAProjectNetwork......Page 248
5.4.2 Kommunikation mit der Workflow-Engine......Page 249
5.4.3 Dezentrale Workflowausführung......Page 251
6.1.1 Evaluierung der DeCPD-Architektur......Page 256
6.1.2 Evaluierung der SW-Einheiten der DeCPD-Architektur......Page 258
6.1.3 Empirische Untersuchung......Page 259
6.1.3.2 Erhebungsdesign und Auswertung......Page 260
6.1.3.3 Durchführung der Befragung und Beschreibung der Stichprobe......Page 261
6.2.1 Architekturstile......Page 263
6.2.2 Bewertung der DeCPD-Architektur anhand von Qualitätsattributen......Page 265
6.2.3 Szenario......Page 267
6.3.1 Prüfspezifikation Systemelement nach dem V-Modell XT......Page 268
6.3.1.3 Prüffälle......Page 270
6.3.1.3.3 Prüffälle für die SW-Einheit "SOAProjectNetwork"......Page 271
6.3.1.4.1 Prüfumgebung für die SW-Einheit CollabNetwork......Page 272
6.3.1.4.3 Prüfumgebung für die SW-Einheit "SOAProjectNetwork"......Page 273
6.3.1.5 Prüffallzuordnung......Page 274
6.4 Die Product Collaboration Platform......Page 275
6.4.1 Initiator Schritt 1: Erstellen und Veröffentlichen eines Projekts......Page 276
6.4.2 Teilnehmer Schritt 1: Teilnahme an einem Projekt......Page 277
6.4.3 Initiator Schritt 2: Autorisieren eines Teilnehmers zur Projektteilnahme......Page 278
6.4.4 Teilnehmer Schritt 2: Abgabe eines Vorschlags......Page 279
6.4.5 Initiator Schritt 3: Auswerten der eingegangenen Vorschläge......Page 280
6.5.1 Kollaboration und Kollaborationsabläufe......Page 281
6.5.2 Untersuchung des Einsatzes und der Verwendung von PDM-Systemen......Page 287
6.5.3 Unternehmensübergreifender Produktdatenaustausch und Chancen fürPeer-To-Peer......Page 290
7.1 Zusammenfassung......Page 298
7.2 Ausblick......Page 299
7.2.1 Entwicklungstendenzen im PLM Bereich......Page 300
A.2. Funktionsmodell......Page 304
A.3. Wirkmodell......Page 305
A.4. Gestaltsmodell......Page 307
B.1.2 Literale......Page 308
B.1.3 RDF/XML-Syntax......Page 309
B.1.4 RDF/Turtle-Syntax......Page 310
B.2.1 RDFS: Klassen......Page 312
B.3.1 OWL:Klassen......Page 313
B.3.2 OWL: Logische Konstruktoren......Page 314
B.3.3 OWL: Rollenbeziehungen......Page 316
C.1. Vorbereitung der Entwicklungsumgebung......Page 319
C.2. Codegerüste für die Serverseite......Page 321
C.3. Implementierung der Geschäftsfunktionalität für den Skeleton......Page 325
C.4. Ausführen des Webservice......Page 326
D. Entwicklung eines BPEL Workflows mit Apache ODE......Page 329
D.1. Vorbereitung der Entwicklungsumgebung......Page 330
D.3. Definition von BPEL-Prozessen......Page 332
D.4. Spezifikation der PartnerLinks und PartnerLinkTypes......Page 334
D.5. Zusammenstellung des BPEL-Workflows......Page 337
D.6. Deploy-Prozess......Page 343
E.1. Modelle des globalen Workflows 1 (gWF-1)......Page 344
E.2. Modelle des globalen Workflows 2 (gWF-2)......Page 350
F.1. Projektveröffentlichung......Page 354
F.2. Spezifikationsanfrage......Page 355
F.3. Spezifikationsanfrage......Page 358
F.4. Übertragung eines Vorschlags......Page 363
F.5. Projekt beenden......Page 367
G.1. Erstellen von Prüffällen mit JUnit......Page 369
G.2.1 Subscribe - Der Beitritt zu einem Subnetzwerk (Prüffall 1.1)......Page 371
G.2.2 Serialisierung und Multicast (Prüffall 1.2)......Page 372
G.2.3 Zwei-Wege-Handshake (Prüffall 1.3)......Page 374
G.2.4 Drei-Wege-Handshake (Prüffall 1.4)......Page 376
G.3.2 INetworkEventListener (Prüffall 2.1)......Page 378
G.3.4 ProjectNetwork: DeCPD-Basisdienst PublishProject (Prüffall 2.2)......Page 380
G.3.5 ProjectNetwork: DeCPD-Basisdienste Request- und Send-Specification(Prüffall 2.3)......Page 382
G.3.6 ProjectNetwork: DeCPD-Basisdienst PublishProposal (Prüffall 2.4)......Page 385
G.3.7 ProjectNetwork: DeCPD-Basisdienst CloseProject (PF2.5)......Page 388
G.4.1 Workflow-Steuerung (Prüffall 3.1)......Page 391
H. Fragenkatalog der empirischen Studie......Page 394
I. Abbildungsverzeichnis......Page 400
J. Source-Codes......Page 406
K. Definitionen......Page 408
L. Tabellenverzeichnis......Page 409
M. Abkürzungsverzeichnis......Page 410
N. Literaturverzeichnis......Page 411