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«Zusammenfassung. In diesem Beitrag wird ein Konzept für das Konfigurationsmanagement komponentenorientierter Anwendungen dargestellt. Dabei wird ...»

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Stücklistenbasiertes KomponentenKonfigurationsmanagement

Steffen Becker+, Sven Overhage*

+ Georg-Spengler-Straße 20b, D-64291 Darmstadt, E-Mail: stbecker@rbg.informatik.tudarmstadt.de

* An der Steinmauer 2, D-61191 Rosbach, E-Mail: sven@overhage.org

Zusammenfassung. In diesem Beitrag wird ein Konzept für das Konfigurationsmanagement

komponentenorientierter Anwendungen dargestellt. Dabei wird zunächst der Begriff „Konfigurationsmanagement“ näher erläutert und anschließend die Stücklistenorganisation als eine geeignete Methode für das Konfigurationsmanagement beschrieben. Der Beitrag konzentriert sich auf die Entwicklung einer Vorgehensweise zur (automatisierten) Unterstützung der Komponentenauswahl, die auf Stücklisten, einem einheitlichen Spezifikationsrahmen und einer multiattributiven Entscheidungsfindung basiert. Abschließend wird das Änderungsmanagement beschrieben, das ebenfalls zum Konfigurationsmanagement zu zählen ist.

Schlüsselworte: Konfigurationsmanagement, Auswahlmanagement, Änderungsmanagement, Stückliste, Variantenstückliste, Spezifikation, Multiattributive Entscheidungsfindung 1 Einleitung Die Einführung der Komponentenorientierung in die betriebliche Anwendungsentwicklung verspricht eine Reihe von Vorteilen, darunter neben einer kürzeren Entwicklungszeit der zu entwickelnden Anwendungen vor allem eine verbesserte Wartbarkeit, Skalierbarkeit und Qualität [Szyp1998:3ff]. Durch den Einsatz weitgehend vorgefertigter Komponenten reduziert sich zunächst vor allem der Aufwand während der Implementierung, die nunmehr lediglich die Neuentwicklung einiger weniger Komponenten sowie den Zusammenbau (die Konfiguration) von Komponenten zu Anwendungen umfasst. Darüber hinaus konzentriert sich die Wartung bzw. Skalierung einer komponentenorientierten Anwendung nur noch auf die jeweils von Änderungen betroffenen wenigen Komponenten, die noch dazu in der Regel von fachkundigen Herstellern realisiert wurden und durch zahlreiche Wiederverwendungen auch bereits entsprechend ausgereift sein dürften.

Trotz dieser vielen Vorteile konnte sich die seit langem in der Literatur empfohlene komponentenorientierte Anwendungsentwicklung [Mcil1968] in der Praxis bislang jedoch nicht auf breiter Front durchsetzen. Als Gründe für diese Entwicklung werden häufig fehlende fachliche und technische Standards für die Entwicklung und Spezifikation von Komponenten genannt, wodurch das Auftreten von Inkompatibilitäten bzw. Heterogenitäten [Over2002b] zwischen diesen begünstigt wird. Des Weiteren werden die bislang mangelhaft entwickelten Komponentenmärkte dafür verantwortlich gemacht, die jedoch eine weitere wichtige Voraussetzung für den Erwerb von Komponenten zur Anwendungsentwicklung darstellen [Hahn2002]. Darüber hinaus ist festzuhalten, dass die Einführung der Komponentenorientierung in die Anwendungsentwicklung nicht automatisch zu besser strukturierten und beherrschbaren Anwendungen führt. So bleibt einerseits die Zerlegung einer zu entwickelnden Anwendung in geeignete Komponenten dem Geschick der jeweiligen Beteiligten überlassen.

Andererseits führt die Zerlegung einer Anwendung in eine Vielzahl von Komponenten auch zu einer höheren Komplexität in der Anwendungsentwicklung, die zu beherrschen und durch entsprechende Methoden zu unterstützen ist. Als Beispiele hierfür sind vor allem Methoden für das Auswahlproblem im Hinblick auf einen geeigneten Komponenten-Mix bei der Entwicklung einer Anwendung sowie Methoden für die effiziente Ermittlung der in Anwendungen verbauten Komponenten zur Unterstützung von Wartungsarbeiten bzw. Skalierungsarbeiten an bestehenden Systemen zu nennen.

Hieraus lässt sich entnehmen, dass mit der komponentenorientierten Anwendungsentwicklung auch ein effizientes Komponenten-Konfigurationsmanagement entwickelt werden muss, dass den Entwurf sowie die Verwaltung von Konfigurationen (also Anwendungen) aus Komponenten unterstützt. Im Rahmen dieses Beitrags wird als Grundlage für das KomponentenKonfigurationsmanagement in der Anwendungsentwicklung die Stücklistenorganisation verwendet, die in der betrieblichen Produktionswirtschaft in ähnlicher Funktion bereits seit langem eine zentrale Rolle spielt [OrLK1999], [Ortn2001]. Im folgenden Kapitel wird zunächst der Begriff „Komponenten-Konfigurationsmanagement“ näher definiert und in die Anwendungsentwicklung eingeordnet. Daran anschließend werden verschiedene Arten von Stücklisten vorgestellt und deren Eignung für das Komponenten-Konfigurationsmanagement untersucht. Im vierten Kapitel wird auf Basis einer speziellen Stücklistenform ein möglicher Algorithmus für die Unterstützung bei der Auswahl von Komponenten vorgestellt, der die einzelnen Ebenen des standardisierten Komponentenspezifikationsrahmens des GI-Arbeitskreises Komponentenorientierte betriebliche Anwendungssysteme (im Folgenden als GI-Arbeitskreis bezeichnet) [ABC+2002] als Parameter für die Entscheidungsfindung einbezieht. Abschließend werden einige mögliche Einsatzgebiete für Komponenten-Stücklisten im Rahmen der Wartungsarbeiten an bestehenden Anwendungen skizziert und weitere Forschungsaufgaben in diesem Themengebiet diskutiert.

2 Komponenten-Konfigurationsmanagement Für die Wartung und Weiterentwicklung komponentenorientierter Anwendungen (bzw. Baugruppen) benötigen die Entwickler eine angemessene Dokumentation der Innensicht. Zwar lässt sich nach dem Komponentenmodell von Shaw und Garlan [ShGa1996:196ff], [OvTh2002] und der Komponentendefinition des GI-Arbeitskreises [ABC+2002] eine Konfiguration (also eine Baugruppe bzw. eine Anwendung) wiederum als komplexe Komponente nach dem Black-Box-Prinzip (ggf. angereichert um eine Spezifikation) in die weitere Anwendungsentwicklung einbeziehen. Insbesondere für den Fall, dass in der bestehenden Anwendung bzw. Baugruppe einzelne Komponenten (im Falle eines Versions- oder Herstellerwechsels) auszutauschen sind, reicht jedoch diese Sichtweise für den Hersteller nicht aus.





Die Anforderungen, die sich im Hinblick auf die Dokumentation komponentenorientierter Anwendungen und Baugruppen aus Herstellersicht ergeben, werden vom KomponentenKonfigurationsmanagement [Szyp1998:334], [LaCr2000] aufgegriffen, das hierfür geeignete Methoden und Werkzeuge bereitzustellen versucht. Es unterstützt schwerpunktmäßig den effizienten Zusammenbau, die Spezifikation der Innensicht sowie die strukturierte Verwaltung von Anwendungen, die auf der Basis einzelner Komponenten entwickelt werden.

In den Vorgehensmodellen zur Entwicklung komponentenorientierter Anwendungen spielt es somit vor allem in den Phasen „Systementwurf/Komponentenauswahl“, „Konfigurierung“ und „Betrieb/Wartung“ eine wichtige Rolle und ist der Entwicklung im Großen, also dem Bau von Anwendungen und Baugruppen aus fertigen Komponenten, zuzuordnen (vgl. Abbildung 1)1.

P9 Mangel- Gebrauch, Mangelfeststellung Wartung beseitigung Anwendungsbereich Anwendungsentwicklung

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Abbildung 1: Flexibles Multipfad-Vorgehensmodell der komponentenorientierten Anwendungsentwicklung (basierend auf [Ortn1998], [Over2002a]).

Das Komponenten-Konfigurationsmanagement besteht im Wesentlichen aus zwei Anwendungsgebieten, die wie folgt voneinander abzugrenzen sind:

• Auswahlmanagement: Bei ausgereiften Komponentenmärkten (vgl. [Hahn2002]) ist allgemein davon auszugehen, dass eine Vielzahl von Bauteilen in einem oder mehreren Teilelagern zur Verfügung stehen. Die Herausforderung der komponentenorientierten Anwendungsentwicklung besteht nun zunächst darin, aus dieser Vielzahl von Teilen durch systematische Auswahl von Komponenten eine Anwendung zu konfigurieren, die die Anforderungen aus der Voruntersuchung bzw. dem Fachentwurf möglichst optimal erfüllt. Dabei ist es ferner wichtig, schon bei der Auswahl eine möglichst gute Abschätzung der einzukaufenden Komponenten und somit der zu erwartenden Einkaufkosten zu liefern, um ggf. andere (günstigere) Komponenten zu suchen und in den Entwicklungsprozess einzubeziehen.

• Änderungsmanagement/Versionsmanagement: Wartungsarbeiten an bestehenden komponentenorientierten Anwendungen werden häufig durch die Einführung neuer Im Gegensatz hierzu befasst sich die Entwicklung im Kleinen mit der Entwicklung einzelner Komponenten.

Sie konzentriert sich also auf die Phasen „Komponentenentwurf“ und „Implementierung“ (vgl. Abbildung 1).

Versionen von Komponenten bzw. den Ersatz bereits verwendeter Komponenten verursacht. Mögliche Herausforderungen bei einem solchen Wartungsprozess bestehen einerseits in der effizienten Ermittlung der von Änderungen betroffenen Anwendungen sowie andererseits dem Einbinden der neuen (gegebenenfalls inkompatiblen) Komponente in die bestehenden Anwendungen. Dabei ist zunächst zu ermitteln, in welchen Anwendungen eine auszutauschende Komponente verwendet wird und ob durch die einzubauende Komponente Kompatibilitätsprobleme auftreten werden.

Beide Gebiete sind auf eine effiziente Methode zur Erfassung der mengenmäßigen Verwendung von Komponenten in Anwendungen bzw. Baugruppen angewiesen. Dazu können als Grundlage einerseits die während des Systementwurfs erstellten Baupläne (Systemdiagramme) dienen2. Diese haben jedoch den Nachteil, dass sie die mengenmäßige Verwendung nicht explizit ausweisen und man sie daher zunächst jedes Mal umständlich auswerten muss.

In der betrieblichen Produktionswirtschaft werden aus diesem Grund statt den vorhandenen Konstruktionsplänen der zu produzierenden Erzeugnisse vor allem Stücklisten verwendet, die sich durch ihre Spezialisierung auf die mengenmäßige Struktur auszeichnen. Hierdurch ergeben sich einige Vorteile: So ist es durch die Stücklistenauflösung einerseits effizient möglich, sowohl die verschiedenen Arten der Teile zu identifizieren, die jeweils als Bauteile in ein Erzeugnis eingehen, als auch die jeweilige Menge der benötigten Teile zu berechnen (und auf dieser Basis die Einkaufskosten zu berechnen). Andererseits können Stücklisten auch leicht so erweitert werden, dass sie einen sog. Verwendungsnachweis führen. Dieser erfasst, in welchen Erzeugnissen (genauer gesagt Erzeugnisarten) ein Bauteil verwendet wurde und ermöglicht so das Aufspüren der betroffenen Erzeugnisse im Falle der Änderung eines Bauteils.

Auf Grund ihrer Eigenschaften eignen sich Stücklisten auch für die in diesem Beitrag genannten Aufgaben des Komponenten-Konfigurationsmanagements und werden im Folgenden als dessen methodische Grundlage verwendet (zur prinzipiellen Eignung von Stücklisten in der komponentenorientierten Anwendungsentwicklung vergleiche insbesondere auch [OrLK1999], [Ortn2001]). Da Stücklisten bereits seit längerer Zeit für ähnliche Aufgabenstellungen eingesetzt werden, ist die Wahrscheinlichkeit gegeben, somit eine ausgereifte Methode wieder zu verwenden und ggf. auch einige an diese anknüpfende Methoden für das Komponenten-Konfigurationsmanagement anpassen zu können.

3 Stücklisten für das Konfigurationsmanagement Allgemein betrachtet beschreiben Stücklisten die Zusammensetzung von Erzeugnissen aus Teilen und Baugruppen. Im Rahmen der komponentenorientierten Anwendungsentwicklung lassen sich dabei als mögliche Bauteile zur Entwicklung einer Konfiguration die einzelnen Komponenten betrachten. Solche Konfigurationen, die sich aus mehreren Komponenten zusammensetzen, können mit Baugruppen gleichgesetzt werden. Da Baugruppen wiederum als (komplexe) Komponenten angesehen werden können und als solche in die Anwendungsentwicklung eingehen [ShGa1996:196ff], bilden sie eine weitere Klasse von Teilen. Eine fertige Anwendung (also ein Endprodukt) wird dabei lediglich als eine besondere Art der Baugruppe angesehen.

So finden sich beispielsweise in der UML auch speziell auf die Modellierung komponentenorientierter Anwendungen spezialisierte Diagrammsprachen [HoNo2001].

In der allgemeinen Betriebswirtschaftslehre bzw. Produktionswirtschaft werden verschiedene Arten von Stücklisten mit unterschiedlichen Vorzügen unterschieden, insbesondere Mengenstücklisten, Strukturstücklisten, Dispositionsstücklisten, Baukastenstücklisten und Variantenstücklisten [Schn1999:201ff]. Im Folgenden werden diese jeweils kurz charakterisiert, um im Anschluss daran aufzuzeigen, welche Form der Stücklistenorganisation sich für einen Einsatz

im Konfigurationsmanagement am Besten eignet (vgl. Abbildung 2):

• Übersichts- bzw. Mengenstücklisten geben ausschließlich die aufsummierten (aggregierten) Mengen der jeweiligen Teile wieder, die in das Endprodukt eingehen.

• Strukturstücklisten erfassen weiterhin nach Baustufen geordnet, welche Teile bzw.

Baugruppen in welchen Mengen zu neuen Baugruppen bzw. dem Endprodukt zusammengesetzt werden. Sie können durch Gozinto-Graphen veranschaulicht werden.

• Dispositionsstücklisten bauen auf Strukturstücklisten auf und untergliedern sie nach der Tiefe der Dispositionsstufe (des Gozinto-Graphen). Es werden dabei jeweils alle Teile einer bestimmten Art auf dieselbe Ebene des Graphen gebracht, so dass alle Teile eines Typs während desselben Produktionsschritts disponiert werden können. Sollten also gleiche Teile auf mehreren Dispositionsstufen vorkommen, werden sie einheitlich in die unterst mögliche Dispositionsstufe eingeordnet.

• Baukastenstücklisten blenden die Erzeugnisstruktur der einzelnen Bauteile, die in andere Teile eingehen, aus. Sie enthalten somit jeweils nur die Teile und Baugruppen, die direkt in ein Erzeugnis eingehen. Dies entspricht im Prinzip der bei der komponentenorientierten Anwendungsentwicklung üblichen Vorgehensweise, eine Baugruppe (Konfiguration) als neue Black-Box-Komponente anzusehen, deren Aufbau nicht notwendigerweise bekannt ist. Somit zerfällt der Gozinto-Graph, der den Erzeugniszusammenhang darstellt, in mehrere Graphen mit jeweils zwei Stufen.



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