Managing dynamic requirements knowledge : an agent based approach

Schmitz, Dominik; Jarke, Matthias

doi:3656

Managing dynamic requirements knowledge : an agent based approach = Dynamisches Anforderungswissen managen : ein agentenbasierter Ansatz

Schmitz, Dominik (Author)

2010 & 2011

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Dominik Schmitz

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2010

UmfangIV, 337 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2010

Prüfungsjahr: 2010. - Publikationsjahr: 2011

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Jarke, Matthias (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2010-12-20

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-36565
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/228834/files/3656.pdf

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Anforderungsdefinition (Genormte SW) ; Konzeptionelle Modellierung (Genormte SW) ; Modellgetriebene Entwicklung (Genormte SW) ; Ziel (Genormte SW) ; Agentenorientiertes Software Engineering (Genormte SW) ; Wissensmanagement (Genormte SW) ; Dynamik (Genormte SW) ; Simulation (Genormte SW) ; Modelltransformation (Genormte SW) ; Ähnlichkeitssuche (Genormte SW) ; Informatik (frei) ; requirements engineering (frei) ; agent (frei) ; goal (frei) ; model-based engineering (frei) ; dynamics (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004
ccs: D.2.1

Kurzfassung
Die agenten- und zielorientierte Anforderungserfassung ist in der Forschung seit mehreren Jahren etabliert. Gleichfalls haben bereits erste erfolgreiche Einsätze in der industriellen Praxis stattgefunden. Agenten- und zielorientierte Ansätze machen die unterschiedlichen und möglicherweise konfligierenden Ziele - funktional sowie nicht-funktional - von Beteiligten explizit. So bieten sie eine umfassendere Unterstützung für die Erfassung, Modellierung, Analyse, Dokumentation etc. von Anforderungen. Die vorliegende Arbeit sucht diese fortgeschrittenen Möglichkeiten weiter voranzubringen. Dazu werden dynamische Aspekte fokussiert, die bisher noch keine ausreichende Berücksichtigung gefunden haben. Hinsichtlich dynamischer Aspekte haben sich verschiedene andere Forschergruppe unter anderem mit Use Cases und Szenarien beschäftigt. Diese dienen der Erfassung der interaktiven Eigenschaften eines zu entwickelnden Systems. Eine gänzlich andere Perspektive nehmen Ansätze ein, die die Dynamik der Anforderungserfassung selbst, beispielsweise die Unbeständigkeit von Anforderungen, untersuchen. Ausgehend von zwei sehr unterschiedlichen Fallstudien - der Unterstützung flexibler, organisationsübergreifender Unternehmensnetzwerke und der Erfassung regelungstechnischer Anforderungen in kleinen und mittleren Unternehmen (KMUs) - werden in der vorliegenden Arbeit neue dynamische Aspekte aufgebracht und unter Rückgriff auf das von Yu entwickelte i* Rahmenwerk zur Anforderungsmodellierung unterstützt: Zunächst werden zwei Erweiterungen der Modellierungssprache i* vorgeschlagen. Diese zielen auf dynamische Aspekte der Stakeholdermodellierung. Die erste Ergänzung verfeinert die Instanziierung von abstrakten Rollen durch Stakeholder. Die zweite ergänzt dies um die Möglichkeit, die Rollen Prozessbeteiligter über verschiedene Nutzungs- und Entwicklungssituationen bzw. -zeiträume hinweg in Beziehung zu setzen. Des Weiteren werden die Möglichkeiten zur Erfassung, Verarbeitung und Analyse von Anforderungen eines konkreten Projekts verbessert. Die explizite Repräsentation von Domänenwissen beschleunigt die Erfassung. Modellbasierte Transformationen verbessern die Integration mit späteren Entwicklungsschritten und ermöglichen zusätzlich die Analyse von Anforderungsmodellen mit Hilfe agentenbasierter Simulationen. Letztere werden dabei um weitergehende Analysemöglichkeiten für Simulationsläufe erweitert, die sich gut mit formalen Modelcheckingansätzen ergänzen. Schließlich wird das projektübergreifende Management von dynamischem Anforderungswissen adressiert. Eine anforderungsbasierte Ähnlichkeitssuche erlaubt es verwandte, frühere Projekte zu identifizieren und so potentiell wiederverwendbare Lösungen aufzufinden. Zudem wird eine teilautomatisierte Unterstützung für die dynamische, projektgetriebene Fortschreibung des Domänenwissens eines Unternehmens bereitgestellt. Eine Feedbackschleife integriert konsolidierte Projekterfahrungen unmittelbar in den zuvor beschriebenen domänenwissenbasierten Ansatz. Als Ergebnis steht eine werkzeugunterstützte Methode zur Verfügung, die die genannten dynamischen Aspekte adressiert. Die Validierung im Rahmen der zwei Fallstudien hat gezeigt, dass insbesondere die Arbeit in sehr innovativen, flexiblen und kundenorientierten Umgebungen von den Erweiterungen profitiert. Damit wird zugleich ein Beitrag zur Verbesserung der Attraktivität von agenten- und zielorientierten Ansätzen in diesem konkreten, industriellen Umfeld geleistet.

Agent- and goal-based requirements engineering can be considered established in research for many years now. Also first successful applications to industrial practice have been reported. Agent- and goal-based approaches explicate the functional and non-functional goals as well as various kinds of dependencies of possibly conflicting stakeholders. Thereby, they provide enhanced means to support elicitation, analysis, documentation, as well as many other operations on requirements. The thesis strives to add to these advanced support facilities by addressing dynamic issues that are not yet considered in existing approaches. Several dynamic aspects of the requirements field have been targeted by various research groups. For example, use cases and scenarios have been introduced to capture the interactive features of a system to be developed. From an entirely different perspective, the dynamics of the requirements engineering process itself has been investigated, for example to learn how the volatility of requirements can be addressed. Inspired by two very different case studies - support for flexible inter-organisational networks of enterprises and the elicitation and analysis of control software requirements in small- and medium-sized enterprises (SMEs) - we address several new dynamic issues in a number of extensions to the i* requirements modelling framework proposed by Yu. First, the requirements modelling language is extended to capture the dynamic instantiation of roles by stakeholders in a concrete project. Furthermore, these roles can be related to each other in regard to evolutionary aspects. This allows to capture that the characteristics of a stakeholder can change over time. Secondly, the capture, processing, and analysis of individual project requirements is enhanced. The explicit representation of domain knowledge accelerates the capturing procedure. Model-based transformations improve the integration with later development stages. In addition, they are used as a bridge toward agent-based simulations. Simulation experiments and advanced analysis on top of these complement well existing formal model checking approaches. Thirdly, we consider the inter-project management of dynamic requirements knowledge. A requirements-based similarity search helps to identify related historic projects and thus to disclose potentially reusable solutions. We have also developed measures to keep up with the fast and project-driven evolution of domain knowledge at SMEs. A partially automated feedback loop integrates repeated, consolidated project experiences of an SME into the earlier mentioned domain knowledge based approach. In sum, a tailorable method with accompanying tool support is established that addresses the raised dynamic issues. The validations within the two case studies have shown that in particular the work within very innovative, flexible, and customer-oriented settings benefits from the proposed extensions and thus brings forward industrial acceptance of agent- and goal-based approaches in these fields.

Fulltext:
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