Web Engineering-Seminar

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1 Web Engineering-Seminar Grundlagen und Ziele des Web Engineering Quang Long Tran Andreas Madert 1

2 Gliederung 1. Motivation 2. Web Engineering Grundlagen 2.1 Was ist Web Engineering? 2.2 Gegenstand des Web Engineering 2.3 Der Web Engineering Prozess 3. Ziele des Web Engineering 3.1 Allgemeine Ziele und Anforderungen 3.2 Qualitative Anforderungen 4. Methoden des Web Engineering 4.1 Entwicklungsmethoden 4.2 Bewertung und Problematik 2

3 Motivation Entwicklung des Internet vom Informationsmedium zum Anwendungsmedium Die Vielfalt der Anwendungsmöglichkeiten nimmt ständig zu. Die Komplexität der Web Systeme steigt. Das Angebot an technischen Möglichkeiten wächst immer weiter an. Probleme bei der Beherrschung der Komplexität und der Kommunikation Bedarf an Methoden, Techniken und Werkzeugen zur Unterstützung des Entwicklungsprozesses 3

4 Motivation Ergebnisse einer Studie des Cutter Consortium zu Problemen bei der Entwicklung von Web Anwendungen: - Verfehlte geschäftliche Zielsetzungen (84% der Fälle) - Projektverzögerungen (79%) - Budgetüberschreitungen (63%) - Mangel an Funktionalität (53%) - Mangel an Qualität (52%) 4

5 Gegenstand des Web Engineering Web-Anwendung Software-Anwendung, die auf Technologien und Standards des World Wide Web Consortium (W3C) beruht und webspezifische Ressourcen wie Inhalte und evtl. auch Dienste bereitstellt, die über eine Benutzerschnittstelle (Webbrowser) verwendet werden Web Site statische Informationssysteme, die keine Softwarekomponenten enthalten, z.b. HTML-Seiten Web Service stellen keine Web-Anwendungen dar, können aber Teil von Web-Anwendungen sein (Technologie, aber keine Benutzerschnittstelle) Web System = Web Anwendung 5

6 Gegenstand des Web Engineering Methoden griech. der Weg zu etwas, planmäßiges Verfahren - Vorgehensweise für die Entwicklung von Web Anwendungen Techniken zur Berücksichtigung der speziellen Anforderungen der Verteilung, Navigation und Kommunikationsaspekte Werkzeuge CASE-tools (Computer Aided Software Engineering) für die Analyse, Entwicklung und Wartung von webbasierter Software 6

7 Web Engineering Definitionen: (1) Web Engineering ist die Anwendung systematischer und quantifizierbarer Ansätze (Konzepte, Methoden, Techniken, Werkzeuge), um Anforderungsbeschreibung, Entwurf, Implementierung, Test, Betrieb und Wartung qualitativ hochwertiger Web-Anwendungen kosteneffektiv durchführen zu können. (2) Web Engineering bedeutet auch die wissenschaftliche Disziplin, die sich mit der Erforschung dieser Ansätze beschäftigt. (Kappel et al. 2004) 7

8 Entwicklungsgeschichte : Erste wissenschaftliche Arbeiten 1998: Erster Workshop zu Web Engineering seit 1999: Zusammenarbeit von Instituten und Organisationen, Projekte, Workshops 2001: IEEE Multimedia Journal Special Issue zu diesem Thema seit 2001: International Conference on Web Engineering seit 2002: Journal on Web Engineering (Rinton Press) 8

9 Entwicklungsgeschichte 9

10 Web Engineering Die Grundprinzipien des Web Engineering können ähnlich wie jene des Software Engineering folgendermaßen charakterisiert werden: - Klar definierte Ziele und Anforderungen - Systematische Entwicklung einer Web-Anwendung in Phasen - Sorgfältige Ausgestaltung dieser Phasen - Kontinuierliche Überwachung des gesamten Entwicklungsprozesses 10

11 Web Engineering Marketing Software Engineering Hypertext Grafik / Design Projekt Management Web Engineering Multimedia Verteilte Systeme Mensch Maschine Interaktion Testen 11

12 Web Engineering Welche Themengebiete umfasst Web Engineering? Konzepte - Web software, Web applications, Requirements engineering - elicitation, specification, validation, Technologien - HTTP, HTML, XML, JSP, AJAX, Modelierung - UWE, WebML, OO-H, Architektur - Web server, Web client, thin client, Entwicklungsprozess - model-driven, agile, 12

13 Web Engineering Welche Themengebiete umfasst Web Engineering? (Fortsetzung) Implementierungstechniken - Frameworks, Module, Plug-ins, Verifizierung und Testen - temporal logics, broken links, multi-platform delivery, Nichtfunktionale Aspekte - Qualität, Performance, Sicherheit, Web project management - Planung, Kontrolle, 13

14 Charakteristika der Web Entwicklung Content - Dokumentenzentrierter Charakter und Multimedialität - Qualitätsansprüche hinsichtlich Aktualität, Genauigkeit, Konsistenz, Verlässlichkeit Hypertext - Nicht-Linearität - Desorientierung und kognitive Belastung Präsentation - Ästhetik - Selbsterklärbarkeit 14

15 Charakteristika der Web Entwicklung Konkurrenzdruck - kürzere Produktlebenszyklen und sehr kurze Entwicklungszyklen - wenig Spielraum für systematischen Entwicklungsprozess Schnelllebigkeit - hoher Termindruck durch raschen Wandel im Web - Verschlankung klassischer Verfahren mit Betonung auf Anforderungsanalyse/Spezifikation und Wartung/Pflege 15

16 Web Engineering Prozess Probleme in der Prozessgestaltung Kann oder soll jeder über alles Bescheid wissen? 16

17 Web Engineering Prozess Probleme in der Prozessgestaltung - Kommunikationshürden durch technische Herangehensweise - Keine einheitliche Modellierung - Geringe Akzeptanz bestehender Modellierungs- und Prozessansätze - Erstellen von Prototypen und Mock ups sehr aufwendig - keine Reuseability von Planungsentwürfen 17

18 Gliederung 1. Motivation 2. Web Engineering Grundlagen 2.1 Was ist Web Engineering? 2.2 Gegenstand des Web Engineering 2.3 Der Web Engineering Prozess 3. Ziele des Web Engineering 3.1 Allgemeine Ziele und Anforderungen 3.2 Qualitative Anforderungen 4. Methoden des Web Engineering 4.1 Entwicklungsmethoden 4.2 Bewertung und Problematik 18

19 Ziele des Web Engineering Allgemeine Definition Eine Systematisierung und anschließende Automatisierung der Entwicklung von Anwendungen bleibt aber wünschenswert, damit die Ziele des Software-Engineering - Kosten- und Terminbeherrschung in Prognose und Durchführung und angemessene Qualität erreicht werden können (Broy, 2003). Oberstes Ziel Das oberste Ziel des Web Engineering ist es, ein Web Projekt mit niedrigsten Kosten und hoher Systemqualität, effizient, effektiv und zufriedenstellend aufzubauen. 19

20 Ziele und Anforderungen (2) Bei der Entwicklung von Web Anwendungen spielen Qualitätsanforderung eine entscheidende Rolle Mögliche Problemen, die während der Entwicklung von Web Anwendungen auftauchen können: Unklar spezifiziert Fehlerhaft Unvollständig Instabil... Die Folgen Mangelnde Akzeptanz durch die Benutzer Fehlplanungen 20

21 Ziele und Anforderungen (3) Um eine qualitativ hochwertige Web Anwendung zu entwickeln ist es notwendig, verschiedene Anforderungstypen zu berücksichtigen. Funktionale Anforderungen Qualitative Anforderungen Plattformbezogene Anforderungen Prozessbezogene Anforderungen 21

22 Funktionale Anforderungen Korrektes Problem- bzw. Systemzielverständnis Klärungsprozess Rechtliche Gültigkeit bzw. die Einhaltung allgemeiner rechtlicher Regelungen im Web Methode für die Problemdefinition Besprechung Verhandlung Konsultation Abklärung oder Vereinbarung Kernmethodik: Brainstorming 22

23 Qualitative Anforderungen Allgemeine Systemqualität nach dem ISO9126-Standard 23

24 Qualitative Anforderungen (2) Funktionalität Angemessenheit: Eignung von Funktionen für spezifizierte Aufgaben Richtigkeit: Liefern der richtigen oder vereinbarten Ergebnisse oder Wirkungen Interoperabilität: Fähigkeit, mit vorgegebenen Systemen zusammenzuwirken Ordnungsmäßigkeit: Erfüllung von anwendungsspezifischen Normen, Vereinbarungen, gesetzlichen Bestimmungen und ähnlichen Vorschriften Sicherheit: Fähigkeit, unberechtigten Zugriff auf Programme und Daten zu verhindern 24

25 Qualitative Anforderungen (3) Zuverlässigkeit Reife: Geringe Häufigkeit des Versagens durch Fehlerzustände Fehlertoleranz: Fähigkeit, ein spezifiziertes Leistungsniveau bei Softwarefehlern oder Nicht-Einhaltung ihrer spezifischen Schnittstelle zu bewahren Wiederherstellbarkeit: Fähigkeit, bei einem Versagen das Leistungsniveau wiederherzustellen und die betroffenen Daten wiederzugewinnen 25

26 Qualitative Anforderungen (4) Benutzbarkeit Verständlichkeit: Aufwand für den Benutzer, das Konzept und die Anwendung zu verstehen Erlernbarkeit: Aufwand für den Benutzer, die Anwendung zu erlernen Bedienbarkeit: Aufwand für den Benutzer, die Anwendung zu bedienen 26

27 Qualitative Anforderungen (5) Effizienz Zeitverhalten: Antwort- und Verarbeitungszeiten sowie Durchsatz bei der Erfüllung der Funktionsausführung Verbrauchsverhalten: Anzahl und Dauer der benötigten Betriebsmittel bei der Erfüllung der Funktionen. Ressourcenverbrauch, wie CPU-Zeit, Festplattenzugriffe 27

28 Qualitative Anforderungen (6) Änderbarkeit Analysierbarkeit: Aufwand, um Mängel oder Ursachen von Versagen zu diagnostizieren oder um änderungsbedürftige Teile zu bestimmen Modifizierbarkeit: Aufwand zur Ausführung von Verbesserungen, zur Fehlerbeseitigung oder Anpassung an Umgebungsänderungen Stabilität: Wahrscheinlichkeit des Auftretens unerwarteter Wirkungen von Änderungen Prüfbarkeit: Aufwand, der zur Prüfung der geänderten Software notwendig ist 28

29 Qualitative Anforderungen (7) Übertragbarkeit Anpassbarkeit: Fähigkeit der Software, diese an verschiedene Umgebungen anzupassen Installierbarkeit: Aufwand, der zum Installieren der Software in einer festgelegten Umgebung notwendig ist Koexistenz: Fähigkeit der Software neben einer anderen mit ähnlichen oder gleichen Funktionen zu arbeiten Austauschbarkeit: Möglichkeit, diese Software anstelle einer spezifizierten anderen in der Umgebung jener Software zu verwenden, sowie der dafür notwendige Aufwand 29

30 Plattformbezogene Anforderungen Bezieht sich auf alle technologischen Aspekte, die die zugrunde liegende Hardware, die Systemsoftware bis hin zum Implementationsparadigma betreffen. Anpassungsanforderung an veränderte Hard- und Softwaregrundlagen 30

31 Prozessbezogene Anforderungen Anforderungen zum Entwicklungsverlauf und zu den eingesetzten Ressourcen und den Kostenverhältnissen. Entscheidung zwischen einer Eigenentwicklung oder einer Fremdentwicklung In-House-Entwicklung Out-Sourced-Entwicklung 31

32 Gliederung 1. Motivation 2. Web Engineering Grundlagen 2.1 Was ist Web Engineering? 2.2 Gegenstand des Web Engineering 2.3 Der Web Engineering Prozess 3. Ziele des Web Engineering 3.1 Allgemeine Ziele und Anforderungen 3.2 Qualitative Anforderungen 4. Methoden des Web Engineering 4.1 Entwicklungsmethoden 4.2 Bewertung und Problematik 32

33 Methoden für die Entwicklung von Web-Anwendungen Web-Anwendung sind eng verwandt mit Hypermedia- Anwendungen Ziel: systematischer Entwicklung qualitativ hochwertiger Hypermedia Entwicklungsmethoden Entity-Relationship-basierte Vorgehensweise Objektorientierte Vorgehensweisen Ontologiebasierte Vorgehensweisen 33

34 Entity-Relationship-basierte Vorgehensweise Hypertext Design Model (HDM) (Garzotto 1993) Nachfolger HDM 2 (1993) Ziel: Entwurf globaler Klassen und Informationseinheiten, denen kein konkreter Inhalt zugeordnet ist. Konzentriert sich ausschließlich auf die Modellierung der Anwendungsdomäne, der Navigationsstruktur und der Präsentation. Beinhalten keine Vorgehensweise zur Umsetzung bzw. Erstellung der Anwendung. 34

35 Entity-Relationship-basierte Vorgehensweise (2) Relationship Management Methodology (RMM) (Isakowitz 1995) Zerlegt den Entwicklungsprozess in mehrere Schritte und besitzt ein Datenmodell, das auf dem von HDM aufbaut. Betrachtet vorwiegend die Design-, Entwicklungs- und Konstruktionsphase und eignet sich für gut strukturierte Daten, die häufigen Änderungen und Updates unterzogen werden. 35

36 Objektorientierte Vorgehensweisen Object-Oriented Hypermedia Design Method (OOHDM) (Rossi & Schwabe 1994, 1995) Wurde auf HDM aufgebaut und über mehrere Jahre erweitert Untergliedert in vier Phasen: + Konzeptuelles Design (Object Modeling Technique) + Navigationsdesign + Abstract Interface Design + Implementierungsphase 36

37 Objektorientierte Vorgehensweisen (2) Enhanced Object Relationship Method (EORM) (Lange 1994) Prototyp für das Benutzungsinterface In Analogie zu OOHDM verwendet EORM die Object Modeling Technique und erweitert diese zur Beschreibung von Interaktionen zwischen den typischen Objekten einer Hypermedia-Anwendung. Konzentriert sich auf die Modellierung der Darstellung 37

38 Objektorientierte Vorgehensweisen (3) Scenario-based Object-oriented Hypermedia Design Methodology (SOHDM) (Lee 1998) Ähnlich wie OOHDM und EORM Gebrauch von Szenarien mit Hilfe von Scenario Activity Charts Es existieren keine softwarebasierten Werkzeuge 38

39 Objektorientierte Vorgehensweisen (4) Unified Modeling Language (UML) (Brooch 1999) Hat im Bereich der Softwaretechnik zu einer Vielzahl von Vorschlägen geführt. Es existieren unterschiedliche Auffassungen über die Verwendung von UML zur Modellierung von Web Anwendungen. Die UML ist heute eine der dominierenden Sprachen für die Modellierung. 39

40 Ontologiebasierte Vorgehensweisen Methode OntoWebber (Jin 2001, 2002) Bezieht sich auf den ontologiebasierten Ansatz Bei einer Ontologie handelt es sich um eine explizite Spezifikation einer Konzeptualisierung. Sie erlaubt eine konzeptuelle Strukturierung und Modellierung einer Domäne und ermöglicht ein gemeinsames Verständnis der Strukturen, in denen Wissen abgelegt wird. Der Fokus dieser Methode liegt auf der Integration heterogener Datenbestände unter Verwendung einer Referenzontologie und eignet sich zur Darstellung datenintensiver Websites. Die Gestaltungsmöglichkeiten der Darstellungs- und Navigationskomponenten wurden sehr eingeschränkt. 40

41 Weitere Vorgehensweisen Web Modelling Language (WebML) (Ceri 2000) Ermöglicht anhand grafisch erzeugter Modelle die Generierung einer plattformunabhängigen, XML-basierten Repräsentation. Ist ausschließlich für die Bereitstellung statischer Inhalte ausgelegt. Dynamische Inhalte werden nicht unterstützt. Es existiert für die Methode ein CASE-Tool, das die Entwicklung von Web Anwendungen in den einzelnen Phasen unterstützt. 41

42 Bewertung Trotz der Vielzahl unterschiedlicher Methodologien, die teilweise über mehrere Jahre hinweg weiterentwickelt wurden, ist der Einsatz systematischer Entwicklungsmethoden bislang wenig verbreitet. Spezifische Methoden werden kaum im Medienbereich und Web Engineering eingesetzt. Unternehmen greifen stattdessen auf eigene Vorgehensweisen zurück. Selbst Standardmethoden wie UML werden bislang nur selten im Web-Bereich angewendet. 42

43 Problematik Komplexität der jeweiligen Entwicklungsmethoden, die in den meisten Fällen auch für Web-Entwickler mit besonderen technischen Kenntnissen schwer zu erlernen sind. Orientiert sich insgesamt zu wenig an der tatsächlichen Darstellung der Website, auch wenn die Entwurfsmodelle eine abstrahierte und systematische Vorgehensweise unterstützen. In der Konsequenz sind die Modelle nur sehr eingeschränkt zur Kommunikation mit anderen Entwicklern bzw. dem Kunden oder Auftraggeber geeignet. 43

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