IT für Intralogistiksysteme 2015

Transkript

1 Vorlesung: IT für Intralogistiksysteme 2015 Kapitel 6: Adaptive IT - zukunftsorientierte Software-Architektur Prof. Dr.-Ing. Frank Thomas Dr. Thomas + Partner GmbH & Co. KG, Karlsruhe Karlsruhe, den

2 Adaptive IT - Abbildung von Geschäftsprozessen durch adaptive IT-Prozessbausteine 2

3 Adaptive IT Die adaptive IT steht für die Lösungsphilosophie - statt eines großen Programms - viele kleine Programm-Module (IT-Prozessbausteine) zu erstellen. Die Module werden ähnlich wie Bausteine zusammengesetzt und auf eine Plattform aufgesetzt. Diese Plattform (Middleware) bezeichnet eine anwendungsunabhängige Technologie, die zwischen fachlicher Anwendungssoftware (IT-Prozessbausteinen) und Betriebssystem / Datenbank / Hardware vermittelt. 11

4 Adaptive IT Zielführend ist daher die Überlegung neue Anwendungen einer Wiederverwendbarkeit zugänglich zu machen. Wiederverwendbarkeit heißt dabei, wenn erstellte Komponenten bei Bedarf beliebig oft wiederverwendet werden können, d.h. die Elemente von Softwaresystemen sind nach dem gleichen Muster gebaut. 11

5 Wo liegen die größten Potentiale in Geschäftsprozessen Aus logistischer Sicht sind die grundlegenden Geschäftsprozesse bei jeder Intralogistik-Lösung gleichartig oder zumindest ähnlich. Aber es werden unterschiedliche, logistische Anforderungen an die Geschäftsprozesse gestellt: Datenfluss WE WE Nachschub Kommissionierung WA / Versand MFCS MFCS MFCS MFCS Prozessfluss Wird die Prozesskette mit wieder verwendbaren Bausteinen adaptiert, dann werden Potentiale sichtbar.... siehe auch Kapitel 5 5

6 Adaptive IT - Vorteil durch eine zukunftsorientierte Software-Architektur Der implizierte Nutzen von konfigurierbarer IT mit wiederverwendbaren, ausgetesteten und adaptiven Prozessbausteinen hilft weiter und führt zu... geringeren Projektkosten verkürzten Projektlaufzeiten einer Steigerung der Lösungsqualität einer erleichterten Anpassung bei späteren Erweiterungen 6

7 Adaptive IT Adaptive IT ist eine Kombination aus Konzepten, Technologien und Nutzung von entsprechenden Werkzeugen moderner Softwareentwicklung. Mit guten Frameworks gelingt es häufig, einen hohen Wiederverwendungsgrad % zu erzielen. Frameworks sind in Software gegossene Konzepte und Lösungen. Diese Konzepte helfen dem Entwickler beim Modellieren der Anwendungsdomäne. 7

8 Adaptive IT durch geeignete Software-Architektur Wiederverwendung von IT-Prozessbausteinen Anpassung der nicht -gleichartigen Geschäftsprozessen WMS (Lauffähiges Kundensystem) TWS-Standart 80-90% Projekt- Spezifika 10-20% wiederverwendbare Komponenten anzupassende Prozesse Frage nach der richtigen Software-Architektur 8

9 Software-Architektur! Die Software-Architektur ist die grundlegende Organisation eines Systems und wird verkörpert durch: ihre Komponenten deren Beziehungen untereinander und zur Umgebung die Architektur-Prinzipien, die den Entwurf und die Entwicklung leiten. Frage nach der richtigen Software-Architektur! 9

10 Software-Architektur! Eine einmal eingerichtete Softwarearchitektur ist später nur mit hohen Aufwand änderbar.! Die Entscheidung über ihr Design ist somit eine der kritischsten und wichtigsten Punkte im Entwicklungsprozess einer Software. Frage nach der richtigen Software-Architektur! 10

11 Software-Technik In der Softwaretechnik sind unter anderem zwei Entwicklungen festzustellen:! Komplexität der Software: Der Trend geht dahin, dass Software immer komplexer wird. Daraus folgt eine zunehmende Bedeutung der Softwarearchitektur. Eine gute Softwarearchitektur schafft Transparenz.! Software muss sich an ständige Veränderungen anpassen: Neue Marktanforderungen oder Kundenwünsche müssen während oder nach der Entwicklungsphase ohne großen Aufwand umsetzbar sein (Entwicklungsprozess mit objektorientierten Werkzeugen). Es kann sonst ein Big Ball of Mud entstehen, eine gewucherte Software. Eine gute Software wirkt dem entgegen. 11

12 Komplexität beherrschen Hier hilft der Ansatz: Everything should be made as simple as possible - but not one bit simpler! 12 R. THOMAS + PARTNER GmbH & Co. KG Am Sandfeld 9 D Karlsruhe Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) infoka@tup.com

13 Qualität der Software-Architektur Als Maß für die Qualität der Software-Architektur gelten:! Mittelbares Maß: Performance, Sicherheit, Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit, Robustheit, Funktionsumfang, Benutzbarkeit.! Unmittelbares Maß: Flexibilität, Testbarkeit, Integrierbarkeit, Wartbarkeit, Änderbarkeit, Portierbarkeit, Skalierbarkeit, Wiederverwendbarkeit. Frage nach der richtigen Software-Architektur! 13

14 Industrielle Softwaretechnik Entwicklungsprozess mit objektorientierten Werkzeugen: Neu dabei ist:! Man verlässt das Wasserfallprinzip! Im iterativen Prozess nimmt man in jeder Phase Unvollständigkeiten bewusst in Kauf! Die Rückkehr zu jeder Phase wird durch Werkzeuge (case tools) unterstützt, die eine permanente Konsistenzprüfung des Gesamtsystems zulassen 14

15 Entwicklungsschritte eines Softwaresystems - Phasen der Software-Entwicklung (II) Konstruktionsphase Implementierungsphase Modellierung Systemverhalten Modellierung Fachkonzept Architektur und Implementierungs-Entwurf Inbetriebnahmephase Einsatz und Wartung* *hier fließen Erkenntnisse aus der Praxis zurück in die Entwicklung 15 R. THOMAS + PARTNER GmbH & Co. KG Am Sandfeld 9 D Karlsruhe Tel.: +49 (0) Fax: +49 (0) infoka@tup.com

16 Abstraktionsprinzip Im Bereich Softwarearchitektur gibt es einige spezielle Teilprinzipien der Abstraktion, die sich auf die Schnittstellenabstraktion beziehen: Explizite Schnittstellen: Jeder Baustein gibt explizit bekannt, welche Schnittstelle er an den Klienten herausgibt Trennung von Schnittstelle und Implementierung: Damit sich ein Klient auf die Schnittstelle verlassen kann, soll die Schnittstelle separat von der Implementierung beschrieben werden. 16

17 Objektorientierung Ein wichtiger Aspekt der Objektorientierung ist die Klassifizierung. Ein Objekt wird als Klasse dargestellt. Dabei definiert die Klasse ein Muster zur Beschreibung von Objekten mit gleichen oder ähnlichen Eigenschaften. Als Hilfsmittel zur Beschreibung von Klassen wird die formale Sprache UML (Unified Modeling Language) verwendet. Die Klasse, z.b. LTG, wird mit einem Klassennamen LTG Attribute (Transportverwaltung, Platzverwaltung, Bestandsverwaltung) beschreiben die möglichen Zustände einer Klasse. Operationen (Transport Gut, Lager Gut, Stock) beschreiben das Verhalten einer Klasse. 17

18 Klasse LTG (LagerTransportGut) Komponente Verwaltung Transportverwaltung Platzverwaltung Bestandsverwaltung Abstrakte Klassen TransportGut LagerGut Stock TWS Plattform Konkrete Klassen LTG vereint drei Aspekte: - Transport - Lagerung - Nutzung 18

19 Muster Abstraktionsgrad Zweck: Hilfsmittel für die Softwareentwicklung Ein Muster beschreibt ein beständig wiederkehrendes Problem und erläutert den Kern der Lösung für dieses Problem, so dass diese Lösung beliebig oft angewendet werden kann. [ Gamma, Erich: Entwurfsmuster: - Addisson Wessley Verlag 2004 ] 19

20 Verbindung von Transportverwaltung und Platzverwaltung über die Klasse LTG Interface TransportGut Interface LagerGut Brücke zur abstrakten Klasse TWS-Plattform LTG Bestandseinheit Brücke zur abstrakten Klasse Klassendiagramm: Anwendung des Brückenmusters in der Bestandsverwaltung Brücke zur abstrakten Klasse Interface Stock Bestandsverwaltung Softwareentwicklung nach industriellen Maßstäben, erhöht die Planungsintelligenz bei Intralogistik-Systemen 20

21 Frameworks Framework bedeutet wörtlich übersetzt Gerüst, Rahmen oder Skelett. In der Regel wird durch das Framework im Gegensatz zu einer reinen Klassenbibliothek eine Softwarearchitektur für eine Anwendung vorgegeben. Ein Objektorientiertes Framework legt die Struktur wesentlicher Klassen und Objekte sowie ein Modell des Kontrollflusses in der Anwendung fest (Hollywood Prinzip). In diesem Sinne werden Frameworks mit dem Ziel einer Wiederverwendung entwickelt und genutzt. 21

22 Frameworks Um komplexe objektorientierte adaptive Architekturen zu beherrschen, gibt es den zentralen Ansatz des objektorientierten Frameworks (Rahmenwerk). Ein Framework im allgemeinen Sinne ist ein wiederverwendbares System, welches in fertige und halbfertige Subsysteme untergliedert ist. Es legt dabei die Struktur dieser Systeme und Subsysteme fest. Wiederverwendung von Design Zur Entwicklung von ähnlichen Anwendungen + Komponenten Framework Applikation 22

23 Frameworks TWS-Plattform (Framework) Komponenten Hollywood-Prinzip (don t call us, we ll call you!) WE Nachschub Komm. WA TV PV BV AV MFCS Anwendungsspezifische Teile Vorgefertigte Teile Ablaufsteuerung im wesentlichen vordefiniert Kontrollfluss durch Framework ( Hollywood-Prinzip ) Verbund zusammenhängender Klassen 23

24 Das TWS und das Hollywood-Prinzip Die Funktion der Auftrags-Einlastung ist im TWS vorhanden Nicht zwingend können alle Mandanten-Vorgaben befriedigt werden. Erweiterung der TWS-Auftragsdaten um die mandantenspezifischen Daten Es erfolgt eine Anfrage vom TWS an den Mandanten ( Hollywood-Prinzip ) Der Mandant als externer Dienstleister Das TWS erfüllt zu 90% die Geschäftsprozesse, unabhängig vom jeweiligen Mandanten. Der Mandant liefert auf Anfrage die mandatenspezifischen Daten. 24

25 Frameworks - Vorteile Vorteile: Höhere Softwarequalität durch besser durchdachtes Design Der Code wird zuverlässiger und robuster (Mehrfachverwendung) Der Code wird konsistenter, modularer und standardisierter Weniger Code zu implementieren Weniger Wartung, falls Framework ausgereift und stabil Langfristige Einsparungen durch Wiederverwendung möglich 25

26 Plugins Plugins sind einzelne Klassen oder Netzwerke von Klassen, die spezielle Lösungsvarianten für eine konkrete Plattform und/oder Komponenten implementieren. Sie müssen nicht mehr den Ansprüchen an Flexibilität genügen, wie es bei Komponenten oder der TWS-Platform der Fall ist. Es gibt 3 Typen von Plugins: projektspezifische Plugins projektübergreifende Nicht-Standard-Plugins projektübergreifende Standard-Plugins 26

27 Trennung nach Aspekten und Typisierung von Software In einem ersten Schritt wird die Software getrennt nach dem Aspekt: Technikbestimmter Software und Anwendungsbestimmter Software Lauffähiges Kundensystem Anwendungsdomäne Intralogistik Middleware Die Anwendungsdomäne bewältigt alle Problemfälle der Intralogistik. 27

28 Middleware Die Middleware (Zwischenanwendung) bezeichnet eine anwendungsunabhängige Technologie, die in fachlicher Anwendungs- software und Betriebssystem / Datenbank / Hardware vermittelt. Sie bietet notwendige und hilfreiche Dienste für die Implementierung und Laufzeit von Anwendungssoftware. Sie ist aber nicht dem Bereich der Anwendungssoftware zuzuordnen. Middleware Laufzeitumgebung Persistence Fremdgewerks-Kommunikation Interprozess-Kommunikation Event-Handling Dialoganbindung Fehler- und Ausnahmebehandlung MDA-Werkzeuge Das Modul Persistence hat die Aufgabe, die Verbindung zwischen Anwendung und relationaler Datenbank herzustellen. Utilities Logging / Tracing, XML Handling 28

29 Typisierung der WMS-Software / TWS Lauffähiges Kundensystem Anwendungsdomäne Projektspezifika Komponente Middleware Plugin Die Anwendungsdomäne bewältigt alle Aufgaben der Problemfelder innerhalb der Intralogistik. Sie strukturiert sich nach dem Grad der Wiederverwendbarkeit, Komponenten, TWS Plattform, Plugins und Profektspezifika. TWS - Platform Datenbank 29

30 Typisierung der WMS-Software / TWS Lauffähiges Kundensystem Anwendungsdomäne Projektspezifika Plugin Plugin (projektspezifisch) Plugin (projektübergreifend) Plugin (Standard) (projektübergreifend) Komponente Wareneingang Nachschub Kommissionierung Warenausgang MFCS Transportverwaltung Platzverwaltung Bestandsverwaltung Auftragsverwaltung Geräteverwaltung Middleware Laufzeitumgebung Persistence Fremdgewerks-Kommunikation Interprozess-Kommunikation Event-Handling Dialoganbindung Fehler- und Ausnahmebehandlung MDA-Werkzeuge Utilities Logging / Tracing, XML Handling TWS - Platform Bedeutung A Datenbank B: A verwendet B 30

31 SAIL und Adaptive IT Beide Konzepte, SAIL und Adaptive IT, haben den Einsatz moderner Softwaretechnik, Objektorientierte Programmierung (OOP) wie Funktionskapselung, Modularisierung und den Aspekt der Wiederverwendbarkeit gemeinsam. Vorteile beider Konzepte sind unter anderem: eine große Transparenz eine höherer Planungssicherheit eine Kostenreduzierung in der Angebotsphase eine Risikominimierung bei der Phase der Inbetriebnahme... siehe auch Kapitel 3 31