Der Zukunft ein Schritt voraus sein!

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1 Der Zukunft ein Schritt voraus sein! Nutzen Sie Ihren Vorteil mit modellgetriebener Softwareentwicklung von Sphinx! Autor DI Christian Schiestl/Sphinx IT Consulting

2 Abstract Software wie ein Industrieprodukt zu erstellen, ist ein lange gehegter Wunsch in vielen Unternehmen. Die widersprüchlichen Anforderungen sind bekannt: bei hoher Produktqualität gleichzeitig Produktionszeiten senken, kostspieligen Personaleinsatz reduzieren und dennoch höchste Flexibilität gewährleisten. Software soll ja nicht nur kostengünstig und stabil sein, sondern vor allem die Geschäftsprozesse der Anwender optimal unterstützen und sich in kürzester Zeit an neue Geschäftsanforderungen anpassen lassen! In der Automobil-Fertigung werden Pkws heute nahezu vollautomatisiert hergestellt kurze Produktionszeiten, geringer Personaleinsatz und hohe Qualität sind so sichergestellt. Und die Flexibilität kennt kaum mehr Grenzen. Jeder Kunde kann Modell, Farbe und jegliche Sonderausstattungen frei wählen. Die Softwareentwicklung hinkt hier jedoch noch deutlich hinterher. Der Anspruch an sie ist wiederum ein weit höherer. Im Prinzip wünschen sich auch hier die Kunden ein schnittigeres eigenes Chassis, einen Solarantrieb oder eine Formel1-Schaltung. Jeder IT-Kunde erwartet sein Wunsch-Auto, selbstverständlich zu möglichst niedrigen Kosten. Modellgetriebene Softwareentwicklung (engl. Model-Driven Software Development MDSD) ist ein wesentlicher Schritt, um das zu ermöglichen. MDSD ist der Oberbegriff für verschiedene Techniken, die aus formalen Modellen automatisiert lauffähige Software erzeugen. Die intellektuelle Leistung liegt in der Definition des richtigen Modells gemeinsam mit dem zukünftigen Anwender. Code und Dokumentation werden zum Großteil aus dem Modell automatisiert erstellt. Je konsequenter Software durch die Verwendung von Modellen und Generatoren realisiert wird, desto näher kommt man dem Ziel der industriellen Softwarefertigung. Seit über 15 Jahren erstellt Sphinx IT Consulting sehr erfolgreich individuelle Softwaresysteme für Unternehmen, vor allem im Bereich Industrie, Medien und Dienstleistung. Aufgrund dieser maßgefertigten Lösungen bieten unsere Kunden wiederum ihren Kunden einen Mehrwert an oder gewinnen aufgrund optimaler Unterstützung ihrer Prozesse Kosten- und Wettbewerbsvorteile. Sphinx IT Consulting hat schon sehr viele Wunsch-Autos für Kunden gebaut und im Zuge dessen intelligente Werkzeuge entwickelt, um deren Fertigung möglichst effizient und qualitativ hochwertig durchführen zu können. Heute entwickeln wir daher große Teile der Softwaresysteme mit unserer MDSD- Lösung SERAPIS. Durch den werkzeug-unterstützten MDSD-Ansatz können wir mit formalen Modellen und mächtigen Cartridges in kurzer Zeit selbst in Situationen, wo bisher nur Standardsoftware ein Thema war qualitativ hochwertige Individualsoftware erzeugen. Sphinx IT Consulting Seite 2 von 12

3 Inhalt Was ist modellgetriebene Software Entwicklung?... 4 Ziele und Vorteile modellgetriebener Entwicklung... 5 MDSD-Werkzeuge... 7 SERAPIS von Sphinx... 8 Zusammenfassung Ihr nächster Schritt Über Sphinx IT Consulting...12 Sphinx IT Consulting Seite 3 von 12

4 Was ist modellgetriebene Software Entwicklung? Eigentlich ist es ganz einfach gute Software zu schreiben wie es geht wird an Universitäten gelehrt und steht in vielen guten Fachbüchern. Aber zwischen Theorie und Praxis klafft leider wie meist eine erhebliche Lücke. Modell-getriebene Software Entwicklung (MDSD) hilft ganz wesentlich dabei, diese Lücke zu schließen und ermöglicht eine Steigerung der Produktivität bei gleichzeitiger Erhöhung der Qualität in der Software-Entwicklung. Von Modellgetriebener Softwareentwicklung spricht man, wenn Software teilweise oder vollständig durch wiederholbare Transformationen mit Generatoren aus formalen Modellen für eine bestimmte Plattform generiert wird. Das Modell kann entweder mit textlicher, grafischer oder auch formularbasierter Notation definiert werden und muss zumindest einen Teilaspekt des Systems (z.b. Daten, Services, Oberfläche) vollständig und maschinentauglich beschreiben. Das Metamodell eines Modells definiert wiederum die Modellelemente (z.b. Entitäten, Attribute, Indize für ein Informationsmodell), mit denen die Modelle der betreffenden Domäne erstellt werden können und ermöglicht damit, beliebige Modelle des zugehörigen Metamodells mittels Transformatoren und Generatoren zu verarbeiten. Neben der Trennung in plattformunabhängige und plattformabhängige Elemente besteht die größte Herausforderung darin, das richtige Metamodell zu finden. Zusätzlich muss die Bedeutung der Modelle genau definiert werden, wobei dies bei MDSD üblicherweise transformationell, d.h. durch die Transformationsregeln im Generator ausgedrückt wird. Neben den Modellen mit Metamodellen, Transformatoren und Generatoren gibt es bei MDSD einen weiteren, zentralen Bestandteil, der oft in den Hintergrund gedrängt wird: Die Plattform und Laufzeitumgebung. Eine MDSD Plattform besteht aus wieder verwendbaren, domänenspezifischen Komponenten, Frameworks, Bibliotheken und technischer Middleware (im Java Umfeld beispielsweise JavaEE), welche die fachliche und technische Basis-Services zur Verfügung stellen. Die Plattform bietet Dienste an und die domänenspezifischen Sprache (DSL), definiert mit Metamodell und Generatoren, erlaubt die einfache und korrekte Verwendung dieser Dienste. Sphinx IT Consulting ist davon überzeugt, dass der Software Industrie nach der abflauenden Euphorie um Objekt-Orientierung nun der nächste gewaltige Paradigmenwechsel zur Modellgetriebenen Software Entwicklung bevorsteht. Wo steht Ihr Unternehmen? Modellieren und generieren Sie schon oder programmieren Sie noch? Sphinx IT Consulting Seite 4 von 12

5 Ziele und Vorteile modellgetriebener Entwicklung Modellgetriebene Softwareentwicklung mit Automatisation durch Generatoren bringt einige offensichtliche Einsparungspotenziale beim Entwicklungsaufwand, welche sich auch gut in Zahlen ausdrücken lassen. Es liegt auf Hand, dass die zu erwartende Einsparung beim Implementierungsaufwand eines Projekts umso größer ist, je größer das Projekt, je mehr Code per Hand geschrieben werden muss und je höher der Automatisierungsgrad mit Generatoren ist. Allerdings liefert MDSD auch in anderen schwer messbaren Bereichen (wie z.b. Softwarequalität, durchgängiger Dokumentation und Einheitlichkeit der Architektur) einen wesentlichen Beitrag zum Erfolg Ihres Projektes. Effiziente Entwicklung spart Kosten Von uns durchgeführte Untersuchungen des Quellcodes zeigen, dass im Schnitt etwa 60% des Quellcodes von Datenbank-zentrierten Geschäftsapplikationen für gängige Middleware-Plattformen (wie JavaEE) auf technischen Infrastrukturcode (wie z.b. Persistenz, Transaktionen) zurückzuführen sind. Dieser Code ist fehleranfällig und wartungsintensiv und lässt sich mit SERAPIS beinahe zu 100% generieren. Die Entwickler können sich somit auf die fachliche Abbildung der Geschäftsanforderungen beispielsweise durch Einbindung fertiger Services konzentrieren. Da sich in der Vergangenheit aufgrund des ständigen Technologiewandels gezeigt hat, dass fachliche Konzepte langlebiger und stabiler sind als deren technische Umsetzung, kann durch den modellbasierten und generativen Ansatz wesentlich einfacher auf aktuelle Frameworks und Technologien gewechselt und somit ein hohes Maß an Investitionsschutz erreicht werden. Fehler von Anfang an vermeiden Durch die Generatoren ist auch die Qualitätssicherung eingebaut, denn Generatoren machen keine Flüchtigkeitsfehler. Es wird immer ein gleichmäßig hochwertiger Code erzeugt, etwaige Fehler können zentral behoben werden. Da erfahrene Architekten ihr Know-how in Metamodelle einbringen und Architekturvorschriften in den Transformationen des Modells zu Quellcode im Generator festhalten, wird die Gefahr falscher Architekturentscheidungen stark minimiert. Sphinx IT Consulting Seite 5 von 12

6 Stiefkind Dokumentation nicht länger vernachlässigt Die beste Dokumentation eines Systems sind die Modelle des Systems selbst. Da die Modelle die Grundlage für jede Automatisation durch Generatoren sind, müssen diese Modelle ständig aktuell gehalten werden. Neben der Generierung von Quellcode spricht nichts gegen die Generierung von Dokumentation aus dem Modell heraus. Da sowohl für Dokumentation als auch Code dieselben Modelle als Basis dienen, kann sichergestellt werden, dass am Projekt-Ende Dokumentation und Code genauso wie später in der Wartungsphase zu 100% übereinstimmen! Dies erleichtert bei langlebiger Software ungemein die effiziente Weiterentwicklung der Applikation. Wissen wirtschaftlich wieder verwenden Software Re-Use ist schon seit langem ein Schlagwort in der Software- Industrie, um Projekte effizienter abwickeln zu können. Im Rahmen von MDSD kann der ursprüngliche Gedanke der Wiederverwendung von reinem Quellcode auf folgende Bereiche ausgedehnt werden: Metamodelle, Generatoren, Plattformen und Modelle. In diesen Elementen konzentriert sich das Fachwissen einer Branche oder einer technischen Systemfamilie, die in vielen Projekten wieder verwendet und laufend weiterentwickelt werden können. Der Aufbau einer Software-Produktionsstraße wie MDSD mit Metamodellen, Generatoren, Plattformen darstellt spielt ihre Trümpfe vor allem dann aus, wenn viel produziert wird. Analog zur Industrie zahlt sich der Aufbau von komplexen Montagestraßen für Einzelstücke nur sehr selten aus; je mehr Projekte allerdings auf einer MDSD Produktionsstraße (d.h. je mehr Produkte einer Systemfamilie) erzeugt werden, desto größer sind die Einsparungspotenziale. Das Richtige tun MDSD erlaubt die Konzentration auf die fachliche Aufgabenstellung. Geschulte Analytiker modellieren gemeinsam mit Fachexperten die Anwendung in deren Sprache. Fachliche Inhalte und nicht die technische Umsetzung stehen dabei im Mittelpunkt. Wachsen trotz IT-Fachkräfte-Mangel Laut internationalen Studien steigen Komplexität und Größe von Applikationen und Systemen alle 5 Jahre um das 10fache. Die Anzahl gut qualifizierter Software-Entwickler am Arbeitsmarkt ist aber ein limitierender Faktor und ein nicht unwesentlicher Grund, die Entwicklung mithilfe von Methoden und Werkzeugen produktiver zu gestalten. Sphinx IT Consulting Seite 6 von 12

7 MDSD-Werkzeuge Für die modellgetriebene Softwareentwicklung steht heute eine Reihe von frei verfügbaren und kommerziellen Werkzeugen mit unterschiedlicher Ausprägung zur Verfügung. Es gibt jedoch derzeit für kein Marktsegment eine out-of-the-box oder all-in-one Lösung. Allgemeine Werkzeuge für umfassende Modellierung haben nur wenige vorgefertigte Metamodelle und Generatoren, orientieren sich stark an MDA, wobei die UML im Vordergrund steht, im Gegensatz zu fachlichen oder technischen Domänen. Die Anpassung der Notationen an fachliche oder technische Domänen erfolgt wenn überhaupt durch UML Profile. Die Konsequenz daraus ist, dass einheitliche, domänenunabhängige Diagramme verwendet, viele UML-Profile (selbst für primitive Datentypen) erstellt und verwaltet werden müssen und die daraus resultierenden Modelle trotzdem geringere Abstraktionen (low-level) im Vergleich zu Metamodellen technischer Domänen (z.b. Persistenz) darstellen. Eine Auswahl dieser Werkzeuge sind: Innovator von MID, RationalArchitect von IBM, objectif von MicroTool, Acceleo und AndroMDA. Spezielle Werkzeuge sind auf einzelne Aspekte oder Phasen bei der Softwareentwicklung optimiert. Beispielsweise deckt TREND/Analyst von GEBIT die Modellierung von Anforderungen sehr gut ab, bietet jedoch keine Unterstützung für Benutzungsschnittstelle oder Persistenz. Die Konsequenz daraus ist, dass für verschiedene Aspekte in verschiedenen Phasen auch verschiedene Werkzeuge eingesetzt werden müssen. Dabei entsteht eine Lücke zwischen den in Werkzeugen verwalteten Modellen, da Informationen einerseits redundant sind und andererseits nicht automatisch abgeglichen werden können. openarchitectureware ist wiederum ein Framework um MDA/MDSD Generatoren zu bauen. Es unterstützt praktisch beliebige Modelle und ist nicht auf die UML beschränkt. Seit der Version 4.0 ist auch Support für EMF (Eclipse Modelling Framework) vorhanden, ebenso wie eine gute Integration in Eclipse. Allerdings werden keine fertigen Cartriges mitgeliefert, diese muss man sich selber erstellen. Modellierungswerkzeuge sind dafür ausgelegt, ausschließlich eigene Metamodelle, Generatoren und Editoren für fachliche oder technische Domänen zu erstellen und bringen keine vorgefertigten mit sich. Zu diesen Werkzeugen zählen das Meta Programming System (MPS) von JetBrains und MetaEdit+ von MetaCase. Solche Werkzeuge werden häufig verwendet, um die Modellierung anhand fachlicher Modelle durchzuführen. Weil dazu für jedes fachliche Modell auch entsprechende Generatoren und Editoren geschaffen werden müssen, rechnet sich ein solcher Ansatz erst bei genügend Projekten innerhalb einer fachlichen Domäne, weshalb dieser Ansatz meist nur innerhalb einzelner Unternehmen eingesetzt wird. Sphinx IT Consulting Seite 7 von 12

8 SERAPIS von Sphinx Sphinx IT Consulting hat langjährige Erfahrung in der Abwicklung Modellgetriebener Software-Entwicklungsprojekte. Nach den ersten modellgetriebenen Projekten mit unterschiedlichsten MDSD Werkzeugen und intensiven Workshops mit international bekannten MDSD Experten fiel vor Jahren der Startschuss für die Eigenentwicklung der Lösung SERAPIS, wobei folgende Grundprinzipien verfolgt wurden: Hohe Flexibilität und Adaptierbarkeit Schlank und pragmatisch Von Praktikern für Praktiker Schaffung einer Language Workbench 1 Sphinx IT Consulting verfügt mit der Lösung SERAPIS über eine praxiserprobte, erweiterbare, in die Java Open Source Entwicklungsumgebung Eclipse voll integrierte Modellierumgebung, die in Projekten eine Steigerung der Produktivität und Erhöhung der Software-Qualität im Sinne von MDSD ermöglicht. Der Umstand, dass Sphinx IT Consulting ein Modellierungswerkzeug schrittweise aus der eigenen Erfahrung aus Kundenprojekten entwickelt und einsetzt, ist ganz im Sinne eines pragmatischen MDSD Ansatzes, allerdings für den Bereich der modellgetriebenen Softwareentwicklung noch recht ungewöhnlich. Er ermöglicht allerdings ein Werkzeug zu schaffen, dass auf die Problemstellungen und bisher eingesetzten Technologien kundenspezifisch abgestimmt ist. Die Eigenentwicklung führt darüber hinaus automatisch zu einer hohen Akzeptanz bei Anwendungsmodellierern bei Sphinx IT Consulting wie auch deren Kunden. Dies ist häufig bei Einführung von Standardwerkzeugen nicht der Fall. Die Möglichkeit, eigene Metamodelle zu definieren und anzuwenden, führt zu einer starken Flexibilität und Effektivität. Kundenspezifische Anpassungen und Erweiterungen von Metamodellen werden von Beginn an vorgesehen und sind somit einfacher und schneller durchzuführen als mit Standardwerkzeugen. Die Modellierung nach technischen Aspekten und Gesichtspunkten führt zu einer höheren Abstraktion sowie Verständlichkeit, im Vergleich zu generalpurpose Modellierungssprachen wie UML. Zusätzlich wird die Skalierbarkeit gefördert, indem einzelne technische Aspekte für sich modelliert werden 1 Siehe Language Workbenches: The Killer-App for Domain Specific Languages? Martin Fowler, erste Publikation 12. Mai 2005, Sphinx IT Consulting Seite 8 von 12

9 können und damit eine schrittweise Einführung von MDSD bei Kunden möglich ist. Die Möglichkeit, alle Modelle mit einem generischen Editor bearbeiten zu können, verkürzt Anpassung und Erweiterung von Modellen sowie die Einführung neuer Modelle, da kein Editor angepasst oder neu geschaffen werden muss. Für bessere Darstellung der Modelle, können Domänenspezifische Diagramme generiert werden (z.b. ER-Diagramm), neue spezifische Editoren geschaffen und mit SERAPIS integriert werden (z.b. für Geschäftslogik geplant) oder Modelle von Spezialwerkzeugen importiert werden (z.b. für Anforderungen geplant). Sphinx IT Consulting Seite 9 von 12

10 Zusammenfassung Um MDSD in einer Organisation einzuführen, empfiehlt sich eine schrittweise, iterative Vorgehensweise zu wählen. Sobald eine Referenzimplementierung für eine technische Domäne vorhanden ist, kann diese als Basis für Generatoren und Metamodelle verwendet werden. Erste Teile der Applikation lassen sich dann relativ rasch generativ erstellen. Ist einmal die Basis gelegt, so kann Schritt für Schritt mehr und mehr modelliert und generiert werden. Sphinx IT Consulting hat zum Aufbau flexibler Produktionsstraßen bestehend aus Metamodellen und Generatoren für unterschiedliche Systemfamilien (z.b. Web- und Rich Client Applikationen) mit SERAPIS eine leistungsfähige und auf allgemeinen Standards und Produkten basierende MDSD Lösung entwickelt, in das die jahrzehntelange Erfahrung der Sphinx IT Consulting im Bereich datenbankbasierter Applikationen eingeflossen ist. Das Zusammenspiel zwischen IT-Experten, die mit der Lösung SERAPIS operieren und den erweiterbaren Produktionsstraßen erlauben es Sphinx IT Consulting, sehr rasch und effizient Projekte für Individualsoftware mit hohen Qualitätsstandards umzusetzen und diese auf Knopfdruck über viele Jahre hinweg an geänderte Geschäftsanforderungen anzupassen. Sphinx IT Consulting Seite 10 von 12

11 Ihr nächster Schritt Sie möchten eine qualitativ hochwertige Softwarelösung effizient umsetzen lassen? Sie haben Interesse an modellgetriebener Software Entwicklung? Sie möchten gerne evaluieren, ob der modellgetriebene Ansatz der richtige Weg für Sie ist? Sie möchten nähere Details zur Lösung SERAPIS, Metamodellen und Cartridges erhalten? Dann kontaktieren Sie uns noch heute und holen Sie sich einen unserer MDSD Experten für ein erstes kostenloses Beratungsgespräch ins Haus! Kontakt Mag. Wolfgang Lauer Tel: Mail: Sphinx IT Consulting Seite 11 von 12

12 Über Sphinx IT Consulting Sphinx IT Consulting (www.sphinx.at) ist einer der führenden Spezialisten für Individual-Software und IT Dienstleistungen für Top-Unternehmen in Österreich. Mit den Schwerpunkten Individual-Software sowie Technologieund Architektur-Beratung verfügt das Unternehmen am Standort Wien über hoch qualifizierte und erfahrene MitarbeiterInnen. Seit 1993 steht das österreichische Unternehmen für innovative, zukunftssichere Lösungen und Services in Mittel- und Osteuropa. Kunden wie APA, Mondi Business Paper, ÖBB, OMV, Siemens oder UPC setzen auf maßgeschneiderte Software von Sphinx IT Consulting, wenn die Funktionalität von Standard-Software nicht ausreicht oder wenn eine smartere Lösung im Wettbewerb den entscheidenden Unterschied macht. Sphinx IT Consulting Seite 12 von 12

MDSD und SERAPIS. Mit MDSD & SERAPIS zu mehr Produktivität in der Softwareentwicklung. Whitepaper. Version 2.11. Kontakt

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