FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR EXPERIMENTELLES SOFTWARE ENGINEERING IESE SOFTWARE AND SYSTEMS BUSINESS ENGINEERING

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1 FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR EXPERIMENTELLES SOFTWARE ENGINEERING IESE ARCHITECTURE-CENTRIC USER EXPERIENCE FOR SOFTWARE AND SYSTEMS BUSINESS ENGINEERING APPLICATIONS

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3 Exzellente Software und Systeme: Architecture-Centric Engineering Viele Organisationen kämpfen heutzutage mit der ständig steigenden, aber inhärenten Komplexität ihrer Softwaresysteme. Gleichzeitig müssen sie immer mehr Funktionalität bereitstellen und flexibel auf sich ändernde Anforderungen reagieren. Außerdem wird Software in der Regel mit mehreren Teams an unterschiedlichen Standorten entwickelt. Moderne Systeme agieren nicht autonom, sondern sind eng miteinander verzahnt, was zu Softwareökosystemen führt. All diese Faktoren beinhalten wenn sie nicht gut gemanagt werden das Risiko, dass das System entweder zu spät oder mit unzureichender Qualität auf den Markt kommt, oder sogar beides. Architektur ist ein wesentlicher Schlüsselfaktor für Erfolg bei der Entwicklung und Evolution von Softwaresystemen. Die Architektur schafft durch Abstraktionen der Struktur und des Verhaltens von Softwaresystemen Ordnung in der inhärenten Komplexität. Die Architektur betrachtet Softwaresysteme auch mit Entwicklungsorganisationen, Prozessen und anderen Systemen. Holen Sie mithilfe der Architektur das Maximum aus Ihrer Software heraus Sichern Sie sich die Vorteile für Ihre Software und maximieren Sie Ihren Entwicklungserfolg, indem Sie in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer IESE das Potential von Architektur nutzen. Architect Your Success! Aufgrund unserer Erfahrung können Sie mit unserer Unterstützung Architektur-zentrische Entwicklung hilft dabei, die funktionalen Eigenschaften und die Qualitätseigenschaften eines Systems vorhersagbar zu planen. Man kann die Realisierung auf der Code-Ebene kontrollieren und dafür sorgen, dass Systeme wartbar bleiben. Dies erlaubt es, Rahmenbedingungen wie Zeit und Budget realistisch einzuschätzen und einzuhalten. Folglich ist die Architektur das Mittel, um die richtigen Entscheidungen sowohl auf der geschäftlichen als auch auf der technischen Ebene zu treffen. Wir betrachten die Architektur als den zentralen Mediator beim Software Engineering. Einerseits verbindet sie geschäftliche Aspekte mit Technologie und ermöglicht die Kommunikation der Interessen aller Stakeholder eines Systems. Andererseits verknüpft sie alle Software-Engineering-Aktivitäten eng miteinander, die sich über alle Phasen des Lebenszykluses von Softwaresystemen erstrecken. Wir sehen Architektur nicht als Selbstzweck. Vielmehr sind wir davon überzeugt, dass die Architektur für einen sinnvollen Einsatz explizite Szenarien benötigt. Also passen wir alle architekturbezogenen Aktivitäten an den spezifischen Engineering-Kontext an, um maximale Wirksamkeit zu erzielen. faktenbasierte Entscheidungen auf der Geschäfts-, Produktund Technologieebene treffen qualitativ hochwertige Architekturen schaffen, die Ihre Anforderungen adäquat erfüllen wichtige Eigenschaften Ihrer Softwaresysteme signifikant verbessern alle architekturbezogenen Artefakte und Aktivitäten bei der Softwareentwicklung effektiv miteinander verbinden die Kontrolle über die Qualität Ihrer Softwaresysteme über den Lebenszyklus hinweg behalten die Architekturfähigkeiten Ihres Unternehmens verbessern Auf den folgenden Seiten zeigen wir Ihnen, wie Sie aus starken Architekturen und guten Architekturfähigkeiten Nutzen ziehen können. Mit besten Wünschen Thorsten Keuler Jens Knodel Matthias Naab 3

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5 WELCHER UNTERAUFTRAGNEHMER IST DER BESTE FÜR MICH? Fundierte Geschäftsentscheidungen Neutral und objektiv Risikoanalyse Bei der Software- und Systementwicklung verlassen sich Unternehmen oft auf Komponenten oder Dienstleistungen von Unterauftragnehmern, wodurch sie sich auf ihr Hauptgeschäft konzentrieren können. Solche Unterauftragnehmer können beispielsweise Zulieferer bestimmter Steuereinheiten in der Automobilindustrie oder Lieferanten großer Teile von Informationssystemen in der Airlinebranche sein. Von solchen Unternehmen zugekaufte Teile müssen meist eng mit den unternehmenseigenen Softwaresystemen verzahnt werden. Diese Integration führt jedoch häufig zu erheblichen Problemen, da bei diesen Systemen eine Integration nicht immer vorgesehen ist. Häufig liegt der Grund darin, dass die Architekturen der Systeme nicht zusammenpassen. Viele Faktoren spielen eine Rolle bei der Wahl eines Unterauftragnehmers. Einer der entscheidendsten, aber oft vernachlässigten Faktoren ist die Architektur des Systems. Wir helfen Ihnen, ein solides Verständnis für das betreffende Produkt zu entwickeln und verwenden als Grundlage für dieses Verständnis Fakten, die nur die Architektur liefern kann. Zu diesem Zweck führen wir neutrale und objektive Analysen und Bewertungen Ihrer Softwaresysteme durch, die auf die Beantwortung Ihrer konkreten Fragen zugeschnitten sind. Neben der Wahl von Unterauftragnehmern gibt es noch viele andere Geschäftsentscheidungen, die eng mit Architekturaspekten der betreffenden Softwaresysteme verbunden sind. Viele Entscheidungen erfordern eine solide Risikonalyse, die auch die Architektur umfasst. Wir bieten industrieerprobte Evaluierungsansätze und Werkzeuge, die Antworten auf Fragen liefern wie: Können wir dieses wichtige neue Feature im Rahmen unserer derzeitigen Anwendungen verwirklichen?, Was brauchen wir, um viele individuelle Anpassungen unseres Produkts anzubieten?, Was bedeutet das Paradigma der Serviceorientierung für unsere Systeme? Hype oder kein Hype? Das IESE hilft Ihnen dabei, Softwaresysteme der nächsten Generation zu erstellen. Klären Sie Ihre Unternehmensziele und -anforderungen aus Sicht aller Stakeholder und operationalisieren Sie sie in Produktanforderungen, die sorgfältig durch Architekturentscheidungen adressiert werden. Außerdem können wir Ihnen zeigen, was neue Paradigmen wie z.b. SOA für Sie bedeuten könnten und woraus Sie wirklich einen Nutzen ziehen können. 5

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7 HOW WIE ENTWERFE TO DESIGN ICH FOR EIN HIGH-QUALITY QUALITATIV SYSTEMS? HOCHWERTIGES SYSTEM? Produktqualität unter Kontrolle Stakeholder- Analysen In der Industrie besteht eine der größten Herausforderungen darin, Softwaresysteme zu entwerfen, die Qualitätsanforderungen wie Performanz, Flexibilität oder Sicherheit erfüllen. Falsche Entwurfsentscheidungen auf Architekturebene werden oft zu spät erkannt, als dass man sie noch zu niedrigen Kosten auffangen könnte: Zum Beispiel führen Hardwareabhängigkeiten, die erst bei der Softwareproduktion erkannt werden, wahrscheinlich zu teurer Nachbearbeitung über den gesamten Entwicklungszyklus hinweg. Wenn Probleme noch später erkannt werden, sind die resultierenden Kosten um ein Vielfaches höher. Für komplexe Softwaresysteme müssen Architekturen schrittweise entworfen werden, um an das Produkt gestellten Qualitätsanforderungen zu adressieren. Damit Architekturentwürfe jedoch einen Wert haben, muss eine Architektur passende Architekturmodelle umfassen, die es erlauben, Aussagen über die Qualitätseigenschaften eines Produkts zu machen, bevor dieses tatsächlich implementiert und getestet wird. Impact-Analysen Architekturdokumentation Wir bieten Ihnen werkzeuggestützte methodische Anleitung für Architekturentwurf und -modellierung. Anders gesagt: Wir helfen Ihnen, Fragen wie diese zu beantworten: Wie sollen wir die Kernfunktionalität strukturieren, sodass wir sie leicht auf eine neue Hardwareplattform portieren können? oder Wie reagiert das System, wenn wir Publish- Subscribe als Hauptkommunikationsparadigma verwenden? Um diese Fragen zufriedenstellend zu beantworten, helfen wir Ihnen, konsistente Architekturmodelle mit ausreichender Detailgenauigkeit zu erstellen, um direkte und indirekte Auswirkungen zu verfolgen, die sich aus Lösungen für konkurrierende Anforderungen ergeben. Schließlich müssen Architekturen so dokumentiert werden, dass alle relevanten Stakeholder durch die bereitgestellten Informationen unterstützt werden. Deshalb muss die Dokumentation leicht verständlich sein, auf die Interessen des entsprechenden Stakeholders eingehen und immer aktuell sein. Wir helfen Ihnen, diese Dokumentation mit einer klaren Verbindung zu den Interessen der Stakeholder einerseits und zu den tatsächlichen Produktartefakten (wie Anforderungsspezifikationen, Quellcode oder Testfälle) andererseits zu erstellen. Das Architekturmodell und die Produktartefakte synchron zu halten ist hierbei einer der Schlüsselfaktoren für Erfolg. 7

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9 WELCHE TECHNOLOGIE PASST AM BESTEN? Den Technologielebenszyklus nutzen Altsysteme Schnellerer technischer Fortschritt wirkt sich sowohl auf die Entwicklung als auch auf den tatsächlichen Einsatz und Betrieb softwareintensiver Produkte aus. In der Praxis gibt es zahlreiche Gründe für die Verwendung bestimmter Technologien: Bei neuen Produktentwicklungen können die Techniken das Resultat von Managemententscheidungen sein, beispielsweise auf der Basis von Beobachtungen aktueller technologischer Trends. Im Falle von Altsystemen kann es vorkommen, dass ein Unternehmen bei einer Technologie bleiben muss, weil das Risiko der Migration kritischer Systeme zu neuen Technologien enorm hoch ist. Was auch immer der Grund sein mag: Architekten müssen die Konsequenzen einer Entscheidung für eine bestimmte Technologie und umgekehrt verstehen. Architekturbewertungen, die auf Technologien fokussieren, erlauben objektive, faktenbasierte Aussagen und Entscheidungsfindung. Die Ergebnisse von Technologie-Prototyping im Kontext von Architekturbewertungen sind eine solide Ausgangsbasis für die Auswahl einer Technologie. Gleichzeitig wird ein Bewusstsein für das Pro und Kontra der betreffenden Technologie geschaffen. Technologieauswahl In diesem Kontext helfen wir Ihnen dabei, wichtige Fragen wie die Auswahl und die Vorbereitung des flächendeckenden Einsatzes eines Entwicklungswerkzeugs zu beantworten. Wir helfen Ihnen auch bei der Erstellung von Architekturprototypen mit ausgewählten Technologien (z.b. Datenbanken oder Netzwerkgeräten wie Bus-Systemen oder Routern) und helfen Ihnen, entsprechende Entscheidungsvorlagen zu erstellen. Integrierte Technologieprozesse In einem architekturzentrierten Ansatz gibt es Prozesse, die Technologien und deren Lebenszyklus beobachten. Es ist notwendig, die aktuellsten Technologien und ihre Vorteile und Nachteile zu kennen. Dieses technische Bewusstsein ist unabdingbar, um Innovation überhaupt zu ermöglichen. Zweitens ist ein systematischer Prozess erforderlich, der die Einführung neuer Technologien unterstützt und steuert. Schließlich müssen Technologien nach einem systematischen Verfahren ersetzt werden. Hier verhelfen wir Ihnen zu einem fließenden Übergang von einer Technologie zur anderen, indem wir Prozesse aufsetzen, die für die betroffenen Entwickler relevant sind und mit maßgeschneiderten On-the- Job-Trainings verbunden werden. 9

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11 WIE FANGE ICH ÜBERHAUPT MIT DEM AUFBAU EINER ARCHITEKTUR AN? und Evolution Migration managen einfacher Einstieg in Architektur Eine Entwicklungsorganisation kann es sich meist nicht leisten mit einer von Grund auf neuen Architektur nochmals von vorn zu beginnen: Ständig müssen neue Produkte und neue Releases mit neuen Features geliefert werden und bestehende Produkte müssen gewartet werden was zu großer Arbeitsbelastung der Experten in einem Unternehmen führt. Aber dieselben Experten wären auch nötig, um wertvollen Input und wichtiges Domänenwissen für den Entwurf von neuen Softwarearchitekturen zu liefern. Mit unserer Kompetenz in Softwarearchitektur und unserer aus vielen Technologietransferprojekten gewonnenen Erfahrung bieten wir einen Ausweg aus diesem Dilemma an. Wir ergänzen Ihre internen Ressourcen, um Ihre Expertise in Architektur aufzubauen: Wir bringen unsere neutrale, technologieunabhängige Expertise aus der Forschung und vielen Kundenprojekten ein. Wir passen Architekturaktivitäten an die Bedürfnisse Ihrer Entwicklungsorganisation an. Wir entwerfen innovative Konzepte und definieren Lösungen. Wir liefern Machbarkeitsnachweise und Architekturprototypen. Wir fördern das Architekturwissen in Ihrem Unternehmen. Für einen begrenzten Zeitraum unterstützen wir Ihre Entwicklungsorganisation. Währenddessen übertragen wir schrittweise Methoden, Prozesse und Techniken, bis ein internes Architektenteam übernehmen kann. Strategische Investitionen und operative Bedürfnisse bei laufender Entwicklung in Einklang bringen Für effektive Architekturarbeit braucht man einen guten Start, der mit der laufenden Entwicklung abgeglichen wird. Wir helfen Ihnen dabei, strategische Investitionen tagtäglich sorgfältig gegen betriebliche Bedürfnisse abzuwägen. Wir haben Verständnis für die Hersausforderungen, denen unsere Partner aufgrund des starken Drucks bei der Weiterentwicklung und Migration ausgesetzt sind. Verbünden Sie sich mit den Experten des IESE und überlassen Sie es uns, Lösungen für Ihre Entwicklungsherausforderungen zu finden. Egal, ob Sie eine integrale Technologie ersetzen, eine Plattform der nächsten Generation entwerfen oder innovative Lösungen für erweiterbare und flexible Implementierungen definieren; wir können Ihre Weiterentwicklung managen! 11

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13 WIE LASSEN SICH ARCHITEKTUR- PRAKTIKEN VERBESSERN? Optimierung von Architekturpraktiken Software-Architektur ist das Resultat einer Reihe von gelebten Aktivitäten, den Architekturpraktiken. Praktiken definieren, wie Architekturen konstruiert werden, wie Entwurfsentscheidungen kommuniziert werden und wie das Ergebnis von nachgeordneten Entwicklungsaktivitäten in die Architektur zurückgespiegelt wird. Entwicklungsorganisationen stehen viele Möglichkeiten offen, wo sie investieren können. Und natürlich müssen solche Optimierungsaktivitäten einen positiven Effekt erzielen. Daher ist ein sorgfältiger Kompetenzaufbau angebracht. Es ist wenig sinnvoll, in eine schon ausgereifte Praktik zu investieren, während andere Kompetenzfelder noch brach liegen. Aber wie kann eine Organisation herausfinden, woran sie ist? Beurteilung Architekturpraktiken von Das IESE steht mit an der Spitze der Forschung zum Thema Softwarearchitektur und ist somit in der Lage, Ihre Architekturpraktiken objektiv zu beurteilen. Wir bewerten projektspezifisch die Architektur und den Reifegrad der eingesetzten Praktiken. Im Gegensatz zu rein prozessorientierten Assessments schauen wir nicht nur auf den Prozess, sondern auch auf das Resultat. Ständige Verbesserung Reife von Architekturpraktiken Verbesserte Architekturpraktiken schaffen einen Mehrwert, erfordern aber klare Zielsetzungen und Prioritäten. Unser erfahrungsbasierter Ansatz zur Optimierung von Architekturpraktiken ist das Quality Improvement Paradigm (QIP). Dem QIP liegt die Idee zugrunde, zunächst messbare Ziele festzulegen, um eine bestimmte Situation zu verbessern. Anschließend analysieren wir, inwieweit diese Ziele erreicht wurden und und inwiefern sie tatsächlich die betreffende Praktik verbessert haben. Zum Schluss werden die Erfahrungen und Erkenntnisse für eine spätere Verwendung aufbereitet. Das QIP ermöglicht kontinuierliche Verbesserung mit schrittweiser Kontrolle und Kalibrierung. Zur Optimierung von Architekturpraktiken bedarf es klarer Erkenntnisse, was die Reife der Architekturpraktiken in Ihrem Unternehmen betrifft. Als objektive Berater können wir Ihre Architekturpraktiken auf die nächsten Stufe heben und nachhaltige Optimierungen erzielen! 13

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15 ARCHITECTURE-CENTRIC ENGINEERING: DIE IDEE Die Architektur eines Softwaresystems definiert die wichtigsten Entwurfsentscheidungen und sorgt für die angemessene Realisierung aller Arten von Anforderungen unter Beachtung der gegebenen Rahmenbedingungen (technisch, organisatorisch oder rechtlich). Folglich sehen wir die Architektur als den zentralen Dreh- und Angelpunkt des Software Engineerings an. Wir betrachten die Architektur als Vermittler zwischen Business und Technologie: Sie verbindet Geschäftsanforderungen jeder Art mit einer technischen Lösung in einem Softwaresystem. verschiedenen Unternehmen, die mit Softwaresystemen zu tun haben, wie z.b. Unternehmen, die ein System verwenden, solchen, die ein System erstellen, und solchen, die ein System betreiben. verschiedenen Stakeholdern an einem System durch Abwägung ihrer Anforderungen und Erleichterung der Kommunikation. Schlüsselanforderungen wie Kosten, Zeit und Qualität, die eine geeignete Abwägung erfordern. verschiedenen Lebenszyklusphasen eines Softwaresystems: Entwicklung, Benutzung, Betrieb und Stilllegung. Unser Software- und Systems-Engineering-Ansatz ist architekturzentrisch: Dies erlaubt es, anhand der Architektur zu kommunizieren, Konflikte aufzulösen, und Entwicklung zu steuern. Die Architektur ist keine Phase in der Softwareentwicklung sondern vielmehr eine kontinuierliche Aktivität während des gesamten Lebenszyklus. Sie verbindet alle anderen Softwareentwicklungsaktivitäten miteinander. Damit können wir ausgezeichnete Softwaresysteme mit vorhersagbarer Qualität und in vorhersagbarer Zeit entwickeln und warten. Trotz der zentralen Rolle der Architektur darf sie nie zum Selbstzweck werden. Daher machen wir die Verwendung der Architektur explizit und adaptieren alle Architekturaktivitäten adäquat für den jeweiligen Kontext. Somit bleibt die Entwicklung effektiv und effizient. All unsere Kompetenzen im Bereich Architektur sind in unsere Methodik ACES: Architecture-Centric Engineering Solutions eingeflossen. Diese ist die Basis für unsere Projekte, in denen wir die Herausforderungen unserer Kunden mithilfe einer Kombination aus verschiedenen Services meistern. 15

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17 ARCHITECTURE-CENTRIC ENGINEERING SOLUTIONS: DIE KOMPETENZEN DES IESE Unsere Kunden bei der Bewältigung ihrer Herausforderungen zu unterstützen erfordert ständige Weiterentwicklung unserer Schlüsselkompetenzen. Alle Forschungsergebnisse aus dem Bereich Architektur sowie unsere Erfahrungen aus Projekten mit Industriepartnern fließen in unser Produkt ACES ein. Intern sind unsere Kompetenzen in ACES wie folgt organisiert: Architecture Lifecycle Management umfasst unsere Kompetenzen bezüglich des Managements von Architektur bei Entwicklungsprojekten und darüber hinaus. Ferner gehören hierzu wichtige Aspekte der Integration von Architektur in das Software Engineering. Architecture Significant Requirements umfasst unsere Kompetenzen, wie Architektur und Anforderungen aufeinander abzustimmen sind. Wir können Anforderungen, die für die Architektur von Bedeutung sind, systematisch erfassen und organisieren. Insbesondere werden alle möglichen Stakeholder involviert und Geschäftsziele sowie Qualitätsanforderungen werden in Architekturszenarien erfasst. Architecture Decomposition Framework umfasst unsere Kompetenz zur Beschreibung von Architekturen mit geeigneten Sichten. Dafür haben wir eine generische Matrix erarbeitet, die als Basis für die individuelle Verwendung zur Beschreibung eines Systems dient. Zum Beispiel unterscheidet die Matrix zwischen Aspekten des Systems in seinem Kontext, Aspekten des Systems zur Laufzeit und Aspekten des Systems bei der Entwicklung. Design, Modeling, and Migration umfasst alle unsere Kompetenzen zum Design von Architekturen. Dazu gehören Methoden und Richtlinien für Entwurfsentscheidungen bezüglich der Systemdekomposition und des Erreichens von Qualitätsattributen, die Modellierung von Entwurfsentscheidungen und die umfassende Darstellung in einer nützlichen Dokumentation. Decision Propagation and Reflection umfasst unsere Kompetenzen bezüglich der Vorbereitung und Verbreitung von Architekturinformationen, um Entwicklungsaktivitäten wie Implementierung oder Testen zu unterstützen. Architekturentscheidungen müssen propagiert werden, um konsistent umgesetzt zu werden, und Informationen aus der Umsetzung müssen zurück in die Architektur reflektiert werden. Rapid ArchiTecture Evaluation umfasst unsere Kompetenzen im Bereich der Architekturbewertung. Dazu gehört die Bewertung der Architektur bezüglich ihrer Eignung für die Anforderungen sowie bezüglich der Konsistenz der Implementierung mit der Architektur. 17

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19 ARCHITECTURE-CENTRIC ENGINEERING SOLUTIONS: DIE SERVICES DES IESE Projekte sind immer individuell. Unser Ausgangspunkt ist immer Ihr konkreter Kontext und Ihre Ziele. Wir leiten davon passende Projektziele ab und wählen die richtigen Services aus unserem Portfolio aus. Unsere Services und unser Projektansatz werden dann maßgeschneidert, um bestmöglich für Ihren Kontext und Ihre Ziele zu passen. Erfassung der Architekturanforderungen Wir erfassen die Anforderungen, die für Ihre Architektur von Bedeutung sind und die einen großen Einfluss auf die Architektur haben. Dies ist wichtig als solide Grundlage für die Definition und Evaluierung Ihrer Architektur. Implementierungsanleitung Wir helfen Ihnen bei der Ableitung qualitativ hochwertiger, konformer Implementierungen Ihrer Architektur. Ein Schlüsselfaktor dafür ist, dass wir Ihren Entwicklern eine pragmatische und einsatzfähige Dokumentation der Architektur zur Verfügung stellen. Architekturdefinition Wir unterstützen Sie bei der Definition Ihrer Architektur für die Produkte der nächsten Generation oder für größere Weiterentwicklungen. Mit unseren Methoden für Architekturentwurf, Modellierung und Dokumentation definieren wir gemeinsam mit Ihnen die Architektur, die am besten zu Ihren Anforderungen passt. Architektur-Prototyping Wir sorgen dafür, dass Sie mehr Vertrauen in Architekturentscheidungen gewinnen und zeigen Ihnen die Machbarkeit von Architekturideen mithilfe früher Prototpen Ihrer Architektur auf. Das Ergebnis kann als Beispiel für die Realisierung des Systems dienen. Unterstützung bei der Technologieauswahl Wir unterstützen Sie dabei, die richtigen Entscheidungen hinsichtlich Technologien zu treffen. Dafür analysieren wir neutral Aspekte und Implikationen der Architektur, die dann klare Fakten für die Auswahl, den Einsatz oder die Stilllegung einer Technologie liefern. Organisatorische Koordination und Planung Wir helfen Ihnen, Ihren Entwicklungsprozess mit Ihrer Architektur in Einklang zu bringen und zeigen Ihnen, wie die Systementwicklung in Bezug auf Zeit, Organisationseinheiten und Entwickler organisiert sein sollte. Konformitätsüberprüfung Mithilfe des Werkzeugs Fraunhofer SAVE können wir überprüfen, wie konform Ihre Architektur mit der tatsächlichen Implementierung ist. Hohe Konformität ist ein Schlüsselfaktor für nachhaltige Weiterentwicklung und Wartung. Architekturrekonstruktion Wir helfen Ihnen, Ihre Architektur aus der Implementierung zu rekonstruieren, wenn die Dokumentation fehlt oder die Implementierung sich im Laufe der Zeit weit davon entfernt hat. Mithilfe von Fraunhofer SAVE können wir Ihre Architektur systematisch und nach klaren Zielen rekonstruieren. Architekturbewertung Wir überprüfen für Sie, wie gut Ihre Architektur Ihre wichtigsten funktionalen Anforderungen und Qualitätsanforderungen erfüllt. Dies kann bereits sehr früh im Entwicklungslebenszyklus geschehen, um Risiken wie Projektverzögerungen oder ungeeignete Systeme zu reduzieren. Außerdem kann dies Migrations- und Evolutionsentscheidungen maßgeblich unterstützen. Verbesserung der Architekturfähigkeiten Wir helfen Ihnen, Ihre Fähigkeiten und Praktiken im Bereich der Architektur zu verbessern, indem wir Tutorials, Coaching und langfristige Transferaktiviäten anbieten. 19

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21 TOOLUNTERSTÜTZUNG FÜR ARCHITEKTUR Enterprise Architect Im Kontext von architektur-zentrischer Entwicklung gibt es viele Situationen, die nur mit Unterstützung von geeigneten Software-Tools gemeistert werden können. Deshalb sind unsere architektur-zentrischen Ansätze mit einem Toolset ausgestattet, das es Architekten ermöglicht, in ihrer täglichen Arbeit effizient Resultate zu erzielen. Rational Software Architect Wir verwenden Enterprise Architect von Sparx Systems als zentrales Tool für die Erstellung und Wartung von Architekturmodellen. Dabei benutzen wir entweder die eingebauten Funktionalitäten oder stellen unsere eigenen Erweiterungen und Anpassungen zur Verfügung. Durch den Einsatz von Enterprise Architect ermöglichen wir es unseren Kunden, Modelle zu erstellen, die für bestimmte Zwecke verwendet werden können, wie Impact-Analysen oder die Generierung maßgeschneiderter Dokumentationen. Natürlich lassen sich unsere Methoden und Techniken auch an andere Tools anpassen, wie z.b. Rational Software Architect, Magic Draw oder TOPCASED/Papyrus. Fraunhofer SAVE Um die Architekturmodelle mit den Systemimplementierungen synchron zu halten, haben wir Fraunhofer SAVE entwickelt (die Abkürzung steht für Software Architecture Visualization and Evaluation). SAVE ist ein preisgekröntes topaktuelles Tool für die Analyse und Visualierung von Softwarearchitekturen. Tools Sein Hauptmerkmal ist die Überprüfung der Architekturkonformität, d.h. es prüft, inwieweit eine Implementierung mit der beabsichtigten Architektur konform ist. SAVE das als Eclipse Plug-in entwickelt wurde ermöglicht Reverse Engineering von Systemartefakten (z.b. in Java, C/ C++, C#, Delphi, Fortran, Ruby on Rails, etc. geschriebenem Quellcode) und hebt diese Informationen auf die Abstraktionsebene der Architektur (entweder automatisch oder mittels Experteninput). SAVE bringt eine Reihe von Algorithmen zur Konformitätsüberprüfung für strukturelle Sichten oder Verhaltenssichten und zwischen Varianten mit. Seine leistungsstarke Visualisierung bietet viele Möglichkeiten zur Abstraktion, Navigation und Filterung, was die Analyse großer Softwaresysteme beschleunigt. 21

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23 EINGEBETTETE SYSTEME UND INFORMATIONSSYSTEME: SPEZIALISIERUNG DER ARCHITEKTUR AUF DOMÄNEN Finanzen & Versicherungen Fluggesellschaften Logistik Automotive Medizintechnische Systeme Automatisierung & Unsere Dienstleistungen im Bereich Softwarearchitekturen lassen sich bei der Entwicklung von Softwaresystemen grundsätzlich auf jede Domäne anwenden. Um den Herausforderungen unserer Kunden bestmöglich zu begegnen, bieten wir spezialisierte Dienstleistungen für eingebettete Systeme und Informationssysteme. Das heißt, wir verstehen die typischen Herausforderungen, Lösungskonzepte, Technologien und Standards dieser beiden Systemklassen. Im Bereich Eingebettete Systeme sind wir in Branchen wie Automobil und Transportsysteme, medizintechnische Systeme sowie Automatisierung und Anlagenbau tätig. Hier liegen die größten Herausforderungen für Produkte im Ressourcenverbrauch, im Echtzeitverhalten und in funktionalen Sicherheitsaspekten. Zudem muss oft die Konformität zu bestimmten Standards nachgewiesen werden. Zusätzliche Herausforderungen bringt die notwendige Integration von Funktionalitäten, die von unterschiedlichen Unterauftragnehmern entwickelt wurden. Mit unseren spezialisierten Qualitätsmodellen, Lösungskonzepten und unserer Erfahrung mit Standards wie AUTOSAR oder ISO unterstützen wir Sie dabei, diese Herausforderungen bei der Entwicklung eingebetteter Systeme zu meistern. In der Domäne Informationssysteme haben wir Kunden aus Branchen wie Finanz- und Versicherungswesen, Fluggesellschaften und Logistik, egovernment und Landwirtschaft. Die größten Herausforderungen für große, langlebige Informationssysteme sind Flexibilität, Interoperabilität und User Experience, die wir mit unseren Lösungskonzepten abdecken. Wir helfen bei der Beurteilung von Paradigmen wie Service-Oriented Architectures (SOA), Business Rule Management (BRM) oder Cloud Computing und bezüglich der Implikationen dieser Paradigmen. Integration Die vertikale Integration von eingebetteten Systemen und Informationssystemen führt in einen Bereich, in dem Architekturen eine zentrale Rolle spielen. Bei unseren Forschungsaktivitäten geht es darum, wie Geschäftsprozesse Echtzeitsensordaten verarbeiten können, wie Netzwerke aus mehreren eingebetteten Systemen in sogenannten Cyber-Physical Systems zusammenarbeiten können, und wie moderne Metaphern wie Serious Gaming bei der Steuerung der komplexen Aggregate aus eingebetteten Systemen und Informationssystemen helfen können. 23

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25 ARCHITECTURE-CENTRIC ENGINEERING SOLUTIONS: FAKTEN, ZAHLEN UND ERFAHRUNGEN In mehr als 30 Fällen erlaubte eine Architekturevaluierung des IESE uns, Risiken frühzeitig zu identifizieren und einzuordnen. Auf der Basis der Resultate konnten geschäftskritische Entscheidungen besser gefällt werden. Die Architekturbewertung des IESE bietet große Skalierbarkeit bezüglich Aufwand und Zeit. Erste Resultate können sehr schnell erzielt werden. Je nach gewünschter Breite und gewünschtem Vertrauen in die Ergebnisse führte das IESE Projekte mit einer Dauer von 5 Personentagen bis zu 200 Personentagen durch. Mehr als 90% der Empfehlungen aufgrund einer Architekturbewertung wurden vom Kunden akzeptiert und ihre Umsetzung wurde innerhalb von zwei Wochen angeordnet. In mehr als 80% der Fälle existiert keine aktuelle oder ausreichende Architekturdokumentation, die eine Basis für kritische Entscheidungen ist. Die IESE Architekturrekonstruktion unterstützt eine zielorientierte und effiziente Rekonstruktion, um eine solide Grundlage für die Entscheidungsfindung zu schaffen. Mit Fraunhofer SAVE wurden viele Systeme mit mehreren Millionen Zeilen an Code bezüglich ihrer Konformität mit der beabsichtigten Architektur überprüft. In bestimmten Systemen wurden mehr als Verletzungen der Architektur entdeckt und Verbesserungsempfehlungen wurden abgeleitet. In vielen Fällen half die Architekturevaluierung des IESE, eine faktenbasierte und nachhaltige Technologieauswahl zu treffen. Die Optimierung der Visualisierung von Softwarearchitekturen mit Fraunhofer SAVE führte zu einer Reduzierung der Bearbeitungszeit von Analyseaufgaben um mehr als 60%. Die wiederholte Prüfung der Architekturkonformität der Implementierung einer Produktfamilie mit Fraunhofer SAVE führte zu einer nachhaltigen Zunahme der Konformität als mehr als 98%. Architekturzentrierte Entwicklung reduzierte bei einem Kundenunternehmen den Aufwand für Implementierung und Testen um 35%, wobei mindestens die gleiche Qualität erhalten blieb. Beim Architektur-Coaching mit Kunden konnten wir beobachten, dass die Architekten bei der Erstellung der Architektur weit mehr als 50% ihrer Zeit mit der Klärung von Anforderungen, der Rekonstruktion bestehender Systemideen und anderen Kommunikations- und Organisationsaufgaben verbrachten. Mit zielorientierter Analyse und konsequenter Neugestaltung der Architektur wurde die Reaktionszeit der Benutzerinteraktionen für die Visualisierung sehr großer Systeme in einem Architekturvisualisierungstool um mehr als 90% reduziert. Entwickler, die mit SAVE LIFE in Echtzeit Feedback zu den Architekturverletzungen bekommen, verursachen bis zu 60% weniger Verletzungen der Architekturkonformität. 25

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27 Architecture Centric Engineering Projektreferenzen Wikon GmbH ist ein Hersteller von Fernwirksystemen (Hardware und Software). Eine der Hauptanwendungen sind batteriebetriebene Fernwirksysteme für den Energiesektor. Wir führten bei der Wikon GmbH iterativ die architekturzentrierte Entwicklung ein. Die Ergebnisse zeigen, dass Investitionen in Wiederverwendung und Architektur ihr Geld wert sind, selbst für kleine Entwicklungsorganisationen. Die Umstellung von Ad-hoc-Wiederverwendung zu proaktiver, systematischer Wiederverwendung kann als Erfolg gewertet werden. Für die erste Generation von Produkten, die entwickelt wurde, sparte die architekturzentrierte Entwicklung 12 Personenmonate an Entwicklungszeit und 3 Personenmonate (jeweils circa 35%) an Qualitätssicherung ein (verglichen mit der vorhergehenden Produktgeneration). Gleichzeitig wurde bei den ersten eingesetzten Produkten keine Abnahme der Qualität beobachtet.»die Zusammenarbeit mit den Experten des Fraunhofer IESE erwies sich für uns wirklich als sehr nützlich. Mit theoretischen und praktischen Beispielen halfen sie uns zu verstehen, wie wir unsere Architekturarbeiten besser durchführen und Fähigkeiten für die Zukunft aufbauen können. Tekla ist mit der Zusammenarbeit sehr zufrieden und wird in Zukunft weiter mit dem Fraunhofer IESE kooperieren.«timo Rihtniemi, Manager Product Architecture bei Tekla»Die zukunftsträchtigen Anwendungen in der Landtechnik setzen hochgradig vernetzte, zuverlässige und flexible Softwaresysteme voraus. Das Fraunhofer IESE ist unser präferierter Partner bei der Strukturierung und Einführung neuer Softwarearchitekturen und Systemkonzepte.«Dr. Thomas Engel, Direktor von John Deere ISG Europe John Deere ist einer der weltweit führenden Hersteller von landund forstwirtschaftlichen Maschinen sowie Baumaschinen. Gemeinsam mit den Ingenieuren von John Deere analysierten wir die Softwarearchitekturen moderner Displaysysteme, wodurch Verbesserungsmaßnahmen abgeleitet werden konnten, auf deren Grundlage sowohl die Komplexität als auch die Verschiedenartigkeit von Produktvarianten gemanagt werden kann. John Deere konnte die abgeleiteten Verbesserungsmaßnahmen mit Unterstützung der Fraunhofer-Tools schrittweise umsetzen. Tekla ist ein finnisches Unternehmen, das Softwareprodukte für das Ingenieur- und Bauwesen entwickelt. Tekla Structures ist eines der Hauptprodukte von Tekla. Um die gute Marktposition zu bewahren, arbeitet Tekla ständig an Verbesserungen der Software in Bezug auf neue Features und investiert in hohe Qualität. Als Teil dieser Strategie führte Tekla gemeinsam mit dem Fraunhofer IESE eine Architekturbewertung durch. Die Ergebnisse der Architekturbewertung ermöglichen es Tekla, sehr gezielte und fokussierte Verbesserungsmaßnahmen durchzuführen. Das Fraunhofer IESE unterstützte Tekla dabei, seine Architekturpraktiken und seine agilen Entwicklungsprozesse in Einklang zu bringen. Dafür wurde die Architekturmethode ACES des IESE an den Kontext von Tekla angepasst und mittels einer Kombination aus Tutorial und Coaching im Unternehmen eingeführt. Die Architekten von Tekla haben diesen Ansatz erfolgreich übernommen, was zu besserer Vorhersagbarkeit der Produktqualität führte. Im Rahmen des Auswahlprozesses zur Ablösung eines operativen Systems hat Fraunhofer IESE die konzeptionelle Phase der Systementwicklung begleitet. Es wurden zukunftsfähige Möglichkeiten der technischen Realisierung analysiert und eine neutrale Bewertung des existierenden Produkts entsprechend unserer Anforderungen durchgeführt. Die Leistung war beeindruckend, da innerhalb kürzester Zeit auf sehr professionellem Niveau eine fundierte Basis zur weiteren Vorgehensweise geschaffen werden konnte. Besten Dank an Fraunhofer IESE zur erfolgreichen Zusammenarbeit! Michael Nachtigäller, Deutsche Lufthansa AG Robert Bade, Lufthansa Cargo 27

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29 DAS FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR EXPERIMENTELLES SOFTWARE ENGINEERING IESE Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Engineering IESE Fraunhofer-Platz Kaiserslautern Institutsleitung Software ist Teil unseres Lebens. Eingebettet in Gebrauchsgegenstände, Wohn- und Arbeitsumgebungen oder moderne Transportmittel machen unzählige Prozessoren und Controller unseren Alltag einfacher, sicherer und angenehmer. Wir helfen Softwaresysteme zu entwickeln, auf die man sich in jeder Hinsicht verlassen kann. Die dazu erforderlichen Prozesse, Methoden und Techniken untermauern wir empirisch. Dabei legen wir Wert auf ingenieurwissenschaftliche Prinzipien wie Messbarkeit und Transparenz. Das Fraunhofer IESE gehört zu den weltweit führenden Forschungseinrichtungen auf dem Gebiet der Software- und Systementwicklung. Die Produkte unserer Kooperationspartner werden wesentlich durch Software bestimmt. Die Spanne reicht von Automobil- und Transportsystemen über Automatisierung und Anlagenbau, Informationssysteme, Gesundheitswesen und Medizintechnik bis hin zu Softwaresystemen für den öffentlichen Sektor. Unsere Lösungen sind flexibel skalierbar. Damit sind wir der kompetente Technologiepartner für Firmen jeder Größe vom Kleinunternehmen bis zum Großkonzern. Prof. Dr. Dr. h. c. Dieter Rombach Geschäftsführender Institutsleiter Unter der Leitung von Prof. Dieter Rombach und Prof. Peter Liggesmeyer tragen wir seit über 15 Jahren maßgeblich zur Stärkung des aufstrebenden IT-Standorts Kaiserslautern bei. Im Fraunhofer-Verbund für Informations- und Kommunikationstechnik engagieren wir uns gemeinsam mit weiteren Fraunhofer-Instituten für richtungsweisende Schlüsseltechnologien von morgen. Das Fraunhofer IESE ist eines von 60 Instituten der Fraunhofer-Gesellschaft. Zusammen gestalten wir die angewandte Forschung in Europa wesentlich mit und tragen zur internationalen Wettbewerbsfähigkeit Deutschlands bei. Prof. Dr.-Ing. Peter Liggesmeyer Wissenschaftlicher Institutsleiter 29

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31 KUNDEN DES FRAUNHOFER IESE Adam Opel GmbH Airbus Deutschland Alcatel SEL AG Audi Electronics BMW Group Forschung und Technik GmbH BASF SE BearingPoint GmbH B.Braun CAS Software AG Continental Teves Deutsche Bahn AG Deutsche Lufthansa AG EADS Deutschland GmbH Fiducia IT AG Finanzinformatik Ford Forschungszentrum Fujitsu HegerFerrit GmbH Hella KGaA Hueck & Co Hyperware IDS Scheer IHK Darmstadt Service GmbH Infinion Technologies INSPIRE AG John Deere KEIPER GmbH &Co. KG KOBIL Systems GmbH KBS AG Lufthansa Systems Microsoft Deutschland Mitsubishi Research Institute Motorola Nokia Networks OrgaTech Unternehmensberatung Philips Electronics Porsche engineering Group Porsche Informatik Ricoh Robert-Bosch GmbH Roche Diagnostics Rolls-Royce SAP AG Siemens AG Software AG Sopera GmbH Süddeutsche Klassenlotterie Terex Demag GmbH Testo AG T-Mobile International TÜV-SÜD Tekla Oy TXT e-solutions Wikon GmbH Volkswagen AG XING AG 31

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33 INFORMATION SYSTEMS DEVELOPMENT (ISD) Abteilungsleitung Dr. Marcus Trapp Die Abteilung Information Systems Development entwickelt innovative Methoden und Lösungen zur Entwicklung von komplexen Informationssystemen und interaktiven Systemen. Um einen unmittelbaren Mehrwert zu bieten, wenden wir unsere Methoden direkt in der Produktentwicklung unserer Kunden an bzw. transferieren unsere Methoden und Lösungen an unsere Kunden. Hierzu zählen Unternehmen, die Softwarelösungen für ihre Geschäftsprozesse nutzen, z.b. aus dem Banken- und Versicherungssektor oder im Bereich medizinischer IT-Systeme, Organisationen aus den Bereichen der öffentlichen Hand und des Verteidigungsbereichs, sowie Software entwickelnde Unternehmen (sowohl Großunternehmen als auch KMUs). Herausforderungen während der Entwicklung adressieren wir frühzeitig und durchgängig durch konstruktive, innovative Entwicklungsansätze und -methoden von Anforderungserhebung über Architektur bis zum Design. Unsere Stärke ist dabei die Betrachtung der sonst schwer erfassbaren nichtfunktionalen (Qualitäts-) Anforderungen, die oft das ganze System betreffen. Klar definierte Softwareentwicklungsartefakte mit klar definierten Abstraktionsebenen ermöglichen Fokussierung auf das Wesentliche und verzahnen sich sowohl mit traditionellen wie mit agilen Vorgehensmodellen. Requirements Engineering Wir unterstützen Sie mit unserem auf Sie abgestimmten renommierten Anforderungsansatz Fraunhofer Satisfy, der Ihnen Verfolgbarkeit, integrierte Usability und eine minimale Dokumentation der notwendigen Anforderungsentscheidungen garantiert. SATISFY! USER EXPERIENCE FOR PROJEKTERFOLG VON BUSINESS ANFANG APPLICATIONS AN User Experience für Geschäftsanwendungen Mit unseren erprobten Methoden unterstützen wir Sie dabei, Systeme zu entwickeln, die ihre Benutzer nicht nur unterstützen, sondern sie eine positive User Experience erleben lassen. Dadurch tragen Sie nachweislich zur Erreichung Ihrer Geschäftsziele bei. USER EXPERIENCE USER EXPERIENCE FOR FÜR GESCHÄFTSANWENDUNGEN BUSINESS APPLICATIONS Architecture-Centric Engineering Mit unserem erfolgreichen Ansatz Fraunhofer ACES unterstützen wir Sie bei der Definition und Evaluierung von Architekturen für komplexe Informationssysteme. Das iterative, szenarienbasierte Verfahren ermöglicht es Ihnen, die Komplexität der Architekturdefinition und der Migration zu beherrschen und frühzeitig zuverlässige Vorhersagen bezüglich kritischer Merkmale des Systems zu treffen. ARCHITECTURE-CENTRIC USER EXPERIENCE FOR SOFTWARE AND SYSTEMS BUSINESS ENGINEERING APPLICATIONS Variantenmanagement Mit unserem erfolgreichen Fraunhofer PuLSE Ansatz unterstützen wir Sie beim Aufspannen, Entwickeln und Verwalten einer Software Produktlinie sowie der Analyse und Verbesserung Ihrer bereits bestehenden Konfigurationsinfrastruktur für variantenreiche Informationssysteme. VARIABILITY MANAGEMENT: USER EXPERIENCE FOR EFFICIENCY IN PROVIDING BUSINESS INDIVIDUAL APPLICATIONS SOLUTIONS Business goes Mobile Mit unserem Produkt GoMobile helfen wir Ihnen dabei genau die Bereiche zu identifizieren, in denen eine mobile App Ihre Geschäftsprozesse sinnvoll unterstützen kann. Gerne erstellen wir für Sie auch einen auf Mobilgeräten ausführbaren Prototyp zur Entscheidungsunterstützung. USER EXPERIENCE FOR BUSINESS APPLICATIONS GO MOBILE WE MOBILIZE YOUR BUSINESS 33

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35 EMBEDDED SYSTEMS DEVELOPEMENT (ESD) Abteilungsleitung Dr. Martin Becker Verborgen in Transportsystemen, medizinischen Geräten, Haushaltsgeräten und fast allen weiteren technischen Produkten übernehmen eingebettete Systeme essenzielle Aufgaben, die unser tägliches Leben komfortabler und sicherer machen. Jährlich werden mehr als drei Milliarden eingebetteter Komponenten und Geräte geliefert, in denen 98% Prozent aller gefertigten Mikroprozessoren verbaut werden. Eingebettete Systeme sind allgegenwärtig, und unsere heutige Wirtschaft und Gesellschaft wäre ohne sie nicht überlebensfähig. Um hochzuverlässige und sichere Systeme kosteneffizient entwickeln zu können, muss Systemqualität direkt von Beginn an im Fokus der Entwicklung liegen. Dies erfordert die effiziente Unterstützung der Entwickler, um trotz der rasant wachsenden Systemkomplexität den Überblick behalten zu können und basierend auf Fakten die richtigen Entscheidungen zu treffen. Die Abteilung ESD unterstützt ihre Kunden im gesamten Entwicklungslebenszyklus von den Anforderungen bis zur Implementierung. Modellbasierte Entwicklung Um nicht nur Software, sondern Gesamtsysteme inklusive der relevanten nicht-funktionalen Eigenschaften modellieren zu können, reichen Produkte»von der Stange«häufig nicht aus. Wenn es um die Auswahl, Anpassung und Kombination geeigneter Sprachen und Werkzeuge geht, unterstützen die Experten des Fraunhofer IESE Sie umfassend bei der modellbasierten Entwicklung. Architecture-centric Engineering Die Systemarchitektur beeinflusst über Systemgenerationen hinweg Qualität und Entwicklungskosten. Systematische Vorgehensweisen in Kombination mit automatisierten, werkzeuggestützten Architekturanalysen und -simulationen ermöglichen sowohl die Bewertung bestehender Architekturen als auch die frühzeitige Identifikation und Bewertung möglicher Architekturvarianten. Architekturmängel lassen sich so bereits direkt während der Entwicklung konstruktiv vermeiden. FRAUNHOFER-INSTITUT FÜR EXPERIMENTELLES SOFTWARE ENGINEERING IESE ARCHITECTURE-CENTRIC USER EXPERIENCE FOR SOFTWARE AND SYSTEMS BUSINESS ENGINEERING APPLICATIONS Variantenmanagement Eingebettete Systeme sind häufig keine Einzelprodukte, sondern Produktfamilien. Sie müssen über ihre Lebenszeit hinweg erweiter- und änderbar sein. Die strategische Planung von Systemvarianten und -änderungen ermöglicht Wiederverwendungsraten von über 90%. So steigt die Systemqualität bei gleichzeitiger Senkung von Kosten und Entwicklungszeiten. Die Abteilung ESD unterstützt ihre Kunden mit effizienten Methoden zum Variantenmanagement von der ersten Potenzialanalyse bis zur Einführung maßgeschneiderter Lösungen im Unternehmen. VARIABILITY MANAGEMENT: USER EXPERIENCE FOR EFFICIENCY IN PROVIDING BUSINESS INDIVIDUAL APPLICATIONS SOLUTIONS 35

36 Fraunhofer-Institut für Experimentelles Software Enginering IESE Fraunhofer-Platz Kaiserslautern Embedded Systems Architecture Dr. Thorsten Keuler Tel.: thorsten.keuler@iese.fraunhofer.de Vertical Integration Architecture Dr. Jens Knodel Tel.: jens.knodel@iese.fraunhofer.de Information Systems Architecture Dr. Matthias Naab Tel.: matthias.naab@iese.fraunhofer.de 36 architecture.iese.fraunhofer.de