TY - THES A1 - Steinbrückner, Frank T1 - Consistent Software Cities : supporting comprehension of evolving software systems T1 - Consistent Software Cities : ein Ansatz zur entwicklungsbegleitenden Visualisierung von Softwaresystemen N2 - Software visualization is a field of software engineering which aims at providing visual representations of software systems or particular aspects thereof. Numerous approaches for the visualization of software systems have been developed during the last decades. Software cities denote one particular kind of software visualizations that adopts the city metaphor for depicting software systems as virtual cities. Due to their high expressiveness and effectiveness software cities are mainly used for program comprehension tasks, during reverse engineering, and in quality analysis scenarios. Software systems evolve. They are steadily enhanced to provide new product functions, corrected to fix defects, or adapted to changed system environments. Software cities, as proposed today, do not take this evolutionary character of software systems into account. The evolution of software systems, i.e. changes to their internal structure and other characteristics, can easily disrupt the overall software city structure and thus yield very inconsistent visualizations for evolving software systems. The interpretation of these evolving software cities may be error-prone and time-consuming. In this thesis we propose a new software city approach that is based on the observation that real cities often reveal their evolution insofar as they contain e.g. historic centers or satellite cities. Analogous patterns, however, cannot be found in software cities which is an astonishing divergence. We claim that by preserving historical structures and carefully expanding software cities during software evolution, i.e. by spatializing software evolution, we obtain highly expressive, effective, and consistent software cities which support a broader range of application scenarios than the current state of the field. The main contribution of this thesis is a new layout approach for software cities, which explicitly takes evolution into account. Its effects are twofold: First, evolution becomes directly visible in the software city structure in the form of specific geographic patterns that each depicts particular evolutionary phenomena. The resulting increased expressiveness allows for supporting new application scenarios which are evaluated for several example systems. Second, software evolution does no longer disrupt the overall software city structure. Instead, the software cities evolve smoothly during system evolution, which allows for using them during ongoing system development and maintenance. The high consistency of this approach is confirmed in an empirical evaluation. N2 - In den vergangenen Jahren wurden zahlreiche, teils sehr unterschiedliche Ansätze für die Visualisierung von Softwaresystemen vorgestellt. Softwarestädte sind ein spezieller Visualisierungsansatz, in dem Strukturen und Eigenschaften von Softwaresystemen in Form virtueller Städte dargestellt werden können. Aufgrund ihrer hohen Ausdruckskraft und Effektivität werden Softwarestädte hauptsächlich zur Programmanalyse, insbesondere während Reverse-Engineering Aktivitäten und in der Softwarequalitätsanalyse eingesetzt. Ein wesentliches Problem bisheriger Ansätze liegt in der Instabilität von Softwarestädten gegenüber Softwareänderungen. Selbst kleinste Änderungen an Softwaresystemen können schnell zu gravierenden strukturellen Änderungen der sie repräsentierenden Softwarestädte führen. Die dabei entstehenden Inkonsistenzen der Visualisierungen verschiedener Versionsstände erschweren die Interpretierbarkeit, insbesondere die Nachverfolgbarkeit von Softwareänderungen, und verstärken somit das Risiko von Fehlinterpretationen. Ein entwicklungsbegleitender Einsatz von Softwarestädten mit dem Ziel der kontinuierlichen Überwachung und frühzeitigen Erkennung von Entwicklungsproblemen wird somit erschwert. Während sich in realen Städten im Verlauf ihrer Entwicklung typische Strukturen, wie z.B. historische Stadtkerne oder Vorstädte, herausbilden, lassen sich analoge Muster in bisherigen Softwarestädten nicht finden. Gerade auch in Softwarestädten lassen sich durch die Erhaltung historischer Strukturen jedoch ausdrucksstarke, effektive und vor allem konsistente Visualisierungen formen. In dieser Arbeit wird daher ein neuer Ansatz für die Visualisierung von Softwaresystemen als Softwarestädte vorgestellt, in dem die Entwicklungshistorie von Softwaresystemen berücksichtigt, die Strukturen in Softwarestädten erhalten und ihr entwicklungsbegleitender Einsatz somit ermöglicht wird. Der Hauptbeitrag der Arbeit ist ein neuer Ansatz für die Visualisierung dynamischer hierarchischer Strukturen. Angewandt auf Softwarestädte hat dieser Ansatz gegenüber bisherigen Ansätzen zwei wesentliche Vorteile: Zum einen wird Evolution direkt sichtbar in Form bekannter städtischer Strukturen, die jeweils ein spezifisches Entwicklungsmuster repräsentieren. Wie im Verlauf der Arbeit gezeigt wird, ermöglicht die sich daraus ergebende erhöhte Ausdruckskraft der Visualisierungen die Unterstützung neuer Analyseszenarien. Zum anderen zerstören Softwareänderungen nicht mehr die grundlegende Struktur der Softwarestädte, wodurch insbesondere ihr entwicklungsbegleitender Einsatz mit dem Ziel der kontinuierlichen Projektüberwachung ermöglicht wird. KW - Informationstechnik KW - Stadtentwicklung KW - Virtuelle Realität KW - Rechnernetz KW - Softwarestädte KW - Softwarevisualisierung KW - Software cities KW - Software visualization Y1 - 2013 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus-28078 ER - TY - THES A1 - Schubanz, Mathias T1 - CUSTOM – MADE Scrum : CUSTOMized MAnagement of DEcision – knowledge in Scrum T1 - CUSTOM – MADE Scrum : Maßgeschneidertes Entscheidungsmanagement im Scrum N2 - Das Managen von Entscheidungen in der Softwareentwicklung, insbesondere im agilen Kontext, stellt eine anspruchsvolle Aufgabe dar. Oft können Entscheidungen anhand von durchgeführten Aktionen oder dem Quellcode nachvollzogen werden. Häufig bleibt jedoch das "Warum?" unklar. Das Fehlen von Begründungen erschwert zukünftige Entwicklungsarbeiten, Wartungsarbeiten oder etwaige Weiterentwicklungen erheblich. Besonders interessant ist auch oft die Frage nach dem "Warum nicht?" – also warum wurde eine Lösungsalternative verworfen? Diese Fragen sind zentral für Softwareentwickler. Im Gegensatz dazu tendieren lineare Vorgehensmodelle wie das Wasserfall-Modell dazu, übermäßig viel zu dokumentieren. Produkt- und Prozessdokumentation sowie detaillierte Handbücher sind hier üblich. Sie lösen jedoch nicht das Dilemma der Asymmetrie zwischen Angebot und Nachfrage. Der Paradigmenwechsel hin zu agilen Methoden hat dieses Problem auch nicht gelöst, sondern möglicherweise sogar verschärft. Das agile Manifest betont zwar die Kommunikation über Dokumentation, doch viele Entwickler interpretieren dies falsch und betrachten Code als die einzige Dokumentation. Die vorliegende Arbeit setzt an diesem Problem im Rahmen des Scrum-Frameworks an. Ihr Ziel ist es, die Dokumentation von wichtigen Entscheidungen strukturierter in den Scrum-Prozess zu integrieren. Die Arbeit umfasst eine Literaturuntersuchung, um festzustellen, was und in welchem Umfang dokumentiert werden sollte. Darüber hinaus beschäftigt sie sich mit der Frage, wie diese Dokumentation effektiv in den Scrum-Prozess integriert werden kann. Um diese Ziele zu erreichen, wurden Erfahrungen aus der Praxis durch Interviews und eine umfassende Umfrage eingeholt. Industrieerfahrene Softwareentwickler sowie mehrere hundert Studierende wurden in Fallstudien einbezogen. Die resultierenden Daten ergänzen den bestehenden Stand der Forschung und helfen, Wege für eine strukturierte Dokumentation, Verarbeitung und Wiederverwendung von Entscheidungswissen in Scrum zu identifizieren. Basierend auf den neuen Erkenntnissen wurde eine Erweiterung des Scrum-Frameworks namens Custom-MADE Scrum abgeleitet. Sie zeichnet sich durch einen adaptiven und flexiblen Ansatz zur Dokumentation von Entscheidungen und ihrer Begründung aus. Weiterhin definiert sie klare Verantwortlichkeiten und bietet Prozessbausteine für die strukturierte Integration der Dokumentation relevanter Entscheidungen in. Diese Erweiterung kann sowohl in bestehende als auch neu aufzusetzende Projekte integriert werden. Zusätzlich zu der Erweiterung wurde ein Werkzeug namens Custom-MADE Editor entwickelt. Es zielt darauf alle Potenziale zur Automatisierung der Dokumentation innerhalb des Custom-MADE Scrum zu heben, um den Prozess so effizient wie möglich zu gestalten. Insgesamt präsentiert der Autor einen flexiblen Ansatz zur systematischen Integration von Entscheidungsdokumentation in das Scrum-Framework. Die Ergebnisse stützen sich auf verschiedene empirische Arbeiten. N2 - Managing decisions in software development, especially in the agile context, is a challenging task. Often, decisions can be traced back through actions taken or the source code. However, the "Why?" behind these decisions is frequently unclear. The absence of explanations significantly complicates future development, maintenance, or further advancements. Also intriguing is the question of "Why not?" – why was an alternative solution discarded? These questions are central to software developers. In contrast, linear models like the waterfall approach tend to over-document. Product and process documentation, along with detailed manuals, are common. However, they fail to address the dilemma of asymmetry between supply and demand. The paradigm shift towards agile methods hasn't solved this problem, possibly exacerbating it. Though the agile manifesto emphasizes communication over documentation, many developers misunderstand it, considering code the sole documentation. This work addresses this issue within the Scrum framework, aiming to integrate the documentation of important decisions more systematically. It includes a literature review to determine what and to what extent should be documented. Additionally, it explores how this documentation can be effectively integrated into the Scrum process. To achieve these goals, practical experiences were gathered through interviews and a comprehensive survey. Industry-experienced software developers and several hundred students participated in case studies. The resulting data complement existing research and help identify ways to structure documentation, processing, and reuse decision knowledge in Scrum. Based on these insights, an extension of the Scrum framework called Custom-MADE Scrum was derived. It features an adaptive and flexible approach to documenting decisions and their rationale. It also defines clear responsibilities and provides process modules for the structured integration of decision documentation. This extension can be integrated into both existing and new projects. In addition to the extension, a tool called Custom-MADE Editor was developed. It aims to leverage automation to streamline documentation within Custom-MADE Scrum, making the process as efficient as possible. Overall, the author presents a flexible approach to systematically integrate decision documentation into the Scrum framework. The results are based on various empirical works. KW - Scrum KW - Rationale management KW - Documentation KW - Knowledge management KW - Decision knowledge KW - Entscheidungsbegründungen KW - Entscheidungswissen KW - Dokumentation KW - Agile Softwareentwicklung KW - Scrum KW - Programmdokumentation Y1 - 2023 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-67003 ER - TY - THES A1 - Simon, Frank T1 - Meßwertbasierte Qualitätssicherung - ein generisches Distanzmaß zur Erweiterung bisheriger Softwareproduktmaße N2 - In dieser Arbeit werden neue Ansätze zur meßwertbasierten Qualitätssicherung von Softwareprodukten für praxisrelevante Systemgrößen beschrieben. Dies umfaßt Hilfen zur spezifischen Definition von Qualität, Prozesse zur Qualitätssicherung, Werkzeugunterstützung sowie die Identifikation von Problemen bei der Anwendung vieler bisheriger Softwaremaße. Die pragmatische Anwendung der Meßtheorie erlaubt eine Erweiterung in Form eines auf Ähnlichkeiten zwischen Softwareelementen basierenden generischen Distanzmaßes. Dessen unterschiedliche Instanziierungen ermöglichen die automatische, anpaßbare Gruppierung von Elementen, sowie die ausdrucksstarke, ausschließlich durch Meßwerte bestimmte Softwarevisualisierung. Die ebenfalls in dieser Arbeit wiedergegebene empirische Arbeit, in der die Effizienz und Effektivität dieses Ansatzes mehrfach belegt wird, demonstriert die mögliche Bedeutung der meßwertbasierten Qualitätssicherung bei der Analyse großer Systeme. N2 - In this work new concepts for the metrics based quality assurance of large software systems are presented. This includes techniques for defining quality, processes for quality assurance, tool support and identification of problems when applying state-of-the-art software metrics. The pragmatic application of measurement theory allows an extension that is based on a special similarity measure for software elements. The application of this metric in different ways allows for automatic and adjustable grouping of software elements and the powerful software visualisation that is based on metric values only. The empirical work, which is also presented, shows the efficiency and effectivity of the new approach and demonstrates the potential importance of the metrics based quality assurance for the analysis of large software systems. KW - Softwareentwicklung KW - Qualitätssicherung KW - Qualitätssteigerung KW - Softwaremetrie KW - Softwarequalität KW - Softwarevermessung KW - Softwaremaße KW - Softwarewartung Y1 - 2001 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000124 ER - TY - THES A1 - Beyer, Dirk T1 - Formale Verifikation von Realzeit-Systemen mittels Cottbus Timed Automata N2 - Die Konstruktion eingebetteter Systeme, die starke Realzeit-Anforderungen zu erfüllen haben, wird in den verschiedensten Anwendungsbereichen immer bedeutsamer, z. B. in der Medizin, der Transporttechnik oder der Produktionsautomatisierung. Formale Methoden unterstützen die fehlerarme Entwicklung solcher Systeme, weil sie auf einer präzisen mathematischen Grundlage aufbauen. Der Autor entwickelt einen geeigneten Modellierungsformalismus und effiziente Verifikationsverfahren für den Einsatz einer formalen Methode. Durch die Einführung eines Modulkonzepts wird die Modellierung auch großer Realzeit-Systeme systematisch unterstützt. Für die Verifikation werden effiziente BDD-basierte Algorithmen verwendet, wobei auch das Problem des Findens guter BDD-Variablenordnungen gelöst wird. Es werden sowohl Erreichbarkeitsanalyse als auch Verfeinerungsanalyse unterstützt. Die Praktikabilität der Ansätze zur Modellierung und Verifikation werden in verschiedenen Fallstudien aus den Bereichen der reaktiven Systeme und der Kommunikationsprotokolle demonstriert. N2 - The construction of embedded systems which have to fulfill hard real-time requirements is becoming more and more important in various application areas, e. g. in medicine, in transport technology, or in production automation. Formal methods support the development of faultless systems because they use a precise mathematical basis. The author developed a suitable modelling formalism and efficient verification methods to enable the application of a formal method. Due to the module concept introduced in the thesis, the modelling of large systems is supported systematically. For the verification efficient BDD-based algorithms are used, and the problem of finding good BDD variable orderings is solved. Reachability analysis as well as refinement checking are provided. The practicability of the approaches for modelling and verification is demonstrated by presenting various case studies from the application areas of reactive systems and protocol engineering. KW - Verteiltes System KW - Verifikation Y1 - 2002 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-000000258 ER - TY - THES A1 - Camargo da Silva, Thayná T1 - Extracting knowledge graphs from user stories using LangChain T1 - Extrahieren von Wissensgraphen aus User Storys mit LangChain N2 - Requirements engineering is a fundamental component in software engineering since it defines the software from the user’s perspective. In this context, user stories play a crucial role since they are simple, natural language descriptions of software requirements, and they are widely utilized in the industry, along with the agile development methodology. User stories, while valuable for capturing individual functionalities, offer a limited perspective of the overall system, hindering maintainability and comprehension. To address these challenges, extracting structured information and modeling user stories is crucial. Knowledge graphs offer a promising approach by providing a visual and structured representation of user stories, facilitating data storage and analysis, and reducing manual effort retrieval, leading to a more coherent and manageable system. Several methodologies to model stories employ Natural Language Processing (NLP) techniques, presenting limited precision, complex implementation, and difficulties to interpret a sentence [47]. Recent research has explored using large language models, such as ChatGPT-3.5 [1], to extract knowledge graph components (nodes and relationships) from user stories. However, the solution relies on specific models and lacks comprehensive data processing pipelines for constructing knowledge graphs. LangChain, a model-agnostic framework, is a promising tool that empowers the development of applications centered around large language models. Its adaptability extends to knowledge graph construction, facilitating the extraction of structured information from textual data and seamless integration with graph databases. This thesis introduces a novel methodology for the automated generation of knowledge graphs from user stories by leveraging the advanced capabilities of Large Language Models (LLMs). Utilizing the LangChain framework as a basis, the UserStoryGraph- Transformer (USGT) module was developed to extract nodes and relationships from user stories using an LLM to construct accurate knowledge graphs. This innovative technique was implemented in a script to fully automate the knowledge graph extraction process. Additionally, the evaluation was automated through a dedicated evaluation script, utilizing an annotated dataset for assessment. By enhancing the visualization and understanding of user requirements and domain concepts, this method fosters better alignment between software functionalities and user expectations, ultimately contributing to more effective and user-centric software development processes. N2 - Die Anforderungsanalyse ist ein grundlegender Bestandteil der Softwareentwicklung, da sie die Software aus der Sicht des Benutzers definiert. In diesem Zusammenhang spielen User Storys eine entscheidende Rolle, da sie einfache, natürlichsprachliche Beschreibungen von Softwareanforderungen sind und in der Industrie zusammen mit der agilen Entwicklungsmethodik weit verbreitet sind. User Storys sind zwar wertvoll für die Erfassung einzelner Funktionalitäten, bieten aber nur eine begrenzte Sichtweise auf das Gesamtsystem, was die Wartbarkeit und das Verständnis erschwert. Um diese Herausforderungen zu bewältigen, ist die Extraktion von strukturierten Informationen und die Modellierung von User Storys von entscheidender Bedeutung. Wissensgraphen bieten einen vielversprechenden Ansatz, da sie eine visuelle und strukturierte Darstellung von User Storys bieten, die Datenspeicherung und -analyse erleichtern und den manuellen Aufwand beim Abrufen reduzieren, was zu einem kohärenten und besser handhabbaren System führt. Mehrere Methoden zur Modellierung von Geschichten verwenden Techniken der natürlichen Sprachverarbeitung (NLP), die sich durch begrenzte Präzision, komplexe Implementierung und Schwierigkeiten bei der Interpretation eines Satzes auszeichnen. Jüngste Forschungsarbeiten haben sich mit der Verwendung großer Sprachmodelle wie ChatGPT-3.5 befasst, um Komponenten des Wissensgraphen (Knoten und Beziehungen) aus User Storys zu extrahieren. Die Lösung beruht jedoch auf spezifischen Modellen und es fehlt an umfassenden Datenverarbeitungspipelines für die Konstruktion von Wissensgraphen. LangChain, ein modellunabhängiges Framework, ist ein vielversprechendes Werkzeug, das die Entwicklung von Anwendungen ermöglicht, die auf großen Sprachmodellen basieren. Seine Anpassungsfähigkeit erstreckt sich auch auf die Konstruktion von Wissensgraphen und erleichtert die Extraktion strukturierter Informationen aus Textdaten und die nahtlose Integration mit Graphdatenbanken. In dieser Arbeit wird eine neuartige Methodik für die automatische Generierung von Wissensgraphen aus User Storys vorgestellt, indem die fortgeschrittenen Fähigkeiten von Large Language Models (LLMs) genutzt werden. Auf der Grundlage des LangChain-Frameworks wurde das Modul UserStoryGraphTransformer (USGT) entwickelt, um Knoten und Beziehungen aus User Storys mit Hilfe eines LLMs zu extrahieren und genaue Wissensgraphen zu erstellen. Zusätzlich wurde die Auswertung durch ein spezielles Auswertungsskript automatisiert, das einen kommentierten Datensatz zur Bewertung verwendet. Durch die Verbesserung der Visualisierung und des Verständnisses von Benutzeranforderungen und Domänenkonzepten fördert diese Methode eine bessere Abstimmung zwischen Softwarefunktionalitäten und Benutzererwartungen und trägt letztendlich zu effektiveren und benutzerzentrierten Softwareentwicklungsprozessen bei. KW - Knowledge graph KW - Requirements engineering KW - Langchain KW - User story KW - Large language models KW - Neo4j KW - Wissensgraphen KW - Anforderungsanalyse KW - Anwendererzählung KW - Requirements engineering KW - Großes Sprachmodell KW - Wissensgraph Y1 - 2025 U6 - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:kobv:co1-opus4-70382 ER -