Im zweiten Teil der Lehrveranstaltung modellbasierte Softwareentwicklung geht es darum,
wie wir mit Modellen umgehen, was Modelle für uns sind.
Und am Ende, um da drauf zu kommen, was ist,
was müssen wir, wie müssen wir Modelle so gestalten,
dass sie für einen bestimmten Anbindungszweck verwendbar sind.
Zentraler Punkt ist dazu, was ein Modell eigentlich ist.
Und das ist das, was wir im ersten Abschnitt besprechen.
Ich habe das in drei Abschnitte gegliedert,
damit das sind die Abschnitte nicht so lang sind.
Der erste Abschnitt geht also darum, was ein Modell ist.
Und wir haben wie immer Fragen zur Vorlesung Prüfungsvorbereit, zur Wiederholung und Prüfungsvorbereitung.
Und hier geht es um die Fragen 1 bis 3 für diesen Abschnitt.
Lassen Sie uns damit starten. Ich möchte Sie darauf hinweisen,
dass es hier einen sehr guten Beitrag gibt von dem Kollegen Ludwig,
der war bis vor kurzem Professor für Software-Engineering an der Uni Stuttgart.
Der hat das sehr schön zusammengefasst,
diesen Beitrag dieses PDF, ist nicht so sehr lang.
Das finden Sie auch zum Download in Mudel. Also das
wäre hier der erste Paper, was hier oben genannt ist.
Das stellt das, was ich hier sage, nochmal sehr schön zusammen.
Ich habe die Literatur Stachoviak hier zwar angegeben, aber zum einen ist Sie,
schon ist sie nicht mehr so richtig gut in Bibliotheken erreichbar.
Man findet sie online, aber am Ende reicht uns das,
was wir hier, was Herr Ludwig geschrieben hat,
was ich hier sage.
Wir müssen das Original sozusagen gar nicht nochmal bemühen.
Wir machen Ihnen das ein bisschen leichter. Die dritte Literatur,
die ich hier angebe, da hat ein Kollege aus der TU,
der Universität Giel von Modellierung für ganz verschiedene Anwendungszwecke zusammengeschnitten.
Erhard wäre viel mehr Merkmal als nur die drei von Stachowierk.
Das wäre also weiterführende Literatur, aber das,
was hier die erste Literatur hilft,
unterstützt unseren Abschnitt 1,
2-1 wirklich
sehr gut
Lassen Sie uns damit starten, was mein Modell normalerweise ist,
landläufig, ist es zum Beispiel,
dass wenn Sie von Modell sprechen, ganz häufig so etwas Verkleinertes.
Ja, also ein Abbild von etwas, das würde das Schiffsmodell zutreffen,
ja, was man als Buddleschiff da hat oder was so eine Räder,
weil im Schaufenster stehen hat.
Oder auch eine Modelleisenbahn oder sowas. Manchmal hat man auch ein Modell,
um etwas zu machen, was noch nicht da ist.
Zum Beispiel machen Bildhauer regelmäßig von einem,
ich sag mal, von einer Büste,
machen Sie erst ein Modell oder von einem Relier,
von einem größeren Bild, machen Sie erst ein Modell,
abzugleichen, wie sind denn die Anforderungen der Erwartungen des Empfängers?
Wird das damit getroffen, bevor sich da drei Monate ins Atelier begeben?
Manchmal gibt es auch, wir müssen unterscheiden,
manchmal gibt es diese Modelle, dieses Schilfsmodell und das von dem Relief,
das ist für den Künstler, das ist sehr real,
sehr konkret.
Ja, man kann das anfassen. Manchmal gibt es aber
auch sehr abstrakte Modelle und hier als Beispiel so das Rentenmodell,
wie funktioniert das Rentensystem nach dem Umlagerverfahren,
so wie die gesetzliche Rentenversicherung in Deutschland ja organisiert ist und in ganz vielen anderen Ländern auch.
Oder Damit ist es, das ist durchaus auch ein Modell.
Ja, auch wenn wir das nur in der Vorstellung haben
und nicht wirklich etwas Reales dahinter.
Manchmal geht es auch bei dem Modell um ein sehr konkretes oder abstraktes Original.
Also das Schiff ist ein sehr konkretes Original. Ja,
ich kann es jetzt oder später irgendwann mal tatsächlich besichtigen,
angreifenden Flasche Sekt dranwerfen oder damit fahren.
Die Bevölkerungsentwicklung ist doch etwas, was sehr weniger,
sehr viel weniger gut darstellbar ist
als abstrakte Sachen
Doch der Begriff Modell ist in unserer Alltagssprache im menschlichen Leben sehr viel tiefer vorbeigewurzelt.
Es gibt also viel weiter, abweichende, noch Bedeutungen.
Ja, hier also zum Beispiel das Fotomodell, das führt Kleidung
vor oder Instagram gibt es auch voll von Selbstdarstellung. Ja,
ein Automodell, das ist eigentlich der Name einer Typreihe,
aber der Begriff im Hotel kommt darin vor, ja,
oder in der Logik gibt es ein Modell für Strukturen,
für Formeln, für die etwas einheitlich gilt.
Ja, wir sind aber in der Informatik und in
der Informatik ist es ein Vorbild oder ein Abstrakt
Ein Abbild oder ein Vorbild zu abstrakten oder konkreten Originalen.
Das ist das, was wir normalerweise haben. Und das,
was uns da wirklich auch hilft, das ist etwas,
was wir in den Definitionen von Stahoviak ganz gut haben werden.
Wir blicken noch ein bisschen weiter. Ich habe ja aus Victionery,
dem ein Wörterbuch im Internet, so ähnlich wie Wikipedia,
noch ein paar weitere Bedeutungen gefunden.
Und das, was wir uns, was uns interessiert,
habe ich hier mit einem Kasten versehen.
Ja, also eine vereinfachte Darstellung, das ist das,
was wir, worauf wir jetzt gleich wieder immer kommen werden
Um etwas zu erklären, das würde zum Beispiel für uns zum Beispiel zutreffen.
Ja, soweit. Wir wollen den Herrn Stachowerk bemühen. Ja,
Sie haben in der Literatur vorhin, hatte ich es schon gesagt,
schon gemerkt, 1973, das ist schon sehr reifes Wissen.
Und das ist auch ein Zeichen von Qualität,
dass es seitdem nicht überarbeitet worden ist.
Diese Arbeit, diese Papiere von Uni Gil,
die in der Literatur stehen, die sind sehr viel neuer.
Der Kollege Bernhard Talheim der Uni Kiel hat da
sehr viel in den letzten Jahren über Modelle gearbeitet.
Er hat noch weitere Merkmale. Für uns reichen diese
drei Merkmale. Zunächst erst mal, ein Modell ist ein
beschränktes Abbild der Realität
Punkt. Soweit reicht es uns. Und dieses hat drei Merkmale und diese drei Merkmale,
die sollten sie verkennen, sie sollten sie erklären können,
zum Erklären für jemanden, der nicht vom Gebiet ist,
sich nicht tiefer damit beschäftigt,
müssen wir nicht unbedingt diese Begriffe nennen,
aber man muss wissen können, worum handelt es sich.
Worum geht es dabei? Ja, und das sind auch gleichzeitig,
wäre das die Antwort auf die Fragen 1 bis 3. Ja,
zunächst erstmal, es geht immer um eine Abbildung.
Das heißt, ein Modell ist stets ein Modell von
etwas anderem
Ja, das wäre also eine Abbildung, eine Repräsentation.
Das ist ein natürliches Objekt oder wir hatten eben im Beispiel
auch die abstrakten Objekte, die künstlichen, die erdachten Objekte.
Aber immer die Abbildung von etwas. Und wieder
hier oben stand es beschränkt. Das heißt,
es ist nicht alles dabei und das sagt das zweite Merkmal.
Verkürzung heißt kürzer machen ist, da fehlt etwas.
Also dieses Weglassen, das ist ganz entscheidend.
Nicht alles vom Original ist dabei, sondern nur eine Teilmenge.
Das heißt, es ist eine echte Timing.
Es fehlt wirklich etwas. Und das,
was wir übrig lassen, das, was wir brauchen,
ist das,
was für uns relevant ist
Und damit wird es schon spannend. Ja, was ist denn
relevant? Und das sagt das dritte Merkmal, Pragmatismus.
Pragmatismus sagt, ich habe bestimmte Bedingungen,
bestimmte Fragestellungen und danach entscheide ich, was ist relevant?
Die Bedingungen, die Fragestellungen. Und das ist das,
daran nach entscheide ich, was ist relevant?
Wir werden den Begriff Zweck jetzt in Zukunft ganz häufig strapazieren in dieser Lehrveranstaltung,
wird es ganz häufig um den Zweck von Modellen gehen.
Deswegen prägen sie sich diesen Punkt gut ein,
der bezieht sich der Zweck,
bezieht sich immer auf diese Eigenschaft Pragmatismus des Modellbegriffs nach Stachowiak
Und jetzt Beispiele A, B, C, das schränkt das Ganze nicht ein.
Ja, also es könnte zum Beispiel sein,
wir haben den Zweck, in dem es für irgendjemanden betrachten.
Ja, wir möchten das erklären für jemanden,
der die TÜV-Prüfung an einem Fahrstuhl vornimmt. Ja,
nur für diese Dokumente, die für ihn die Informationen,
die für ihn wichtig sind,
dass da zum Beispiel ein Fahrstuhl kein Mensch zu schaden kommt und es
der Fahrstuhl im Gefahrenfall gefahrlos öffnet im Erdgeschoss von mir aus,
das ist das, was der TÜV-Mensch prüfen möchte und nicht alles andere.
Manchmal gilt etwas nur innerhalb eines bestimmten Zeitraums oder
es bezieht sich auf einen bestimmten Zeitraum
Auch das wäre eine Einschränkung, eine Einschränkung,
die durch Verkürzung und die ein Zweck dann dient.
Oder wir wollen es auf bestimmte Operationen einschränken.
Wir wollen ein System entwerfen, was Performance-Anforderungen erfüllt.
Das heißt, wir haben den Fokus auf Performance.
Und das, was uns dabei interessiert, besonders ist,
ist etwas Besonderes. Oder wir haben den Fokus darauf,
dass wir eine Anwendung machen, die sehr gut verständlich ist,
dass man immer alles nachvollziehen kann.
Das ist die Nachvollziehbarkeit, das, was wir prüfen wollen,
das, was ihr darstellen wollt,
was im Modell unbedingt enthalten sein muss,
also relevant,
das darf
keinesfalls weggelassen werden
Soweit der Modellbegriff nach Stachoviak, lassen Sie uns das vertiefen.
Dieser dritte Punkt, das ist der,
den wir ganz stark strapazieren wollen. Der Verwendungszweck bestimmt,
was, worum es bei dem Modell geht,
was wir für ein Modell brauchen, welche Modellierungssprache wir brauchen.
Nun ein paar Beispiele, um das zu zeigen,
dass wir keinesfalls auf die Informatik beschränkt sind, wie ich schon sagte,
ist der Begriff des Modells im menschlichen Leben sehr breit verankert.
Bevor wir da weitergehen,
erstmal nochmal zurück zu den Fragen
Also sie sollten in der Frage 1, nach dem,
was wir eben gesagt haben, in der Lage sein,
die Definition des Modells nach Richterhowerk zu nennen, ja,
das war das, was auf der Folie 8 stand eben und diese zwei Merkmale sollen sie auch da geben.
So, und jetzt kommen wir zur Frage 3, das ist das,
wo wir jetzt so ein paar Beispiele hier haben auf dieser Folie,
das sind Beispiele für verschiedene Verwendungszwecke, ja,
und wo jedes Mal der Begriff vorkommt und sie merken,
nur beim Letzten, wenn sie die anschauen,
ist tatsächlich,
geht es um Informatik
Nehmen wir erst, fangen wir einmal mit einem Gebäudemodell.
Vielleicht haben Sie das schon gesehen, dass Architekten häufig solche kleinen Gebäude bauen.
Die stehen dann gerne mal im Stadtmuseum der Stadt Hamburg oder im Rathaus,
wo dann zeigt wird, das ist der Plan des neuen Stadtteils.
Oder das ist die Ansicht, die und die Perspektive,
wo man den Bürgern schon mal den Eindruck vermitteln möchte.
Das macht man auch für kleinere Sachen. Also man zeigt,
wenn es zum Beispiel darum geht,
ein Hochhaus in ein Wohngebiet eingebettet werden,
da gibt es typischerweise ganz viele Vorbehalte der Nachbarn,
zu laut, zu hoch,
zu und so weiter.
Und man versucht,
das zu vergeben
Gegenwert gegenständlichen, indem man zu veranschaulichen,
indem man ein Beispiel macht. Und dieses Beispiel ist dann
ein Modell, was den optischen Eindruck vermitteln soll.
Das kann man durchaus als Styropor bauen oder aus anderen Materialien.
Man kann es ja auch 3D machen. Aber es gibt
einen optischen Eindruck, das war hier der erste Punkt.
Bleiben wir gleich beim Bauwesen Grundriss. Grundriss ist also die Ansicht,
wo man von oben drauf guckt, was für Räume sind,
wie ein Haus in einem Grundstück eingebettet werden soll.
Wo gibt es Türen, wo gibt es Treppen?
Das gibt auch einen Eindruck. Daran können Sie zum Beispiel
gucken, ob etwas behindertengerecht ist.
Kommt man da um dem Rollstuhl
um die Ecke
Kann man, sind die Räume breit für Wege,
breit genug für Fluchtwege im Feuerfall. Ein anderes Modell,
da wird das Wortmodell nicht drin, steht Kostenplan.
Ja, ich habe eine Perspektive, eine Annahme über die Kostenanteile in einem Projekt.
Das kann ein Softwareprojekt sein, kann ein Bauprojekt sein, was auch immer. Ja,
so, und das brauche ich, um zu zeigen,
ja, geben die Kostenorten entstehen, um jemanden,
der Geld gibt für die Finanzierung,
ein Kritik zur Verfügung stellt, zu sagen, ja,
tatsächlich mit diesem Geld, was du mir jetzt erfügst,
jetzt wird dieser Wert tatsächlich entstehen.
Es ist sehr wahrscheinlich, dass das so kommt.
Es ist ein Plan, es ist abstrakt, ja,
und es ist eine Verkürzung der Realität.
Es ist nur der Zweck, da nur das, was,
welche Finanzierung kommt, für welche Kostenteile und für welche Teile des Ergebnisses.
Nochmal Bauwesen, Gewerkeplan ist ein Name für etwas,
wo gezeigt wird, wie arbeitet, was hat der Klempner zu tun,
was hat der Fliesenleger zu tun, was hat der Betonbauer zu tun und wo kommen die Wärmedemmung dran.
Da jeder bekommt die Information, die etwas sein Gewerk braucht,
die Schnittstellen müssen natürlich genau da sein,
also für den Fliesenleger muss genau die Schwellenhöhe da sein,
damit er weiß, wie denn das das werden soll oder solche abgefahrenen Sachen,
wie dass man vorher schon plant, dass der Fahrstuhl auf jeder Etage die Fugen von den Fliesen, genau mit den Flugen des Fußbodens übereinstimmen.
So etwas hat dann der Gewerkeplan. Und das brauche ich,
um die verschiedenen Phasen des Baues, die verschiedenen Tätigkeiten des Baues,
die sich vielleicht nicht mal gleichzeitig treffen, dass die am Ende passen.
So, und jetzt kommt noch was zu Software,
Spezifikationsmodell, Spezifikation heißt Anforderungsbeschreibung, Spezify etwas genau beschreiben.
Und das sind also die Formalisierungen der Anforderungen.
Sie sind deswegen abstrakt, so steht hier abstrakt,
weil man sich auf bestimmte Teile konzentriert und andere Sachen weglässt.
Man beschreibt eindeutig die Funktionalität, aber man beschreibt nicht,
wie die Implementierung aussehen soll. Das ist Sache des Entwicklers.
Man sagt nun, wie soll die Funktion aussehen?
Was ist alles für Anforderungen erfüllen? Und natürlich auch solche Sachen
wie nicht Funktionalanforderungen, Antwortzeit, Benutzbarkeit, technische Plattformen,
all sowas. Noch ein Modell aus der Informatik,
Designmodell, Entwurfsmodell. Man könnte auch sagen, Architektur.
Wir beschreiben die Datenstrukturen
Es wieder etwas, Beschreibung eines tatsächlich realen Objekts,
weil Software ist ja etwas Reales, es gibt ein Programm davon,
aber es wird meistens im Vorhinein beschrieben und es sind Informationen weggelassen.
Ich beschreibe den Daten- und Kontrollschluss, auch da lasse ich
wieder Informationen weg. Und damit Architekturen, Implementierung,
spezifiziere ich ein bisschen, aber nicht 100 Prozent.
Es wird immer Informationen geben, die da fehlen.
Und jeweils, was ist der Zweck? Ja,
bei der Spezifikation ist der Zweck zu sagen, das sind die Ziele.
Das ist das, was der Auftraggeber will.
Der Auftraggeber muss das prüfen können. Also muss es
für den verständlich sein. Es muss natürlich auch verständlich sein
für den Entwicklung
Das Design-Modell muss noch viel mehr können.
Daran muss ich prüfen, dass die Antwortungen auch erfüllt sind.
Wir kommen im Abschnitt 2, 3 noch genauer dazu.
Wichtig ist für uns, und das soll diese Beispielaufzählung sagen,
sie soll ihnen die Möglichkeit geben, nachzudenken, was gehört zu dem Zweck.
Denn nur das wollen wir tatsächlich im Modell darstellen.
Es ist nicht sinnvoll und auch in vielen Fällen gar nicht möglich.
Alle Eigenschaften des Originals wiederzugeben, dann wäre es auch kein Modell mehr,
dann wäre es das Original. Und was auch noch eine Herausforderung ist,
und das ist einer der Kernaufgaben dieser Lehrveranstaltung,
zu überlegen, wie kann man dieses Modell entwickeln?
Wie kann man dieses Modell beschreiben? Modellierungssprache könnte man sagen,
wenn würde sagen Grammatik, dann könnte es sagen Modellierungsmethode,
wie sie auf dieser Fullfolie ist oder in der Logik,
sagt man auch, Kalkül.
Also das Ausdrucksmittel, das ist das Entscheidende, was wir
hier erreichen wollen. Soweit zu diesen Dingen des Zwecks.
Und als nächstes wollen wir das noch ein bisschen kategorisieren,
dass ich mal ein bisschen mit meiner Maus geschieben Zunächst
erst mal in zwei Kategorien ist es immer leichter,
wenn man sich die Welt ein bisschen einteilt.
Und ich teile sie hier in zwei Sachen ein.
Das ist nebenbei etwas, was sie hier bei Herrn Ludwig
auch finden in dieser vollen Literatur.
Deskriptiv wäre ein Abbild. Das heißt,
ich habe schon etwas und baue davon das Modell.
Und präskriptiv, ich habe das Modell noch nicht.
Ich habe die Realität noch nicht, aber ich schaffe sie damit präskriptiv,
etwas vorschreiben, steckt da wo drin.
Also zum Beispiel die Dokumentation eines Systems, das ist Modell-System,
ist also schon da.
Ich baue nachträglich
etwas Deskriptiv
Wenn ich etwas spezifiziere, das hat man eben als Spezifikationsmodell,
Entwicklungsplan, eine Anleitung für etwas, was noch nicht da ist,
was ich bauen will, das ist präskriptiv.
Manchmal habe ich Modelle, mit denen ich etwas beurteilen möchte
, ist etwas schnell genug.
Zum Beispiel dieses Schiffsmodell gibt es auch durchaus welche,
dass man sagt, wie funktioniert das denn, wenn die Monsterwelle kommt?
Ja, oder überhaupt bei hohem Seegang oder bei einseitiger Beladung.
Das ist ein exploratives Modell, mit dem ich durchaus ein bisschen was machen kann.
Nicht alles, was das reale Schiff kann,
aber schon viel. Ich habe Modelle, mit denen
ich etwas erklären kann
Die Modell der menschlichen Anatomie, das bekommen die Medizinstudenten,
um genauer da kennenzulernen, welche Teile des Körpers hat.
Da muss man nicht jedes Mal eine Leiche zerlegen. Oder ein Flugsimulator,
es ist natürlich viel einfacher mit dem Flugsimulator, das landen zu lernen,
als an der harten Realität auf einem harten Flugplatz.
Außerdem ist es noch dazu billiger, wenn es schief geht.
Das ist also deskriptiv, wir beschreiben die Realität,
um mit dem Modell am Ende irgendetwas zu machen,
in dem Fall, das mit dem Modell zu lernen.
Und wir können gleich zurückgehen zum letzten Monat den Zweck hatten,
also dieser Flugsimulator zum Lernen,
der sollte sich anfühlen,
sollte aussehen wie ein richtiges Cockpit
Bedienungselemente wie im richtigen Cockpit,
dass jemand, der damit das Fliegen gelernt hat,
durchaus dann sofort sich ein richtiges Flugzeug setzt.
Klar ist der Eindruck noch ein bisschen. Aber das ist aber,
man hat die Flugsimulatoren heute auch schon ganz gut mit.
Und Umsicht und vielleicht sogar ein bisschen Erschütterungen lernen. Ja,
und dann haben wir noch als letztes auf dieser Folie mathematische
Modelle oder formale Modelle, formal im Sinne von formalisiert.
Sie haben Folgen ein Kalkül, eine Logik,
einer Grammatik, einer Semantik, einer kompletten Beschreibung.
Und damit können wir etwas darstellen in einer Form,
dass man es auch maschinell auswerten kann, prüfen kann,
beweisen kann.
Und die sind auch meistens deskriptiv
So, das war soweit zum Zweck der,
und damit haben wir die Frage 3 auch beantwortet und Beispiele,
sie sollen eigene Beispiele geben und weiter geht es dann im
zweiten Abschnitt dieser Veranstaltung