A standards-based approach to dynamic tool integration using Java business integration : [a redesign of the toolnet framework built on enterprise integration standards]

Abstract

Die gegenseitige Integration von heterogenen Tools mit dem Ziel, den Arbeitsablauf von Benutzern zu optimieren, ist Gegenstand andauernder Forschung. Die angestrebte Lösung soll Benutzern und Teams ermöglichen, bestehende Tools auf transparente Art miteinander zu verbinden. Funktionalität und Daten von einzelnen Tools können von jedem anderen Tool aus verwendet werden; Gemeinsamkeiten im Datenmodell werden ausgenützt, indem man Relationen zwischen zusammengehörenden Datenelementen erzeugt.<br />Eine besondere Herausforderung stellt die flexible Integration von bestehenden, meist kommerziellen Tools dar, wie sie z.B. im Ingenieurwesen vorkommen. Diese bieten oft nur proprietäre und nicht offen zugängliche Schnittstellen an, was das Design einer Integrationslösung in vielerlei Hinsicht einschränkt. Es wurden bereits verschiedene Frameworks und Standards entwickelt, wie z.B. CDIF, PCTE, OTIF, BOOST oder auch allgemeine Tool-Plattformen wie z.B. Eclipse.<br />Diese lösen aber jeweils nur einen Teil des Problems und bieten keinen ganzheitlichen, dynamischen Ansatz für die Integration von bestehenden bzw. proprietären Tools.<br />Eine erfolgreiche Lösung für die Tool-Integration muss die Anforderungen verschiedener Gruppen gleichermaßen erfüllen: Für den Endbenutzer steht eine nahtlose Integration zwischen Tools im Vordergrund, die es ermöglicht, transparent über Tool-Grenzen hinweg zu arbeiten. Entwickler wünschen sich einen einfachen Weg, um Tools in ein lose gekoppeltes und dynamisches System einzubinden, das leicht um neue Tools erweiterbar und an geänderte Schnittstellen anpassbar ist. Tool-Hersteller wollen unabhängig bleiben und zusätzliche Kosten für die Neuimplementierung oder Anpassung von Tools an Integrationslösungen vermeiden, bieten aber als Ausgleich oft Skripting- oder sprachspezifische Schnittstellen für die Anbindung an andere Anwendungen an, die man für die Tool-Integration nützen kann.<br />Diese Arbeit zeigt, dass die Tool-Integration am Desktop viel mit der Enterprise Integration gemeinsam hat, wo es bereits eine Reihe von "best practices", Mustern und Integrations-Standards wie z.B. Java Business Integration (JBI) oder die Service Component Architecture (SCA) gibt.<br />Die Anwendung erfolgreich erprobter Lösungen aus der Enterprise-Integration auf die Tool-Integration am Desktop ermöglicht die Umsetzung einer wiederverwendbaren und erweiterungsfähigen Integrationslösung, die leicht an neue Tools und Anforderungen angepasst werden kann. Aufbauend auf einer Analyse der aktuellen Situation wird unter Verwendung von JBI ein standardbasiertes dynamisches Framework für die Tool-Integration realisiert.<br />Eines der wenigen existierenden Frameworks, die eine solche Integrationslösung umsetzen, ist ToolNet, ein von der EADS CRC Deutschland entwickeltes serviceorientiertes Framework für die Tool-Integration. ToolNet verbindet existierende kommerzielle Tools aus dem Ingenieursbereich - wie z.B. Telelogic DOORS oder Matlab - mit Hilfe von speziell entwickelten Adaptern, die über einen gemeinsamen Nachrichtenbus kommunizieren.<br />Ausgehend von einer Analyse der Ist-Architektur und ihren Einschränkungen, die vor allem in der statischen und proprietären Adapter-Architektur bestehen, werden die Forschungsergebnisse dieser Arbeit in einem Prototypen umgesetzt, der ein Redesign der ToolNet-Architektur basierend auf dem JBI-Standard und einem dynamischen Adapterkonzept demonstriert. Der Prototyp wird danach einer Evaluierung unterzogen und mit dem bestehenden ToolNet-Framework verglichen.<br />

Integrating heterogeneous software tools with each other on a peer-to-peer level for streamlining the end user's workflow is an area of ongoing research. The ideal tool integration solution would provide users a transparent way to integrate and connect existing tools, without leaving the native interface. Functionality of individual tools can then be shared and commonality in data models is exploited by creating relations between corresponding data elements.<br />A special problem is the flexible integration of existing, often commercial-off-the-shelf (COTS-)tools, as encountered e.g. in the engineering domain. These often provide only proprietary and closed APIs with limited capabilities, posing various restrictions on the design of a prospective integration solution.<br />Several frameworks and standards, such as CDIF, PCTE, OTIF or BOOST have been developed, including general-purpose tool platforms like Eclipse, but so far these have only solved parts of the problem, lacking a holistic, dynamic approach for integrating existing or proprietary tools.<br />From a user's perspective, tight integration between tools is desired, facilitating working across tool borders in a transparent way. From a developer's perspective, loosely-coupled integration and a dynamic way to integrate new tools into the framework with little effort is desired, sothat the resulting solution is easily adaptable to new tools and changing APIs. Tool vendors want to stay independent and will not accept additional cost for reimplementing or adapting tools to work with specific integration solutions, but often provide scripting interfaces and language-specific APIs for connecting tools to other applications.<br />This work demonstrates that tool integration faces many of the same challenges encountered in enterprise integration, where already several best practices, patterns and integration-standards such as Java Business Integration (JBI) and the Service Component Architecture (SCA) have evolved. By applying successful solutions from enterprise integration to the problem of tool integration on the desktop, a reusable and extensible integration solution can be realized that is easily adaptable to new tools and requirements. This work examines the current situation and demonstrates howe the JBI standard can be utilized for tool integration, propsing a standards based, dynamic tool integration framework.<br />One of the few existing tool integration solutions that target this problem is ToolNet, a custom, service-oriented integration framework developed by EADS Corporate Research Centre Germany. ToolNet connects existing, commercial off-the-shelf engineering tools, such as Telelogic DOORS or Matlab, using custom Adapters and a proprietary messaging backbone.<br />After an analysis of the current architecture and its limitations, mainly the static Adapter architecture, the findings in this work are applied in a prototype implementation that demonstrates a redesign of ToolNet based on the JBI standard. The prototype is then evaluated and compared to the existing ToolNet framework.<br />