Ansatz zur Analyse der Auswirkung von kollaborativem Nutzerverhalten mittels Simulation von Softwarearchitekturen

Abstract

Das Verhalten von Systemen, welche in einem sicherheitskritischen Systemumfeld die Kollaboration der Benutzer unterstützen, ist meist schwer vorhersehbar. Im Bereich Public-Safety erfolgt die Kollaboration u.a. über ein Einsatzleitsystem. Einsatzleitsysteme dienen in erster Linie zum Informationsaustausch und in weiterer Folge zur Koordination zwischen Disponenten. Neben der hohen Softwarevariabilität (getrieben primär durch funktionale Anforderungen), hat ein Einsatzleitsystem auch viele nicht-funktionale Anforderungen wie u.a. Verfügbarkeit, Skalierbarkeit und niedrige Latenzzeiten. Es ist oft nicht ohne weiteres möglich, Aussagen über die Einhaltung dieser Anforderungen zu treffen. Neben den technischen Aspekten stellt sich auch die Frage nach optimalen Arbeits-Workflows zwischen Notrufern (e.g. verbalen Notrufer), Disponenten und Ressourcen (e.g. Einsatzleiter). Zusammengefasst: Die Kollaborationsanalyse und Simulation kann für technische als auch für organisatorische Fragestellungen in einer Leitstelle angewandt werden. Eine Lösung, um das reale Arbeitsumfeld abbilden und dokumentieren zu können, sind Modelle. Modelle können in eine ausführbare Simulation übergeführt werden, um das Verhalten und weitere Eigenschaften des Systems vorhersagen zu können, ohne einen kostspieligen Prototyp bauen zu müssen. Ein Ansatz, um kollaborative Umgebungen abbilden zu können, wurde von Dorn, Dustdar und Osterweil diskutiert. Dabei kamen die Sprachen hADL und LittleJIL zum Einsatz. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, Modelle, welche in hADL und LittleJIL beschrieben wurden, in eine ausführbare Simulation überzuführen. Die Umsetzung erfolgte in mehreren Schritten, da das gewählte Simulationstool nur generische Hilfsmittel zur Simulations-Modellierung zur Verfügung stellt. Es wurden initial Umsetzungsmuster festgelegt, welche Elemente des Ursprungsmodells (Human Architecture Description Language (hADL) und LittleJIL) auf Elemente des Ziel-Modells beschreiben. Das umgesetzte Feature-Set wurde Eingangs priorisiert - im Zuge der Arbeit wurde ein Teil des Sets umgesetzt. Das in der Arbeit angewandte, exemplarische Szenario beschäftigt sich mit Großschadensereignissen, bei denen selbe Vorkommnisse mehrfach gemeldet werden und eine Koordination zwischen Disponenten erfordert, um eine Doppeldisposition zu vermeiden. Die Ausgabe des Transformationstools kann von einem Entwickler in DomainPro Designer bearbeitet und verfeinert werden. Der automatisch generierte Code ist dabei eine minimale Implementierung, welche als Grundlage für weitere Änderungen dient und kann vom Entwickler beliebig angepasst werden. Das im Zuge der Arbeit betrachtete Fallbeispiel konnte mit Hilfe des Transformationstools erfolgreich umgesetzt werden.

The behavior of systems, which support the collaboration of users in a safety critical system environment, are mostly hard to predict. In the area of public safety, collaboration happens via an incident management system. Incident management systems primarily serve the purpose of information exchange and coordination between dispatchers. In addition to high software variability (primarily driven by functional requirements), an incident management system has a variety of non-functional requirements, such as availability, scalability and low latency. It is not necessarily possible to make statements about the compliance of such requirements. Besides the technical aspects, there is also the question of what is the optimal workflow between emergency callers (e.g. verbal emergency callers), dispatchers and resources (e.g. incident commander). In summary, the analysis of collaboration and simulation can be applied to technical and non-technical questions in an emergency call center. Models are a solution for representing and documenting real working environments. They can be transformed into an executable simulation to predict the behavior and additional properties of the system without the need to build costly prototypes. An approach to representing collaborative environments is discussed by Dorn, Dustdar and Osterweil. Thereby the languages hADL and LittleJIL are used. The goal of the current thesis is to transform models described in hADL and LittleJIL into a single executable simulation. Implementation is done in several steps due to the chosen simulation tool only providing generic simulation primitives. Patterns, which describe which elements of the source model (hADL and LittleJIL) map to the target model, were selected at the beginning. The overal feature set was prioritized, as in the end this thesis implemented only the most important ones. The case study, which is applied to the implementation, deals with major catastrophic events. During a major catastrophic event, the occurrence is reported several times to the emergency call center, a process which requires coordination between dispatchers to prevent a double dispatch. The output of the transformation can be edited and refined by a developer in DomainPro Designer. The generated code is a minimal implementation, which serves as a base for further changes and can be modified arbitrarily by the developer. The case study can be successfully implemented with the help of the transformation tool.