Konzeption eines Frameworks zur automatisierten Erstellung nutzerspezifischer IT-Systemdokumentationen

Die Komplexität von BI-Systemen als heterogene IT-Systeme steigt in Folge einer immer dynamischeren Unternehmensumwelt zunehmend. Softwaredokumentationen helfen, trotz steigender Systemkomplexität einen detaillierten Überblick über die Arbeitsweise von BISystemen zu erhalten. Der Erstellungsprozess von qualitativ hochwertigen Dokumentationen ist jedoch aufwändig und wird – unter Vernachlässigung nachträglicher Änderungen und Anpassungen – meist nur in der Planungsoder Entwicklungsphase von BISystemen vorgenommen. Dieser Beitrag beschreibt den Entwurf eines Frameworks, welches durch die Anwendung des Ansatzes der modellgetriebenen Softwareentwicklung eine vollständig automatisierte Erstellung von nutzerspezifischen Softwaredokumentationen erlaubt, von denen sowohl BI-Systementwickler als auch Fachanwender profitieren. 1 Problemidentifizierung und Motivation Der Begriff Business Intelligence (BI) beschreibt einen analytischen Prozess, der die Sammlung, Aufbereitung und Präsentationen von unternehmensund marktbezogenen Daten unter Verwendung mathematischer Modelle und analytischer Methoden unterstützt, dessen Ergebnisse in ökonomische Entscheidungsprozesse einfließen. Softwarelösungen, die im BI-Umfeld zum Einsatz kommen, werden als Business Intelligence Systeme (BI-Systeme) (Vercellis, 2009) bezeichnet. Durch die Verwendung von BI-Systemen bei taktischen und strategischen Unternehmensentscheidungen entsteht ein hoher Anspruch auf Korrektheit der präsentierten Informationen. Fehler und daraus resultierende Fehlentscheidungen können weitreichende Folgen haben. Robert Krawatzeck, Frieder Jacobi, André Müller, Marcus Hofmann 16 Die Anforderungen an ein BI-System sind durch ein komplexes und dynamisches Unternehmensumfeld geprägt und unterliegen daher im Verlauf der Zeit Veränderungen. Das führt zu einem permanenten Anpassungsprozess des Systems, der von den Datenquellen über das zentrale Data Warehouse und Data Marts bis hin zu den Berichten reicht. Dieser Anpassungsprozess kann durch geeignete Systemdokumentationen positiv beeinflusst werden. Die Dokumentation von Softwaresystemen hat die Aufgabe, deren Arbeitsweise – sowohl aus einer technischen als auch aus einer Endanwendersicht – zu beschreiben (K. C. Laudon & J. P. Laudon, 2010). Wie bei anderen Software-Produkten verringert sich ohne eine ausreichende und qualitativ gute Dokumentation auch bei einem BI-System dessen Nutzen, denn es lässt sich unter Umständen nur schlecht oder gar nicht beurteilen, ob die Software den Anforderungen genügt (Wallmüller, 2001, S. 150). Dokumentationen, die in frühen Phasen eines Softwareprojekts, wie dem Design, der Konzeption oder der Entwicklungsphase erstellt und nach Änderungen nicht aktualisiert wurden, veralten, was letztendlich zu einem sinkenden Nutzen der Dokumentationen führt (Forward & Lethbridge, 2002; Hofmann, Gluchowski, Jacobi, & Kurze, 2011; Wallmüller, 2001). Weitere Ursachen für eine unzureichende Dokumentation bilden qualitative Mängel, wie schlecht lesbare oder schwer zu verstehende Inhalte, was in gegenwärtigen Softwareprojekten häufig vorkommt (Wallmüller, 2001, S. 149). Eine vollständig veraltete, nicht sinnvoll nutzbare Dokumentation entspricht dem Fehlen einer Dokumentation. Re-Dokumentation versucht dieses Problem zu lösen, indem es die nachträgliche Erzeugung einer Dokumentation von existierenden Systemen, für die keine Dokumentation verfügbar ist, vorschlägt (Chikofsky & Cross, J. H., 1990, S. 15). BI-Systeme sind heterogen aufgebaut und bestehen aus mehreren, meist unterschiedlichen Systemen, was die Nachvollziehbarkeit und Transparenz ohne eine ausreichende Dokumentation im Vergleich zu monolithischen Softwaresystemen zusätzlich erschwert. Gerade in einem derart komplexen System ist es wichtig, eine gute Dokumentation bereitzustellen, um das Vertrauen in das System zu stärken. Steht bei monolithischen Systemen die Dokumentation der Systeme selbst im Vordergrund, so existieren bei heterogenen Systemen weitere Anforderungen an den Umfang einer Dokumentation: neben der jeweiligen Systembeschreibung der einzelnen beteiligten Systeme wird auch eine Beschreibung der statischen Gesamtarchitektur sowie der zwischen den beteiligten Systemen existierenden Datenflüsse benötigt. Der Umstand, dass eine Dokumentation im Kontext von BI-Systemen häufig nur einmalig beim Entwurf oder der Entwicklung stattfindet, birgt die Gefahr einer mangelnden Dokumentation. Spätere Dokumentationsanpassungen verursachen oft einen hohen AufWSBI 2011 – Konzeption eines Frameworks zur automatisierten Erstellung nutzerspezifischer IT-Systemdokumentationen 17 wand (Hofmann et al., 2011). Ein Praxisprojekt bei einem großen deutschen Tourismusanbieter zeigte, dass es Probleme mit der Dokumentation des BI-Systems geben kann, wenn „beim Aufbau von BI-Systemen häufig sehr spontan vorgegangen und eine konzeptionelle Systemplanung zugunsten eines iterativen Prototyping eher vernachlässigt“ wird (Gluchowski & Kurze, 2010, S. 672). Es wurde ebenfalls gezeigt, dass sich mit Hilfe von automatisierten Dokumentationsprozessen der Aufwand für die Erstellung von Dokumentationen von Datenstrukturen (Spezifika der Datenhaltungskomponenten) reduzieren lässt (Gluchowski & Kurze, 2010, S. 676). Die in diesem Paper dargestellte Forschungsarbeit zielt auf die Erhöhung des Nutzens eines BI-Systems durch die Bereitstellung aktueller und qualitativ hochwertiger Dokumentationen. Dadurch können sowohl die verschiedenen Adressaten – Fachanwender, Entwickler und Manager (Pomberger & Blaschek, 1996) – als auch das durch das BISystem unterstützte Unternehmen wie folgt profitieren. Fachanwender erhalten Unterstützung bei der sicheren und funktionsgerechten Handhabung des Systems. Das wird durch eine hohe Transparenz bezüglich der Datenqualität, d.h. der Herkunft, Verarbeitung und Aktualität der durch das System bereitgestellten Informationen ermöglicht. Entwickler erhalten Informationen über den aktuellen technischen Aufbau, um das System kennenzulernen und beurteilen zu können. Das ermöglicht Entwicklern ein schnelleres und leichteres Umsetzen von Änderungen und Erweiterungen. Dem Entwickler hilft eine sowohl detaillierte als auch vollständige Dokumentation über alle Teilbereiche des Systems, wobei verschiedene Abstraktionsstufen (beispielsweise – in steigender Abstraktionsstufe – Attribut, Tabelle, Datenbank, OLTP-System) zur Bewahrung der Übersichtlichkeit beitragen. Manager erhalten Informationen aus organisatorischer, kalkulatorischer und führungspolitischer Sicht. Die von Ihnen genutzte Projektdokumentation beinhaltet im Wesentlichen Projektund Organisationspläne, Berichte, Ressourceneinsatz sowie Zieldefinition und erreichung. Das ermöglicht die Auswertung des Projektes im Hinblick auf die bessere Durchführung zukünftiger Projekte. Unternehmen profitieren von der automatisierten Erstellung von Dokumentationen durch Kosteneinsparungen: durch den Wegfall von hohem manuellen Aufwand und der damit verbundenen Zeit bei der Erstellung von Dokumentationen, Robert Krawatzeck, Frieder Jacobi, André Müller, Marcus Hofmann 18 durch eine verbesserte Qualität und daraus resultierender zusätzlich gewonnen Zeit, die andernfalls benötigt wird, um mittels einer mangelhaften Dokumentation das System zu verstehen (Chikofsky & Cross, J. H., 1990, S. 17) – insbesondere neue Mitarbeiter bekommen die Möglichkeit, sich schneller in die Systeme einzuarbeiten um mit diesen produktiv zu arbeiten, da Expertenwissen explizit vorliegt und beim Ausscheiden von Wissensträgern keine mit hohem Aufwand zu füllende Wissenslücke verbleibt. Nach der einleitenden Diskussion der Problemstellung und der Motivation für konfigurierbare, automatisch zu erstellende Dokumentationen werden im Folgenden erst die Zielvorgaben einer möglichen Lösung aufgestellt. Dem anschließend vorgestellten Entwurf eines Frameworks folgen schlussendlich eine Zusammenfassung der wichtigsten Punkte und eine Ausführung des weiteren Forschungsvorgehens. Bei dem vorliegenden Beitrag handelt es sich um Research-in-Progress, wobei sich zur Sicherstellung der wissenschaftlichen Rigorosität an den Design Science Forschungsprozess von Peffers et al. (2007) in Kombination mit den Handlungsanweisungen für die einzelnen Forschungsaktivitäten von Hevner et al. (2004) gehalten wird. 2 Definition der Zielvorgaben (Wallmüller, 2001, S. 151) empfiehlt, sich bei der Erstellung von qualitativ guten Dokumentationen an den vorgeschlagenen Qualitätsmerkmalen für Dokumente zu orientieren. Demnach sollte eine hochwertige Dokumentation folgenden acht Merkmalen genügen (Dt. Ges. für Qualität e.V. u.d. Nachrichtentechn. Ges. im VDE (NTG), 1995; zitiert nach Wallmüller, 2001, S. 151): Änderbarkeit, Aktualität, Eindeutigkeit, Identifizierbarkeit, Normkonformität, Verständlichkeit, Vollständigkeit und Widerspruchsfreiheit. Mit dem Ziel, den Dokumentationsbedarf von verschiedenen Anspruchsgruppen zu erfüllen, ist darauf zu achten, die Dokumentationen entsprechend den Interessen der verschiedenen Gruppen auszurichten (Wallmüller, 2001, S. 153). Um eine hochqualitative, zielgruppengerechte Dokumentation bereitstellen zu können, erfolgt zuerst eine Unterteilung der Dokumentqualitätsmerkmale in zielgruppenabhängige und zielgruppenunabhängige Merkmale. Unter dem Begriff Dokumentattribute fassen Forward & Lethbridge (2002, S. 26) Informationen über Dokumente zusammen, welche über den reinen Dokumentinhalt hinausgehen. Beispiele für solche Attribute sind das Dokumentformat, der Schreibstil, die Dokumentenstruktur und die Länge einzelner Artikel. Um den größtmöglichen Nutzen zu erhalten, sind diese zielgruppengerecht anzupassen. Die Qualitätsmerkmale Eindeutigkeit, WSBI 2011 – Konzeption eines Frameworks zur automatisierten Erstellung nutzerspezifischer IT-Systemdokumentationen 19 Verständlichkeit und Vollständigkeit werden als Dokumentattribute, welche zielgruppenabhängig sind, aufgefasst und entsprechend unterschiedlich gestaltet. Änderbarkeit, Aktualität, Identifizierbarkeit, Normkonformität und Widerspruchsfreiheit sind Qualitätsmerkmale die nicht an individuelle Bedürfnisse der Zielgruppen gebunden sind und sollten stets im gleichen Maße erfüllt sein. Analog zu dem Begriff der Dokumentattribute, werden diese zielgruppenunabhängigen Dokumentanforderungen im Folgenden unter Erstellungsprozessattribute zusammengefasst. Unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit bei der Erstellung und Pflege von qualitativ hochwertigen Dokumentationen ergibt sich folgendes Forschungsziel: Entwicklung einer Methode zum kostengünstigen Erstellen hochqualitativer und nutzerspezifischer BI-Systemdokumentationen. Zur Erreichung dieses Ziels werden im weiteren Verlauf die folgenden Forschungsfragen untersucht: 1. Wie lassen sich die Anforderungen der Erstellungsprozessattribute (Qualität der Dokumentation) bei der Dokumentationserstellung kostengünstig erfüllen? 2. Wie lassen sich die Anforderungen der Dokumentattribute (nutzerspezifische Dokumentation) bei der Dokumentationserstellung kostengünstig erfüllen? 3 Entwurf und Entwicklung Wie bereits dargestellt ist die manuelle Erstellung von Dokumentationen zeitintensiv und fehleranfällig. Durch einen höheren Automatisierungsgrad lässt sich der manuelle Aufwand jedoch reduzieren (Forward & Lethbridge, 2002, S. 28). Die zu dokumentierenden Systeme und Teilsysteme beinhalten bereits einen großen Teil der für die Erstellung einer Dokumentation nötigen Informationen in Form von Quelltext (Forward & Lethbridge, 2002, S. 30). Modellgetriebene Ansätze für die Entwicklung von Data Warehouses (Kurze, 2011; Mazón & Trujillo, 2008) beinhalten – über die im Quelltext enthaltenen Informationen 1 In BI-Systemen entspricht der Quelltext, der üblicherweise in der niedrigsten Abstraktionsstufe angeordnet ist, beispielsweise Datenbankschemata. 2 Innerhalb der modellgetriebenen Softwareentwicklung ist die modellgetriebene Architektur (Model-Driven Architecture, MDA) ein von der Object Management Group (OMG) standardisierter Ansatz, der auf der strikten Trennung zwischen Spezifikation und Implementierung eines Systems basiert (Object Management Group, 2003). Dieses Prinzip wird durch die Einführung verschiedener Abstraktionsebenen – berechnungsunabhängige Modelle (Computation Independent Model, CIM), plattformunabhängige Modelle (Platform Independent Model, Robert Krawatzeck, Frieder Jacobi, André Müller, Marcus Hofmann 20 hinaus – weitere, für die Erstellung von nutzerspezifischen Dokumentationen erforderliche Informationen in Form von Metadaten über die Systeme, abgelegt in den Modellen. Durch die automatisierte Erzeugung einer Dokumentation direkt aus den vorliegenden Modellen wird ein Großteil der angestrebten Erstellungsprozessattribute erfüllt: Änderbarkeit und Aktualität: der Wegfall von manuellen Aufwänden erlaubt es, Systemänderungen jederzeit durch eine Neugenerierung der Dokumentation zu veröffentlichen; Identifizierbarkeit: durch die zur Verfügung stehenden Metadaten ist es möglich, Zusammenhänge zwischen einzelnen Objekten, die im Quelltext u.U. nicht abbildbar sind, in die Dokumentation einfließen zu lassen; Widerspruchsfreiheit: durch die automatische Erzeugung von Dokumentationen aus den Modellen wird in der Dokumentation genau der Grad an Widerspruchsfreiheit abgebildet, der in den Modellen vorliegt. Im Folgenden wird dargestellt, wie sich diese Metadaten erweitern und verknüpfen lassen, um eine konfigurierbare Erstellung von Dokumentationen zu ermöglichen. Um die Dokumentation nutzerspezifisch zu generieren, sind die bereits vorhandenen Modelle um eine Möglichkeit der Konfiguration bei der Verknüpfung von Informationen zu erweitern. Diese Konfiguration sollte in das modellgetriebene Vorgehen eingebettet werden, also in Form von Modellen vorliegen. Dieser Ansatz erlaubt die Konfiguration der Nutzerzugehörigkeit zu einem Fachbereich und damit den bereitzustellenden Inhalt (beeinflusst Vollständigkeit und Eindeutigkeit), des Layouts der Dokumentation (beeinflusst Verständlichkeit) und des Ausgabeformats (beeinflusst Eindeutigkeit). Die bisher vollzogenen Überlegungen führen zur Konzipierung des folgenden Frameworks. 3.1 Konzept des Frameworks Dieser Abschnitt stellt das Konzept eines Frameworks zur automatisierten Dokumentation von BI-Systemen vor, welches Abbildung 1 schematisch darstellt. Nachfolgend werden die Komponenten des Frameworks in Richtung des Datenflusses erläutert. PIM), plattformspezifische Modelle (Platform Specific Model, PSM) und Quelltext (Code) – und automatisierten Modelltransformationen zwischen diesen Abstraktionsebenen realisiert. WSBI 2011 – Konzeption eines Frameworks zur automatisierten Erstellung nutzerspezifischer IT-Systemdokumentationen 21