Forschungsbericht der Otto-Friedrich-Universität Bamberg 2004

Anschrift: Feldkirchenstraße 21, 96045 Bamberg

Tel.: ++49-951/8632528

Fax.: ++49-951/8635528

E-Mail: [e-mail]

Leitung:

Prof. Dr. rer. nat. Guido 

Wirtz

Wiss. Mitarbeiter:

Jens Bruhn, MScIS

Sven Kaffille, MScIS

Karsten Loesing, MScIS

Dipl.-Wirtsch.Inf. Christof 

Simons

Angestellte:

Heidrun Fichtel

Der Arbeitsschwerpunkt des Lehrstuhls Praktische Informatik liegt

im Bereich der verteilten und mobilen Systeme. Neben den seit lan-

gem erfolgreich betriebenen Arbeiten zur Vorbereitung des Einsat-

zes (Analyse von Anwendungsfällen, Technologie-Auswahl, Modelle

und Prototypen) und zur Realisierung verteilter Software unter Ver-

wendung verschiedener moderner Middlewaretechnologien (Sun

J2EE, CORBA, IBM WebSphere, MS .NET usw.) in Intranet und In-

ternet, spielen Peer-to-Peer Systeme sowie Systeme mit mobilen

Komponenten (Laptop, PDA, Smartphone) eine immer stärkere Rol-

le in der Arbeitsgruppe. Hier verfügt die AG mittlerweile über prak-

tische Erfahrung mit systemnahen Projekten (Java für ‚kleine’

Geräte, z.B. JXTA) und verschiedenen Agenten-Plattformen. 

Forschungsschwerpunkte

• Design-Methoden, Sprachen und Werkzeuge für verteilte und mobile 

Systeme

• Service-orientierte Architekturen und Webservices

• Agententechnologien und Plattform-Interoperabilität

• Verfahren zur robusten Organisation von P2P-Systemen

• Kontextunterstützung für Systeme mit mobilen Geräten

• Anwendung formaler, insbesondere Petri-Netz basierter, Methoden 

in praktikablen Entwicklungswerkzeugen

• Visuelle Programmier- und Designsprachen

Forschungsrelevante apparative Ausstattung

Eine vorläufige Grundausstattung ist schon vorhanden und wird für

erste Projekte genutzt, eine umfassende apparative Ausstattung für

praktische Arbeiten im Bereich verteilte und auch mobile Systeme

ist derzeit in der Beschaffung.

Kooperationsbeziehungen

Neben allgemeinen Kooperationen (Bachelor-, Master- und Diplom-

arbeiten, gemeinsame Projekte) zum Arbeitsbereich Verteilte Syste-

me, besteht besonderes Interesse an (Pilot-)Projekten zu Unterneh-

mensübergreifenden Systemen, zur Integration mobiler Systeme in

klassische betriebliche IT Infrastrukturen in Unternehmen aller Grö-

ßenordnungen, sowie am Einsatz von Agentensystemen und mobi-

len ad-hoc Netzwerken in der Praxis.

Einige Beispiele für Themen-spezifische Kooperationen (Auswahl):

• RFID-gestütztes Asset-Management mit: Medical Solutions Siemens 

AG, Forchheim; 2004

Forschungsbericht der Otto-Friedrich-Universität Bamberg

Seite 905

• Umstrukturierung des Usermanagement der SAP AG, mit: SAP AG im 

Bereich Globales Partnermanagement; 2003/4

• Einsatz von Middlewaretechniken, insbesondere .NET mit: Lycos Eu-

rope N.V., Gütersloh, 2002

• Web-basierte, verteilte Systeme zur Messdatenverabeitung mit: Ab-

teilung FUA der Dr. Ing. h.c. F. Porsche AG in Weissach, 2002

• Evaluierung verteilter Hardware/Software-Architekturen, insbeson-

dere zur Integration mobiler Endgeräte mit: Fa. GAD eG, Münster; 

2000 - 2003

• Geschäftsprozessmodellierung im Bereich von Finanzdienstleistern 

mit: zeb/rolfes.schierenbeck.associates, Münster; 2001

• Beschreibung von Arbeitsabläufen mit den Software-Modellierungs-

Sprachen UML und OCoNs mit: Firma adrett, Lingen (Rentokil Initi-

al); 2000

Wissenschaftliche Tagungen

Mitglieder der Arbeitsgruppe wirken seit vielen Jahren regelmäßig

an der Veranstaltung (auch internationaler) Tagungen und Work-

shops mit, so z.B. als Veranstalter, Organisator oder Programm-

kommittee-Mitglied:

• International Workshop on Multimedia and Web Design, Dezember 

2004, Miami, Florida, USA

• VLC’2004 – International Workshop on Visual Languages and Com-

puting, San Francisco Bay, 8-10 September, 2004

• Net.ObjectDays 2004: 5th International Conference on Objectorien-

ted and Internet-based Technologies, Concepts, and Applications for 

a Networked World, Erfurt, Germany, September 27-30, 2004

• Int. IADIS WWW/Internet 2002 Conference, 2002, Lisbon, Portugal

• Symposium Integrated Modeling of Distributed Systems and Work-

flow Applications im Rahmen der IEEE HICSS-35, Januar 2002, Ha-

waii

• Symposium Visual Methods for Parallel and Distributed Programming 

im Rahmen der 5th International Conference on Information Visua-

lization, London, UK, 25-27. July 2001

• Minitrack Integrated Modeling of Distributed Systems and Workflow 

Applications at the SoftwareTrack of the 34th Hawaii International 

Conference on System Sciences (HICSS-34) in Maui, Hawaii 

(January3-6, 2001)

• Workshop des AK GROOM der GI-FG 2.1.9 zum Thema Visuelle Ver-

haltensmodellierung verteilter und nebenläufiger Software-Systeme 

am 13. und 14. November 2000 an der WWU Münster (german)

• Workshop Visual Methods for Parallel and Distributed Programming 

at the IEEE Symposium on Visual Languages 2000 September, 10-

14, 2000 in Seattle, Washington, USA

• Minitrack Object-Oriented Methods for Distributed Applications at 

the SoftwareTrack of the 30th Hawaii International Conference on 

System Sciences (HICSS-30) in Maui, Hawaii (January 3-6, 1997)

Forschungsbericht der Otto-Friedrich-Universität Bamberg

Seite 906

Forschungsprojekte

Ein Kontext-Framework für mobile Applikationen

Projektleitung:

Prof. Dr. rer. nat. Guido 

Wirtz

Beteiligte:

Dipl.-Wirtsch.Inf. Christof 

Simons

Stichwörter:

mobile, context, frame-

work

Beginn: 1.8.2002

Mobile Geräte unterstützen den Benutzer durch von ihnen angebo-

tene oder im verteilten System zentral verfügbare Dienste. Um eine

bessere Nutzung dieser Dienste zu ermöglichen, ist es notwendig,

dass sich diese Dienste an den jeweiligen Nutzer und seine Umge-

bung automatisch anpassen (context awareness). Durch die Aus-

wertung von Contextinformationen des individuellen Nutzers kann

somit eine höhere Qualität der Dienste für den Nutzer erreicht wer-

den.

Wichtigster Aspekt ist die Typisierung verschiedener Contextinfor-

mationen und ihre korrekte Behandlung. Informationen können

transformiert oder aggregiert werden, es bietet sich aber auch die

Erstellung neuer Informationen auf Basis einer Auswertung von Be-

ziehungen zwischen bestimmten Informationen an. Zu beachten ist

auch die zeitliche Gültigkeit von Informationen sowie der Abgleich

der Informationen zwischen verschiedenen Geräten des Nutzers.

Zusätzliche Probleme entstehen durch die Heterogenität der Sy-

stembestandteile, den Verzicht auf zentrale Komponenten, die be-

grenzte Leistungsfähigkeit der Geräte sowie die Partitionierung von

Netzen. Diese Probleme wirken sich auf notwendige Sicherheitsme-

chanismen, Abgleichsalgorithmen und Repräsentation sowie Aktua-

lität von Contextinformationen aus.

Entwicklung verteilter Software mit Objekt-Koordinations-Netzen

Projektleitung:

Prof. Dr. rer. nat. Guido 

Wirtz

Beteiligte:

Holger Giese

Stichwörter:

high-level Petri-Nets, Pro-

gram Design, state-based 

services, OCoNs

Beginn: 1.1.1997

Kontakt:

Wirtz, Guido

Telefon [phone], 

Fax [phone], E-

Mail: guido.wirtz@wi-

ai.uni-bamberg.de

Obwohl die Komplexität und Bedeutung verteilter Anwendungen ad-

hoc-Lösungen verbietet, gibt es noch keine allgemein akzeptierte

Methodik, wie solche Systeme unter Einhaltung hoher Qualitäts-

standards an Korrektheit und Ausfallsicherheit zu entwickeln sind.

Der hier vorgeschlagene Ansatz zur Kombination objektorientierter

Analyse- und Design-Methoden unter Nutzung der UML mit einer auf

Petri-Netzen basierenden Beschreibungsmethodik für Schnittstellen

und Systemdynamik versucht die Nachteile objektorientierter Tech-

niken in Hinsicht auf Verhaltensbeschreibungen und Präzision aus-

zugleichen ohne ihre weite Akzeptanz zu verlieren.

Im Rahmen des langfristig angelegten Projektes werden

• geeignete Beschreibungsformalismen definiert und erprobt, die ver-

ständlich und formal analysierbar sind,

• Werkzeuge zur Beschreibung und Analyse von (insbesondere verteil-

ten) SW-Designs entwickelt, und

• Frameworks zur möglichst automatisierten Generierung von korrek-

ten Code-Skeletten für verschiedene Middleware-Plattformen reali-

siert,

• die Anwendbarkeit bzw. Weiterentwicklung der Methodik auf ver-

wandte Gebiete, wie z.B. Business-Process- und Workflow-Modeling, 

anhand von Fallstudien untersucht.

Bisher wurde ein als UML-Profil in UML-Designs integrierter Be-

schreibungsformalismus, sog. Object Coordination Nets, entwickelt,

ein entsprechendes Werkzeug für OCoN-Beschreibungen auf der

Forschungsbericht der Otto-Friedrich-Universität Bamberg

Seite 907

Grundlage von mit Rational Rose beschriebenen UML-Designs ent-

wickelt und ein erstes Analysewerkzeug in Form eines umfassenden

Simulators fertiggestellt.

Publikationen

1.

Giese, H. ; Graf, J. ; Wirtz, Guido: Object Coordination Nets (1.0) – A Formalism to Describe 

Parallel and Distributed Methods . In: Technical Report, Universität Münster, Institut für In-

formatik, April 1997 (1997) 

2.

Wirtz, Guido ; Graf, J. ; Griese, H.: Ruling the Behaviour of Distributed Software Compon-

ents . In: PDPTA-97 (Veranst.) : Proc. Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing 

Techniques and Applications (PDPTA-97 Las Vegas 30.06.-03.07.1997). CSREA Press, 

1997, S. 107-116. 

3.

Giese, H. ; Graf, J. ; Wirtz, Guido: Kontraktbasierte Modellierung verteilter Softwaresyste-

me .Vortrag: 5. Fachgruppentreffen der GI-Fachgruppe 2.1.9 Objektorientierte Software-, 

Arabella-Hotel, München, 02.1998 

4.

Giese, H. ; Graf, J. ; Wirtz, Guido: Modeling Distributed Software Systems with Object 

Coordination Nets . In: PDSE-98 (Veranst.) : Proc. Int. Symp. Software Engineering for Par-

allel and Distributed Systems, (PDSE-98 Kyoto (Japan) April 1998). IEEE Press, 1998, S. 

107-116. 

5.

Wirtz, Guido ; Giese, H. ; Graf, J.: A Real Object-Oriented Visual Design Language for Dis-

tributed Software Systems . In: Technical Report, Universität Münster, Institut für Infor-

matik (1999), Nr. 06/99-I 

6.

Giese, H. ; Graf, J. ; Wirtz, Guido: Closing the Gap Between Object-Oriented Modeling of 

Structure and Behavior . In: UML-99 (Veranst.) : Proc. of The Second International Confe-

rence on The Unified Modeling Language (UML-99 Fort Collins, Colorado (USA) Oktober 

1999). 1999, S. 534-549. 

7.

Giese, H. ; Graf, J. ; Wirtz, Guido: Contract-Based Coordination of Distributed Object Sy-

stems . In: PDPTA-99 (Veranst.) : Proc. Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing 

Techniques and Applications, (PDPTA-99 Las Vegas (USA) Juli 1999). CSREA Press, 1999, 

S. 25-31. 

8.

Giese, H. ; Graf, J. ; Wirtz, Guido: Verhaltensmodellierung eingebetteter Systeme mit dem 

OCoN-Ansatz . In: OMER - Objektorientierte Modellierung eingebetteter Realzeitsysteme, 

Techreport 1999-01. Workshop des AG GROOM (1999)

9.

Giese, H. ; Wirtz, Guido: Early Evaluation of Design Options for Distributed Systems . In: 

PDSE-2000 (Veranst.) : Proc. Int. Symp. Software Engineering for Parallel and Distributed 

Systems, (PDSE-2000 Limerick (Ireland) Juni 2000). IEEE Press 2000, 2000, S. 150-157. 

10. Wirtz, Guido ; Weske, M. ; Giese, H.: Extending UML with Workflow Modeling Capabilities 

. In: CoopIS-2000 (Veranst.) : Proc. 5th IFCIS Int. Conf. on Cooperative Information Sy-

stems (CoopIS-2000 Eilat (Israel) September 2000). 2000, S. 30-41. 

11. Graf, J. ; Giese, H. ; Wirtz, Guido: Modellierung verteilter Systeme nach dem OCoN/UML-

Ansatz. 7. FG-Treffen der GI-FG 2.1.9, Febr. 2000 . München : München. 2000. - Interner 

Bericht 

12. Wirtz, Guido ; Giese, H.: Skalierbare Beschreibung des Verhaltens verteilter Systeme . In: 

ITG-FBT-2000 (Veranst.) : 10. GI/ITG Fachgespräch Formale Beschreibungstechniken f¨ur 

Verteilte Systeme (ITG-FBT-2000 Lübeck Juni 2000). 2000, S. 41-50. 

13. Giese, H. ; Wirtz, Guido: The OCoN Approach for Object-Oriented Distributed Software Sy-

stems Modeling . In: Pezze M., Shatz S. (Veranst.) : Workshop Software Engineering and 

Petri Nets. (21st Int. Conf. on Application and Theory of Petri Nets Aarhus (Denmark) Juni 

2000). 2000, S. 55-74. 

Forschungsbericht der Otto-Friedrich-Universität Bamberg

Seite 908

14. Wirtz, Guido: Using a Visual Software Engineering Language for Specifying and Analysing 

Workflows . In: VL-2000 (Veranst.) : Proc. IEEE/CS Int. Symposium On Visual Languages, 

VL-2000 (VL-2000 Seattle (USA) Sept. 2000). 2000, S. 97-98. 

15. Wirtz, Guido ; Giese, H.: Using UML and Object-Coordination Nets for Workflow Specifica-

tion . In: SMC-2000 (Veranst.) : Proc. IEEE/CS Int. Conference on Systems, Man and Cy-

bernetics (SMC-2000 Nashville Oktober 2000). 2000, S. 517-522. 

16. Giese, H. ; Wirtz, Guido: Visual Modeling of Object-Oriented Distributed Systems . In: IEEE/

CS VLl-2000 (Veranst.) : Workshop Visual Methods for Parallel/Distributed Programming 

(EEE/CS VLl-2000). 2000, S. 15-36. 

17. Wirtz, Guido: Applications of Petri Nets in Modeling Distributed Software Systems . Aarhus 

(Denmark) : Aarhuus. 2001 (MOCA '01, Aug. 2001). - Interner Bericht

18. Weske, M. ; Wirtz, Guido: Integrated Modeling of Distributed Systems and Workflow Appli-

cations . In: IEEE/CS HICSS-35 (Veranst.) : (Proc. IEEE/CS HICSS-35 Software Track. 

Mini-Symposium: Integrated Modeling of Distributed Systems and Workflow Applications 

Big Island, Hawaii (USA) Januar 2002). 2001, S. 288.

19. Giese, H. ; Wirtz, Guido: The OCoN Approach for Object-Oriented Distributed Software Sy-

stems Modeling . In: Int. Journal of Computer Systems Science and Engineering 16 (2001), 

Nr. 3, S. 157-172.

20. Wirtz, Guido ; Weske, M. ; Giese, H.: The OCoN Approach to Workflow Modeling in Object-

Oriented Systems . In: Information Systems Frontiers 3 (2001), Nr. 3, S. 357-376. 

21. Bruhn, Jens ; Kaffille, Sven ; Wirtz, Guido: Hierarchical Scheduling for State-Based Ser-

vices . In: PDPTA 2004 (Veranst.) : Proc. Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing 

Techniques and Applications (PDPTA 2004 Las Vegas, Nevada (USA) 21.-24.06.2004). 

2004, S. 179-185.

Graphische und visuelle Programmier- und Designsprachen für parallele und ver-

teilte Systeme

Projektleitung:

Prof. Dr. rer. nat. Guido 

Wirtz

Beteiligte:

Kang Zhang, University of 

Texas, Austin, 

Holger Giese, Universität 

Paderborn

Stichwörter:

parallel, programming lan-

guage, message-passing, 

visual

Beginn: 1.10.1992

Kontakt:

Wirtz, Guido

Telefon [phone], 

Fax [phone], E-

Mail: guido.wirtz@wi-

ai.uni-bamberg.de

Die Bereitstellung korrekter und effizienter Programmsysteme für

Multiprozessoren und Cluster von Workstations stellt auch heute

noch eine wichtige Herausforderung im Bereich Softwareentwick-

lung dar. Insbesondere im Bereich der Multiprozessoren mit verteil-

tem Speicher und den damit verwandten Berechnungsmodellen in

Arbeitsplatzrechner-Netzwerken, die in der Regel mit message-pas-

sing-Sprachen (z.B. PVM oder MPI-Versionen) programmiert wer-

den, haben sich rein textuelle Sprachen als ungeeignet erwiesen,

parallele Abläufe adäquat zu formulieren. Im Rahmen des MEANDER

Projekts wurde eine graphische Programmiersprache auf der Basis

von ANSI-C entwickelt, die es ermöglicht, parallele Programme gra-

phisch zu beschreiben und die gleiche Darstellung auch für die Ab-

laufvisualisierung und Fehlersuche zu benutzen. Die Sprache wird

durch zusätzliche Werkzeuge zur graphischen Definition von Hard-

warekonfigurationen und zur Spezifikation des Prozeß-Prozessor-

Mappings unterstützt. Weitergehende Arbeiten beschäftigen sich

allgemein mit dem Einsatz visueller Beschreibungsmethoden im

Kontext paralleler und verteilter Programme, geeigneter Werkzeug-

unterstützung und der Entwicklung möglichst einheitlicher Sprach-

formalismen, die auch den heute in modernen Sprachen üblichen

Prinzipien der Objektorientierung genügen.

Forschungsbericht der Otto-Friedrich-Universität Bamberg

Seite 909

Publikationen

1.

Wirtz, Guido: A Visual Approach for Developing, Understanding and Analyzing Parallel Pro-

grams. Proc. IEEE/CS Symposium on Visual Languages VL-93. 24.-27. August, Bergen 

(Norway) . In: IEEE Computer Society Press (1993), S. 261-266.

2.

Wirtz, Guido: Developing Parallel Programs in a Graph-Based Environment . In: PARCO-93 

(Hrsg.) : Proc. Int. Conf. on Parallel Computing PARCO-93 (PARCO-93 Grenoble (France) 

07.-10.09.1993). Elsevier Science Publ., 1993, S. 345-352. (Advances in Parallel Compu-

ting) 

3.

Wirtz, Guido: Die Meander Projektgruppe: Erfahrungsbericht und Dokumentation der er-

sten Projektgruppe . Uni-GHS-Siegen : Uni-GHS- Siegen, 1993 (Technical Report, FG Pro-

grammiersprachen, FB Elektrotechnik und Informatik, Uni-GHS Siegen) 

4.

Wirtz, Guido: Graph-Based Parallel Programming in GRAPH+C. Lessach-Workshop über 

Parallelverarbeitung, 21.-25.Sept. 1991, Lessach (Austria) . In: Informatik-Bericht der TU 

Clausthal Nr. 93/5 (1993), Nr. 93/5, S. 103-116. 

5.

Wirtz, Guido: Graph-Based Software Construction in an Explicit Parallel, Message Passing 

Paradigm . In: WTC'93 (Veranst.) : Proc. Workshop on Software Engineering for Parallel 

Systems (WTC '93 Aachen Sept. 1993). 1993 

6.

Wirtz, Guido: Hybride Programmiersprachen als Grundlage eines Programmiersystems für 

Parallelrechner. 3. PASA-Workshop Parallele Systeme und Algorithmen. GI April 1993 . In: 

GI/ITG-Pars-Mitteilungen (1993), Nr. 11, S. 133-137.

7.

Wirtz, Guido: The Meander Language and System — Overview . In: Technical Report, FG 

Programmiersprachen, FB Elektrotechnik und Informatik, Uni-GHS Siegen, Sept. 1993 

(1993)

8.

Wirtz, Guido: The Meander Language Version 1.0 . In: Technical Report, FG Programmier-

sprachen, FB Elektrotechnik und Informatik, (1993)

9.

Wirtz, Guido: Graph-Based Software Construction for Parallel Message-Passing Programs . 

In: Information and Software Technology. Butterworth-Heinemann Ltd., Oxford (UK) 36 

(1994), Nr. 5, S. 405-412.

10. Wirtz, Guido: Ein Graph-basierter Ansatz zur Unterstützung der Konstruktion explizit par-

alleler Programme . Siegen, Universitaet-GHS Siegen, Habil-Schr., 1995 

11. Wirtz, Guido: Modularization, Re-Use and Testing for Parallel Message-Passing Programs . 

In: IEEE (Veranst.) : Mini-Symposium: Software Engineering for Parallel Systems (IEEE 

HICSS-28 Software Track Maui, Hawaii (USA) 03.-06.01.1995). 1995, S. 299-308. 

12. Wirtz, Guido: The Meander Language and Programming Environment. Programming and 

Computer Software . In: Consultants Bureau, New York (USA) 21 (1995), Nr. 1, S. 9-17.

13. Wirtz, Guido: A Visual Toolset for Message-Passing Parallel Programming . In: PDPTA-96 

(Veranst.) : Proc. Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Applica-

tions (PDPTA-96 Sunnyvale, CA (USA) 09.-11.08.1996). CSREA Press 1996, 1996, S. 301-

312. 

14. Wirtz, Guido: Extracting and Testing the Externally Observable Behaviour of Parallel Modu-

les . In: PARCO-95 (Veranst.) : (Proc. Int. Conf. on Parallel Computing PARCO–95 Gent 

(Belgium) 07.09.-10.09.1995). Esevier Science Publ., 1996, S. 391-398. (Advances in Par-

allel Computing) 

15. Wirtz, Guido: On the Benefits of Visual Formalisms in Parallel Programming . In: IASTED 

(Veranst.) : Proc. 14-th IASTED Int. Conf. on Applied Informatics (IASTED Innsbruck (Au-

stria) 20.-22.02.1996). 1996. 

16. Giese, H. ; Wirtz, Guido: Modular Development of Correct Meander Programs . In: PDPTA-

97 (Veranst.) : (Proc. Int. Conf. on Parallel and Distributed Processing Techniques and Ap-

plications, PDPTA-97 Las Vegas (USA) 30.06.-03.07.1997). 1997, S. 178-181.

Forschungsbericht der Otto-Friedrich-Universität Bamberg

Seite 910

17. Wirtz, Guido ; Zhang, K.: Are Visual Methods Especially Useful for Parallel and Distributed 

Systems? In: IEEE/CS VL-2000 (Veranst.) : Workshop Visual Methods for Parallel/Distribu-

ted Programming (IEEE/CS VL-2000 Seattle (USA) September 2000). 2000, S. 1-3. 

18. Giese, H., ; Wirtz, Guido: Visual Methods for Parallel and Distributed Programming . In: In-

ternational Journal of Visual Languages and Computing. JVLC, Academic Press 12 (2001), 

Nr. 2, S. 183-202.

19. Wirtz, Guido ; Zhang, K.: Visual Methods for Parallel and Distributed Programming . In: In-

ternational Journal of Visual Languages and Computing, JVLC 12 (2001), Nr. 2, S. 123-125.