dopler.tex

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\section{Produktspezifische Dokumentengenerierung}
\label{sec:documentGeneration}
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Die Erstellung von Benutzeranleitungen für industrielle Anwendungen ist neben
der Komplexität der Systeme auch von ihrer Variabilität abhängig. Um die
Generierung von Dokumenten als auch von Softwaresystemen aus demselben
Variabilitätsmodel zu erlauben, wird in \cite{Rabiser2010} ein Ansatz
vorgestellt, der die Generierung der Dokumente mit der Konfiguration des
eigentlichen Produktes steuert. Grundlegend bei der Konzipierung des Ansatzes
ist die Beobachtung, dass viele Entscheidungen die während der Ableitungsphase
des Produktes gemacht werden, sowohl für die Dokumentation als auch für das
Softwaresystem relevant sind.
Die technische Realisierung des Ansatzes besteht aus den \dopler Werkzeugen
\cite{Dhungana2007, Dhungana2010} und wurde erfolgreich auf zwei industriellen
Produktlinien angewandt.

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% \subsection{Flexibler Ansatz zur Dokumentengenerierung}
% \label{sec:doplerSchritte}
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Der in \cite{Rabiser2010} beschriebene Ansatz ist unabhängig vom Reifegrad, der
Variabilitätsmodellierung oder den zu generierenden Dokumenttypen. Bei der
iterativen Durchführung der folgenden Schritte, sind Domänenexperten stark
eingebungen.

\begin{enumerate}
  \item Extrahieren und Analysieren der Domänenvariabilität
  
  \item Variabilitäts-Modelle erstellen oder anpassen
  
  \item Variabilitäts-Mechanismus und passenden Generator erstellen
  
  \item Dokumente um Variabilitäts-Information erweitern
\end{enumerate}

Durch die Extraktion der Domänenvariabilität durch Produktlinienexperten und
Domänenexperten des Produkt-Managements oder des Vertriebs kann der wesentliche
Teil der existierenden Variablität identifiziert werden (Schritt 1). Mit den so
gewonnenen Informationen ist es möglich, Variabilitätsmodelle zu erstellen oder
anzupassen (Schritt 2).
Die gewählte Modellierungstechnik sollte flexibel sein und fortgeschrittene
Automatisierung während der Produktableitung zulassen. Um
Variabilitätsinformation in den Dokumenten abzulegen benötigt man einen
Mechanismus, wie zum Beispiel ein strukturiertes Dokumentenformat mit einer XML
basierten Markupsprache (DocBook) (Schritt 3). Diese Informationen werden von
einem Generator benutzt, um die produktspezifischen Dokumente zu erstellen
(Schritt 4).
  
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\subsection{\dopler Metamodell}
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Die Realisierung des Ansatzes benötigt ein Metamodell, dass zwei Grundlegende
Entitäten definiert: \emph{Assets} und \emph{Decisions} (vgl. Abbildung
\ref{fig:dopler-meta_model}). Assets sind Artefakte der Produktlinie, wie
Dokumente oder Technische Komponenten. Decisions hingegen sind die
Entscheidungsbasis, anhand derer die Konfiguration der Assets stattfindet. Diese
sind analog zu den in der Variabilitätsmodellierung eingesetzten
Entscheidungspunkten (Variation Points).\\
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Die im Metamodell vorhandene Abhängigkeitsbeziehung zwischen Assets modelliert
die Funktionsabhängigkeit und den strukturellen Aufbau des Systems. Logische und
hierarchische Zusammenhänge zwischen den zu treffenden Entscheidungen
(Decisions) werden im Metamodell berücksichtigt und erlauben die Definition von
Reihenfolge- und Verhaltensbeziehungen.
Die \dopler Werkzeuge sind in der Lage, Domänen, durch domänenspezifische
Metamodelle, mit beliebiger Granularität und Abhängigkeiten zu modellieren,
solange deren Elemente von den Grundentitäten \emph{Asset} und \emph{Decision}
erben.

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\begin{figure}[htb]
  \centering
  \includegraphics[width=0.8\textwidth]{img/dopler-meta_model_complete-me.pdf}
  \caption{\dopler\ Meta-Model mit Dokumenten aus \cite{Rabiser2010}.}
  \label{fig:dopler-meta_model}
\end{figure}
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Die Inklusion eines Asset in das abgeleitete Produkt geschieht durch seine
Verbindung zu der Decision. Domänenexperten beantworten die zu der Decision
gehörende Frage und instanzieeren dadurch die konkrete Konfiguration.
Durch diesen Mechanismus wird die Generierung der Dokumente gesteuert, indem ein
Dokumentenfragment ein Asset ist, dass zu anderen Systemkomponenten eine
Verbindung hat (siehe Abbildung \ref{fig:dopler-meta_model}). Ein
Dokumentenfragment repräsentiert dabei Teile eines Dokumentes wie Kapitel oder
Abschnitte. Dokumentfragmente und Komponenten des Systems können dadurch
einheitlich behandelt werden. Dokumentfragmente erlauben die Modellierung der
grobkörnigen Variabilität. Feinkörnige Anpassungen werden durch einen
spezifischen Variabilitätsmechanismus realisiert.

% Auch die Attribute eines Asset können von den
% Antworten auf die Frage der Decision beinflusst werden. Die wesentlichen
% Elemente einer Decision sind die Frage und der Typ. Die Frage wird dem Nutzer
% bei der Konfiguration gestellt und dessen Antwort bestimmt die Zusammensetzung
% des Dokumentes, wobei der Typ das weitere Vorgehen bestimmt. Bei dem Typen der
% Decision werden von binären Antworttypen (Ja/Nein Antworten) bis hin zu
% komplexer Logik darstellende Datentypen verwendet ([Beispiel ??]).


% \dopler erlaubt es domänenspezifische Assets zu definieren, indem ein vom
% \dopler Metamodell erbendendes Modell einer spezifischen Organisation oder
% Kontextes erstellt wird. Um Dokumente zu generieren kann man Teile oder sogar
% ganze Dokumente als Assets in den Modellen repräsentieren. So wurden, wie in
% Abbildung \ref{fig:dopler-meta_model}, die Assets erweitert in dem das
% \emph{DocumentFragment} eingeführt wurde. Dieses kann Teile eines Dokumentes wie
% Kapitel oder Abschnitte repräsentieren. Um auch den Fall zu modellieren, dass
% bestimmte Fragmente Teil von anderen Fragmenten sind, wurde in dem abgebildeten
% Modell eine Aggregation zwischen den Dokumentfragmenten eingeführt.

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\subsection{\dopler Werkzeuge}
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Die \dopler Werkzeuge benutzten den Profil-Mechanismus des
DocBook-Standards\footnote{www.docbook.org/}, um Elemente und Attribute zu
implementieren, die die Variationspunkte in den Dokumenten definieren.

% Die zentrale Erweiterung zu DocBook ist das \emph{doplerdoc} Attribut. Es
% koppelt das Markup-Element an ein Dokumentfragment und erlaubt es so optionale
% oder alternative Texte zu definieren.

Listing \ref{lst:dopler_docbook_xml} zeigt ein Beispiel aus einem
DocBook-Dokument mit der \dopler Erweiterung. Das Kapitel \emph{cooling} wird in
die Dokumentation nur aufgenommen, wenn das Dokumentfragment
\emph{cooling\_chapter} aufgrund einer Decision aufgenommen wurde.  Durch den
DocBook Mechanismus sind auch Querverweise möglich und Platzhalter können in
Verbindung mit dem \emph{doplerdocplaceholder} Element erstellt werden.

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\lstset{breaklines=true,language=XML,caption={Das Element
\emph{doplerdocplaceholder} mit dem \emph{doplerdoc} Attribut dient als
Platzhalter für den Kühlungsmechanismus \emph{cooling\_mech}
\cite{Rabiser2010}},label=lst:dopler_docbook_xml}
\lstinputlisting[language=XML]{listings/docbook_example.xml}
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Der Ablauf zur Generierung von Dokumenten beginnt mit der Erstellung eines
Variabilitätsmodells (Abbildung \ref{fig:dopler-process}). Die Antworten auf die
Fragen der Decisions werden durch den Nutzer mit Hilfe eines
Konfigurationsassitenten (z.B. \dopler Konfigurations-Wizard) in das Modell
eingetragen. Das variable Dokument, das zentrale Artefakt im Prozess der
Dokumentengenerierung, entsteht durch das Erweitern existierender Dokumentation
mit der im Variabilitätsmodell existierenden Variabilitätsinformation und eine
ständige Rückkopplung zu dem Variabilitätsmodell.

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\begin{figure}[htb]
  \centering
  \includegraphics[width=0.8\textwidth]{img/dopler-document_generation.png}
  \caption{\dopler Überblick über den Generierungsprozess der finalen
  Dokumentation aus dem Variabilitätsmodell in
  \cite{Rabiser2010}.}
  \label{fig:dopler-process}
\end{figure}
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Der Dokumentengenerator passt mit Hilfe der aufgelösten Variabilität das
Dokument-Template an und startet die DocBook-XSLT-Engine, um ein Dokument im
gewünschten Ausgabeformat (z.B. PDF) zu erstellen. Formattierungsoptionen sind
mit XSL oder CSS realisiert und sind durch Decisions konfigurierbar.

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\subsection{Industrielle Anwendung}
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Die in den Studien aus \cite{Rabiser2007} eingesetzte Werkzeugkette, besteht
aus verschiedenen Ausprägungen des \dopler Werkzeugs. Das \dopler
Variabilitäts-Modellierungs-Tool und der \dopler Konfigurations-Wizard, der den
Nutzer durch die Produktableitung führt, sind Teil davon. Als Generator dient
eine domänenspezifische Erweiterung des \dopler Konfigurationswerkzeugs.\\
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Im ersten Anwendungsfall, bei der Siemens VAI, wurde auf einer schon
bestehenden, automatisierten Software-Entwicklungskette aufgebaut. Ein Großteil
der Decisions für die Dokumentengenerierung konnte aus den schon bestehenden
Variabilitätsmodellen extrahiert werden. Für den restlichen Teil sind
Dokumentenspezifische Decisions in Zusammenarbeit mit Domänenexperten erstellt
worden. Ein einziges Entscheidungsmodell steuert die Produktkonfiguration als
auch die Erstellung der technischen Benutzerdokumentation.\\
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In der zweiten Industriellen Anwendung, bei der Siemens AG, mussten
kundenspezifische Verkaufsdokumenete erstellt werden, wobei es keine existierende
Variabilitätsmodellierung gab. Zu den unten erwähnten Variabilitätspunkten kamen
noch variantenabhängige Berechnungen der Preise und anderer Indikatoren hinzu.
Außerdem gab es in diesem Fall mehr Alternativtexte und einige Variationspunkte
die einen dokumentenübergreifenden Einfluss hatten.

In beiden Anwendungsfällen wurde mit Hilfe einer Befragung der Domänenexperten
die am häufigsten auftretende Variabilität in Dokumenten gesammelt:
\begin{itemize}
  \item Querverweise und deren Konsistenz
  \item Optionale Teile
  \item Platzhalter (z.B Name des Kunden)
  \item Grammatikalische Variation (Pluralbildung)
  \item Multi-Media-Objekte (z.B. Bilder)
  \item Formatierung und Layout (durch XSL oder CSS Style-Sheets
  realisierbar)
\end{itemize}

Der in \cite{Rabiser2010} beschriebene Ansatz erlaubt es an den Entwicklungs und
Generierungsprozesses von Software die Generierung von Dokumenten einzubinden.
Die Auswechselbarkeit der Werkzeuge zur Variabilitätsmodellierung und
Generierung erlauben eine große Flexibilität bei der Anwendung auf verschiedene
Domänen und unterschiedliche technische Gegebenheiten. Besonders
nicht-technisches Personal wird durch die so entstandene Werkzeugkette in der
Generierung von spezifischen Dokumenten unterstützt.

%Die beschreibung der Systemmodelle wird nicht erläutert - vielleicht in anderen
%Papern? - Paper zu Eclipse

% Ein weiterer Aspekt ist der große Konfigurations- und Interaktionsraum bei
% Anwendungen der Heimautomatisierung. Laut \cite{Pohl2005} ist die
% Heimautomatisierung eine Komplexe Anwendung, die dank der vielen Interaktions-
% und Konfigurationsmöglichkeiten einer Produktlinie ähnelt. Die Anpassung an
% den Kundenwunsch, verschiedene Kombinationen von Heimautomatisierungsprodukten
% (wie z.B. Heizungs-, Licht-, Fenstersteuerung o.ä.) anzuschaffen, verkörpert
% die Variabilität im Sinne von Produktlinien.
% Je nach Konfigurationswunsch sind diese verschiedenen Varianten des
% Heimautomatisierungsproduktes auszuliefern und in verschiedenen Arten zu
% installieren und zu warten. Der Kontext des Benutzers spielt dabei eine
% wesentliche Rolle. Der Vergleich zwischen der Heimautomatisierung und
% Produktlinien von \cite{Pohl2005} erlaubt es Prinzipien aus den
% Software-Produktlinien auf das Szenario der Heimautomatisierung anzuwenden.
% Rabiser et al. setzen für die Erstellung von produktspezifischer Dokumentation
% in der Industrie auf einen produktlienenbasierten Ansatz \cite{Rabiser2010}.
% Ein Generator erstellt das Dokument mit Hilfe des systemdefinierenden
% Variabilitätsmodells. Die Kopplung von Software- und Hardware-Komponenten zu
% Teilen der Dokumentation erlaubt es die Konfiguration der Dokumentation
% zusammen mit der Systemkonfiguration durchzuführen. Der Ansatz basiert auf
% einer starken Einbeziehung der Domänenexperten und die zu den Komponenten
% gehörenden Textfragmente, müssen manuell mit dem eigentlichen
% Systemkomponenten synchronisiert werden.\\

% Bei der ersten Produktlinie handelt es sich um eine Anwendung zur
% Prozessautomatisierung von Siemens VAI, dessen technische Variabilität schon
% modelliert war und technische Dokumentation erstellt werden sollte. Die zweite
% Anwendung verlief bei der Siemens AG und es mussten ohne ein schon vorhandenes
% Variabilitätsmodell kundenspezifische Verkaufsdokumente erstellt werden.

% \begin{figure}[htb]
%   \centering \includegraphics[width=0.9\textwidth]{img/dopler-approach.pdf}
%   \caption{Die vier iterativ zu durchlaufenden Phasen des Ansatzes zur
%   Dokumentengenerierung aus \cite{Rabiser2010}. Variationspunkte und Varianten
%   werden in Schritt (1) von Domänenexperten hervorgehoben und in Beziehung mit
%   den Modellen aus Schritt (2) gestellt. Die Beziehungen werden mit Hilfe des
%   Mechanismus aus Schritt (3) realisiert. Der letzte Schritt (4) webt die
%   Informationen in die Dokumente ein.}
%   \label{fig:dopler-approach}
% \end{figure}