Data coupled civil engineering applications: Modeling and quality assessment methods

Fröbel, Toni

The planning process in civil engineering is highly complex and not manageable in its entirety. The state of the art decomposes complex tasks into smaller, manageable sub-tasks. Due to the close interrelatedness of the sub-tasks, it is essential to couple them. However, from a software engineering point of view, this is quite challenging to do because of the numerous incompatible software applications on the market. This study is concerned with two main objectives: The first is the generic formulation of coupling strategies in order to support engineers in the implementation and selection of adequate coupling strategies. This has been achieved by the use of a coupling pattern language combined with a four-layered, metamodel architecture, whose applicability has been performed on a real coupling scenario. The second one is the quality assessment of coupled software. This has been developed based on the evaluated schema mapping. This approach has been described using mathematical expressions derived from the set theory and graph theory by taking the various mapping patterns into account. Moreover, the coupling quality has been evaluated within the formalization process by considering the uncertainties that arise during mapping and has resulted in global quality values, which can be used by the user to assess the exchange. Finally, the applicability of the proposed approach has been shown using an engineering case study.

Der Planungsprozess im Bauwesen ist hochkomplex und daher in seiner Gesamtheit nicht zu erfassen. Deshalb wird dieser in kleinere und beherrschbarere Teilaufgaben zerlegt. Auf Grund ihrer starken Wechselwirkungen ist deren Kopplung unabdingbar. Aus Sicht der Informatik wird dies jedoch durch eine große Anzahl inkompatibler Softwareanwendungen erschwert. Die Arbeit beschäftigt sich daher mit zwei wesentlichen Aufgabenfeldern im Bereich der Softwarekopplung. Als erstes werden Kopplungskonzepte unabhängig von spezifischen Hardware- oder Softwareeigenschaften beschrieben, um den Ingenieur bei der Durchführung und Auswahl von entsprechenden Kopplungsstrategien zu unterstützen. Dies wird durch eine Kopplungs-Mustersprache in Verbindung mit einer Meta-Modell-Architektur erreicht. Seine Anwendbarkeit wird an einem Kopplungsszenario gezeigt. Das zweite Aufgabenfeld beschäftigt sich mit der Qualität von gekoppelten Softwaresystemen. Eine Qualitätsbewertung erfolgt hierbei auf Basis von bewertetem Schema-Mapping. Der Ansatz ist auf Grundlage der Mengen- und Graphentheorie mathematisch beschrieben. Er berücksichtigt die gängigen Mapping-Muster und Unsicherheiten, die während des Mappingprozesses auftreten können. Der Bewertungsprozess liefert einen globalen Qualitätswert, der vom Ingenieur direkt verwendet werden kann, um den Austausch zu bewerten. Die Anwendbarkeit wird an einem Beispiel gezeigt.

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Fröbel, Toni: Data coupled civil engineering applications: Modeling and quality assessment methods. 2013.

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