Motivation - Ziel - Abgrenzung

Wie kommt man von dem von der Fachwelt gestellten meist informalen Problem zu einem ersten strukturierten Beschreibungsansatz, auf dessen Basis die weitere Betrachtung und Erörterung des Problems erfolgen kann?

Vielfach wird in der Literatur beschrieben, was in den frühen Phasen der Software-Entwicklung - Planung, Vorstudie, Anforderungsanalyse - zu tun ist. Offen bleibt jedoch zumeist, wie vorgegangen und modelliert werden soll, um das fachliche Problem, welches mit Hilfe von geeigneten DV-Lösungen zu unterstützen ist, richtig zu erfassen und zu begreifen. Das zur Zeit wohl am meisten propagierte Vorgehen besteht aus der Beschreibung der Anwendungsfälle (Use-Case-Analysis / Booch, Oestereich).

Die hier im Ansatz vorgestellte Methode soll zur Analyse von Informationen und Informationszusammenhängen eines Ausschnittes der realen Welt, der im folgenden als (Fach)Domäne bezeichnet wird, dienen.

Zunächst zum Begriff Information. Informationen ist ein mitgeteilter oder aufgenommener Wissensbestandteil über einen bestimmten Sachverhalt der Domäne. Es geht also um Fachkenntnis und Fachwissen der in der Domäne involvierten Personen. Das in Form von Information repräsentierte Wissen wird gespeichert, wiedergewonnen, formuliert, als Nachricht ausgetauscht, interpretiert und verarbeitet. Dieser Lebenszyklus der Information (information life cycle) ist im Rahmen der Analyse zu begreifen und zu definieren.

In diesem Sinne fokussiert sich der methodische Ansatz also nicht so sehr auf den Gegenstand der Bearbeitung an sich oder die Verrichtungen an ihm, sondern auf die Begriffe, mit denen die Beteiligten in der Domäne über die Sachverhalte (in Bezug auf die Objekte und Verrichtungen an ihnen) kommunizieren.

Das Ziel der hier vorgestellten Methode ist die Erörterung der Fachbegriffe und deren Abbildung in formalen Informationsstrukturen, auf deren Basis im weiteren die Entwicklung von adäquaten Informationssystemen erfolgen kann. Die Methode der Analyse basiert auf den Grundsätzen der Definition von (Fach)Begriffen. In mehreren meiner Projekte - KREDIS (Landesbank Kiel, 1983), SIKAM (Marinearsenal Wilhelmshaven, 1990), NGS (DG Bank Frankfurt, 1993), SIMA (Deutsche Börse Frankfurt, 1994) - bildete sie das Fundament der Entwicklung von sachgerechten Informationssystemen in den frühen Phasen der Planung und Analyse.

• mindestens einer Sprache als Ausdrucksmittel für die Beschreibung des Problems und dessen Lösung
  Sprachen dieser Art sind z.B. Grundbegriffe der Methode, graphische Symbole, rechnerinterpretierbare Sprachmedien.
• einem Verfahren, in dem die Schritte vorgegeben sind, mit denen die systematische Lösung des fachlichen Problems ermöglicht werden kann
• mindestens einem Werkzeug, das unter Verwendung der Sprachmittel das Verfahren in der Durchführung der Schritte unterstützt.
  Das Werkzeug dient weiterhin zur Dokumentation der Problemlösung und Transformationen von einer Beschreibungssprache in eine andere.

Begriffsanalyse

Informationen existieren in Form von (Fach-)Begriffen und Fachaussagen der betrachteten Miniwelt. Begriffe repräsentieren somit Informationen über die Sachverhalte eines betrachteten Realitätsausschnittes.
Diese Sachverhalte umfassen entweder

• die Gegenstände des Unternehmens, die im Rahmen der Aufgabenerfüllung von Bedeutung sind, oder
• die Verrichtungsaktivitäten an den Gegenständen.

Begriffsdefinition

Die Definition ist die Festlegung eines Begriffes durch Herstellung von Beziehungen zu anderen (bekannten oder bereits definierten) Begriffen mit dem Zweck der Abgrenzung von anderen Begriffen. Die Definition von Begriffen erfolgt nach den Definitionsgrundsätzen laut Vorschlag DIN 2330 und DIN 2331.
Man unterscheidet zwei Arten von Definitionen:

1. die Inhaltsdefinition
2. die Umfangsdefinition

Inhaltsdefinition

Ein Begriff wird durch Angabe aller wesensbestimmenden Merkmale beschrieben.

Die Inhaltsdefinition kann erfolgen durch

1. Benennung des Begriffes und Aufzählung aller seiner relevanten bzw. wesentlichen Merkmale.
   Beispiel:
   Ein Wal ist ein großes und graues Lebewesen, welches im Meer lebt, seine Jungen lebend gebärt und säugt.



2. Angabe eines bekannten Oberbegriffes und der konkretisierenden Merkmale, die den zu definierenden Begriff von dem Oberbegriff abgrenzen
   Beispiel:
   Ein Wal ist ein Säugetier, welches groß und grau ist und im Meer lebt.
   (Aus dem Begriff "Säugetier" geht hervor, daß ein Wal lebend gebärend ist und seine Jungen säugt.)

Umfangsdefinition

Die Umfangsdefinition besteht aus der Angabe aller unter einen Begriff erfaßten Gegenstände oder Sachverhalte.

Dies kann geschehen durch:

1. Aufzählung aller Gegenstände, z.B. die Planeten des Sonnensystems sind "Merkur, Venus, Erde, Mars, Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun, Pluto". Die Aufzählung der Gegenstände ist nur dann sinnvoll, wenn relativ wenig Gegenstände dazugehören und alle bekannt sind.



2. Angabe von Gegenstandsklassen, d.h. durch Aufzählung von Unterbegriffen für Gegenstände, die sich in ihrer Gesamtheit zu dem zu definierenden Begriff ergeben. Die Aufzählung von Unterbegriffen erfolgt in Begriffsreihen.




3. Angabe einer Regel, nach der die Aufzählung gewonnen werden kann, so sind z.B. Primzahlen natürliche Zahlen, die nur durch eins und sich selbst teilbar sind.

Begriffsreihen

Als Begriffsreihen existieren

1. die Bestandteilsreihe oder Komposition
   
   Bestandteilsreihen ergeben sich aus der Angabe aller Unterbegriffe, die in ihrer Gesamtheit den Oberbegriff ergeben, so "besteht z.B. ein Auto aus einem Fahrwerk, einer Karosserie, einem Motor, Sitzen etc.". Bestandteilsreihen resultieren aus partitiven Beziehungen zwischen Begriffen. Typisch für Bestandteilsreihen sind Prädikate wie "...besteht aus..." oder "...ist zusammengesetzt aus...".



2. die Abstraktionsreihe oder Generalisierung
   
   Abstraktionsreihen ergeben sich aus der Angabe aller Unterbegriffe, die Alternativen oder Arten des Oberbegriffes repräsentieren. Abstraktionsreihen resultieren aus generischen Beziehungen zwischen Begriffen, so "ist z.B. ein Fahrzeug entweder ein Landfahrzeug, ein Luftfahrzeug oder ein Wasserfahrzeug". Typisch für Abstraktionsreihen sind Prädikate wie "ist entweder ein ... oder ein...".



3. relationale Begriffsreihen
   
   Relationale Begriffsreihen ergeben sich aus der Angabe aller Begriffe, die zu dem zu definierenden Begriff in allgemeiner, nicht hierarchischer Beziehung stehen. Bestandteilsreihen und Abstraktionsreihen sind häufig vorkommende Spezialfälle von relationalen Begriffsreihen.
   
   Beispiel:

   Ein Auto wird angefertigt, indem eine Person bzw. ein Team von Personen in einem Automobilwerk in einem bestimmten Zeitraum die Bestandteile eines Autos zu einem Ganzen zusammenfügt.

   Die Aussage des Beispiels enthält mehr Information, als die oben angeführten Beispiele; so wird unter anderem auch etwas über die Fertigung eines Autos etwas ausgesagt. Es ist sehr häufig, daß relationale Beziehungen zwischen Begriffen - die Gegenstände repräsentieren - aus den Prozessen an den betroffenen Gegenständen resultieren. D.h. Aussagen, die relationale Begriffsreihen implizieren, enthalten meist einen Begriff, der einen Prozeß, einen Verrichtungsaspekt, beschreibt.

Partitive Beziehungen und generische Beziehungensind (häufig auftretende) Sonderfälle von relationalen Beziehungen. Partitive und generische Beziehungen repräsentieren hierarchische Abhängigkeiten zwischen den Begriffen. Relationale Beziehungen resultieren häufig aus funktionalen Abängigkeiten zwischen den Begriffen. D.h. Aussagen, die relationale Begriffsreihen implizieren, enthalten meist einen Begriff, der einen Prozeß - einen Verrichtungsaspekt - beschreibt.

Grundsätze bei der Definition von Begriffen

1. Eindeutigkeit und Unmißverständlichkeit

   Jeder Begriff innerhalb eines Begriffssystems muß eindeutig und unmißverständlich definiert sein, d.h. ein Begriff darf nur genau eine Bedeutung haben. Die zur Definition eines Begriffes verwendeten Begriffe müssen entweder allgemein bekannt oder an dieser oder einer anderen (deutlich gekennzeichneten) Stelle definiert sein. Wenn z.B. ein Wal ein im Meer lebendes Säugetier ist, dann muß der Begriff Säugetier bekannt sein.

2. Exaktheit und Abgrenzung

   Eine Definition eines Begriffes muß mindestens so exakt sein, daß sie zur Abgrenzung zu den im jeweiligen Zusammenhang (innerhalb des Begriffssystems) stehenden Begriffe dienen kann. Bei Begriffen, die durch Aufzählung von bekannten Begriffen definiert werden, ist zu prüfen, ob die Bedeutung eindeutig ist oder ob zusätzliche Merkmale erforderlich sind. Wenn z.B. die Begriffe Meerlebewesen und Säugetier bekannt sind, dann sind mindestens noch die Merkmale Größe und Gewicht notwendig, um die Begriffe Wal und Seehund gegeneinander abgrenzen zu können.

3. Benennung von Begriffen

   Ein Begriff wird im Rahmen der Definition mit Wörtern der Sprache benannt. Die Benennung muß eindeutig sein. Homonye müssen umbenannt werden, Synonyme müssen als solche gekennzeichnet werden.

   Homonyme sind identische Benennungen für unterschiedliche Begriffe. Wenn z.B. der Begriff Schloß als prunkvolles Bauwerk und als Gegenstand zum Abschließen eingeführt worden ist, dann muß mindestens eine der Bedeutungen in einem neuen Begriff erfaßt werden. (Das "Schloß zum Abschließen" wird also als Vorhängeschloß bezeichnet.)

   Synonyme sind unterschiedliche Benennungen für denselben Begriff, so sind z.B. die Begriffe Elysium und Garten Eden Synonyme und beschreiben beide das Paradies. Einer der synonymen Begriffe muß definiert sein, bei dem anderen ist der Verweis auf diesen hinreichend.

4. Eingrenzung der Domäne

   Häufig werden Begriffe nur im Rahmen von bestimmten Anwendungsbereichen (Domänen) definiert. Für den Fall, daß eine Definition nur begrenzt, bezogen auf einen durch die Anwendung festgelegten Aspekt, gilt, muß dies explizit vermerkt werden. Z.B. unter dem Aspekt "als Spielgerät für Kinder tauglich" ist es nicht erforderlich, den Begriff Roller als Tretroller zu präzisieren; dies ändert sich jedoch, wenn der Aspekt "Fahrzeug" betrachtet wird. Dies gilt analog für zeitliche Gültigkeit von Definitionen.

5. Vermeidung von Zirkelschlüssen

   Zirkelschlüsse sind Definitionen von Begriffen unter Bezugnahme auf andere Begriffe, die zuvor durch die zu definierenden Begriffe definiert worden sind.

   Ein Begriff darf nicht definiert werden unter Verwendung anderer Begriffe, die durch diesen beschrieben worden sind. Wenn z.B. definiert ist, Textilien sind "Erzeugnisse der Textilindustrie", dann darf der Begriff Textilindustrie nicht beschrieben werden als "der Industriezweig, der Textilien herstellt".

6. Vermeidung von Widersprüchen

   Widersprüche sind Definitionen eines Begriffes, die der Definition eines anderen Begriffes widersprechen.

   Innerhalb eines Begriffssystems dürfen Definitionen von Begriffen sich nicht widersprechen. Wenn z.B. bekannt ist, daß "die Wurzel aus 2 keine rationale Zahl ist", dann darf man nicht definieren, daß "die Zahl 2 sich als Quadrat eines gekürzten Bruches darstellen läßt".

Abschließende Bemerkungen

Wie oben gefordert besteht eine Methode aus mindestens einer Sprache, einem Verfahren und mindestens einem Werkzeug. Die Sprache des hier vorgestellten Methodenansatzes wird definiert durch die Sprachmittel und Modelle der Begriffsstrukturen. Das Verfahren wird angerissen durch die Definitionstechniken und Definitionsgrundsätze. Ein Werkzeug zur Unterstützung von Begriffsdefinitionen, insbesondere unter dem Gesichtspunkt der Eingliederung in eine integrierte Entwicklungsumgebung, existiert meines Wissens nicht.

In den meisten mir bekannten Werkzeugen wird das Prinzip der Anforderungsanalyse umgekehrt in der Weise, daß zuerst ein Modell entwickelt wird bevor die Modellelemente beschrieben werden können. Ken Orr et al. scheint diese Annahme zu bestätigen durch die Behauptung, daß das Modell häufig mit Methode verwechselt wird. Dies führt jedoch zu einer Definition des Modells und des darin abgebildeten Diagramms und nicht zu einer Definition der Begriffe der Fachwelt.

Der hier vorgestellte Ansatz zielt jedoch auf eine systematische Definition der Fachbegriffe und Strukturierung in Begriffssystemen, bevor darauf aufbauend das Modell eines Informationssystems entwickelt werden kann. Im Rahmen meiner Projekte habe ich mit dieser Methode durchweg gute Erfahrungen gemacht. Und dafür gibt es aus meiner Sicht folgende Gründe:

• Das Modell der Begriffsanalyse ist aufgrund seiner umgangssprachlichen Notation relativ weit entfernt von den eher formalen Modellen des Software-Engineerigs. Somit findet es i.a. eine recht hohe Akzeptanz bei den informatik- und software-fremdem Fachleuten der Fachabteilung.
• Auf der Basis der Begriffssysteme findet sich leicht eine Ebene, auf der im Rahmen der Analyse eine gute Kooperation und Kommunikation zwischen Experten der Fachwelt und Experten der DV-Welt möglich ist.
• Die im Laufe der Analyse entstehenden Begriffsstrukturen ergeben ein konsolidiertes Glossar der Fachbegriffe, welches auch fü die folgenden Projektphasen stets eine gute Grundlage für das gemeinsame Begriffsverstädnis bildet.
• Das Glossar kann leicht mit DV-gestützten Hilfsmitteln in einen interaktiven Begriffskatalog umgesetzt werden, welches von hohem Wert für die Dokumentation nd die Handbücher ist.

Offen bleiben noch die Fragen, wie die Integration dieses Ansatzes in den Prozeß der Software-Entwicklung integriert werden kann und wie es mit den Begriffsstrukturen weiter geht in Richtung einer werkzeuggestützten Software-Entwicklung. An dieser Stelle möchte ich mir ein wenig Beratungsspielraum offenhalten.