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Einleitung und Fragestellung: Innerhalb einer Telematikplattform interoperierender Systeme werden umfangreich Daten ausgetauscht. Soll eine zusätzliche Anwendung einem solchen Verbund hinzugefügt werde, ist dies häufig nur mit sehr hohem Aufwand möglich, das zusätzliche System mit den bestehenden interoperabel zu machen. Grund dafür sind vor allem die Schema- und Semantik-Missmatches zwischen den Systemen und den definierten Interoperabilitätsschnittstellen. Somit müssen theoretisch bei einer neuen Anbindung eines Systems bei n bestehenden Systemen ebenfalls pro Informationsobjekt n Mapping-Algorithmen gefunden werden, damit das hinzukommende System mit jeweils jedem anderen System interoperabel ist. Ein Data Diktionär (DD) bzw. Metadata-Repository (MDR) kann dabei unterstützen, indem das Repository Attributdefinitionen und Strukturinformationen zu Informationsobjekten zeitnah und maschinenles- und verarbeitbar innerhalb der Plattform zur Verfügung stellt.

Nach der Implementierung eines solchen Repositorys stellt sich die Frage, wie der Content für das Repository in geeigneter und nicht aufwendiger Weise eingetragen werden kann. Hier ist vor allem an Import-Mechanismen zu denken, mittels denen einerseits bestehende Informationsobjekte aus vorhandenen Repositorys in das zentralen Repository zusammengeführt werden können, aber andererseits auch an ein Werkzeug, mittels dem auf recht einfache und ergonomische Art und Weise neuer Inhalt in das Repository eingepflegt werden kann.

Hier kann zwar eine individuelle Softwarelösung Abhilfe schaffen, was aber ein proprietärer Lösungsansatz wäre. Demgegenüber ist die Unified Modeling Language (UML) eine weit verbreitete Methode, zu der es eine Vielzahl von Werkzeugen gibt. Es stellt sich daher die Frage, ob und in wie weit mit gängigen Werkzeugen erstellte UML-Modelle in das ISO 11179-Repository [1] im- und exportiert werden können. Ein solcher direkter Import-Mechanismus könnte auf dem XML Metadata Interchange (XMI)-Standard der Object Management Group (OMG) basieren.

Die Verwendung von XMI als weit verbreitetes Austauschformat von UML-Modellen erlaubt den Nutzern auf ihre bisher genutzten Modellierungswerkzeuge zurückzugreifen. Im Rahmen des Projektes eBPG wurde dieser Fragestellung nachgegangen.

Material und Methoden: Es wird ein aus dem Projekt eBPG erstellter auf ISO/IEC 11179 basierender Metadata Repository(MDR)-Server zu Grunde gelegt. Im Rahmen des Projektes wurde das MDR-Modell um einige Aspekte angepasst. So wird bspw. für die Verwaltung von Wertebereichen (ValueDomains) der ebenfalls realisierte auf CTS2 basierende Terminologieserver [2] verwendet, der u.a. Vokabulare und Wertebereiche für die Ausprägungen von semantisch formalisierten Attributen in den Modellen zur Verfügung stellt.

Um die Exportfunktion von UML-Modellierungstools zu analysieren wurden exemplarisch drei verbreitete Softwaremodellierungswerkzeuge verwendet, mit denen Testmodelle erstellt und mittels XMI exportiert wurden.

Ergebnisse: Es wurde für den aus dem Projekt eBPG erstellten MDR-Server ein Importmodul implementiert, mit welchem Strukturinformationen und Attributdefinitionen inklusive der Verbindung zum Terminologieserver aus einer mit Hilfe eines gängigen UML-Modellierungswerkzeug generierten XMI-Datei übernommen werden können.

Aufgrund von abweichender Umsetzung der XMI-Struktur durch die verschiedenen Export-Module wurde ein Referenzmodell für das Import-Modul entwickelt, mit welchem alle wichtigen UML-Elemente aus der XMI-Datei von der vorliegende hierarchische Datenstruktur in eine relationale Datenstruktur überführt werden können. Als Grundlage zur Verarbeitung der daraus resultierenden XMI-Datei wird die Simple API for XML (SAX) verwendet. Die verarbeiteten Daten werden anschließend mit Hilfe der MDR-Webservices in die zentrale Datenhaltung des Repository gespeichert. Alle enthaltenen und importierten Strukturinformationen und Attributdefinitionen können über den MDR-Browser (http://miwebserver.informatik.fh-dortmund.de:8080/MDR-Browser/) gesucht und angezeigt werden.

Das Importmodul bietet dabei einen Uploadmechanismus, um die XMI-Datei von einem lokalen Datenträger auszuwählen und an den Server zu übertragen. In einer Benutzermaske werden zusätzliche, nicht in der UML-Modellierung vorgesehene Metadaten wie Modelltyp, Klassifikation oder Sprache abgefragt. Die Struktur der XMI-Datei wird vor der eigentlichen Verarbeitung validiert.

Die Verarbeitungsregeln der vorliegenden XMI-Elemente werden durch individuelle Handler definiert. So kann die Problematik der von den Modellierungswerkzeugen unterschiedlich aufgebauten XMI-Dateien gelöst werden. Sind im Modell Verweise auf Vokabulare und Wertebereiche des Terminologieservers vorhanden, werden diese zur Laufzeit des Imports manuell durch den Anwender identifiziert.

Die Modelle, die nun als Objekte des o.g. Referenzmodells vorliegen, werden unter Berücksichtigung der Metadaten in die Struktur des MDR-Servers überführt und unter Verwendung der Webservices in die Datenhaltung des Servers übertragen.

Somit können durch das entwickelte Import-Modul UML-Modelle mit den in UML1.3 modellierten und einer nach dem XMI1.1-Standard erstellten Datei in das Repository des MDR übernommen werden.

Zur Visualisierung und Verwendung der im MDR enthaltenen Daten wurde ein Formulargenerator entwickelt [3]. Dieser Formulargenerator besitzt einen generischen Generierungsalgorithmus zur Erstellung von Formularen aus den im MDR enthaltenen Strukturinformationen und Attributdefinitionen – sofern es sich um als Formular klassifizierte Einträge handelt. Der Formulargenerator wertet die Struktur der enthaltenen Daten dynamisch aus und baut das zu erstellende Formular mit allen Attributen und Eingabeschemata entsprechend diesen Informationen auf. Diese Attributdefinitionen besitzen Angaben zum Datentyp bzw. zu den erlaubten Ausprägungen für die Attribute. Abhängig diesen Definitionen werden im generierten Formular entsprechende Datenfelder u.a. mit Drop-Down-Listen o.Ä. für die Auswahl von Eingabewerten eingesetzt.

Wird das generierte Formular zur Dokumentation verwendet, so können alle damit erfassten Daten direkt in den Anwendungssystemen interpretiert werden, welche die Strukturinformationen und Attributdefinitionen des MDR anwenden.

Diskussion: Es wurde für ein bestehendes ISO 11979-Metadata-Repository ein XMI-Importmechanismus realisiert und die importierten Daten für die Generierung von webbasierten Eingabeformularen mittels eines ebenfalls realisierten Formulargenerators genutzt. Bei der Realisierung zeigte sich, dass trotz des Standards XMI die kommerziellen Werkzeuge für gleiche Modelle verschiedene Varianten von XMI-Dateien exportieren, sodass werkzeugabhängige Handler implementiert werden mussten. Durch die Implementierung weiterer modularer Handler können zusätzliche UML- und XMI-Versionen, sowie weitere Tools berücksichtigt und unterstützt werden.

Mit der Lösung konnte gezeigt werden, dass ISO 11179-Inhalte modellgetrieben mittels marktgängiger Modellierungstools erstellt und importiert werden können und die Inhalte dann für dynamische Formulare genutzt werden können. Damit konnte auch gezeigt werden, dass es für die Interoperabilität von Systemen prinzipiell möglich ist, auf Basis eines MDR als Plattformkomponente Daten bzw. Modelle zu kommunizieren, die die einzelnen Systeme zuerst einmal nicht kennen. Mit generischen Funktionen, mittels denen die interoperierenden Systeme aus den MDR-Informationen sowohl lokale Datenhaltungsstrukturen anlegen und die empfangenen Daten dort speichern können als auch diese mittels einem generischen Formulargenerator für Benutzer zugänglich machen können, kann gezeigt werden, dass hinsichtlich der Interoperabilität untereinander Systeme im Rahmen ihrer Kommunikation hinsichtlich Struktur und Semantik auf Basis eines MDR zum „Selbstlernen“ befähigt werden können und Systeme auch Datenobjekte entgegennehmen können, die ihnen per se nicht bekannt sind.