Engineering web community information systems via near real-time collaborative modeling support

Nicolaescu, Petru; Klamma, Ralf; Lukosch, Stephan; Jarke, Matthias

doi:37377

Engineering web community information systems via near real-time collaborative modeling support

Nicolaescu, Petru^RWTH*

2018

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Petru Nicolaescu M.Sc.

ImpressumAachen 2018

Umfang1 Online-Ressource (xiv, 249 Seiten) : Illustrationen

Dissertation, RWTH Aachen University, 2018

Veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Jarke, Matthias (Thesis advisor)^RWTH* ; Klamma, Ralf (Thesis advisor)^RWTH* ; Lukosch, Stephan (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2018-06-25

Online
DOI: 10.18154/RWTH-2018-226945
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/730577/files/730577.pdf
URL: http://publications.rwth-aachen.de/record/730577/files/730577.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Real-time collaboration (frei) ; real-time modeling (frei) ; community information system (frei) ; model-driven web engineering (frei) ; shared editing in CSCW web systems (frei) ; Echtzeit Zusammenarbeit (frei) ; Informationssysteme (frei) ; Echtzeit Modellierung (frei) ; Modellbasierte Web Softwareentwicklung (frei) ; CSCW (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004

Kurzfassung
Angetrieben durch das Aufkommen neuer Standards, Protokolle und Architekturmuster, verlagern sich Web-Informationssysteme allmählich in Richtung sozialer Ökosysteme und bieten “beinahe Echtzeit (NRT)” Kommunikation – synchron, ohne eine für den Menschenwahrnehmbare Verzögerung, jedoch mit weniger strengen Anforderungen als beider Echtzeit Anforderung eingebetteter Systeme - und Kollaborations-Support mit kaum Einschränkungen. Gerade in kleinen Nischengemeinschaften besteht ein hoher Bedarf an schneller Web-Informationssystementwicklung. Zum Beispiel verfügen professionelle Online “Communities of Practice” nicht über das technische Wissen, um spezialisierte Tools zu implementieren oder Systeme ohne die Hilfe von Entwicklern anzupassen. Die Kombination neuartiger, synchroner und Web-basierter Kollaborationstechniken mit konzeptioneller Modellierung und modellgetriebenem Web-Engineering kann die Zusammenarbeit zwischen Stakeholdern verbessern und die technologische Eintrittsbarriere zur Systementwicklung verringern und schnelle Prototypenentwicklung fördern. Diese Dissertation schlägt einen neuen, zyklischen und modellgetriebenen Web-Engineering Ansatz vor, der kollaboratives Editieren und NRT-kollaborative konzeptionelle Modellierung verwendet, um Web-basierte, soziale und kollaborative Informationssysteme zu erstellen. SyncMeta, unser kollaborativer Ansatz und Framework, unterstützt die modellbasierte Modellierung im Webbrowser in synchronen, verteilten Umgebungen. Zusätzlich zu domänenspezifischen visuellen Modellierungssprachen können “Viewpoints” gemeinsam auf der Metamodellierungsschicht definiert und als “Views” in einer Modelleditorinstanz instanziiert werden. Zur Unterstützung der gemeinsamen Modellbearbeitung von SyncMeta in hoch-skalierbaren Teamgrößen haben wir YATA entwickelt, einen neuartigen optimistischen Ansatz zur dezentralen Steuerung des gemeinsamen Zugriffs, der als JavaScript Webbibliotheknamens Yjs realisiert wurde. Diese löst auftretende Konflikte in Groupware-Szenarien und ist flexibel einsetzbar, um eine NRT Zusammenarbeit in bestehenden oder neu entwickelten Web-Anwendungen zu ermöglichen. Mithilfe von SyncMeta und Yjs haben wir den “Commnunity Application Editor” (CAE) instanziiert, mit dem Web-Widgets und Microservices als Softwarekomponenten modelliert und definiert werden, die zusammen Community-Informationssysteme bilden. CAE vereinfacht es - durch Verwendung der Modellierung Abstraktion - sowohl für Entwickler als auch für Community-Mitglieder, zum Systemdesign und zur Systementwicklung beizutragen. Der Forschungsansatz dieser Dissertation folgt der Design-Science-Methodologie und wurde in verschiedenen Benutzerstudienmit verschiedenen Testeinrichtungen, an denen professionelle Communities aus den Bereichen Technologie-gestütztes Lernen, kulturelles Erbe und Bau beteiligt waren, evaluiert. Zusammenfassend demonstrieren wir die Effizienz kollaborativer, konzeptioneller Modellierung in agilen, modellgetriebenen Szenarien und tragen zur Entwicklung eines modernen und sozialen Web-Informationssystems bei. Wir bieten Unterstützung bei der Erstellung kollaborativer Systeme für professionelle Online-Communities of Practice.

Driven by the emergence of new standards, protocols and architectural patterns, Web information systems are gradually shifting towards social ecosystems, featuring near real-time communication -- synchronous, always without human noticeable delay though less stringent than real-time requirements in embedded systems -- and collaboration support with few restrictions. Spreading from personal to professional and organizational settings, engineering such powerful, collaborative applications is difficult to achieve as it requires considerable know-how and is associated with high costs. Especially within small, niche communities there is a high need for rapid Web information systems development. For example, professional online communities of practice do not possess the technical knowledge to implement the specialized tools they need or restructure systems, without developers. Combining novel synchronous Web-based collaboration techniques with conceptual modeling and model-driven Web engineering will radically improve this situation. This mixture can increase collaboration and awareness between stakeholders, lower the technological entry barrier in system engineering, foster rapid prototyping and ensure standard compliance. This dissertation proposes a new, cyclic, Model-Driven Web Engineering approach that uses shared editing and near real-time collaborative conceptual modeling in order to create Web-based, social and collaborative community information systems. SyncMeta, our collaborative conceptual modeling approach and framework supports view-based modeling in the Web browser in synchronous, distributed environments. In addition to domain-specific visual modeling languages, viewpoints can be collaboratively defined on the metamodeling layer and instantiated as views within a model editor instance. For supporting SyncMeta's lock-free, shared model editing in highly scalable team sizes, we have created YATA, a novel optimistic decentralized concurrency control approach realized as a Javascript Web library named Yjs. This solves occurring conflicts in groupware scenarios and can be used very flexible to enable near real-time collaboration in existing or newly engineered Web applications. Using SyncMeta and Yjs, we have instantiated the Community Application Editor (CAE), that is used to model and define Web widgets and microservices as software components that together compose community information systems. CAE makes it simpler -- using the modeling abstraction -- for both developers and community members to contribute to system design and development. The research approach of this dissertation follows the design science methodology and has been evaluated using various testbeds involving professional communities from the Technology Enhanced Learning, Cultural Heritage and Construction domains, in several user studies. All in all, we showcase the efficiency of collaborative conceptual modeling in agile model-driven scenarios and thus contribute to the engineering of modern, social Web information systems. We offer support for creating collaborative applications tailored for professional, online communities of practice.

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