home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ ftp.umcs.maine.edu / 2015-02-07.ftp.umcs.maine.edu.tar / ftp.umcs.maine.edu / pub / WISR / wisr6 / proceedings / ascii / burdick.ascii < prev    next >
Text File  |  1993-10-19  |  24KB  |  472 lines

  1.  
  2.  
  3.  
  4.  
  5.             Domain  Analysis  and  Information  Engineering:
  6.  
  7.  
  8.        Promoting  a  Combined  Attack  on  Stovepipe  Systems
  9.  
  10.  
  11.  
  12.                                           Roberta G. Burdick
  13.  
  14.  
  15.  
  16.                                            Unisys Corporation
  17.  
  18.                                      Government Systems Group
  19.  
  20.                              12010 Sunrise Valley Drive, Dept.  7670
  21.  
  22.                                            Reston, Va.  222091
  23.  
  24.                                            Tel: (703)620-7434
  25.  
  26.                                            Fax:  (703)620-7916
  27.  
  28.                           Email:  rburdick@stars.reston.paramax.com
  29.  
  30.  
  31.  
  32.                                                   Abstract
  33.  
  34.  
  35.     The call for improved software quality and productivity and reduced development and main-
  36. tenance costs has become a familiar battle cry, used to justify an ever-expanding number and
  37. variety of increasingly specialized disciplines, methods and tools: data administration, business
  38. process reengineering, business reengineering, information engineering, object orientation, and
  39. domain analysis, to name but a few. Although some of these disciplines did not originally focus
  40. on reuse, each is gradually coming to recognize that reuse is central to their efforts toimprove
  41. software quality and productivity.
  42.     However, professionals in any of these disciplines often work with little understanding or
  43. connection to the others. Therefore we are unable to collaborate on our separate contributions
  44. to the same underlying problems.  As a result, we are far from agreement on howto achieve
  45. reuse, or even what reuse means.
  46.     Ideally, to realize the promised benefits of reuse adoption, an alliance should be arranged
  47. between the relevant disciplines. This paper is proposing to start this alliance with an arranged
  48. marriage of Domain Analysis (DA) and Information Engineering(IE). It discusses the "stovepipe
  49. domain" problems that this marriage would solve. It describes the common and complementary
  50. traits of both "parties" that should lead to marital success. Finally, it explains why the religious
  51. centers of semantic modeling and/or object orientation, which represent a set of values and
  52. practices already shared to some extent by DA and IE, may offer an ideal support framework
  53. for this marriage.
  54.  
  55.  
  56. Keywords:  reuse, reuse planning,domain analysis, information engineering, interoperability,
  57. domain scoping, stovepipe domains, component, variant
  58.  
  59.  
  60. Workshop Goals: Exchange of ideas and experiences with other researchers and practitioners;
  61. brokering the marriage proposed above.
  62.  
  63.  
  64. Working Groups: Reuse, integration, and interoperability (suggestion); Reuse management,
  65. organization and economics; Domain analysis and engineering; Reuse and OO methods
  66.  
  67.  
  68.  
  69.                                                  Burdick- 1
  70.  
  71.  
  72. 1      Background
  73.  
  74.  
  75.  
  76. Most of my 16 year career has been focused on management information systems (MIS) integra-
  77. tion problems.  My work has consisted of identifying,  analyzing,  repairing,  working around,  and
  78. preventing  information  inconsistencies  by  addressing  the  problem  of  unplanned  inter-system  re-
  79. dundancy.  For  this  reason, .I  have  chosen  to  investigate, and  participate  in  the  evolution  and
  80. adoption of, several disciplines with an eye toward reuse.  My responsibilities have included prac-
  81. titioner, technology transfer agent, methodology integrator, and applied researcher.  I have been
  82. a data administrator (Mobil Oil), an information center coordinator (Mobil Oil, World Bank), an
  83. information engineering, object-orientation, and business reengineering consultant and methodol-
  84. ogist (World Bank, James Martin and Company, Syrinx), and a domain analysis researcher and
  85. technology transfer agent (Unisys - STARS).
  86.  
  87.  
  88. While at JM&Co., I authored a paper integrating Information Engineering and Object Orientation
  89. entitled "Information Asset Management and Reuse."As a staff engineer on the Unisys STARS
  90. Reuse  team, I  have co-authored  our  Software  Engineering  Environment  (SEE) "Reuse  Product
  91. Plan" and evaluated several candidate SEE  tools for reuse supp ort. I am currently planning and
  92. analyzing the semantic and architectural requirements for fine- grained integration of CTA's KAP-
  93. TUR [1], Unisys's Reuse Library Facility (RLF), and IDE's Software through Pictures (StP) tools
  94. to improve reuse support for our STARS demonstration project.  I am also participatingin the for-
  95. mulation of our upcoming guide to Reuse Oriented Software Engineering (ROSE), an instantiation
  96. of the CFRP [2].
  97.  
  98.  
  99.  
  100. 2      Position
  101.  
  102.  
  103.  
  104. 2.1     Introduction
  105.  
  106.  
  107.  
  108. Neither Domain Analysis nor Information Engineering is itself a monolithic discipline.  Each term
  109. describes families of disciplines with both commonality and variability among its members. In this
  110. sense, both DA and IE are themselves domains,worthy of more formal study to compare, contrast,
  111. and classify the thinking behind their various branches.  However, the ob jective of this paper is
  112. to stimulate further research and discussion on the merits and methods of DA/IE integration; not
  113. to expand on the distinctions among the various DA and IE schools.  To this end, the following
  114. discussion exploits simplifying generalizations.
  115.  
  116.  
  117.  
  118. 2.2     DA and IE: Commonality
  119.  
  120.  
  121.  
  122. Domain Analysis and Information Engineering have much in common.  Both trace their lineage to
  123. the ubiquitous quest for improving software quality and productivity, while cutting development
  124. and maintenance costs. Both point to planned and managed reuse as a central tenet. Both stress
  125. the importance of models and architectures that identify and codify relationshipsamong multiple
  126. systems, and that systematically partition that knowledge along several dimensions:  problem vs
  127. solution space, specialization vs aggregation hierarchies, as-is vs to-be models,etc.  Both implement
  128. their architectures using templates, component- based and generative techniques;  both use their
  129. architectures to guide the creation of reusable assets, and the comp osition of assets into systems.
  130.  
  131.  
  132. In  addition, branches  of  both  disciplines  state  emphatically  (especially  when  not  in  marketing
  133.  
  134.  
  135.                                                         Burdick- 2
  136.  
  137.  
  138. situations) that the successful transition from the "one system at a time" mentality requires not only
  139. technological but cultural and organizational change [3 , 4 , 2 ]. Both promote technology transfer,
  140. and  recommend  small  modeling  teams, guided  by  modeling  experts  but  staffed  by  professionals
  141. who collectively represent expertise and stakes inall asp ects of the area under study. Finally, both
  142. disciplines emphasize process as well as product, stress the importance of planning and learning,
  143. and have developed remarkably similar frameworks for the development of a new kind of supporting
  144. infrastructure.
  145.  
  146.  
  147.  
  148. 2.3     DA and IE: Vive la Difference
  149.  
  150.  
  151.  
  152. The key differences between Domain Analysis and Information Engineering are first of all differences
  153. in defining the problem scope. These scope differences reflect the origins of DA and IE in different
  154. client communities, and their consequent fo cus ondifferent but related problem spaces.
  155.  
  156.  
  157. The optimum scope of an Information Engineering initiative isan entire enterprise.  Ideally, spon-
  158. sorship of the IE initiative should residewith the enterprise's chief information officer or equivalent
  159. [5] (in practice, narrower sets of interrelated functions are often studied initially, with significant
  160. benefit).  The scope of the initial planning pro ject is broad and shallow.  This results in multiple,
  161. carefully scoped candidate follow-on projects; each is increasingly narrow inscop e anddeep in its
  162. level of detail.
  163.  
  164.  
  165. IE, which spearheaded the "enterprise modeling" discipline, was developed in response to the inte-
  166. gration problems facing Management Information System (MIS) developers and the collaboration
  167. problems  facing  their  end-users.  Coordination,  collaboration,  and  information  exchange  among
  168. separate business activities (e.g.  accounting, payroll, benefits, personnel, etc.)  is vital to the ef-
  169. fectiveness  of  a  complex  business  enterprise.  However,  the  separate  systems  supp orting  each  of
  170. these business activities tend to be designed and developed in isolation. Frequently, each system
  171. is designed for use by customers representing a single organization within the enterprise.  Because
  172. these systems function as stand- alone vertical slices through the enterprise, often impeding rather
  173. than supporting collaboration, they are sometimes described as "stovepipe systems".
  174.  
  175.  
  176. The gaps and overlaps among these "stovepipe systems" present both their maintainers and end
  177. users with enormous difficulties. Their shared information is often defined and captured in multiple
  178. systems and files. These redundant and inconsistent stores and definitions escalatesystem life-cycle
  179. and  usage  costs  and  increase  developer  and  user  frustration.  Since  many  systems  are  designed
  180. to  support  organizations  whose  functions  overlap, similar  functionality  is  also  redundantly and
  181. inconsistently defined and maintained. Structural and dynamic interfaces among these systems are
  182. frequently non-existent, or added on an ad hoc basis.
  183.  
  184.  
  185. Information Engineering results in integrated systems,composed of reusable assets that are planned,
  186. architected, and designed to support enterprise-wide collaboration.  IE stresses the value of cre-
  187. ating enterprise-wide architectures, carefully partitioning sharedinformation and functionality to
  188. create reusable "information assets," and capitalizing on combining these reusable information asset
  189. components to compose sets of interoperating systems.
  190.  
  191.  
  192. The recommended scope for a Domain Analysis initiative is a group of similar systems representing
  193. both significant commonality and variability. Generally, these are functionally similar systems [1],
  194. but this is not strictly necessarily [3].  Whatis necessary is that they represent an opportunity for
  195. reuse that offers a clear business advantage.  Ideally they should be under the control of a single
  196. development organization or a single sponsoring higher-level manager [3 ].
  197.  
  198.  
  199.  
  200.                                                         Burdick- 3
  201.  
  202.  
  203. Domain Analysis originated in response to the needs of software development organizations with
  204. core competencies in one particular functional area (e.g.  accounting). Their lines of business fre-
  205. quently  consist  of  scores  of  similar  systems, each  "developed  to  spec"  for  a  different  client  (or
  206. sometimes for the same client). This multiplicity of unplanned system variants results in escalating
  207. system life-cycle and usage costs and increasing stakeholderfrustration.  Therefore, Domain Anal-
  208. ysis asserts that reuse is most likely to be successfully implemented and adopted by capitalizing on
  209. commonality, and understanding and controlling the variability, within sets of functionally similar
  210. systems (system families).
  211.  
  212.  
  213. DA architectures  may  describe  current  system  commonality and  variability,  and,  in  some  cases,
  214. prescribe the range of variability to be supported in the asset base. To do this, DA models generally
  215. describe  variants  as  "features"  embodying  the  concerns of  "stakeholders."  These  "stakeholders"
  216. may represent not only the user community but, for example, varying development standards, and
  217. development and operating environments. Tofully understand the history of and reasoning behind
  218. system  variants, several  DA branches  also  stress  the  capture  of  system  genealogies, noting  the
  219. decisions, trade-offs, and rationale behind each feature.
  220.  
  221.  
  222. To  summarize  these  differences, IE focuses  on  reuse  that  supports  collaboration  among  related
  223. functional areas (such as accounting, payroll, b enefits, p ersonnel), often ignoring the nastiness of
  224. modeling the variability among multiplesystems supporting any one function (e.g.  accounting).
  225. The result of IE's emphasis on commonality sometimes flies inthe face of real-world requirements,
  226. and misses enormous opportunities for reuse. On the other hand, DAfocuses on reuse that supports
  227. the commonality and required variability among multiple systems supporting any one function (e.g.
  228. accounting), often  ignoring  the  nastiness  of  modeling  the  collaborations  among  related  domains
  229. (such as accounting, payroll, benefits, personnel). The result of such isolated DA projects could
  230. very well replace "stovepipe systems" with "stovepipe domains."
  231.  
  232.  
  233.  
  234. 2.4     DA and IE: The Courtship
  235.  
  236.  
  237.  
  238. Far from being incompatible, these differences between Domain Analysis and Information Engi-
  239. neering actually reflect orthogonal and highly complementaryconcerns.  The reuse-based interop-
  240. erability fostered by IE has an important role to play in many organizations adopting DA. The
  241. MIS area is not alone in requiring systems to communicate, share information, or support collab-
  242. oration among their users. Following are several scenarios showing the need for an IE perspective
  243. in traditional DA arenas:
  244.  
  245.  
  246.  
  247.     fflStrategic and tactical DoD systems, manufacturing and process control systems, even CASE
  248.        tools must frequently interoperate or support user collaboration to fulfill complex functions
  249.        or missions.
  250.  
  251.  
  252.     fflSeveral  DA approaches  recommend  scoping  small  subsystem-level  domains, acknowledging
  253.        that systems will later be assembled from assets spanning several domains.
  254.  
  255.  
  256.  
  257. In the above scenarios, the need for the multi-domain interoperability architecture provided by IE
  258. cannot be overstated.
  259.  
  260.  
  261. On the other hand, many enterprises adopting IE have considerable variation among functionally
  262. similar systems,  the objects within them,  or the environments in which they are developed and
  263. operate.   The  DA  approach  to  control  and  management  of  this  commonality  and  variability  is
  264.  
  265.  
  266.                                                         Burdick- 4
  267.  
  268.  
  269. potentially invaluable to such organizations.  Following are several scenarios showing the need for
  270. a DA perspective in traditional IE arenas:
  271.  
  272.  
  273.  
  274.     fflLarge  enterprises  often  have  decentralized  operations, with  significant  distribution  of, and
  275.        consequent variability among, core functions. Frequently, they also have decentralized data
  276.        processing  responsibilities,  with  heterogeneous  system  and  application  hardware,  software,
  277.        development processes and standards, etc.
  278.  
  279.  
  280.     fflScores  of  similar  MIS  applications,  and  even  similar  enterprise  models,  are  "developed  to
  281.        spec" by external companies for whom such work constitutes a line of business.
  282.  
  283.  
  284.     fflEven less complex organizations may discover that many of the entities of interest to different
  285.        functions  are  actually  variants  of  the  same  object  (e.g.  Customers,  employees,  suppliers,
  286.        contractors, affiliates, etc. are all, potentially, variants of "person"; in some cases, it may be
  287.        important that they are occasionally the same person.  Reuse of the more generic concept
  288.        "person" offers both potential definitional and information value.)
  289.  
  290.  
  291.  
  292. In all of the above examples, the adoption of DA to manage the reuse of commonality and optimize
  293. the variability among the systems and environments would prove invaluable.
  294.  
  295.  
  296.  
  297. 2.5     DA and IE: The Wedding
  298.  
  299.  
  300.  
  301. The good news is that organizations recognizing the need for both DA and IE do not have to do
  302. double work to adopt both disciplines. Because some of their objectives and methods overlap, and
  303. others are complementary,this interdisciplinary marriage can be accomplished relatively easily.  The
  304. marriage will work on an organizational and management level because both disciplines examine
  305. similar information, pose many similar questions, and employsimilar methods and processes.  They
  306. both recommend the development of similar organizational frameworks and infrastructures, require
  307. similar planning, training and expertise, and require similar committed participation of many of
  308. the same stakeholders.
  309.  
  310.  
  311. The marriage will also work on a technical level because b oth DA and IE modeling and architec-
  312. ture  development  activities  employ similar  structures  and  processes  to  partitioning  information,
  313. albeit with different emphases. Both DA and IE systematically examine and partition information
  314. about the full life-cycles of multiple systems (or functions),decomposing and classifying, identifying
  315. commonality and necessary variability, and eliminating unnecessary redundancy.
  316.  
  317.  
  318. Although other techniques are also usable, specialization analysis and decomposition analysis are
  319. two orthogonal techniques that,when combined, effectively support both the IE and DA partition-
  320. ing process.
  321.  
  322.  
  323. DA is primarily concerned with extending or tailoring reusable assets to form variants of similar
  324. systems.  Therefore,  the primary metaphor and partitioning mechanism of DA models is the gen-
  325. eralization/specialization hierarchy.  Nevertheless,decomp osition is used, by some DA approaches,
  326. to model the context of operation for systems within a domain.  It is alsoused to identify simi-
  327. lar sub-structures within the domain (for feature comparison and component-based reuse), and to
  328. model the topology of the structural and dynamic relationships among them.
  329.  
  330.  
  331. IE is primary concerned with combiningreusable asset components to form interoperating systems.
  332. Therefore, the primary metaphor and partitioning mechanism of IE mo dels isthe decomposition/
  333.  
  334.  
  335.                                                         Burdick- 5
  336.  
  337.  
  338. aggregation hierarchy.  Nevertheless,IE may occasionally employ specialization analysis to identify
  339. and partition functional and structural variants as required by stakeholders representing different
  340. user (i.e. functional) organizations and life-cycle stages.
  341.  
  342.  
  343. IE  and DA  techniques  are  best  combined  by  combining  their  scopes  and  primary  partitioning
  344. mechanisms, starting with their respective planning stages.  In this stage, a large problem space
  345. can be defined, consisting of multiple interop erating system families.  This space can be partitioned
  346. into  a  high-level  architecture  of interrelated  components.  Each  component  known  to  have  vari-
  347. ants may be partitioned, in turn, into high-level specializations.  Single components (or groups of
  348. several interrelated components) can be identifiedand prioritized as candidates for more detailed
  349. follow-on project stages.  In these follow-on project stages, each partition (whether component or
  350. specialization) can be re-partitioned as required into lower-level components and specializations.
  351. IE techniques can be used to model the components, and DAtechniques can be used to model the
  352. specializations.  The high-level architecture can be used to coordinate the work of these projects,
  353. and to integrate their results into a growing asset base from which interoperating system variants
  354. will be composed.
  355.  
  356.  
  357.  
  358. 2.6     DA and IE: The Church
  359.  
  360.  
  361.  
  362. Together with inheritance, specializationand aggregation hierarchies form the foundations of both
  363. semantic modeling and object-oriented (OO) modeling. Both DA and IE models and architectures
  364. can be fully represented using semantic networks and ob ject-oriented modeling techniques.  These
  365. scalable, versatile modeling techniques are useful for improving the precision of both DA  and IE
  366. models and optimizing the reusability of their resulting asset bases. They are equally applicable to
  367. a wide spectrum of problem spaces, and maintain consistent structures and representations across
  368. the complete system life-cycle.  They can be combinedto represent specialization-based reusable
  369. structures  in  models  and  architectures, and  to  implement  those  same  structures  in  code.  For
  370. these  reasons  (as  well  as  so  many  others  that  another  paper  could  be  written  on  this  subject),
  371. these techniques are logical, if not ideal, candidates for DA and IE integrated modeling and asset
  372. building projects.
  373.  
  374.  
  375.  
  376. 2.7     DA and IE: Happily Ever After?
  377.  
  378.  
  379.  
  380. The marriage of DA and IE seems to fulfill the quest for planned,  managed,  optimized reuse as
  381. neither  can  do  alone.  These  two  disciplines are  not  only  orthogonal  but  complementary.  They
  382. have common ancestry and similar backgrounds.  Each seems supportive of the other's objectives.
  383. Furthermore, each seems designed to fill methodological gaps left by the other. Like any marriage,
  384. theirs will require work to truly achieve a union.  However, if both parties commit to this union,
  385. they stand a good chance of marital success. Their children should turn out to be the high quality
  386. efficiently produced software we have been seeking.
  387.  
  388.  
  389.  
  390. 3      Comparison
  391.  
  392.  
  393.  
  394. Several domain analysis approaches (notably KAPTUR[1 ] and GTE's DSSA [6]) develop rigorous
  395. IE-like topological architectures,but only within a single domain. Some domain analysis approaches
  396. stress the need for domain planning, but they do not require or even recommend rigorous modeling
  397.  
  398.  
  399.  
  400.                                                         Burdick- 6
  401.  
  402.  
  403. to scope and architect the boundaries of multiple interrelated domains [2 , 3].
  404.  
  405.  
  406. Conversely,as IE adopts a more object-oriented approach to modeling [7] it is starting to pay more
  407. attention to supporting functional variability.  However, this rarely extends to support for envi-
  408. ronmental variability, let alone modeling of variation in systems engineering methods and system
  409. architectures themselves.  Furthermore, IE  does not yet include a formal approach to reusing its
  410. own models on subsequent similar projects, and does not describe how to builda library describing
  411. the taxonomic commonality and variability among such models.
  412.  
  413.  
  414. In short, I am not acquainted with any literature describing truly comparable approaches, or any
  415. applications of such approaches.  If anyone else has done any significant work in this area, I am
  416. most anxious to learn about it.
  417.  
  418.  
  419.  
  420. References
  421.  
  422.  
  423.  
  424. [1]  S. Bailin, "Kaptur: Knowledge acquisition for preservation of tradeoffs and underlying ratio-
  425.      nale," tech. rep., CTA Inc., Rockville MD.
  426.  
  427.  
  428. [2]  "Stars reuse concepts volume 1 - conceptual framework for reuse processes (cfrp) version 2.0.
  429.      stars-uc-05159/001/00," tech. rep., Electronic Systems Division, Air Force Systems Command,
  430.      USAF, HanscomAFB, MA., Nov. 1992.
  431.  
  432.  
  433. [3]  "Organizational  domain  modeling  (odm)  volume  1  -  conceptual  foundations,  process  and
  434.      workpro ducts descriptions  version  0.5.  unisys  stars  informal  technical  report,  stars-uc-
  435.      15156/024/00,"tech. rep., Electronic Systems Division, Air Force Systems Command, USAF,
  436.      Hanscom AFB, MA., July 1993.
  437.  
  438.  
  439. [4]  J. Martin andJ. Odell, Development Coordination Handbook:  JamesMartin & Company. James
  440.      Martin & Company (proprietary), 1991.
  441.  
  442.  
  443. [5]  J. Martin, Information Engineering, A Trilogy. Prentice Hall, 1990.
  444.  
  445.  
  446. [6]  "Domain specific softwaare architectures, command and control, domain model report,cdrl clin
  447.      0006," tech. rep., GTE, Chantilly VA., May 1993.
  448.  
  449.  
  450. [7]  J. Martin andJ. Odell, Object Oriented Analysis and Design. Prentice Hall, 1992.
  451.  
  452.  
  453.  
  454. 4      Biography
  455.  
  456.  
  457.  
  458. Robin Burdick has been a Staff Engineer on the Unisys Corporation STARS Reuse team in Reston
  459. Va.  since December 1992.  During her 16 year career, she has worked in all phases of the MIS life-
  460. cycle, primarily as a consultant andtechnology transfer agent. Her IE responsibilities have included
  461. project management, information strategic planning, business area analysis, business system design
  462. and development, information asset management, and methodology development. Other respon-
  463. sibilities have included testing and quality assurance, end-user support and training, information
  464. center  coordination, software  configuration  management, and  data  administration.  Throughout
  465. her varied career, she has specialized in discovering and improving methods to deliver efficiently
  466. developed maintainable flexible software that supports b othanticipated and ad-hoc enterprise-wide
  467. collaboration.  Ms.  Burdick holds a BA cum laude from the University of Pennsylvania.
  468.  
  469.  
  470.  
  471.                                                         Burdick- 7
  472.