Der Forschungsbereich Smart Software Business beschäftigt sich mit der Frage, wie Softwareprodukte und -dienstleistungen intelligenter entwickelt und betrieben werden können. Im Zentrum steht das Softwareproduktmanagement, das eine effiziente und marktgerechte Planung sowie die kontinuierliche Weiterentwicklung von Software ermöglicht. Dazu gehören die intelligente Handhabung von Anforderungen und Backlogs sowie die Integration von rechtlichen, ökologischen und ökonomischen Rahmenbedingungen in das Requirements Engineering und die Softwareentwicklung.
Darüber hinaus erforschen wir Methoden und Werkzeuge zur Sicherstellung von Datenqualität, die in datengetriebenen Anwendungen eine zentrale Rolle spielt. Ein weiteres Thema ist das Low-Code-Paradigma, das durch vereinfachte Entwicklungsprozesse neue Chancen für eine schnellere und breitere softwaregetriebene Wertschöpfung eröffnet, gleichzeitig aber auch Risiken für Governance, Sicherheit und Wartbarkeit mit sich bringt. Zudem befasst sich die Abteilung mit dem mehrwertstiftenden Einsatz von Virtual Reality (VR), beispielsweise zur Unterstützung von kollaborativen Entwicklungs- und Trainingsszenarien im Softwareumfeld. Ein weiterer Schwerpunkt liegt auf der Transformation des Softwarebetriebs unter Berücksichtigung digitaler Souveränität, um Unternehmen und Organisationen resilienter und unabhängiger von proprietären Abhängigkeiten zu machen. Ziel des Forschungsbereichs ist es, innovative Ansätze zu identifizieren und kritisch zu reflektieren, die das Software-Business intelligenter, resilienter und nachhaltiger machen.
Aktuelle Forschungsprojekte im Smart Software Business
Die zunehmende Bedeutung der Digitalisierung stellt v.a. klassische Branchen, in denen ehemals Produkte und Dienstleistungen mit einem relativ geringen Softwareanteil Wertschöpfungsgegenstand waren, unter einen enormen Wettbewerbsdruck. Klassische Branchen sind dazu gezwungen, ihre bestehenden Geschäftsfelder neu auszurichten, um gegen aufstrebende Unternehmen mit software-intensiven Produkten wettbewerbsfähig zu bleiben. Diese Neuausrichtung führt häufig zu einer Digitalisierung des bestehenden Produkt- und Dienstleistungsportfolios oder gar der Entwicklung gänzlich neuer Leistungen. Dabei stehen Unternehmen oftmals vor der Herausforderung ihre Geschäftsmodelle entsprechend einer Wertschöpfung durch software-intensive Produkte innerhalb von kooperativen Wertschöpfungsnetzwerken auszurichten.
Software-intensive Produkte werden als multidisziplinäre Produkte bzw. hybride Leistungsbündel verstanden, wobei der Softwarekomponente eine ausschlaggebende Relevanz in ihrer Wertschöpfung zuzuschreiben ist. Die Multidisziplinarität impliziert eine Konvergenz von bislang separat behandelten Disziplinen, die sich in ihren Eigenschaften deutlich unterscheiden. Eine dadurch entstehende Komplexität schlägt sich mitunter in der Produktentwicklung von software-intensiven Produkten nieder. So unterscheiden sich beispielsweise Softwareprodukte von physischen Produkten in ihren Entwicklungszyklen erheblich. Entsprechend wird in der Softwareentwicklung häufig zu agilen Prozessmodellen (z.B. Scrum) geschritten, während die Entwicklung von physischen Produkten i.d.R. unter plangetriebenen Prozessmodellen (z.B. V-Modell) stattfindet.
Die Produktentwicklung von software-intensiven Produkten erfordert eine Integration plangetriebener Prozessmodelle mit agilen Prozessmodellen. Dabei ist es notwendig, ein über die einzelnen Disziplinen hinwegreichendes, gemeinsames Verständnis der Anforderungen zu schaffen. Ziel des Forschungsprojekts ist die Entwicklung eines Prozessmodells zur Produktentwicklung von software-intensiven Produkten durch die Integration von agilen mit plangetriebenen Prozessmodellen unter Fokussierung relevanter Techniken des Requirements Engineerings.
Im Zuge des digitalen Wandels werden zunehmend physische Produkte durch IT-Bestandteile ergänzt oder auch ganz ersetzt. Es entstehen aber auch Produkte bei denen physische und IT-Anteile oder auch menschliche Services gleichwertig sind – diese werden als hybride Produkte bezeichnet. Nach aktuellem Stand unterscheidet sich die Konzeption und Vermarktung von Sach- und Dienstleistungen substanziell und wird in unterschiedlichen wissenschaftlichen Disziplinen betrieben. Das gemeinsame Vorhaben untersucht die Voraussetzungen für die systematische und ausgewogene Integration von Methoden und treibt deren Ausgestaltung voran. Dabei wird insbesondere der kundenorientierte Ansatz für die Produktkonzeption und Vermarktung wie er sich in der ISO 16355 niederschlägt weiterentwickelt. Ziel ist die Entwicklung eines Leitfadens in konkreten Projekten im Sinne des Design Science Research.
Kooperationsprojekt der Universität Stuttgart, Prof. Dr. G. Herzwurm und Prof. Dr. Wolfram Pietsch, FH Aachen
In softwareintensiven Geschäftsumgebungen stehen die Produktentwicklungsaktivitäten vor der Herausforderung, zwei relevanten Trends gerecht zu werden, die sich in den letzten Jahren entwickelt haben. Einerseits gewinnen agile Vorgehensmodelle (z. B. Scrum) an Bedeutung, da ein hochdynamisches Geschäftsumfeld kurze Produktlebenszyklen erfordert. Andererseits führen die zunehmende Globalisierung sowie die multidisziplinäre kooperative Produktentwicklung zu geografisch verteilten Projektumgebungen. In diesen Umgebungen treten eine Vielzahl von organisatorischen Problemen (z. B. Kommunikations- oder Kollaborationsprobleme) auf. Diese beiden Trends konfrontieren Wissenschaft und Praxis mit Problemen, die bisher unzureichend erforscht sind. Agile Vorgehensmodelle, insbesondere Scrum, sind nicht vollständig konsistent mit den Gegebenheiten verteilter Projektumgebungen. So erfordern agile Vorgehensmodelle in der Regel eine persönliche, synchrone Kommunikation, während eine umfangreiche Dokumentation vermieden wird. Im Gegensatz dazu erfordern verteilte Projektumgebungen eine unpersönliche, asynchrone Kommunikation (z. B. über E-Mail, Software-Tools etc.) sowie ein hohes Maß an Dokumentation.
Der Widerspruch dieser beiden Trends führt in der Praxis häufig zu einer Methodenanpassung und -konfiguration, sodass agile Vorgehensmodelle mit plangetriebenen Vorgehensmodellen zu sogenannten „hybriden Vorgehensmodellen“ integriert werden. Traditionelle Requirements-Engineering-Aktivitäten gewinnen an Bedeutung, wenn es um hybride Vorgehensmodelle geht, die agile und plangetriebene Vorgehensmodelle integrieren. Im Kontext der Priorisierung des Product Backlogs benötigt Scrum eine methodische Unterstützung für die Priorisierung von Anforderungen.
Allerdings existiert bislang kein methodischer Ansatz zur softwargestützten Product Backlog Priorisierung in Scrum-Softwareentwicklungsprojekten, der auf wissenschaftlichen Untersuchungen basiert. Das Promotionsprojekt hat zum Ziel diese Lücke zu schließen, in dem ein wissenschaftlicher fundierter methodischer Ansatz zur Product Backlog Priorisierung in Scrum-Softwareentwicklungsprojekten entwickelt wird.
Der Entwicklungsprozess eines Produktes lässt sich in verschiedene Phasen unterteilen, wobei dem Requirements Engineering (RE) eine besondere Bedeutung zukommt. Innerhalb des Requirements Engineerings werden verschiedene Arten von Anforderungen unterschieden: funktionale Anforderungen, Qualitätsattribute und Randbedingungen. Die beiden letzteren Anforderungsarten werden in der Praxis oftmals unter dem Begriff „nicht-funktionale“ Anforderungen zusammengefasst. Fokus von vielen (RE-)Methoden sind funktionale Anforderungen, auch wenn Studien zufolge oftmals die nicht-funktionalen Anforderungen für den Erfolg eines Projekts verantwortlich sind. Aufgrund einer dynamischen Umwelt werden Softwareprojekte heutzutage oftmals agil umgesetzt, was das Anwenden existierender Methoden sowie den Umgang mit nicht-funktionalen Anforderungen generell erschwert. Zum Lösen dieser Herausforderung, werden oftmals Softwarelösungen eingesetzt, welche jedoch neue Herausforderungen mit sich bringen und sich auch nicht auf nicht-funktionale Anforderungen konzentrieren.
Ziel von SUCONAS ist es daher, nach Analyse des aktuellen Stands einen Softwareprototyp zur Unterstützung des Umgangs mit nicht-funktionalen Anforderungen in agilen Softwareprojekten zu gestalten. Neben der Implementierung dieses Prototyps ist auch die Evaluierung dessen mit dem Praxispartner ein Bestandteil des Ziels.
Konsortium/Projektpartner:
- Universität Stuttgart, BWI, Abt. VIII: Wirtschaftsinformatik II (WIUS)
- Trumpf SE + Co. KG
- Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
- Deutsches Zentrum für Luft- und Raumfahrt (DLR)
- EIT ICT Labs Germany GmbH ("Software Campus")
Problemstellung und Motivation
Die digitale Transformation, steigende Produktkomplexität sowie dynamische Marktanforderungen stellen traditionelle Projektmanagementmethoden zunehmend infrage. Als Reaktion darauf haben sich agile Methoden wie Scrum etabliert, die jedoch primär auf Teamebene wirken. Für großskalige Softwareentwicklungsprojekte mit mehreren Teams wurden daher agile Skalierungsrahmenwerke (z. B. Scaled Agel Framework, Large-Scale Scrum, Disciplined Agile Delivery und Scrum@Scale) entwickelt. Diese sollen teamübergreifende Agilität ermöglichen und versprechen Verbesserungen in Bereichen wie Time-to-Market, Flexibilität und Kundenzufriedenheit. Trotz ihrer hohen Popularität in der Praxis bleibt unklar, welche konkreten Probleme diese Rahmenwerke wie adressieren, die traditionelle Methoden nicht lösen konnten, und unter welchen unternehmen-spezifischen Bedingungen sie tatsächlich wirksam sind.
Forschungsziel
Ziel des Projekts ist die Evaluation der Effektivität agiler Skalierungsrahmenwerke unter Berücksichtigung unternehmensspezifischer Bedingungen. Dabei wird ein situativer Ansatz verfolgt, der Kontextfaktoren berücksichtigt und systematisch analysiert, ob und wann agile Rahmenwerke einen Beitrag zur Problemlösung leisten können.
Traditionelle Lehrmethoden stellen Lehrende vor verschiedene Herausforderungen. Dazu gehören eine oft eingeschränkte Motivation der Lernenden, begrenzte Möglichkeiten für praxisnahes Lernen („Learning by Doing“) und eine eingeschränkte Skalierbarkeit von Lehrveranstaltungen. „Learning by Doing“ ist ein zentrales Prinzip konstruktivistischer Lerntheorie, die Lernen als aktiven Konstruktionsprozess versteht und die Bedeutung von Erfahrung und sozialer Interaktion für die Wissensbildung betont. Ergänzend dazu hebt die Theorie der Embodied Cognition hervor, dass kognitive Prozesse wesentlich durch physische Interaktionen mit der Umwelt geprägt sind. Virtual Reality (VR) adressiert die Restriktionen traditioneller Lehrmethoden und knüpft an die aufgeführten Theorien an, indem interaktive Umgebungen geschaffen werden, die traditionelle Lehrinhalte erweitern können.Ein zentrales Problem ist, dass bislang kein klarer, strukturierter Ansatz existiert, wie VR-Lerninhalte systematisch konzipiert, entwickelt und in bestehende Lehrveranstaltungen integriert werden können (im Rahmen dieser Arbeit „prozessuales Problem“ genannt). Bestehende Instruktionsdesign-Modelle bieten zwar Ansätze zur Gestaltung von Lehrinhalten, jedoch fehlt bislang ein Modell, das speziell die Konzeption von VR-Lehrinhalten unterstüzt. Ein weiteres Problem ist die notwendige interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen Lehrenden, didaktischen Expert*innen und technischen Entwickler*innen: Diese Akteure verfügen über unterschiedliches Wissen und eigene Terminologien, was die gemeinsame Konzeption und Entwicklung von VR-Lerninhalten erschwert (im Rahmen dieser Arbeit „Übersetzungsproblem“ genannt). Das TPACK-Framework begründet die Notwendigkeit dieser interdisziplinären Zusammenarbeit, indem beschrieben wird, dass fachliches, didaktisches und technisches Wissen für eine effektive Integration digitaler Technologien in die Lehre kombiniert werden müssen. Die Infografik veranschaulicht das beschriebene prozessuale Problem und das Übersetzungsproblem.
Das Forschungsprojekt entwickelt eine Methode, die Lehrende dabei unterstützen soll, 1) Lehrinhalte VR-kompatibel aufzubereiten und 2) mit den am VR-Entwicklungsprozess Beteiligten effektiv zusammenzuarbeiten. Die Methode wird nach dem Design-Science-Research-Paradigma (DSR) und den Prinzipien des Situational Method Engineering (SME) entwickelt und wird durch Rollen, Aktivitäten, Techniken, Werkzeuge, Ergebnisse und ein Metamodell beschrieben.
Konsortium/Projektpartner:
- Universität Stuttgart, BWI, Abt. VIII: Wirtschaftsinformatik II (WIUS)
- DHBW Stuttgart, Zentrum für digitale Transformation
Heutzutage stehen Unternehmen vor der Herausforderung, stetig wachsende Datenströme zu beherrschen. Diese Daten sind der Treibstoff für maschinelles Lernen und datengetriebene Produkte – ihr Nutzen steigt jedoch nur mit ihrer Güte. Da Informationen aus verschiedensten Quellen, in unterschiedlichen Formaten und in bislang unerreichter Geschwindigkeit eintreffen, wird eine verlässliche Datenqualität zur unverzichtbaren Grundlage, um das Potenzial datengetriebener Geschäftsmodelle auszuschöpfen – insbesondere in verteilten Umgebungen, in denen Anbieter und Nutzer von Daten unabhängig voneinander operieren.
Genau hier setzt unsere Forschung an. Wir entwickeln Methoden, mit denen sich die Qualität von Daten auch in dezentralen Szenarien präzise messen und nachhaltig sichern lässt. Klassische Ansätze richten den Blick meist ausschließlich auf die Daten selbst oder behandeln rein technische Aspekte. Wir verfolgen hingegen ein verteiltes Modell, das Datenanbietern ermöglicht, eigenständig auf die spezifischen Herausforderungen ihrer Autonomie zu reagieren.
Dabei berücksichtigen wir neben den technischen Möglichkeiten ebenso die organisatorischen Rahmenbedingungen. Erst das harmonische Zusammenspiel beider Ebenen bestimmt, wie praktikabel etablierte Verfahren sind – und an welchen Stellen neue Ansätze echten Mehrwert schaffen.
In diesem Promotionsvorhaben wird die Rolle von Open-Source-Software (OSS) für die Stärkung der digitalen Souveränität Europas untersucht. Im Zentrum steht die Analyse, inwiefern OSS zur Förderung einer souveränen und innovativen europäischen Digitalwirtschaft beitragen kann. Die Arbeit konzentriert sich auf verschiedene Aspekte: die Auswirkungen von Digitalregulierungen auf datengetriebene Dienstleistungen, die finanziellen Vorteile der Umstellung auf OSS sowie die Anforderungen an vertrauenswürdige Cloud-Lösungen und Kollaborationssoftware. Mithilfe einer systematischen Vorgehensweise werden mehrere Forschungsarbeiten zusammengefasst, die gemeinsam einen umfassenden Beitrag zur Stärkung der europäischen Wettbewerbsfähigkeit in der digitalen Ökonomie leisten sollen. Die Ergebnisse sollen aufzeigen, inwieweit Open-Source-Software (OSS) einen wesentlichen Beitrag zu einer souveränen digitalen Infrastruktur leisten und die Europäische Union bei der Förderung einer wettbewerbsfähigen Digitalwirtschaft unterstützen kann.