Die Stadtals Architekturmetapheragis- · Darstellungstechniken für urbane Strukturen auf die Konstruktion und das Entwicklungsmanagement von Software

Die Stadt als Architekturmetapher

Visualisierung von SoftwarestrukturenVisualisierung von Softwarestrukturenund ihrer Entwicklung

Claus Lewerentz

Frank SteinbrücknerFrank Steinbrückner

Brandenburgische

Technische Universität Cottbus

Software‐Systemtechnik

1

y

© Claus Lewerentz, BTU Cottbus SWA 2011‐07‐21

Wie stellen Sie sich Ihr Softwaresystem vor?y

2© Claus Lewerentz, BTU Cottbus SWA 2011‐07‐21

Wie kommunizieren Sie über Ihr Projekt?j


„Stadt“‐Visualisierungen für Software Systeme„ g y

• Knight , Munro 2000Knight , Munro 2000

• Balzer, Noack 2004

• Panas et al. 2003/2007

• Wettel, Lanza 2007/2008

• Lewerentz, Steinbrückner 2009/2010

S ft Di ti 2010• Software Diagnostics 2010


„Softwarestädte“„

„Stadt“ als Metapher für die Planung und Entwicklung„Stadt als Metapher für die Planung und EntwicklungEntwurf, Konstruktion, Bau, Erhaltung, Weiterentwicklung, Sanierung

Verstehen großer Artefaktstrukturen und der Entwicklungsprozesse

Verortungs und Orientierungssysteme (räumliches Gedächtnis)Verortungs‐ und Orientierungssysteme (räumliches Gedächtnis)

Darstellungs‐ und Abstraktionstechniken

k hä t K ik tikohärente Kommunikation

Orientierung in den Strukturen

Städte und größere urbane Strukturen sind uns vertraut

Softwarestrukturen und Entwicklungsgeschichten eine Gestalt geben


Stadtstrukturen (1)( )

• 5‐8 Gliederungsebenen g– Flächenhierarchie:

Region, Stadt, Stadtfeld, Quartier, Block, Parzelle, Gebäude

• vielschichtig: – mehrere überlagerte Aspekte

• relativ wenige, einfache lokale Strukturierungsprinzipien– Innen‐Außen: Befestigung

Gitterstruktur für Parzellen– Gitterstruktur für Parzellen

– hierarchische und ringförmige Erschließungsstrukturen

• Ordnerstrukturen auf größerem Maßstab– Topographie, Verkehrswege, Rechte, Gesellschaftsstruktur


Stadtstrukturen (2)( )

• Fraktale selbstähnliche StrukturenFraktale selbstähnliche Strukturen in großen Stadtkomplexen

Berlin (1945)

Lingang New City (Gerkan, Marg & Partner)

• Stadttypologien, Stadtarchitektur

Idealstadt‐Entwürfe

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dea stadt t ü e


Stadtentwicklung (1)g ( )

• StadtentwurfStadtentwurf

– Eine europäische Stadt ist zuerst eine Idee: in ihrer zentralen Struktur geplant und angelegt

Erweiterungen als zusätzliche Stadtfelder geplant– Erweiterungen als zusätzliche Stadtfelder geplant.

alles ist entworfen

• Initiale Bauphase im Rahmen des Plans:

– schnelles Bebauen/Ausfüllen des Plans Pläne– dezentrale Konstruktion im Kleinen

• Iterative WachstumsprozesseRegelnVerordnungen• Iterative Wachstumsprozesse

– Städte werden typischerweise größer (nicht kleiner)

– dezentrale Entwicklung im Kleinen, Planung im Großen

VerordnungenNormen



• Expansion der Stadt (nach außen)Expansion der Stadt (nach außen)

– Planen und Anlegen neuer Stadtfelder als Erweiterungsflächen

– Fusion von Städten (oder Dörfern mit Städten)

bestehende Wegesysteme (Infrastrukturen) und Wachstumskerne bilden ein starkes Kräftesystem (Ordnungssystem)

Altstruktur wird an den Rändern verändert(Integration der Erschließungsstrukturen)

• Verdichtung der Stadt (nach innen)

– Teilung von Parzellen

– Bau in die HöheBau in die Höhe

Berlin 1800 - 1945



• Restrukturierung der StadtRestrukturierung der Stadt

– Im Kleinen

• Sanierung lokaler Teilstrukturen(z B Wohnviertel unter Beibehaltung(z.B. Wohnviertel unter Beibehaltung

der Block‐ und Parzellenstruktur)

• Anpassung von E hli ß t ktErschließungsstrukturen(Straßenausbau)

– Im Großen

• Umbau nach Katastrophen (Brand, Krieg)

• Bewusste Brüche und Schnitte (z.B. Integration von Bahnlinien und großen Straßen)

• Einführung neuer Infrastrukturen (Wasser, Abwasser, Elektrizität, Straßenbahn, …)

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(Wasser, Abwasser, Elektrizität, Straßenbahn, …)


Kartographie‐Ansatzg p

(2) geometrisches Stadtmodell(3) thematische Karten(3) t e at sc e a te

(1) Entwicklungsdaten

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(1) Entwicklungsdaten


EvoStreets: Dekomposition + Entwicklungszeit

lineares Layout zonales/sektorales Layout

• sehr stabiles inkrementelles Layout

• relative Knotenpositionen repräsentieren Dekomposition + Erzeugungszeit

„EvoStreets“ layout


Darstellung von Entwicklungszeitpunkteng g p

2 ½ D: elevation levels


Darstellung von Entwicklungszeitpunkteng g p


Beispiel Software‐Stadt (400+ Klassen, 800 Versionen)


Video: Entwicklungsgeschichte eines B i i l tBeispielsystems


Architekturlandschaften

Architekturkomponentenals vernetzte Städte


18© BTU Cottbus, Software-Systemtechnik, 2007-11-09

Kartographie‐Ansatzg p

(3) thematische Karten(3) t e at sc e a te


Stadtplan elementlistviewervisibilityloggerp

• Strukturübersicht

hypergraph

evoviewer


• 2D Basiskarte

scenarioviewer

view*vrml2D Basiskarte

+ Annotationen

+ Beschriftung

r-viewer

visualmapping

matrix

diagramgrouping quality

jmonkey

+ Markierungengrouping quality

alligatornodelist


Stadtplan „Testabdeckung“p „ g

test passed• Strukturübersichtnot testedtest failed


• 2D Basiskarte2D Basiskarte+ Annotationen

+ Beschriftung

+ Markierungen

+ Färbungen


Panorama „Änderungsgeschichte“„ g g

• Höhe: Anzahl Modifikationen

• Fläche: Anzahl Abhängigkeiten

• Farbe: Zeitpunkt letze Modifikation


Panorama „Autorenschaft“„

• Höhe: Anzahl Modifikationen

• Fläche: Anzahl Abhängigkeiten

• Farbe: Autor


Autorenschaften(JMonkeyEngine)( y g )


Weitere thematische Karten

• Testabdeckung

• Fehlerdaten / Fehlerbehebung

• Profiling‐Daten

• Codemetriken (z B Kommentardichte Kopplungsgrade)• Codemetriken (z.B. Kommentardichte, Kopplungsgrade)

• Revisionsstände

• …

K bi ti ltidi i l P d kt d P d t iKombination multidimensionaler Produkt‐ und Prozessdaten in einheitlicher Basisstruktur

Nutzung des kartographischen Darstellungsrepertoirs(Semiotik für Softwarelandkarten)


>> Software als Stadtstruktur h t h l t i k lsehen, verstehen, planen, entwickeln …

Systematische Übertragung und Nutzung der Begrifflichkeiten und y g g g gDarstellungstechniken für urbane Strukturen auf die Konstruktion und das Entwicklungsmanagement von Software

Einbettung gewohnter Konzepte der Softwarearchitektur in die Stadtmetapher

Identifikation und Darstellung derOrdnungs‐ und Regelsysteme für Softwaresysteme, die eine urbane Struktur und Entwicklung prägendie eine urbane Struktur und Entwicklung prägen.

Architekturen als Ergebnis historischer Prozesse

„Software‐Stadtplanung“


Fragen & Diskussion

www.softwarewww.software‐‐cities.orgcities.org


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