Forschung

Forschung am Lehrstuhl für SE

Wir sind ein Lehrstuhl für Software Engineering. Natürlich beschäftigen wir uns im Rahmen unserer Forschung mit Technologien, die Teil der Digitalen Transformation sind und diese effektiv voranbringen. Wir wollen aber auch verstehen, welche Auswirkungen diese Entwicklungen auf bestehende Geschäftsmodelle, Erwartungshaltungen von Kunden und Partnern und die Geschwindigkeit von Produktdefinition und Vertrieb haben. Uns interessiert, was vor Ort, in den Unternehmen und mit den Menschen im Umgang mit der Technologie passiert, und vor allem, was wir dazu beitragen könnnen, sie technisch und fachlich bestmöglich zu unterstützen.
Am digitalen Puls der Zeit: Wissenschaft mit Zukunft
Software Engineering ist eine Wissenschaft mit Zukunft, denn sie hat die Fähigkeit, wirtschaftliche und gesellschaftliche Veränderungen zu erzeugen. Wir wollen dabei nicht nur zuschauen, sondern mITmachen, auch in Zusammenarbeit mit Unternehmen. Deswegen liefern wir Ergebnisse, die von unseren Partnern aus der Wirtschaft unmittelbar eingesetzt werden können. Zielgruppenorientiert und mit fundiertem Wissen um das, was kommt.

Forschungsschwerpunkte

5G

Die Eigenschaften eines Mobilfunknetzes der 5. Generation (5G), wie beispielsweise Latenzzeiten von wenigen Millisekunden und Datenübertragungsraten von bis zu 10 Gigabit pro Sekunde, erweitern das Angebot von neuartigen Technologien enorm. In diesem Zusammenhang sind Anwendungsszenarien wie autonomes Fahren, Internet of Things (IoT), Smart City oder Smart Home zu nennen. Um die Merkmale des 5G-Netzwerkes bestmöglich zu nutzen, konzipieren wir im Rahmen des 5G.NRW Competence Centers neue Ansätze des Software Engineerings.

AR/VR

Die Technologie Augmented Reality (AR) ermöglicht die Erweiterung der realen Umwelt durch virtuelle Inhalte. Hierbei können physische Objekte so mit Daten augmentiert werden, dass Zusatzinformationen das Verständnis eines physischen Objekts erweitern und somit gesamte Prozesse optimiert werden können. AR wird bereits in vielen Branchen wie Tourismus und Kultur, Bildung, Medizin und insbesondere in der Industrie 4.0 angewendet. Durch den gezielten Einsatz von AR kann es z. B. zu einer Effizienzsteigerung durch Fehlerreduktion kommen.

Blockchain

Die Blockchain-Technologie ist eine Möglichkeit zur Erfassung und Übertragung von digitalen Werten. Während die Bitcoin-Blockchain primär für monetäre Werte konzipiert wurde, bieten weiter fortgeschrittene Plattformen die Möglichkeit, jegliche Formen von Werten und Verträgen digital abzubilden. Anwendungsfälle finden sich in fast jeder Domäne: Angefangen mit der Erfassung und Validierung von Logistik-Prozessen, über den gesicherten Austausch von Krankenakten bis hin zu automatisierten Versicherungsverträgen ermöglicht die Technologie vollkommen neue Geschäftsmodelle und eröffnet Automatisierungspotenziale.

CPS

Cyber-Physical Systems (CPS) – die enge Verknüpfung digitaler Systeme und Modelle mit Gegenständen und Abläufen der realen Welt über geeignete Sensoren, Aktoren, Prozessoren und Software-Komponenten – haben das Potenzial, die Art und Weise, wie wir technische Systeme konstruieren und wie wir in vielen Domänen mit der Umwelt interagieren, tiefgreifend zu verändern. Auf dem Weg dorthin ist jedoch vielfältige, interdisziplinäre und innovative Forschung erforderlich, die Informations- und Kommunikationstechnik mit verschiedensten Technologie- und Anwendungsdomänen verbindet.

KI

Künstliche Intelligenz gewinnt immer mehr an Bedeutung, vor allem in der öffentlichen Debatte. Sogenannte datengetriebene Systeme erschließen immer mehr Anwendungsfelder und ermöglichen neue Funktionalitäten. Die Anwendungsszenarien, die gesammelte Daten zur Wertschöpfung bringen, reichen von der Spracherkennung über die automatische Erkennung von Betrugsversuchen bis zur Vorhersage von Maschinenausfällen. Doch wo ist eine Integration von künstlicher Intelligenz eigentlich sinnvoll?

Arbeitsbereiche am Lehrstuhl

Softwareprozesse

Das Scheitern von Softwareprojekten liegt nur selten an falschen Softwarearchitekturen oder Entwicklungswerkzeugen. Viel häufiger fällt es den Projektbeteiligten schwer, sich auf die essenziellen Anforderungen zu einigen, Wichtiges von Unwichtigem zu unterscheiden und die Erwartungen der Beteiligten zu managen. Alles Aspekte, die softwareprozessual adressiert werden können. Und dabei muss es noch gar nicht um die Frage des geeigneten Maßes an Agilität gehen, sondern zunächst nur darum, wie Auftraggeber, Auftragnehmer, Architekten, Anwender und Lieferanten zusammenarbeiten. Bei der Erforschung und Gestaltung von Softwareprozessen konzentrieren wir uns auf die Frage, wie Ressourcen eingesetzt werden können, um optimal wertschöpfende Softwaresysteme zu erstellen und wie gewährleistet werden kann, dass die verschiedenen Stakeholder an einem Strang ziehen. Außerdem untersuchen wir, wie der Erkenntnis Rechnung getragen werden kann, dass soziotechnische Systeme im Vorhinein nicht vollständig beschrieben werden können und dass alle Versuche möglichst nah an die vollständige Beschreibung heranzurücken ineffizient sind. Vertiefende Informationen zur Erforschung und Gestaltung von Softwareprozessen erhalten Sie im Buch Tamed Agility von Professor Dr. Gruhn.

Mobile Anwendungen

Smartphones und Tablets verändern die Art, wie mit IT-Dienstleistungen umgegangen wird. Die Erwartungen eines Nutzers an ein mobiles Anwendungsportfolio sind hoch. Anbieter mobiler Dienstleistungen müssen sowohl die Qualitätsbedürfnisse der Anwender befriedigen (also Anforderungen an Design, Funktionalität und Aktualität) als auch die technische Vielfalt des Marktes mit seinen unterschiedlichen Plattformen, Geräten und Herausforderungen überblicken.

Die Entwicklung mobiler Software ist damit in vielerlei Hinsicht schwieriger als die Entwicklung stationärer Systeme. Es muss in der Regel eine Vielfalt von zu unterstützenden Endgeräten und Plattformen berücksichtigt werden. Besonders wichtig und anspruchsvoll ist der Kontext, in dem eine mobile Software genutzt werden soll. Dieser Kontext reicht von physikalisch messbaren Rahmenbedingungen (Licht, Temperatur, Geschwindigkeit, Beschleunigung) bis hin zu den Emotionen der Nutzenden. Die mobile Software muss abhängig von diesem Kontext gestaltet und in Anwendungslandschaften integriert werden. Dank unserer Expertise mit mobilen Anwendungen entwickeln wir dafür passende und umfassende Mobilisierungsstrategien.

Gezähmte Agilität

Moderne Software wird nicht mehr (nur) plangetrieben entwickelt, sondern integriert immer häufiger agile Methoden der Konzeption und Umsetzung. Kernthemen von Agilität sind kürzere Entwicklungsabschnitte, Transparenz in der Kommunikation und die Motiation, das Produkt schneller in einer testfähigen Version zu erstellen, um so Probleme bei der tatsächlichen Anwendung schneller erkennen zu können. Reine agile Methoden lassen sich allerdings nicht optimal mit der Realität in Unternehmen vereinen. Je nach Größe eines Projektes, je nach Kritikalität der zu erstellenden Software, je nach Qualifikation des Teams, je nach Verteiltheitsgrad und je nach Komplexität der Organsiation, in der die Softwareentwicklung stattfindet, müssen agile Elemente eingesetzt werden. Und natürlich ist Agilität kein reines Entwicklungsphänomen, sondern auch eines des Betriebs, der Fachbereiche, des Einkaufs; des ganzen Unternehmens. Deshalb ist es notwendig, das Konzept der Agilität zu „zähmen“. Durch gezielte Bedürfnisanalysen mit der ebenfalls Am Lehstuhl entwickelten und getesteten Interaction-Room-Methode sind wir in der Lage, das spezifisch richtige Maß an Agilität für Unternehmen und Projekte zu ermitteln und als Verfahrensvorschlag anzubieten.
Ausführliche Informationen zum Konzept der Gezähmten Agilität finden Sie in dem Buch „Erfolgreiche agile Projekte.
Pragmatische Kooperation und faires Contracting“
von Volker Gruhn, Matthias Book und Rüdiger Striemer.

Digitale Lehre

Besonders in der Schnelllebigkeit der IT veraltet Wissen rasant, so dass nicht genutzte Potentiale von Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmern stetig mobilisiert und weiterentwickelt werden müssen – lebenslanges Lernen ist integraler Bestandteil der Branche. Vor allem die Erfahrungen der letzten Jahre haben gezeigt, wie wichtig digitale Flexibilität ist. Daher kommt dem Einsatz digitalen Lernens in der beruflichen Aus- und Weiterbildung eine stetig wachsende Bedeutung zu.

Als Lehrstuhl beschäftigen wir uns deshalb auch mit einem zielgruppen- und bedarfsgerechten Medieneinsatz zur Ausbildung unserer Studierenden, um den veränderten Bedürfnissen der Bildung im IT-Bereich gerecht zu werden. So können individuelle Lernanforderungen integriert und Aus- und Weiterbildungsangebote aus dem E-learning-Bereich an die Lebensrealitäten der Lernenden angepasst werden. Diese diversitätsorientierten Anforderungen gelten auch für die Aufgaben des lebenslangen Lernens im beruflichen Kontext. Beratung und Begleitung bei der Umsetzung digitaler Lehr- und Weiterbildungsangebote im Beruf gehören ebenfalls zu unseren Aufgaben.

Softwareprozesse

Das Scheitern von Softwareprojekten liegt nur selten an falschen Softwarearchitekturen oder Entwicklungswerkzeugen. Viel häufiger fällt es den Projektbeteiligten schwer, sich auf die essenziellen Anforderungen zu einigen, Wichtiges von Unwichtigem zu unterscheiden und die Erwartungen der Beteiligten zu managen. Alles Aspekte, die softwareprozessual adressiert werden können. Und dabei muss es noch gar nicht um die Frage des geeigneten Maßes an Agilität gehen, sondern zunächst nur darum, wie Auftraggeber, Auftragnehmer, Architekten, Anwender und Lieferanten zusammenarbeiten. Bei der Erforschung und Gestaltung von Softwareprozessen konzentrieren wir uns auf die Frage, wie Ressourcen eingesetzt werden können, um optimal wertschöpfende Softwaresysteme zu erstellen und wie gewährleistet werden kann, dass die verschiedenen Stakeholder an einem Strang ziehen. Außerdem untersuchen wir, wie der Erkenntnis Rechnung getragen werden kann, dass soziotechnische Systeme im Vorhinein nicht vollständig beschrieben werden können und dass alle Versuche möglichst nah an die vollständige Beschreibung heranzurücken ineffizient sind. Vertiefende Informationen zur Erforschung und Gestaltung von Softwareprozessen erhalten Sie im Buch Tamed Agility von Professor Dr. Gruhn.

Gezähmte Agilität

Moderne Software wird nicht mehr (nur) plangetrieben entwickelt, sondern integriert immer häufiger agile Methoden der Konzeption und Umsetzung. Kernthemen von Agilität sind kürzere Entwicklungsabschnitte, Transparenz in der Kommunikation und die Motiation, das Produkt schneller in einer testfähigen Version zu erstellen, um so Probleme bei der tatsächlichen Anwendung schneller erkennen zu können. Reine agile Methoden lassen sich allerdings nicht optimal mit der Realität in Unternehmen vereinen. Je nach Größe eines Projektes, je nach Kritikalität der zu erstellenden Software, je nach Qualifikation des Teams, je nach Verteiltheitsgrad und je nach Komplexität der Organsiation, in der die Softwareentwicklung stattfindet, müssen agile Elemente eingesetzt werden. Und natürlich ist Agilität kein reines Entwicklungsphänomen, sondern auch eines des Betriebs, der Fachbereiche, des Einkaufs; des ganzen Unternehmens. Deshalb ist es notwendig, das Konzept der Agilität zu „zähmen“. Durch gezielte Bedürfnisanalysen mit der ebenfalls Am Lehstuhl entwickelten und getesteten Interaction-Room-Methode sind wir in der Lage, das spezifisch richtige Maß an Agilität für Unternehmen und Projekte zu ermitteln und als Verfahrensvorschlag anzubieten.
Ausführliche Informationen zum Konzept der Gezähmten Agilität finden Sie in dem Buch „Erfolgreiche agile Projekte.
Pragmatische Kooperation und faires Contracting“
von Volker Gruhn, Matthias Book und Rüdiger Striemer.

Mobile Anwendungen

Smartphones und Tablets verändern die Art, wie mit IT-Dienstleistungen umgegangen wird. Die Erwartungen eines Nutzers an ein mobiles Anwendungsportfolio sind hoch. Anbieter mobiler Dienstleistungen müssen sowohl die Qualitätsbedürfnisse der Anwender befriedigen (also Anforderungen an Design, Funktionalität und Aktualität) als auch die technische Vielfalt des Marktes mit seinen unterschiedlichen Plattformen, Geräten und Herausforderungen überblicken.

Die Entwicklung mobiler Software ist damit in vielerlei Hinsicht schwieriger als die Entwicklung stationärer Systeme. Es muss in der Regel eine Vielfalt von zu unterstützenden Endgeräten und Plattformen berücksichtigt werden. Besonders wichtig und anspruchsvoll ist der Kontext, in dem eine mobile Software genutzt werden soll. Dieser Kontext reicht von physikalisch messbaren Rahmenbedingungen (Licht, Temperatur, Geschwindigkeit, Beschleunigung) bis hin zu den Emotionen der Nutzenden. Die mobile Software muss abhängig von diesem Kontext gestaltet und in Anwendungslandschaften integriert werden. Dank unserer Expertise mit mobilen Anwendungen entwickeln wir dafür passende und umfassende Mobilisierungsstrategien.

Digitale Lehre

Besonders in der Schnelllebigkeit der IT veraltet Wissen rasant, so dass nicht genutzte Potentiale von Arbeitnehmerinnen und Arbeitnehmern stetig mobilisiert und weiterentwickelt werden müssen – lebenslanges Lernen ist integraler Bestandteil der Branche. Vor allem die Erfahrungen der letzten Jahre haben gezeigt, wie wichtig digitale Flexibilität ist. Daher kommt dem Einsatz digitalen Lernens in der beruflichen Aus- und Weiterbildung eine stetig wachsende Bedeutung zu.

Als Lehrstuhl beschäftigen wir uns deshalb auch mit einem zielgruppen- und bedarfsgerechten Medieneinsatz zur Ausbildung unserer Studierenden, um den veränderten Bedürfnissen der Bildung im IT-Bereich gerecht zu werden. So können individuelle Lernanforderungen integriert und Aus- und Weiterbildungsangebote aus dem E-learning-Bereich an die Lebensrealitäten der Lernenden angepasst werden. Diese diversitätsorientierten Anforderungen gelten auch für die Aufgaben des lebenslangen Lernens im beruflichen Kontext. Beratung und Begleitung bei der Umsetzung digitaler Lehr- und Weiterbildungsangebote im Beruf gehören ebenfalls zu unseren Aufgaben.

Wir leben in Zeiten technologischer Innovationsverdichtung. Doch was bedeutet das eigentlich? Für uns als Lehrstuhl für Software Engineering heißt es, dass wir das Engineering von Anwendungen erforschen, die auf Technologien wie 5G, Machine Learning, IoT, AR/VR basieren. Und damit integrierte Softwaresysteme im digitalen Zeitalter ermöglichen. Den Transfer in die Praxis denken wir von Anfang an mit: Zusammen mit unseren Partnern aus Forschung und Wirtschaft entwickeln wir effiziente Softwareprozesse. Auf diese Weise können neue Technologien sinnvoll für die Wirtschaft zur Verfügung gestellt werden.
Prof. Dr. Volker Gruhn
Lehrstuhlinhaber

Zusammenarbeit

In Zeiten des digitalen Wandels ist eine wachsende Zahl von Unternehmen auf IT-Unterstützung angewiesen. Die Automatisierung von Prozessen und Anwendungen nimmt zu; oft bleiben nur noch hoch spezialisierte Aufgaben als manuelle Anteile übrig. Unternehmen werden zu digitalen Unternehmen, in denen Informationstechnologie zu einem Treiber der Innovation wird. Deshalb muss der Einsatz von Technik in diesem Zusammenhang auf die fokussierte Unterstützung der Fachbereiche abzielen, sich ändernde Geschäftsmodelle und Wertschöpfungsketten unterstützen und existierende Anwendungslandschaften hin zu modernen Strukturen führen.

Der Lehrstuhl für Software Engineering unterstützt Unternehmen auf dem Weg der Digitalisierung. In enger Zusammenarbeit mit den Unternehmen erstellen wir umfangreiche Konzepte und übernehmen vom Requirements Engineering über Spezifikationen und Softwarearchitekturen bis hin zur Mobilisierung bestehender Anwendungslandschaften die notwendigen Aufgaben. Dabei legen wir großen Wert darauf, dass aktuelle methodische Diskussionen in die Welt der Unternehmen passen, denn nur so gelingt der Weg von der Forschung in die Praxis. Workshops, Reviews, Coaching unserer Industriepartner, die Unterstützung der kontinuierlichen, auch digitalen Weiterbildung von Mitarbeiter:innen und die Erstellung von Studien und Softwareprototypen sind dabei nur einige der angebotenen Dienstleistungen unseres Lehrstuhls. Wie können wir Sie unterstützen?

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Veröffentlichungen

708 Einträge « 1 von 71 »

2022

Börsting, Ingo; Heikamp, Markus; Hesenius, Marc; Koop, Wilhelm; Gruhn, Volker

Software Engineering for Augmented Reality - A Research Agenda Artikel

In: Proc. ACM Hum.-Comput. Interact., Bd. 6, Nr. EICS, 2022.

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Börsting, Ingo; Karabulut, Can; Fischer, Bastian; Gruhn, Volker

Design Patterns for Mobile Augmented Reality User Interfaces - An Incremental Review Artikel

In: Information, Bd. 13, Ausg. 4, 2022, ISSN: 2078-2489.

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Hermann, Julia; Plückthun, Moritz; Dogangün, Aysegül; Hesenius, Marc

User-Defined Gesture and Voice Control in Human-Drone Interaction for Police Operations Konferenzbeitrag

In: Nordic Human-Computer Interaction Conference, Association for Computing Machinery, Aarhus, Denmark, 2022, ISBN: 9781450396998.

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Ruiner, Caroline; Debbing, Christina; Hagemann, Vera; Schaper, Martina; Klumpp, Matthias; Hesenius, Marc

Job demands and resources when using technologies at work -- development of a digital work typology Artikel

In: Employee Relations: The International Journal, Bd. ahead-of-print, Nr. ahead-of-print, 2022, ISBN: 0142-5455.

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Klumpp, Matthias; Hesenius, Marc; Hanke, Thomas; Jäger, Stefanie

Augmentierte Realität und 5G für die Verkehrserziehung Buchkapitel

In: Proff, Heike (Hrsg.): Transforming Mobility -- What Next? Technische und betriebswirtschaftliche Aspekte, S. 659–669, Springer Fachmedien Wiesbaden, Wiesbaden, 2022, ISBN: 978-3-658-36430-4.

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Hesenius, Marc; Schwenzfeier, Nils; Meyer, Ole; Gruhn, Volker

On the Uncertainty in IoT-enabled Business Processes using Artificial Intelligence Components Konferenzbeitrag

In: 2022 International Conference on Service Science (ICSS), S. 80-87, 2022.

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Schuster, David; Ehmke, Christopher; Hesenius, Marc; Reichmann, Christian; Meis, Jochen; Gruhn, Volker

Towards an Architecture for Deploying Ephemeral Components on the Edge Konferenzbeitrag

In: 2022 IEEE 19th International Conference on Software Architecture Companion (ICSA-C), S. 25-29, IEEE, 2022.

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Schönewolf, Jule; Meyer, Ole; Engels, Paula; Schlickenrieder, Anne; Hickel, Reinhard; Gruhn, Volker; Hesenius, Marc; Kühnisch, Jan

Artificial intelligence-based diagnostics of molar-incisor-hypomineralization (MIH) on intraoral photographs Artikel

In: Clinical Oral Investigations, 2022.

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Kühnisch, J.; Meyer, O.; Hesenius, M.; Hickel, R.; Gruhn, V.

Caries Detection on Intraoral Images Using Artificial Intelligence Artikel

In: Journal of Dental Research, Bd. 101, Nr. 2, S. 158-165, 2022.

Links | BibTeX

Engels, Paula; Meyer, Ole; Schönewolf, Jule; Schlickenrieder, Anne; Hickel, Reinhard; Hesenius, Marc; Gruhn, Volker; Kühnisch, Jan

Automated detection of posterior restorations in permanent teeth using artificial intelligence on intraoral photographs Artikel

In: Journal of Dentistry, Bd. 121, S. 104124, 2022, ISSN: 0300-5712.

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