Gottfried B. Bertram ist Leiter des Bereichs Informationstechnik-Toolentwicklung der ADV/Orga F.A. Meyer AG, Wilhelmshaven.
Neue Benutzeroberflächen eröffnen nicht nur dem Anwender vielfältige Möglichkeiten, sie haben auch erhebliche Auswirkungen auf die Anwendungssoftware. Gottfried B. Bertram beschreibt die Auswirkungen auf künftige Informations-Infrastrukturen.
Modernen Benutzeroberflächen ist gemeinsam, daß sie die zur Verfügung stehenden Bearbeitungsmöglichkeiten und die dazu notwendigen Werkzeuge in Form von Symbolen ("Icons") abbilden. Auf dem Bildschirm stellt sich konkret dar, womit gearbeitet wird, was während der Bearbeitung geschieht und was als Resultat entsteht.
Dazu werden drei Prinzipien befolgt:
1. Das WYSIWYG-Prinzip: "What you see ist what you get." Auf dem Bildschirm erscheinen in mehreren Fenstern Formulare, Texte, Skizzen, Symbole und Tabellen, so wie es der Benutzer auf seinem Schreibtisch beim Arbeiten gewohnt ist.
2. Das Desktop-Publishing-Prinzip. Diese Systeme ermöglichen es, wie auf einer Arbeitsfläche mit Stift, Schere, Klebstoff und Papier komplette Layouts mit Grafiken und Texten am Bildschirm zu erstellen und zu umbrechen sind. Dabei kann der Benutzer mehrere Vorgänge gleichzeitig bearbeiten und sich in verschiedenen Arbeitsumgebungen bewegen, die auf dem Bildschirm durch Fenster dargestellt werden.
3. Das dritte Prinzip ist noch Zukunftsmusik. Führen heute die Programme Dialoge mit dem Benutzer, so werden künftig die Interaktionen allein durch den Benutzer bestimmt. Dann werden die Programme wie Werkzeuge den Aktionen des Benutzers folgen.
Aus zwei Gründen sind diese extern, also vom Benutzer gesteuerten Dialoge, erst jetzt realisierbar: Eine Voraussetzung wäre die sprunghafte Verbesserung des Preis/Leistungs-Verhältnisses bei der Hardware; damit würde die für die Verwaltung der Dialogprogramme erforderliche Leistung jetzt auch am Arbeitsplatz preiswert verfügbar gemacht.
Zum anderen hat sich die Erkenntnis durchgesetzt, daß in allen Dialogen, egal für welche Anwendungen, immer wieder dieselben Interaktionen vorkommen. Der Anteil der anwendungsspezifischen Dialoge ist sehr viel kleiner, als früher angenommen wurde.
Bislang wurden Dialoge in verschiedenen Programmen für die gleichen Anwendungen oder Tätigkeiten immer wieder neu erfunden und neu gestaltet. Die Folge ist ein entsprechender Ausbildungsaufwand beispielsweise für die Bedienung unterschiedlicher Textsysteme.
Aufgrund dieser Erkenntnis geht die Entwicklung dahin, die Dialoggestaltung, oder zumindest die Gestaltung vieler Dialogelemente, zu standardisieren und zu normen. Der Sinn jeder Normung besteht darin, gleichartige technische Konstruktionen für gleiche Anwendungsgebiete, die bislang jeweils verschieden realisiert waren, zu vereinheitlichen.
Das Ergebnis ist zum einen Austauschbarkeit, zum anderen gleiches Verständnis von diesen Dingen sowie einheitliches Verständigen über diese Dinge.
Mittlerweile sind bezahlbare technische Voraussetzungen gegeben, die moderne Benutzersysteme ermöglichen. Arbeitsplatzsysteme mit Mausbedienung und Fenstertechnik beginnen sich durchzusetzen. Das Verständnis, wie die Software dafür aussehen muß, und Ideen zur genormten Dialoggestaltung sind entwickelt.
IBM hat dazu den Begriff Common User Access geprägt. Jeder Computer und jede Anwendung sollten sich künftig zumindest im Prinzip gleichartig bedienen lassen, ähnlich, wie in jedem Auto prinzipiell dieselbe Anordnung der Bedienelemente vorzufinden ist.
Sicher wird es leichte Unterschiede in den Dialogen geben, denkt man an weit auseinanderliegende Anwendungsgebiete wie fotosatzfähige Textverarbeitung und Transaktionen für die Finanzbuchhaltung.
Trotzdem sind zwei wichtige Entwicklungen bereits jetzt abzusehen:
* In Zukunft wird sehr viel lokale Computerleistung an Arbeitsplatzsystemen zur Verfügung stehen.
* Gleiche oder gleichartige Dialoge, die für unterschiedliche Anwendungen Verwendung finden, erlauben es, die Dialoge von dem Verarbeitungsteil zu trennen.
Diese Tatsache wird einen starken Einfluß auf die Software-Architektur der Zukunft haben. Die Trennung von Dialog- und Anwendungsprogrammen ermöglicht nämlich die externe Dialogsteuerung. Das bedeutet, daß nicht das Anwendungsprogramm den Dialog vorgibt, sondern der Benutzer die Interaktion bestimmt.
Beispielsweise ist ein Dialog denkbar, in dem der Anwender ein Formular ausfüllt, korrigiert, überprüft und freigibt. Diese Tätigkeiten zum Bearbeiten des Formulars haben im allgemeinen sehr wenig mit der nachgeschalteten Anwendung zu tun, die für die Verbuchung und Verarbeitung der im Formular erfaßten Daten Sorge trägt. Dialog und Benutzer sind frei von den Funktionen des Anwendungsteils.
Sicherlich wird der Dialogteil applikationsspezifische Prüfungen und Reaktionen auf Fehleinträge vornehmen, zu 90 Prozent aber unabhängig von der Anwendungsfunktionalität sein. Der Dialog gibt nach Freigabe durch den Benutzer einen Datensatz in Form einer Botschaft an das Anwendungsprogramm weiter, das seinerseits die Daten verbucht und verarbeitet.
Beispiel für die Trennung von Dialog und Anwendung ist die elektronische Post, die in naher Zukunft durch die Fernmeldedienste der Postverwaltungen angeboten wird. Dabei wird in einem Dialog auf dem Bildschirm eines Arbeitsplatzsystems ein Brief mit Adressat und Absender geschrieben. Ist der Brief fertig, wird er elektronisch zu einem Postrechner gesendet, von wo aus er anhand der Adresse wiederum weitergeleitet wird, bis er über mehrere Computer das Arbeitsplatzsystem des Empfängers erreicht.
Der Dialog zum Erzeugen und Versenden solcher Briefe nennt man in der jetzt schon festgelegten Norm den User Agent. Die Anwendungssoftware, die die Briefe sortiert und zum elektronischen Briefkasten des Empfängers weiterleitet, heißt Message Transfer Agent und ist an der Dialogführung mit dem Benutzer nicht beteiligt. Diese Programme realisieren nur die Funktionen der Anwendung.
Eine solche Trennung von Dialog und Anwendung ist nicht nur im Hinblick auf allgemein verständliche, immer gleichartige Benutzeroberflächen wünschenswert. Der Dialogteil, der den Anwendungsteil mit Daten versorgt, kann entfernt werden und bei gleicher Anwendungssoftware durch ein Gerät ersetzt werden, das dieselben Daten automatisch erfaßt und an die Applikation weiterleitet. Beispielsweise können Ein- und Ausgangszeiten von Mitarbeitern entweder über einen Bildschirmdialog erfaßt werden oder aber durch ein Zeiterfassungsgerät direkt an die Anwendung weitergeleitet werden.
Künftig wird sich dieser Vorgang auch für komplette Geschäftsvorfälle realisieren lassen. Bislang wurden die Daten über ein Arbeitsplatzsystem erfaßt, verarbeitet, ausgedruckt, per Post versendet, beim Empfänger dann wiederum mit einem Arbeitsplatzsystem zur Weiterverarbeitung erfaßt. Ist dagegen die Anwendung vom Dialogteil getrennt, kann sie Eingaben zur Verbuchung von der Anwendung des Absenders direkt entgegennehmen. Dazu bedarf es lediglich einer Absprache und einer Norm.
Normen für einige der benötigten, elektronisch darzustellenden Dokumente zum weltweiten Geschäftsdatenaustausch wurden im Dezember 1987 schon beschlossen. Es handelt sich dabei um die Edifact-Nachrichtentypen (Electronic Data Interchange for Finance Automation Commerce and Transport).
Die Nachrichten haben in etwa den gleichen Aufbau
Technisch gesehen bedeutet die Trennung von Dialog und Anwendung, daß die Nachrichten an die Verarbeitungskomponenten immer in etwa denselben Aufbau haben. Diese Nachrichten beschreiben, was die Applikation ausführen soll (Aufträge) sowie die Daten, die von der Anwendung für diesen Auftrag benötigt werden. Sie enthalten zusätzlich einen Verständigungsbereich der das korrekte Zusammenspiel sicherstellt. Für eine Anwendung zur
Führung von Konten ergeben sich beispielsweise folgende Aufträge: Konto eröffnen, einzahlen, verbuchen, Auszahlungen prüfen und gegebenenfalls das Konto wieder schließen.
Dazu gehören die Daten, die Kontonummern und die Beträge. Das Protokoll des Verständigungsbereichs zwischen dem Dialogteil und der Anwendungsfunktion enthält zusätzlich Nachrichten, ob das Konto genug Deckung für Anzahlungen aufweist und die Abhebungen im Sinne der gesetzlichen Bindung nicht zu hoch sind.
Die dafür nötige Software beruht auf der Technik, die einzelnen Komponenten über Nachrichten miteinander zu verbinden und Objekte auszutauschen, die logische Sachverhalte darstellen anstelle konkreter softwaretechnischer Implementierungen, wie sie bislang überwiegend üblich sind.
Diese objektorientierte Programmierung ermöglicht mehrfach
benutzbare Programmkomponenten für verschiedene Zusammenhänge. Ein weiterer Vorteil dieser Technik ist die leichte Austauschbarkeit von Komponenten bei Änderungen, ohne daß jeweils das gesamte Softwaresystem betroffen wäre.
Zusammenfassend ist festzuhalten, daß Dialoge künftig aus gleichartigen Elementen aufgebaut sein werden. Sie werden nicht mehr individuell programmiert, sondern es wird spezifiziert, was der Benutzer innerhalb eines Dialogs tun darf und nicht, was er tun soll.
Dialoge werden von speziellen Software-Teilsystemen abgewickelt, die User Interface Management Systems (UIMS) genannt werden und meist lokal im Arbeitsplatzrechner installiert sind. Damit entsteht ein weiteres generalisiertes Systemsoftware-Teilsystem, ähnlich dem Datenbanksystem für die Datenhaltung (DBMS).
Ein UIMS erzeugt Dialogreaktionen auf Benutzerinteraktionen entlang einer Dialogbeschreibung, die den Ablauf nicht starr festlegt. Stattdessen werden Reaktionen auf Aktionen angeboten, die die im Dialog gewonnenen Daten an abgetrennte Applikationen weitergeben.
Die Möglichkeit, Dialoge lediglich zu spezifizieren, verringert den Entwicklungsaufwand und erlaubt Änderungen und Anpassungen der Dialoge an Benutzerwünsche, nationale Sprachen und sich ändernde Applikationsfunktionen mit wenig Aufwand.
Aus der Trennung von Benutzerinteraktionen und Anwendungssoftware ergeben sich hardwareseitig verschiedene Möglichkeiten, das UIMS zu installieren und die Verarbeitungsfunktionen der Anwendungssoftware auszuführen.
Analog zu den User Interface Management Systems kennen wir schon seit einigen Jahren die Möglichkeit, daß über mehrere Rechner verteilte Anwendungen über Nachrichtenaustausch auf eine gemeinsame Datenbank zugreifen. Auf diesem Prinzip beruhen Mehrbenutzersysteme in Form von Netzwerken.
In solchen Architekturen läuft jede Anwendung auf einem eigenen Rechner und teilt sich nicht mehr im Zeitscheibenverfahren die Rechnerleistung mit anderen Applikationen. Es handelt sich hier um Shared Information Ressource Systems, in denen die zentrale Datenbankfunktion nicht im gleichen Rechner angesiedelt ist wie die Anwendungsprogramme.
Die Trennung von Datenorganisation und Datenbankbetrieb von den Anwendungsprozessen führt folgerichtig zur Zergliederung künftiger Softwaresysteme in eigene Programmbereiche für Präsentation und Dialog (P), für Prozeß als Anwendung (P) und für die Datenorganisation als gemeinsam benutzter Datenbank (D).
Die Komponenten dieser PPD-Architektur moderner Anwendungssysteme können unter Umständen in einem einzigen Computer koexistieren, sei es als Einplatzsystem (Arbeitsplatzsystem) oder in klassischen Großrechnersystemen mit mehreren "dummen" Terminals.
Im letzteren Fall ist allerdings mit erheblichen Problemen zu rechnen, da moderne Präsentations- und Dialogtechniken mit grafischen Gestaltungselementen sehr viel Rechnerleistung für jeweils einen Benutzer erfordern. Dem genügen weder die klassischen Großrechnersysteme noch die in Terminalnetzen gebotenen Übertragungsgeschwindigkeiten.
Aus diesem Grunde wurden bereits mit Beginn der 80er Jahre verteilte Lösungen entwickelt, in denen die Dialoge des UIMS in lokalen, am Arbeitsplatz angesiedelten Computern ausgeführt wurden, um einen schnellen Bildaufbau und prompte Reaktion auf Benutzereingaben zu gewährleisten. Die als "intelligente" Endgeräte genutzten Arbeitsplatzcomputer senden nur noch Datenpakete an die Applikationen des zentralen Großrechners und entlasten ihn so von allen Leistungen für die Präsentation, den Bildaufbau und die Benutzerinteraktion.
User Interface Management Systems wurden wesentlich ermöglicht durch die beständig sinkenden Kosten für Rechnerleistung und Speicherkapazität. Ein UIMS benötigt etwa 1 bis 2 MB Hauptspeicher. Man stellte fest, daß damit verglichen der Speicherbedarf für die Applikationen gering ist. Konsequenterweise also wurden die Anwendungsfunktionen mit dem UIMS im Arbeitsplatzrechner zusammengefaßt.
Soll auf eine zentrale Datenbank zugegriffen werden, so muß dies mit Geschwindigkeiten möglich sein, die der eines lokalen Plattenzugriffs gleichen. Das ist nur mit lokalen Netzen möglich.
Bei Netzen, die sich über größere Entfernungen erstrecken, deren Leitungen also über öffentliches Gelände zu verlegen sind, gilt die Posthoheit. Hochgeschwindigkeits-Datennetze sind dort aber noch nicht verfügbar. Auch die ISDN-Dienste mit einer Übertragungsrate von 64 Kilobit pro Sekunde sind nur etwa achtmal schneller als heutige Terminal-Leitungsnetze und damit immer noch zu langsam für einen umfangreichen Datenaustausch.
Immer dann, wenn Weitverkehrsverbindungen notwendig sind, bietet die verteilte Lösung nach dem PPD-Modell große Vorteile. Die Anwendungsprozesse, die im direkten Zugriff benötigt werden, können zusammen mit den UIMS auf dem Arbeitsplatzrechner installiert werden. Die anderen Applikationen, zur Aufbereitung großer Datenmengen, können im Zentralsystem verbleiben. Das vermeidet den Transport umfangreicher Datenmengen über vergleichsweise langsame Weitverkehrsverbindungen.
Arbeitsplatzsysteme wie Personalcomputer und Workstations werden bald reine Bildschirmterminals verdrängen. Schon heute kosten Arbeitsplatzsysteme nicht mehr als Terminals, deren Aufgaben sie übernehmen können. Sie sind aber zusätzlich multifunktional einsetzbar: Als Schreibsystem, Tischrechner, Telexgerät etc.
Diese Tatsache wird PPD-Lösungen künftig genauso fördern wie der Wunsch nach komfortablen, standardisierten und damit benutzerfreundlichen Oberflächen, wie sie auf Arbeitsplatzrechnern realisierbar sind.
Das Netzwerk der Zukunft ist das schnelle lokale Netz. Es erlaubt den Datenaustausch zwischen Arbeitsplatzrechnern in einer Geschwindigkeit, die der eines lokalen Plattenzugriffs gleicht. Mehrbenutzersysteme teilen sich im Netz eine gemeinsame Datenbasis als Shared Ressource.
Der hochleistungsfähige Computer am Arbeitsplatz ermöglicht moderne Benutzeroberflächen mit flexiblen Interaktionsmöglichkeiten. Auf dieser Basis wird die Datenverarbeitung künftig stärker dezentralisiert werden und die Zahl der großen, zentral aufgebauten Systeme zurückdrängen. Damit einher geht eine größere Ausfallsicherheit durch verteilte Systeme. Als typische System-Infrastruktur werden sich lokale Netze mit zentral nutzbaren Informations-Ressourcen auf Server-Stationen oder mit Großrechnern für die zentrale Datenhaltung herausbilden. Daneben existieren klassische Großrechnersysteme mit Bildschirmterminals sowie Mischformen. Letztere kombinieren lokale Netze, bestehend aus Arbeitsplatzsystemen, mit sogenannten Gateways als Weiterverkehrsverbindungen zu zentralen Großrechnern. Auf diese Weise bleiben Investitionen in die bestehenden DV-Ressourcen geschützt.