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Ausarbeitungen und Veröffentlichungen

Masterarbeit

Configurator Environment for Process-oriented Questionnaires

Abstract

Questionnaires are one of the fastest and easiest methods for inquiring information about a required topic. Especially the more and more advancing online connectivity and mobile accessibility offer additional possibilities, like working collaboratively from different places or store results centrally, to make it an even faster and more comfortable tool for data collection. Several existing software approaches to create questionnaires - called questionnaire configurators - are available and expensively tailor functionality to the needs of the target group. In this thesis an approach is presented, which outsources tasks to functionality provided by a process-aware information system (PAIS). To offer extensibility for upcoming needs, a generic questionnaire model is the basis for an integration of a PAIS into a questionnaire configurator environment. The result is called a process-aware questionnaire configurator and is discussed regarding its architecture and implementation. With an implemented prototype of a process-aware questionnaire configurator an insight is granted into a concrete implementation based on the Eclipse Rich Client Platform.

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Projektarbeit

Automatic Instance Clustering for Parallel Algorithm Configurators

Abstract

Automatic algorithm configuration has become a promising way to improve the efficiency of heuristic algorithms. The tuning performance depends heavily on the quality of the set of training instances available to the configurator. In this paper, we present a way to analyse and categorise the given training instances, and then exploit this information to improve our configurator. We evaluate this approach in several experiments.

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Bachelorarbeit

Analyse von Parallelen Automatischen Algorithmen-Konfiguratoren

Zusammenfassung

In dem modernen Bemühen Handlungsabläufe schlank und kostengünstig zu halten spielen performante Algorithmen eine essentielle Rolle. So werden Lieferrouten optimiert, um Zeit zu sparen, benötigte Produktionsbestände vorausberechnet, um die Lagerkosten gering zu halten und Arbeitspläne ideal auf die Arbeiter zugeschnitten. Das Optimierungspotenzial solcher und anderer Algorithmen liegt dabei besonders für heuristische Algorithmen, welche versuchen Lösungen für NP-harte Probleme zu finden, stark in einer geeigneten Wahl der Parameter. So kann es bei einer schlechten Wahl Tage, wenn nicht Wochen dauern, eine zufriedenstellende Lösung zu finden, jedoch bei einer guten Wahl nur Sekunden. Aus diesem Grund wird viel Zeit, teils mehr als in den Algorithmus selber, in die Konfiguration der Parameter investiert. Heutzutage wird dieser Optimierungsvorgang sehr häufig manuell durch einen erfahrenen Entwickler per Ausprobieren durchgeführt. Bei einer Vielzahl von Parametern wird dabei, aufgrund fehlender Entwicklungszeit, meist jeder Parameter isoliert, für sich, getestet und nur auf einer geringen Anzahl an Probleminstanzen evaluiert. Abhängigkeiten zwischen Parametern werden meist vernachlässigt. Entsprechend gering ist oft die Güte der gefundenen Lösung und entsprechend hoch der Bedarf nach automatisierten schnellen Verfahren.

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Wissenschaftliche Nutzung der Medien

Fingerabdrücke im Internet

Zusammenfassung

Informationen sind die wichtigsten Ressourcen der neuen Medien. Können verschiedenste Informationen in einen festen Kontext gebracht werden, steigert dies den Wissensgewinn teils erheblich. Geschieht eine solche Zusammenführung von Informationen mit personenbezogenen Daten, können Verletzungen der Privatsphäre die Folge sein. In dieser Ausarbeitung werden mögliche Profilbildungsansätze im Rahmen von HTTP erörtert und einige Schutzmaßnahmen vorgestellt und bewertet.

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Prozessvarianten

Prozessvariabilität in der Entwurfsphase

Zusammenfassung

Oftmals werden Prozessmodelle von Grund auf neu entworfen, obwohl bereits ähnliche Modelle in Unternehmen existieren. Durch eine sorgfältige Analyse der Prozesse können allgemeinere Prozessmodelle entwickelt werden, die semantisch ähnliche Modelle kapseln und nur noch hinsichtlich des Anwendungsszenarios abgeleitet werden. Solche sogenannten Referenzprozessmodelle werden durch spezielle Modellierungssprachen unterstützt und durch diverse Abstraktionsebenen den Entscheidungsträgern zugänglich gemacht.

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Projekte

QuestionSys

Ein generisches und prozess-orientiertes Fragebogensystem

Seit 2013 wird das Projekt durch die DFG Exzellenzinitiative gefördert.

Projektbeschreibung

Das Fragebogensystem QuestionSys besteht aus drei Komponenten:

Der Fragebogenkonfigurator
übernimmt die Erstellung, Bearbeitung, Verwaltung und lokale Persistierung der Fragebögen.
Die Ausführungsengine
ist eine Anwendung, die - vorallem auf mobilen Geräten - das Ausfüllen eines Fragebogens ermöglicht und die gegebenen Informationen persistiert.
Die Middleware
stellt einen zentralen Speicherort für die erstellten Fragebögen des Fragebogenkonfigurators und die gesammelten Informationen der Ausführungsengine dar.

Der Kernpunkt meiner Arbeit lag auf dem Fragebogenkonfigurator, der im Folgenden näher erläutert wird.
Der Konfigurator ist eine Java Anwendung, die das Eclipse 4 Rich Client Platform Framework verwendet. Um jeden möglichen Fragebogen abbilden zu können, wurde zunächst ein möglichst generisches Fragebogenmodell entwickelt. Dieses Modell definiert einen Fragebogen über Fragebogenseiten und Fragebogenelemente mit den dazugehörigen Abhängigkeiten, abstrahiert aber von dem konkreten Inhalt. So kann beispielsweise ein Fragebogenelement ein Bild, ein Text, eine Frage, aber auch etwas Selbstdefiniertes sein. Da es möglich war, dieses theoretische Modell auf einen Prozess eines PAIS (process-aware information systems [1]) abzubilden, kann diese Funktionalität u.A. bei der Ausführung eines Fragebogens genutzt werden.

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Workspaces

Desweiteren waren weitere Verwaltungsebenen notwendig, um dem Benutzer eine möglichst einfache Übersicht über seine Projekte und Fragebögen zu bieten. Bevor ein Fragebogen erstellt werden kann, muss zunächst ein Workspace erstellt werden, der allgemeine Informationen zum Projekt enthält.

Fragebogenübersicht

Fragebogenkonfiguration

Anschließend kann ein Fragebogen erstellt und konfiguriert werden (bspw. in welchen Sprachen der Fragebogen benötigt wird). Ein Protokoll merkt sich Änderungen und bietet eine "Zurück" und "Wiederholen" Funktionalität an.

Fragebogenelemente

Medieninhalte

Einfache Elemente, wie beispielsweise Fragen, und komplexe Element, wie zum Beispiel eine Fragebogenseite, können in ein und derselben Ansicht erstellt werden. Optional können die komplexen Elemente von den einfachen Elementen verborgen werden. Durch Drag and Drop können einfache Elemente komplexen Elementen zugeordnet werden (Eine Frage wird einer Fragebogenseite also durch ein Hineinziehen hinzugefügt). Dabei werden alle Elemente versioniert, um eine Rückwärtskompatibiliät zu alten Fragebögen stets zu ermöglichen.
Mithilfe des Fragebogenmodellierers werden die Abhängigkeiten von Fragebogenseiten untereinander aufgelöst. So kann die Reihenfolge der Fragebogenseiten zur Laufzeit, abhängig von den Eingaben des Benutzers, festgelegt werden.

Fragebogenelemente

Fragebogenmodellierer

[1]	REICHERT, Manfred; DADAM, Peter: Enabling adaptive process-aware information systems with ADEPT2. In: Handbook of research on business process modeling, pp. 173-203 (2009)
[2]	QuestionSys Homepage: https://www.uni-ulm.de/in/iui-dbis/forschung/projekte/questionsys.html

eAAC

Extensible Automatic Algorithm Configurator
(Projekt- und Bachelorarbeit)

Projektbeschreibung

Die Effizienz vieler Algorithmen hängt stark von einer geeigneten Wahl ihrer Parameter ab. Besonders für heuristische Algorithmen, welche versuchen Lösungen für NP-schwere Probleme zu finden, wird viel Zeit in die Konfiguration ihrer Parameter investiert.
In diesem Projekt wurden verschiedene automatische und massiv parallele Algorithmenkonfiguratoren (AAC) implementiert und hinsichtlich ihrer Performanz analysiert. Da jeder AAC neben dem zu optimierenden Algorithmus eine feste Menge an Test- und Trainingsinstanzen benötigt, wurde zusätzlich ein Instanz-Clustering Algorithmus implementiert, der aussagekräftige Instanzen bevorzugt.

Der allgemeine Ablauf

Beispielexperiment

Ein AAC folgt stets dem gleichen Schema: Mit einer Parameterkonfiguration und einer Trainingsinstanz wird der zu optimierende Algorithmus gestartet. Die Qualität der Lösung, die der Algorithmus auf der Trainingsinstanz erreicht, wird an den AAC weitergegeben. Dieser ermittelt daraufhin die nächsten Parameterkonfigurationen und wählt Trainingsinstanzen aus um diese zu testen. Die engültige Parameterkonfiguration wird auf Testinstanzen validiert.

Mission to Mars

Programmier-Lernspiel
(als WissenSchaffer im Rahmen der Hector-Kinderakademie)

Die Hauptaufgabe der WissenSchaffer ist es gegen Vorurteile und Ängste von Schülerinnen und Schülern gegenüber ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen aufzuklären. Dies geschieht in Form von Schul- und Messebesuchen, aber auch über die Organisation von Informations- und Projekttagen an der Universität Ulm.

Projektbeschreibung

Im Rahmen der Hector-Kinderakademie war es unser Ziel den Grundschülern (3. und 4. Klasse) einfache Programmierprinzipien spielerisch aufzuzeigen. Dazu wurde das Lernspiel 'Mission to Mars' entwickelt, dass speziell auf Grundschüler zugeschnitten ist. Die in C# mit dem XNA-Framework entstandene Anwendung lief auf dem Microsoft Surface Table und konnte so gemeinschaftlich von einer Gruppe bedient werden.
Die Aufgabe war es ein Raumschiff sicher durch den Weltraum zu manövrieren ohnen den Außerirdischen in die Hände zu fallen. Dafür gab es zunächst eine Befehlszeile, die mit den Befehlen 'Vorwärts', 'Links' und 'Rechts' gefüllt werden konnte. Diese konnte jederzeit getestet werden, indem jeder Befehl Schritt für Schritt ausgeführt wurde (sequentielle Verarbeitungsweise). Danach gab es die Möglichkeit über die freigeschaltete Sensorik bestimmte Befehlsmuster in bestimmten Situationen abzurufen (bedingte Anweisungen).

Sequentielle Befehlsverarbeitung

Bedingte Anweisung

Presale system

System zur fairen Verteilung von Eintrittskarten auf Uni-Parties
(als BECI-Fest Organisator)

Projektbeschreibung

Beim Vorverkauf der Eintrittskarten der Universitäts-Parties in Ulm herrschte seit Jahren das 'First-come, first-served'-Prinzip. Da die Anfrage immer wesentlich höher war als das Angebot, kam es trotz stundenlangen Anstehens zu Gedränge und Geschubse am Vorverkaufsstand. Diese unhaltbaren Zustände sollten mit einer PHP5-Webapplikation gezielt beseitigt werden.

Der Grundgedanke ist simpel: In einem festen Zeitraum können sich Interessierte auf einer Website mit ihrer gewünschten Eintrittskartenanzahl registrieren. Zu einem festen Zeitpunkt wird dann das Kartenkontigent zufällig an die Interessierten ausgeschüttet. Diese werden per Email informiert und können vor Ort unter Nachweis des Studentenausweises ihre Karten erwerben.

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Validierung der Email-Adresse

Da Universitäts-Parties den Studentinnen und Studenten vorbehalten sind, findet eine Validierung der Email-Adresse statt (bspw. kann sich nur mit einer @uni-ulm.de-Adresse registrieren, die einen gewissen regulären Ausdruck erfüllt). Sind die Voraussetzungen erfüllt, wird eine Email gesendet mit zwei persönlichen Links.
Der erste zeigt zur Webseite, auf der die gewünschte Kartenanzahl bestimmt und stets geändert werden kann.
Der zweite zeigt auf die persönliche Gruppenfunktion. Wird eine Gruppe eröffnet, erhalten entweder alle oder niemand aus der Gruppe die gewünschte Eintrittskartenanzahl. Damit wird verhindert, dass Freundeskreise nur unvollständig die Party besuchen können.

Gewünschte Kartenanzahl

Gruppenverwaltung

Für das Vermerken der abgeholten Karten steht zusätzlich eine Java Applikation zur Verfügung. Alle wichtigen Einstellungen können in der 'ConfigurationVars.php' vorgenommen werden. Eine readme.txt ist vorhanden.

Presale system als .zip herunterladen

Routenplaner

Routenplaner für das Gebäudemanagement der Universität Ulm (Softwaregrundprojekt)

Projektbeschreibung

Die Aufgabenstellung des Softwaregrundprojekts entstand aus einer praxisorientierten Problemstellung. Es handelte sich um die Realisierung eines Routenplaners für das Auffinden von Räumen und Personen innerhalb der Universität Ulm. Die verwendete Technologie war JSP mit dem Struts2-Framework.
Die Universität besteht fast ausschließlich aus einem großen zusammenhängenden Gebäudekomplex. Mit mehreren hunderten von Räumen, zahlreichen Hörsälen und unterschiedlichsten Points of Interest (bspw. die Mensa oder das Forum) fällt eine Orientierung - besonders für universitätsfremde Personen - schwer. Unsere Anwendung zielte daher auf eine einfache Bedienung mit größtmöglichen Komfort. Neben der freien Navigation (inkl. Zoomfunktion) in den Räumlichkeiten der Universität, ermittelt die Suche die passendsten Suchergebnisse aus den Bereichen 'Räumlichkeiten', 'Personen' und 'Institute'. Diese können sofort in der Karte angezeigt und mithilfe weiterer Ziele zu einer Route kombiniert werden. Für Rollstuhlfahrer steht eine extra Option bereit, die Treppen meidet. Eine textuelle Wegbeschreibung ergänzt die Route und kann zusammen mit den Bildausschnitten gedruckt werden.

Route Startpunkt

Route Endpunkt

Die Oberfläche des Administrators zeigt alle vorhandenen Pläne. Diese können gelöscht, neu hinzugefügt oder bearbeitet werden. Beim Bearbeiten können Räume, Institute, Treppen, Aufzüge und Wegpunkte erstellt und verbunden werden. Mitarbeiter können zusätzlich Räumen zugeordnet werden. Durch eine interne Kantenerkennung wird die automatische Extraktion von Raum- und Wegdaten aus einer SVG-Datei ermöglicht.

Administrator Übersicht

Administrator Gebäudeverwaltung