Jusletter IT

Der vorgestellte Ansatz leistet einen Beitrag zur Verbesserung der Verfolgbarkeit im Vorfeld der Softwareentwicklung von E-Government-Anwendungen. Im Rahmen des E-Governments steht die Durchführung der Verwaltungsprozesse unter intensiver Nutzung der Informationstechnik im Vordergrund.¹ Für diesen Ansatz ist die Anwendungssoftware relevant, die einen wichtigen Teil dieser Informationstechnik ausmacht. Von der Vielzahl unterschiedlicher Arten von Verwaltungsprozessen betrachtet dieser Ansatz solche Prozesse, in deren Rahmen Verwaltungsleistungen mit unmittelbarem Bezug zum Einzelfall eines Bürgers (so genannte Bürgerdienste) unter intensiver Nutzung der Informationstechnik erbracht werden.² Da die öffentliche Verwaltung in ihrem Handeln in besonderem Maße an Recht und Gesetz gebunden ist und E-Government zur zunehmenden Durchdringung der Verwaltung mit moderner Informationstechnik führt, verstärkt und verbreitet sich der Zusammenhang zwischen den Gesetzen und Rechtsvorschriften einerseits und der Aufgabenunterstützung durch die Informationstechnik andererseits. Aus Sicht der Softwaretechnik handelt es sich bei diesem Zusammenhang um eine spezielle Form der Verfolgbarkeit von Anforderungen (engl. Traceability), die so genannte Verfolgbarkeit im Vorfeld der Anforderungsspezifikation (Pre-Requirements Specification Traceability, kurz Pre-RS Traceability)³ , da sie Aspekte betrifft, die relevant sind, bevor die Anforderungen in eine Spezifikation eingeflossen sind (Ursprünge von Anforderungen). Diese Form der Verfolgbarkeit⁴ wird in der Praxis noch nicht ausreichend beherrscht und es zeigt sich noch Forschungsbedarf⁵ , so dass hier ein Beitrag zur Verbesserung der Verfolgbarkeit geleistet werden kann.

In aktuellen Entwicklungen im Bereich der modellgetriebenen Architektur, in der Konvergenz von Modellierungsstandards mit Ontologiesprachen, in den Techniken und Standards des Semantic Web sowie in Entwicklungen des E-Governments werden Ansatzpunkte für Verbesserungsmöglichkeiten gesehen. Der Lösungsansatz, der nach der detaillierten Betrachtung dieser Entwicklungen konstruiert wurde, umfasst eine spezielle Ontologie des Verwaltungshandeln, die mit den Techniken, Methoden und Werkzeugen des Semantic Web eingesetzt wird, um in Texten von Rechtsvorschriften relevante Ursprünge von Anforderungen durch Annotationen mit einer definierten Semantik zu versehen. Darauf aufbauend wird eine Erweiterung der Model Driven Architecture (MDA)⁶ vorgeschlagen, die unter Nutzung des Ontology Definition Metamodels (ODM)⁷ eine Lösung für den Übergang von annotierten Rechtsvorschriften zu MDA-konformen Modellen darstellt. Die Erweiterung in Form eines Modells für die Modellierung der Ursprünge von Anforderungen kann zur Ergänzung durch verwaltungsspezifische Besonderheiten genutzt werden, die sich nicht unmittelbar aus den Texten von Rechtsvorschriften ergeben. Darauf aufbauend wird der Übergang vom initialen Modell zum Modell einer Anforderungsspezifikation durch MDA-konforme Transformation definiert und dabei insbesondere die Lücke geschlossen, die aus der unterschiedlichen Semantik beider Modelle resultiert. Abschließend werden die bei der Durchführung der Transformation aufgezeichneten Verfolgbarkeitsinformationen zu einem Gesamtansatz kombiniert, aus dem sich neue Möglichkeiten für die Verfolgbarkeit ergeben.

Im Gegensatz zur Anforderungsanalyse, die mit allgemein gültigen Metamodellen⁸ eine Formalisierung anstrebt, mit etablierten Methoden der Softwareentwicklung⁹ , die auch Verfolgbarkeitsbeziehungen dokumentieren und mit Werkzeugen des Requirements Managements¹⁰ arbeiten, betrachtet dieser Ansatz das Vorfeld der Anforderungsspezifikation, indem die Ursprünge von Anforderungen analysiert und für die Modellierung durch Annotationen handhabbar gemacht werden. Werkzeuge des Requirements Managements bieten zwar auch die Möglichkeit, Textpassagen in Ausgangsdokumenten durch einfache Beziehungen mit Anforderungen zu verbinden. Sie setzen allerdings zu diesem Zweck keine Ontologien und keine offenen Standards des Semantic Web ein. Das eigentliche Vorfeld der Anforderungsanalyse wird beispielsweise von zielbasierten und zielorientierten Ansätzen¹¹ betrachtet, die nur für die Ausschnitte von Rechtsvorschriften verwendet werden können, in denen die Ziele und Zwecke des Handelns definiert sind. Andere Ansätze des Vorfelds¹² , die explizit den Zusammenhang zwischen Rechtsvorschriften und Anforderungen formalisieren, wenden nicht die Techniken des Semantic Web auf Texte von Rechtsvorschriften an oder bieten keinen Anschluss an eine Anforderungsspezifikation innerhalb der MDA-basierten, modellgetriebenen Softwareentwicklung. Von Corporate Compliance-Ansätzen¹³ , die „einen Verstoß des Unternehmens gegen gesetzliche Pflichten verhindern sollen“¹⁴ , unterscheidet sich der Ansatz, weil er die öffentliche Verwaltung betrachtet, deren Leistungserstellung in besonderem Maße durch Rechtsvorschriften geregelt wird. Der Ansatz unterscheidet sich auch von Ansätzen zur Entwicklung von Rechtsinformationssystemen, regelbasierten oder wissensbasierten Systemen, obwohl Elemente in Texten von Rechtsvorschriften identifiziert, semantisch aufbereitet und auch für die werkzeugunterstützte Weiterverarbeitung zugänglich gemacht werden. Die Formalisierung und Nutzung von (berechenbaren) Regeln, die sich aus den Rechtsvorschriften ableiten lassen, ist nicht Ziel dieses Ansatzes. Er konstruiert vielmehr einen Zusammenhang, der für die Verfolgbarkeit von Anforderungen im Vorfeld der modellgetriebenen Softwareentwicklung verwendet werden kann, was sich auch in der Ausrichtung auf die Modellierungsstandards der Object Management Group (OMG)¹⁵ und des World Wide Web Consortium (W3C)¹⁶ zeigt.

Als Ausgangspunkt wird eine Ontologie benötigt, die einerseits Konzepte formalisiert, deren Existenz in Rechtsvorschriften vorausgesetzt werden, die andererseits auch Besonderheiten des Verwaltungshandelns berücksichtigt. Eine solche Ontologie existierte in den dokumentierten Ansätzen bisher nicht, so dass sie für diesen Ansatz neu entwickelt wurde. Diese Ontologie des Verwaltungshandelns wurde mit dem Werkzeug Protegé erstellt und im OWL-Format (Web Ontology Language)¹⁷ bereitgestellt, das direkt zur Annotation von Rechtsvorschriften, die als (X)HTML-Dokumente vorliegen¹⁸, verwendet werden kann. Mit dem OntoMat Annotizer¹⁹ wurde praktisch demonstriert, wie in Rechtsvorschriften Textpassagen, die Ursprünge von Anforderungen sind, mit Annotationen versehen werden können. Dies vermittelt einen Eindruck davon, wie Fachmitarbeiter den Ansatz nutzen und Annotationen erstellen können. Weil das Werkzeug jedoch den aktuellen RDFa-Standard²⁰ zur Annotation nicht unterstützt und ein vergleichbares Werkzeug hierfür nicht existiert, wurden RDFa-Annotationen mit einem einfachen XML-Editor manuell zu XHTML-Dokumenten hinzugefügt. Die vorliegenden Annotationen sind einerseits Instanzen der Ontologie-Konzepte (Individuen). Andererseits verfügen sie definitionsgemäß über einen Annotationskontext, der sie mit der annotierten Textpassage verfolgbar verbindet.

Die so annotierten Rechtsvorschriften sind für die modellgetriebene Softwareentwicklung nicht direkt nutzbar, geht die MDA doch immer von der Existenz eines initialen Modells aus. Für die Überführung von Ontologien in die modellgetriebene Architektur wurde von der OMG das ODM standardisiert. Allerdings beschränkt sich die MDA auf die Softwareentwicklung im engeren Sinne. Deshalb wurde hier eine Erweiterung der MDA entwickelt, die ihren Einsatz auch im Vorfeld der Anforderungsspezifikation ermöglicht. Zentrales Element dieser Erweiterung ist das Pre-Requirements Model (PRM, dt. Modell im Vorfeld der Anforderungsspezifikation), das die vorhandenen Modelltypen erweitert. Das PRM formalisiert als MDA-konformes Modell Elemente und deren Beziehungen, die ein System von Aspekten vereinfacht beschreiben, die im Vorfeld einer Anforderungsspezifikation relevant sind und Ursprünge von Anforderungen darstellen. Der vorhandene Modelltyp Computation Independent Model (CIM, dt. informationstechnikunabhängiges Modell) repräsentiert einen weiteren hier relevanten Modelltyp. Modelle dieses Typs repräsentieren die Anforderungsspezifikation im Kontext der MDA.

Mit dem PRM wird es möglich, die durch Annotationen gewonnenen OWL-Individuen für die MDA in Form eines Modells nutzbar zu machen. Dazu werden aus den Annotationen die Individuen per XSLT²¹ extrahiert und diese unter Verwendung der aus dem ODM-Standard abgeleiteten Abbildungsregeln in Modellelemente des PRM, basierend auf dem UML Profil für RDF/OWL, transformiert. Weder das ODM noch XSLT sehen einen standardisierten Mechanismus zur Aufzeichnung von Verfolgbarkeitsinformationen vor. Deshalb wurde hierfür eine eigene Umsetzung implementiert, die sich am QVT-Standard (siehe unten) der MDA-Transformationen orientiert.

Durch das PRM wird die MDA auf das Vorfeld der Anforderungsspezifikation ausgeweitet, allerdings ist allein hierdurch noch kein Anschluss an die MDA-basierte, modellgetriebene Softwareentwicklung, basierend auf den vorhandenen Modelltypen, gefunden. Dies setzt voraus, dass eine MDA-konforme Transformation zur Überführung des PRM in ein CIM erfolgen kann und dabei insbesondere die semantische Lücke zwischen den beiden Modelltypen geschlossen wird. Hierfür wurden, vergleichbar mit dem Einsatz des Plattformmodells der PIM-PSM-Transformation, die im Rahmen des Projektes Local Electronic Government (eLoGo) am Kommunalwissenschaftlichen Institut der Universität Potsdam entwickelten Referenzmodelle für E-Governement²² verwendet. Für diesen Ansatz wurden Abbildungsregeln definiert, prototypisch mit dem QVT-Standard (Query View Transformation, Teil der Meta Object Facilities)²³ implementiert und mit dem Werkzeug medini QVT²⁴ ausgeführt, um das PRM mit den eLoGo-Referenzmodellen zusammenzuführen und auf das CIM abzubilden. Das CIM ist in nachfolgenden Aktivitäten des Softwareentwicklungsprozesses zu vervollständigen und weiterzuentwickeln, wodurch Anschluss an den standardisierten modellgetriebenen Softwareentwicklungsprozess gefunden wird.

Während der Durchführung der PRM-CIM-Transformation wurden entsprechend des QVT-Standards Informationen in Form von Verfolgbarkeitsklassen und -instanzen aufgezeichnet. Sie wurden in einen Gesamtansatz mit den Verfolgbarkeitsinformationen aus der Transformation der Annotationen in das PRM kombiniert. Der Ansatz basiert auf einer so genannten Verfolgbarkeitsdokumentation in Form verlinkter Hypertextdokumente, die mittels XSL-Stylesheet erzeugt wurden und eine Verbindung zur graphischen Darstellung des Diagramms (z. B. Anwendungsfall-, Klassendiagramm der UML²⁵ ) haben. Der Ansatz unterstützt die horizontale Verfolgbarkeit zwischen Elementen unterschiedlicher Modelle umfassend vorwärts- und rückwärtsgerichtet. Für die vertikale Verfolgbarkeit, die Elemente des gleichen Modells und verschiedener Modellversionen in Beziehung setzt, existieren Ansatzpunkte. Der Unterschied zwischen vertikaler und horizontaler Verfolgbarkeit resultiert aus dem horizontalen Charakter der Transformationsprozesse.

Für die prototypische Implementierung des Ansatzes wurden Standards des W3C und der OMG zugrunde gelegt, die als Standards und Architekturen für E-Government-Anwendungen (SAGA)²⁶ vom Beauftragten der Bundesregierung für Informationstechnik anerkannt sind.

Der durch diese Arbeit erzielte Erkenntnisfortschritt resultiert aus der Kombination der Techniken, Standards und Ergebnisse aus den Bereichen E-Government, Semantic Web, Ontologien und modellgetriebene Softwareentwicklung zur Konstruktion eines Ansatzes, der einen Beitrag zur bisher nur unzureichend unterstützten Verfolgbarkeit im Vorfeld der Anforderungsspezifikation liefert. Die im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Ontologie des Verwaltungshandelns, die Erweiterung der MDA auf das Vorfeld der Anforderungsspezifikation, die Definition von Transformationsprozessen und die Integration der aufgezeichneten Verfolgbarkeitsinformationen in einem Gesamtansatz sind die zentralen Ergebnisse. Sie erlauben bei der Anwendung des Ansatzes dieser Arbeit, Ursprünge von Anforderungen in Rechtsvorschriften durchgängig bis zu Elementen in einer Anforderungsspezifikation zu verfolgen. Daran können sich etablierte Methoden, Werkzeuge und Techniken der Verfolgbarkeit im Nachgang der Anforderungsspezifikation anschließen.

Für die Praxis wird es möglich, Änderungen an annotierten Passagen einer Rechtsvorschrift bis in die Softwareentwicklung zu verfolgen. Dadurch können Auswirkungen von Gesetzesänderungen analysiert werden, indem gezielt die betroffenen Anforderungen und die aus ihnen resultierenden Bestandteile der E-Government-Anwendung identifiziert werden. Damit kann in der Praxis der „immense[n] Abhängigkeit der öffentlichen Verwaltung“²⁷ von der eingesetzten Informationstechnik begegnet werden. Aber auch für den Prozess der Gesetzgebung kann der Ansatz Relevanz haben. Stehen beispielsweise mehrere gleichwertige Gestaltungsoptionen zur Auswahl, können die Auswirkungen jeder Option analysiert und der Aufwand ihrer Umsetzung in E-Government-Anwendungen als Auswahlkriterium berücksichtigt werden. Die am 16. März 2011 in Kraft getretene Änderung des § 2 NKRG schreibt eine solche Analyse des so genannten „Erfüllungsaufwands“ für Teilbereiche des Verwaltungshandelns verbindlich vor.

Die Softwareentwicklung profitiert weiterhin, wenn beispielsweise Anforderungen auf ihre Ursprünge in Rechtsvorschriften zurückgeführt werden müssen. Dies kann der Fall sein, wenn als Aufgabe des Projektmanagements Anforderungen in der Softwareentwicklung zu priorisieren sind oder wenn die Rechtmäßigkeit des durch die E-Government-Anwendung unterstützten Verwaltungshandelns (z. B. in Form des „Verfahrensverzeichnisses“ nach §§ 4, 4e, 4f BDSG) nachzuweisen ist.

Die bisherige Diskussion und Umsetzung des E-Governments hat gezeigt, dass in besonderem Maße „Wissen über die Praxis und die theoretischen Grundlagen des arbeitenden Staates [...], ja vom gesamten öffentlichen Handeln“²⁸ erforderlich ist und es geeigneter Ansätze für die systematische Systementwicklung bedarf²⁹, die auch verwaltungsspezifische Nutzungsmöglichkeiten, wie beispielsweise eine den Gesetzgebungsprozess „von Beginn an begleitende Informationstechnik-Folgenabschätzung und Validierung von Normen“³⁰ ermöglichen. Der im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Ansatz basiert auf der Formalisierung von Wissen über das Verwaltungshandeln, berücksichtigt verwaltungsspezifische Aspekte und ermöglicht die vorausschauende Analyse der Auswirkungen von Gesetzesänderungen. Er ist daher prinzipiell geeignet, um zur Beantwortung weiterführender Fragestellungen beizutragen, die das „technisch ermöglichte sozio-technische Handlungssystem der Verwaltung“³¹ ins Blickfeld rücken, um der „Transformation des öffentlichen Sektors und dem Entstehen der technisch-organisatorischen Infrastruktur des Verwaltungshandelns Schwung zu verleihen“³² .