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Paradigmenwechsel: Wann lohnt der Technologieumstieg – und wie hilft MBSE dabei?

| Autor / Redakteur: Walter van der Heiden und Andreas Willert* / Sebastian Gerstl

Ein Paradigmenwechsel wird oft von der Industrie herbeibeschworen. Manchmal scheint ein Umstieg auf eine neue Technologie unverzichtbar. Aber ist dieser Umstieg auch für jeden Zweck geeignet? Wie kann man den Sinn eines Paradigmenwechsels erkennen, wenn man mit der neuen Technologie noch keine Erfahrung hat?
Ein Paradigmenwechsel wird oft von der Industrie herbeibeschworen. Manchmal scheint ein Umstieg auf eine neue Technologie unverzichtbar. Aber ist dieser Umstieg auch für jeden Zweck geeignet? Wie kann man den Sinn eines Paradigmenwechsels erkennen, wenn man mit der neuen Technologie noch keine Erfahrung hat? (Bild: gemeinfrei / CC PIXABAY NaN)

Mit dem Flugzeug zum Nachbarn, mit dem Fahrrad nach New York: Das hört sich idiotisch an, aber nur weil wir beide Vorgehen sehr gut kennen und Aufwand und Nutzen genau abschätzen können. Anders sähe es aus, wenn wir uns für den Einsatz einer Fortbewegungsmethode entscheiden sollten, die einem Paradigmenwechsel entspricht, mit dem wir keinerlei Erfahrung haben. Und damit sind wir beim eigentlichen Dilemma angelangt.

Was macht einen Paradigmenwechsel aus? Im Wesentlichen, dass es sich nicht um eine lineare Entwicklung handelt, sondern um eine sprunghafte. Das bedeutet auch, dass unsere bisherigen Erfahrungsmuster, nach denen wir Entscheidungen treffen, nicht mehr gelten. Das wiederum erhöht die Wahrscheinlichkeit von ungünstigen Entscheidungen deutlich. Jede ungünstig getroffene Entscheidung führt in Folge zu Erfahrung. Mit dem Grad der Erfahrung verbessert sich dann wieder die Qualität der Entscheidungen.

Was genau ist ein Paradigmenwechsel?

Bei einem Paradigmenwechsel ändern sich die gelernten Gesetzmäßigkeiten sprunghaft. Unsere bisherigen Entscheidungsgrundlagen greifen nicht mehr und das führt zu Fehlentscheidungen. Aber warum sind Paradigmenwechsel notwendig und vor allem wann?

Gehen wir im wahrsten Sinne des Wortes noch einmal einen Schritt zurück im Paradigma, zur Fortbewegung mit den Füßen. In Afrika gibt es noch sehr viele Menschen, bei denen diese Paradigma Hauptfortbewegungsmittel ist. Nehmen wir z.B. Äthiopien oder Kenia. Aus diesen beiden Ländern kommen die besten Läufer der Welt. Sie haben das Laufen zur Perfektion entwickelt. Sie können sowohl extrem lange Distanzen überbrücken, als auch hohe Geschwindigkeiten erreichen. Wie sind sie dazu gekommen? Es gibt dort schlicht keine anderen Fortbewegungsmittel bzw. sind deren notwendige Infrastruktur nicht finanzierbar.

Nicht selten läuft dort ein Kind jeden Tag 5 km zur Schule und wieder zurück. Wer das macht hat Laufstil, Kondition etc. hochgradig optimiert. Stellen wir uns nun vor die Schule im Nachbardorf wird geschlossen und die nächste Schule ist 10 km entfernt. Dann würde dieses Kind wahrscheinlich seine Kondition an die neue Entfernung anpassen, früher aufstehen und später nach Hause kommen und evtl. in der Schule nicht mehr ganz so aufmerksam sein. Das Kind ist begabt und soll nun eine gehobene Schule besuchen. Die ist 15 km entfernt. Das Kind steht noch früher auf und kommt noch später nach Hause, bekommt Muskelkater, der wieder vergeht und schläft evtl. in der Schule hin und wieder ein, was nicht vergeht. Der Grund für letzteres ist nicht das Laufen an sich, sondern der latente Schlafmangel.

Denken wir obiges Modell konsequent zu Ende könnte uns folgende Erkenntnis ereilen: Es kommt irgendwann der Punkt an dem die physikalische Grenze erreicht ist, spätestens, wenn die reine Laufzeit länger als 24 Std. dauern würde. Aber zu diesem Punkt wird es wahrscheinlich niemals kommen, bereits vorher kollabiert das System in Folge von divergenten Symptomen, die offensichtlich erst einmal wenig mit dem Laufen in Zusammenhang stehen. Es ist also ein schleichender Prozess der Verschlimmerung. Es gibt also nur sich häufende, latente, unspezifische Symptome, die das Gesamtsystem ineffizient machen. Sie stehen jedoch selten mit dem Vorgehen in direktem Zusammenhang. Das wäre evtl. eine Sehnenscheidenentzündung durch Überlastung.

Vergleichen wir obiges Paradigma zur Bewegung mit Fahrradfahren, dann wird ersichtlich: Wir können das Paradigma „zu Fuß gehen“ noch so optimieren, wir erreichen niemals die Möglichkeiten des Fahrradfahrens. Im Triathlon lassen sich die Paradigmen sehr gut vergleichen. Hier stehen 42 km laufen mit einer Zeit von ca. 2:30 h dem Radfahren 180 km mit Zeiten von 4:04 h gegenüber. Sicher können wir davon ausgehen, das beide Paradigmen gleichwertig optimiert angewandt werden. Weder die Reichweite, noch die Geschwindigkeit des Radfahrens können mit dem Paradigma Laufen auch nur annähernd erreicht werden. Aber es gibt noch einen weiteren Unterschied. Die Basisinvestitionen für den erfolgreichen Einsatz eines Paradigmas liegen erheblich über dem vorherigen. Laufschuhe (150,- €) stehen einem Fahrrad (1.500,- €) gegenüber.

Die Investitionen sind der häufigste Hinderungsgrund, warum der Schritt zu einem neuen Paradigma nicht zum optimalen Zeitpunkt gemacht wird. Es besteht die Neigung, das Risiko zu minimieren und den großen Schritt in kleinere Schritte zu teilen. Dasselbe gilt für das Beherrschen der Fertigkeiten. Selbst das teuerste Fahrrad kann die Technik des Fahrradfahrens nicht ersetzen.

Noch größer wird der Unterschied, wenn wir das Paradigma Autofahren nehmen. Es muss ein Führerschein gemacht werden, Versicherungen und Steuer bezahlt, ein PKW angeschafft werden.

Das gleiche gilt im Software Engineering. Die Basiskosten für die Einführung einer MDSE-Umgebung liegen um ein Vielfaches über den Kosten einer Umgebung zur prozeduralen Programmierung mit einer Hochsprache. Dasselbe gilt für die Einarbeitungszeiten.

Paradigmenwechsel bedingen deutlich höhere Basisaufwendungen zur Einführung und zum Erhalt. Aber niemand käme auf die Idee, aus diesem Grund bei Distanzen über 200 km die Sinnhaftigkeit eines PKWs gegenüber dem Laufen in Frage zu stellen. Auf der anderen Seite kämen wir auch nicht auf die Idee, das Auto zu nutzen, wenn wir zum Nachbarn möchten. Das neue Paradigma ersetzt das alte niemals vollständig. Es ergänzt es in den Situationen, in denen das vorherige an seine Grenzen stößt.

Stellen wir uns noch einmal den Wechsel zum Beispiel vom Fahrrad auf das Paradigma Auto vor. Wenn Sie den Beweis möchten, ob das Paradigma größere Distanzen in kürzerer Zeit zu überbrücken wirklich funktioniert, und erst einmal eine Karosserie, um Ihren Pedalantrieb anschaffen, bevor Sie in einen teuren Motor investieren, werden Sie den zweiten Schritt wahrscheinlich niemals tun und den Versuch als gescheitert abbrechen. Denn wahrscheinlich werden Sie mit obiger Apparatur langsamer sein, als ohne. Auch umgekehrt, in Ihr Fahrrad einen Ottomotor zu bauen, wird nur eingeschränkte Erfolge haben. Wenn nicht gleichzeitig Rahmen, Bremsen, etc. angepasst werden, kann das sogar tödlich enden.

Paradigmenwechsel verlaufen nicht linear

Paradigmenwechsel sind Sprünge, sie verlaufen nicht linear, und lassen sich nicht in kleine Schritte aufteilen. Das ist es aber, was sehr häufig versucht wird, um das Risiko einer Fehlinvestition zu minimieren. Erst einmal lediglich die UML zu nehmen, um die Software bildhaft darzustellen. Sein wir doch einmal ehrlich, bildhaft darstellen, das machen wir doch schon lange. Immer wenn wir über Software sprechen, zeichnen wir Grafiken an Flipcharts, Zeichen-Diagramme in Visio. Was sollte sich ändern, wenn wir dasselbe nun in UML tun? Das Hauptproblem bei diesem Vorgehen ist doch, dass Dokumentation und Code auseinander laufen und daran ändert sich nichts.

Oder die Anschaffung eines grafischen UML-Editors, ohne die Möglichkeit der Modell-Simulation: Das ist wie ein Auto ohne Motor. Ja, sie werden nun nicht mehr nass, wenn es regnet (auch ein Vorteil), aber das eigentliche Ziel, schneller weitere Distanzen zu überwinden, werden Sie nicht validieren können.

Paradigmenwechsel in kleine Schritte aufzuteilen, funktioniert nur sehr begrenzt. In der Praxis ist es in der Regel hinausgeschmissenes Geld, weil die damit verbundenen Aufwendungen nicht amortisiert werden. Eventuell ist es sogar gefährlich, weil eine Fehlbeurteilung des möglichen Nutzens stattfindet und der Paradigmenwechsel abgebrochen wird und die notwendige Entwicklung nicht stattfindet. Was sind nun die konkreten Vorteile von MDSE, z.B. in der Notation UML im Vergleich von prozessualer Programmierung in einer Hochsprache wie ANSI C.

Werfen wir dazu noch einmal einen kurzen Blick auf die zu bewältigenden Herausforderungen. Es gilt die steigende Komplexität zu bewältigen. Dabei sind Hidden Links, Emergenz und Disfunktion die Hauptmerkmale, mit denen sich Komplexität in seiner negativen Form zeigt. Sie führen uns durch folgende Betrachtungen (siehe Bild 1).

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