Ansatz zur variantenreichen und modellbasierten Entwicklung von eingebetteten Systemen unter Berücksichtigung regelungs- und softwaretechnischer Anforderungen

Polzer, Andreas; Lichter, Horst; Kowalewski, Stefan

doi:34497

Ansatz zur variantenreichen und modellbasierten Entwicklung von eingebetteten Systemen unter Berücksichtigung regelungs- und softwaretechnischer Anforderungen = Model-based product-line development of embedded systems considering requirements form control- and software engineering

Polzer, Andreas

2015 & 2016

VerantwortlichkeitsangabeAndreas Polzer

ImpressumAachen : Fachgruppe Informatik, RWTH Aachen University 2015

ReiheAachener Informatik-Berichte ; 2015,13

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2014

Druckausgabe: 2015. - Auch veröffentlicht auf dem Publikationsserver der RWTH Aachen University 2016

Genehmigende Fakultät
Fak01

Hauptberichter/Gutachter
Kowalewski, Stefan (Thesis advisor) ; Lichter, Horst (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2014-12-11

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-rwth-2015-067781
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/561326/files/561326.pdf
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/561326/files/561326.pdf?subformat=pdfa

Einrichtungen

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Anforderungserfassung Regelungs- und Softwaretechnik (frei) ; Informatik (frei) ; MATLAB-SIMULINK (frei) ; Produktlinie (frei) ; domänenspezifische Sprache (frei) ; eingebettetes System (frei) ; modellbasierte Entwicklung (frei) ; modellbasierte Transformationen (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 004

Kurzfassung
Die modellbasierte Entwicklung ist ein verbreiteterAnsatz zur Handhabung steigender Komplexität von eingebetteten Systemen. Diese entsteht aufgrund vieler Varianten und eines großenFunktionsumfangs, die während der Entwicklung realisiert werden. Die eingesetztenModellierungswerkzeuge sind nicht für die variantenreiche und domänenübergreifende Entwicklung von eingebetteten Systemen ausgelegt. Infolge dessen ist die Komplexität der Modelle trotz des Abstraktionsniveaus sehr hoch, da Techniken wie Sichten oder Produktlinienansätze nicht ausreichend unterstützt werden. Zusätzlich sind die Werkzeuge nur unzureichend miteinander verknüpft. Dies hat z. B. eine schlechte Nachverfolgbarkeit von Designentscheidungen zur Folge. Ein weiteres Problem bei der Entwicklung eingebetteter Systeme ist die gemeinsame Entwicklung über verschiedene Domänen hinweg. Diese Entwicklungsdomänen wie beispielsweise Maschinenbau, Elektrotechnik und Informatik haben teilweise konträre Anforderungen und unterschiedliche Sprachen, in welchen die Lösungen für die spezifischen Probleme formuliert werden. Eine Entwicklung von eingebetteten Systemen erfordert daher einen integrieren Ansatz aller beteiligten Domänen. In dieser Arbeit wird ein Konzept vorgestellt, das die Bedürfnisse und Anforderungen der verschiedenen Entwicklungsdomänen eines eingebetteten Systems berücksichtigt und die durchgängige Entwicklung einer Familie von eingebetteten Systemen unterstützt. Die eingesetzten Konzepte betrachten dabei die gesamte Entwicklung von eingebetteten Systemen. Der Schwerpunkt liegt auf der Weiterentwicklung von bestehenden Systemen. Der hier entwickelte Ansatz richtet sich nach regelungstechnischen und softwaretechnischen Anforderungen. Zusätzlich wird einerseits ein hohes Maß an Wiederverwendbarkeit und andererseits eine hohe Flexibilität bei der Modellierung sichergestellt. Diese Aspekte sind im Hinblick auf Sensoren und Aktuatoren besonders wichtig, da diese bei eingebetteten Systemen einen großen Einfluß auf die Ergebnisse der Anwendungen haben. Neben dem Einfluß der Hardware spielen auch die Anforderungen der Produktlinienentwicklung eine Rolle. Hierzu wird ein Konzept vorgestellt, das den Produktlinienansatz aus der klassischen Softwareentwicklung an die modellbasierte eingebettete Welt anpasst und den Entwickler bei der Entwicklung durch Sichten und Analysen unterstützt.

Nowadays, model-based development is a common method to deal with the complexity and wide rages of functionality in embedded systems. Especially in automotive domain MATLAB/Simulink is often used to develop controller software for embedded systems. However the usually used tools are originally not designed to model aproduct-line of embedded systems applications. Therefore there is a high complexity of the designed models. Additionally different tools are used for different design artefacts like requirements and implementation model. These tools are not connected to each other’s which causes inconsistencies. Different domains like electrical engineers, control engineers and computer scientist are involved in designing embedded systems. The different domains use different domain specific languages and have different requirements. This thesis introduces an approach considering requirements of different domains designing embedded systems. The main focus is the further model-based development of existing embedded applications, in particular the cooperation of control engineering and computer science. Both domains have partly different requirements. E. g. incomputer science it is important to reuse software. However in control engineering there is a need for great flexibility in terms of external interface (actuators and sensors) and the according software parts since the actuators and sensor have critical influence on the performance of the controller. Hence both domains have conflicting requirements. In the second part of this thesis an approach on software product-line is adopted to the model-based development process. Model-based transformations and analysis are used to support the development. The transformations use all design artefacts to achieve consistent models with respect derived variants. The result of the analysis areviews. This views are implemented using standardized transformations provided by a framework. Therefore new analysis views can be created combining and adopting these transformations.

OpenAccess:
PDF PDF (PDFA)
(additional files)