Entwicklung einer funktionalen Referenzarchitektur für Assistenzsysteme zur energetischen Optimierung des Fahrzeugbetriebs

Gegenstand der Arbeit ist die Entwicklung einer funktionalen Referenzarchitektur für Assistenzsysteme zur energetischen Optimierung des Fahrzeugbetriebs. Dabei steht die Fragestellung im Vordergrund, wie die funktionale Referenzarchitektur beschaffen sein kann, um ein breite Anwendbarkeit sowie Robustheit gegenüber Änderungen aufzuweisen. Der Anwendungsbereich der Referenzarchitektur umfasst dabei Systeme, die mittels Vorausschau die verfügbaren Freiheitsgrade im Fahrzugbetrieb so steuern, dass die Fahraufgabe kostenminimal absolviert werden kann. Der hergeleitete Architekturentwurf sieht eine grundsätzliche Systemstrukturierung in drei Ebenen vor, in die die Funktionen zur vorausschaubasierten Planung von energieeffizienten Routen, Fahrweisen und Betriebsweisen bzw. Betriebsstrategien verortet werden. Während die Missionsebene (oberste Ebene) die Optimierungsfunktionen für einen fernen Vorausschauhorizont aufnimmt, werden die Optimierungsfunktionen für die nahen und mittleren Horizonte der Verhaltensebene (unterste Ebene) zugeordnet. Die Koordination bzw. Arbitierung der Optimierungsfunktionen der untersten Ebene erfolgt mittels einer vorausschaubasierten Planung in der mittleren Koordinationsebene, kombiniert mit einer ergebnisorientierten und nachgelagerten Arbitierung der Optimierungsergebnisse. Anhand einer qualitativen Architekturbewertung wird dargelegt, wie die verwendeten Architekturprinzipien und -ansätze die Erfüllung der geforderten Qualitätsmerkmale Funktionalität, Änderbarkeit und Testbarkeit unterstützen. Als Ergebnis dieser Arbeit liegt erstmalig eine Referenzarchitektur für Systeme zur energetischen Optimierung des Fahrzeugbetriebs vor, die auf eine breite Anwendbarkeit abzielt und explizit das Qualitätsmerkmal der Änderbarkeit adressiert. Die Referenzarchitektur fasst dabei für den betrachteten Anwendungsbereich geeignete Konzepte, Entscheidungen und Lösungen zusammen und zeigt den Erkenntnisweg, der zum Ergebnis geführt hat, explizit auf

Vorgehensmodell zur Modellierung, Strukturierung und objektiven Bewertung von Software-Architekturen in der Fahrerassistenz

Die Komplexität von E/E-Systemen und damit auch deren Anteil an der Wertschöpfung im Automobil nimmt beständig zu. Dies gilt in besonderem Maße für Fahrerassistenzsysteme mit ihrer hohen Vernetzung und langen, zum Teil sicherheitskritischen Wirkketten. Die vorliegende Arbeit fokussiert auf die Entwicklung der Software-Anteile von Fahrerassistenzsystemen und berücksichtigt dabei ausdrücklich auch nicht-funktionale Einflussgrößen und Anforderungen. Als wichtigster Stellhebel wird dabei die explizite Modellierung von Software-Architektur identifiziert. Auf Basis eines vorhandenen in der Serienentwicklung etablierten Vorgehensmodells werden signifikante Änderungen und Erweiterungen vorgeschlagen, die eine formale und durchgängige Modellierung von Software-Architektur ermöglichen. Das Herzstück bildet die Abstrakte Automotive Software-Architektur (ABSOFA), welche eine eigenständige Modellierungssprache definiert, um Software-Architekturen in der Automobil-Domäne frühzeitig im Entwicklungsprozess und vollständig realisierungsunabhängig zu beschreiben. Über ein zentrales Datenmodell können automatisierte (Modell-)Transformationen in unterschiedliche Werkzeuge und zwischen unterschiedlichen Abstraktionsebenen beziehungsweise Prozessschritten durchgeführt werden. Ergänzt wird dieses zielgerichtete und effiziente Vorgehen um ein Verfahren zur objektiven Software-Architekturbewertung mit Hilfe von quantifizierten Metriken. Darüber hinaus wird ausführlich diskutiert wie Software-Architekturen in der Fahrerassistenz konkret zu strukturieren sind, um den besonderen Anforderungen dieses Fachbereichs gerecht zu werden. Dies erfolgt am realen Beispiel von heutigen Fahrerassistenzsystemen der Längsführung. Die bestehende Software-Architektur wird analysiert und neu strukturiert. Das dient gleichzeitig als Evaluierung der zuvor genannten Ansätze unter Bedingungen der Serienentwicklung. An einem konkreten Fallbeispiel der Implementierung eines Fahrerassistenzsystems werden zum Abschluss die Vorteile der neuen Struktur eindeutig aufgezeigt

Nutzen und Kosten von serviceorientierten Architekturen

Die vorliegende Forschungsarbeit liefert einen Beitrag zum Verständnis desArchitekturkonzeptes "serviceorientierte Architektur" (SOA). Durch die Forschungsarbeit wird erreicht, dass das Wissen bezüglich des Wirtschaftlichkeitspotentials einer SOA wesentlich erweitert und zusammenhängend dargestellt wird. Die innovativen Ergebnisse der Forschungsarbeit sind: Erstens wird eine allgemein tragfähige Definition einer SOA aufgestellt. Zweitens wird ein Qualitätsmodell hergeleitet, das zur Architekturbewertung geeignet ist. Dies erwies sich insbesondere deswegen als notwendig, weil bisherige Bewertungsmethoden aktuellen Ansprüchen nicht mehr gerecht werden oder auf die Bewertung spezifischer Situationen ausgerichtet sind. Drittens wird eine Bewertung des Wirtschaftlichkeitspotentials für SOA beispielhaft anhand der festgestellten Nutzen- und Kostenpotentiale vorgenommen. Weder die Praxis noch die Forschung konnten sich auf eine einheitliche Definition �SOA� festlegen. Bestrebungen um allgemein festzulegen, was unter eine SOA zu verstehen ist, wurden bisher nicht unternommen. Aus diesem Grund wird eine (Arbeits-) Definition aufgestellt, die diesem Anspruch gerecht werden kann: "Eine SOA ist ein Konzept für eine Softwarearchitektur, in dem Funktionen in Form von wiederverwendbaren, technisch voneinander unabhängigen und fachlich lose gekoppelten Services implementiert werden. Services können unabhängig von zugrunde liegenden Implementierungen über wohldefinierte und veröffentlichte Serviceschnittstellen aufgerufen werden. Serviceinteraktion findet über eine dafür vorgesehene Kommunikationsinfrastruktur statt. Mit einer SOA werden insbesondere die Gestaltungsziele der Geschäftsprozessorientierung, der Wandlungsfähigkeit, der Wiederverwendbarkeit und der Unterstützung verteilter Softwaresysteme verbunden." Ein Qualitätsmodell zur einheitlichen Bewertung einer Softwarearchitektur wird aufgestellt, das den Anforderungen zur Bewertung entsprechend den heute gestellten Anforderungen an eine Softwarearchitekturbewertung gerecht wird. Dazu zählen insbesondere Anforderungen bzgl. geschäftlicher Qualitätsattribute. Auch wird die Perspektive eines Qualitätsmodells erweitert: es wird erkannt, dass nicht nur die Perspektive von Softwareentwicklern, sondern auch die des Managements eines Unternehmens muß in eine Bewertung einfließen. Aus diesen Gründen wird auf Grundlage bestehender Forschungsergebnisse ein Qualitätsmodell abgeleitet, das die Qualitätsattribute Funktionserfüllung, Wandlungsfähigkeit, Benutzbarkeit, Verlässlichkeit, Effizienz, Wiederverwendbarkeit, Portabilität, Strategieunterstützung, Nachhaltigkeit und Integriertheit enthält. Zu diesen zehn Qualitätsattributen werden 32 Unterqualitätsattribute identifiziert. Um ein Wirtschaftlichkeitspotential aufstellen zu können, wird zunächst auf Grundlage des Qualitätsmodells eine Analyse des Nutzenpotentials einer �SOA� vorgenommen. Es wird festgestellt, dass eine allgemeine Bewertung einer SOA nur unter Unsicherheiten vorgenommen werden kann. Für konkrete Situationen lässt sich mittels des aufgestellten Qualitätsmodells eine spezifische Bewertung durchführen. Für die zehn Qualitätsattribute werden Bewertungen von �sehr negativ� bis �sehr positiv� und somit über die gesamte Skala vorgenommen. Die Bewertung �sehr negativ�, �negativ� und �positiv� werden jeweils einmal, �neutral� wird keinmal vergeben. Mit sieben Bewertungen von �sehr positiv� lässt sich eine klare Tendenz der positiven Bewertung des Nutzenpotentials feststellen. Anschließend wird das Kostenpotential einer SOA bewertet. Hier werden Kosten analysiert, die im Zusammenhang mit der Verwendung einer Unternehmens-IT entstehen. Für die Kosten der Infrastruktur, der Entwicklung und des Managements einer Unternehmens-IT, als auch für die Kosten des organisatorischen Wandels aufgrund des Einsatzes einer Unternehmens-IT, wird argumentiert, dass spezifische Kosten durch den Einsatz einer SOA entstehen. Mit Hilfe des argumentierten Nutzen- und Kostenpotentials wird ein Wirtschaftlichkeitspotential bzgl. der Kundenzufriedenheit, Mitarbeiterzufriedenheit, Wettbewerbssituation, der Beziehung zu Geschäftspartnern und interner Wirkungen aufgestellt. In diesem Bewertungsschritt wird dargestellt, wie eine Softwarearchitektur auf ein Unternehmen und das Ökosystem in dem es agiert, Einfluss ausübt. Mittels dieser getroffenen Argumentationen kann für eine spezifische Situation festgestellt werden, welche Auswirkungen eine SOA für das zugrunde gelegte Bewertungsumfeld aufweist

Arbeitsbericht Nr. 2007-04, Juli 2007

Ilmenauer Beiträge zur Wirtschaftsinformatik Nr. 2007-04 / Technische Universität Ilmenau, Fakultät für Wirtschaftswissenschaften, Institut für Wirtschaftsinformatik, ISSN 1861-9223 ISBN 978-3-938940-15-

Innovative Informatikanwendungen : Informatik 2003 ; 29. September - 2. Oktober 2003 in Frankfurt am Main

Tagungsprogramm INFORMATIK 2003 Innovative Informatikanwendungen. 33. Jahrestagung der Gesellschaft für Informatik e.V. (GI) 29. September bis 2. Oktober 2003 Frankfurt am Mai