Methoden und Ansätze für die Entwicklung und den Test prädiktiver Fahrzeugregelungsfunktionen

In dieser Arbeit werden das aktuelle Vorgehen und die Prozesse in der automobilen Produktentwicklung sowie die etablierten Methoden für die Entwicklung, Verifikation und Validierung von Fahrzeugregelungsfunktionen analysiert. Dem wird eine Taxonomie und Analyse aktueller Serienanwendungen und Forschungskonzepte gegenüber gestellt. Ziel ist es, durch eine ganzheitliche Betrachtung die aktuellen Rahmenbedingungen und Herausforderungen bei der Entwicklung innovativer Funktionen für die Automatisierung der Fahraufgabe zu identifizieren. Auf dieser Grundlage wird ein neuartiges Konzept für die Entwicklung und den Test prädiktiver Fahrzeugregelungsfunktionen erarbeitet. Das Kernstück des entwickelten Konzepts stellt die Reactive-Replay Methode dar. Sie ermöglicht eine enge Verzahnung von Erprobungsfahrten in der realen Welt mit der Ausführung der entwickelten Fahrzeugfunktion innerhalb einer Simulationsumgebung. Die adaptive Wiedergabe von während der Erprobung aufgezeichneten Daten des fahrzeuginternen Kommunikationsnetzes ermöglicht einen nahtlosen Übergang von der realen Welt im Fahrzeug in die Simulation im Büro. Auf diese Weise können in der Realität aufgetretene Situationen und Szenarien detailliert und unter Laborbedingungen untersucht und für Tests wiederverwendet werden. Darüber hinaus ermöglicht dieser Ansatz eine effiziente Generierung valider Testszenarien, die durch ihre Vielfältigkeit und Varianz zu einer verbesserten Testabdeckung beitragen. Um die entwickelte Methode systematisch in den produktiven Alltag der Funktionsentwicklung zu integrieren, wird ein schlankes, iteratives Vorgehen zur prozessualen Integration der Reactive-Replay Methode vorgeschlagen. Die Verifikation in der Simulationsumgebung wird so mit der Validierung in der Fahrzeugerprobung gekoppelt. Dies unterstützt die frühzeitige und durchgängige Qualitätsbewertung der entwickelten Fahrzeugfunktion. Weiter wird eine Methode zur kontinuierlichen Überprüfung von Anforderungen während der Simulationsausführung untersucht. Ein Ansatz zur effizienten Auswahl von Testszenarien auf Basis der innerhalb eines Szenarios erreichten Parameterüberdeckung rundet die Arbeit ab

Anforderungsgetriebene Qualitätsmodellierung und -auswertung in kompositen Web-Mashups

Komposite Web-Mashups stellen durch die intelligente Verknüpfung von User-Interface-Services und anderen Web-Ressourcen einen Mehrwert für Anwendungsszenarien in verschiedenen Situationen des privaten und geschäftlichen Lebens bereit. Obwohl die Verwendung solcher Mashups bereits viele Nutzerzielgruppen erreicht und Anwendungsdomänen erschlossen hat, ist die bedarfsgerechte Auswahl von Anwendungsbausteinen und deren intelligente Komposition immer noch eine große Herausforderung. In dieser Arbeit werden deshalb Konzepte für die verbesserte Durchführung des Erstellungsprozesses und die Nutzung kompositer Web-Mashups entwickelt und vorgestellt. Kernidee ist dabei die Modellierung und Auswertung anpassbarer Qualitätsanforderungen. Erstmals wird es mit Hilfe eines speziell auf die Belange kompositer Web-Mashups zugeschnittenen Modells für Qualitätseigenschaften ermöglicht, solche Anforderungen passgenau für die Auswahl von Anwendungsbausteinen und die automatisierte Auswertung zu nutzen. Neben der Spezifikation von Bedingungen und Vergleichswerten für bestimmte Eigenschaften erlaubt es das ebenfalls hier vorgestellte Metamodell für Qualitätsanforderungen, die Rahmenbedingungen der Auswertung sowie zuzuordnende Aktionen festzulegen. Schwerpunkte der Arbeit sind außerdem der Prozess der qualitätsbewussten Komposition, die Nutzung der resultierenden Web-Mashups sowie die dazu gehörende Referenzarchitektur. Die betrachteten Anwendungsszenarien decken insbesondere die Teilprozesse der Auswahl von Kompositionsfragmenten, die Erweiterung in Betrieb befindlicher Anwendungen sowie die intelligente Adaption innerhalb der Laufzeitplattform ab. Neben Werkzeugen zur Modellierung und der automatisierten Auswertung von Qualitätsanforderungen setzt die Referenzarchitektur das kontextsensitive Monitoring von Qualitätseigenschaften um. Ein weiterer Fokus liegt auf der unscharfen Spezifikation anpassbarer Qualitätsanforderungen, da zur Zielgruppe insbesondere auch Menschen ohne Programmiererfahrung, jedoch mit guter Kenntnis in aktuellen Web-Technologien und in der jeweiligen fachlichen Domäne, zählen. Diese Ausrichtung wird sowohl bei der Modellierung mit Fuzzy-Mengen als auch in Form von Interaktionskonzepten berücksichtigt. Anhand typischer Anwendungsfälle und unter Zuhilfenahme einer implementierten Infrastruktur und Anwendungslandschaft werden die vorgestellten Konzepte validiert und optimiert. Dabei fließen sowohl die Meinungen von Nutzern und Experten als auch die Betrachtungen zur Komplexität ressourcenintensiver Vorgänge sowie die Ergebnisse von Performance-Analysen ein. Durch das Verwenden der Modelle, Konzepte, Prozesse und Architekturen dieser Arbeit wird somit eine verbesserte Erstellung, Verfeinerung und Nutzung bedarfsgerechter, situativer Mashup-Anwendungen mit Hilfe anpassbarer Qualitätsanforderungen ermöglicht.:Kapitel 1 Motivation und Zielstellung Abschnitt 1.1 Problemdefinition Abschnitt 1.2 Forschungsthesen Abschnitt 1.3 Forschungsziele Abschnitt 1.4 Abgrenzung Abschnitt 1.5 Aufbau der Arbeit Kapitel 2 Grundlagen der Entwicklung und Nutzung kompositer Web-Mashups Abschnitt 2.1 Charakteristika und Einordnung des Anwendungstyps Abschnitt 2.2 Entwicklungsmethoden und Anwendungsszenarien Abschnitt 2.3 Rollen im Entwicklungsprozess von Web-Mashups Abschnitt 2.4 Qualitätseigenschaften und -anforderungen im Kontext von Web-Mashups Kapitel 3 Stand der Forschung und Technik Abschnitt 3.1 Normen und Standards für Qualitätsmodelle bei Softwareprodukten Abschnitt 3.2 Strukturierung und Erstellung von Qualitätsmodellen Abschnitt 3.3 Anforderungsmodellierung mit Aufgaben und Fuzzy-Mengen Abschnitt 3.4 Bewertungskriterien und Übersicht der Cluster für existierende Arbeiten Abschnitt 3.5 Qualität in Web-Mashups Abschnitt 3.6 Qualitätsanforderungen im Web-Engineering Abschnitt 3.7 Qualitätseigenschaften und -anforderungen bei der Auswahl und Komposition von Web-Services Abschnitt 3.8 Qualitätsanforderungen in kompositen Softwaresystemen Abschnitt 3.9 Fazit zum Stand der Forschung und Technik Kapitel 4 Modellierung von Qualitätseigenschaften für Mashups Abschnitt 4.1 Modellüberblick und Abhängigkeiten Abschnitt 4.2 Anforderungen an das Eigenschaftsmodell Abschnitt 4.3 Metamodell zur Strukturierung von Qualitätseigenschaften Abschnitt 4.4 Unscharfe Eigenschaftswerte mit Fuzzy-Mengen Abschnitt 4.5 Nutzung von Qualitätseigenschaften in der Mashup-Plattform Abschnitt 4.6 Referenzmodell der für Mashups typischen Qualitätseigenschaften Abschnitt 4.7 Zusammenfassung und Bewertung des Modells für Qualitätseigenschaften Kapitel 5 Festlegen und Auswerten von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.1 Herausforderungen im Umgang mit Anforderungen Abschnitt 5.2 Qualitätsanforderungen in der Mashup-Architektur Abschnitt 5.3 Aufbau von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.4 Erzeugen und Bearbeiten von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.5 Auswertung von Qualitätsanforderungen Abschnitt 5.6 Zusammenfassung Kapitel 6 Qualitätsbewusster Entwicklungs- und Nutzungsprozess Abschnitt 6.1 Entwicklung und Nutzung von Web-Mashups mit Qualitätsanforderungen Abschnitt 6.2 Aktionen im Kontext von Qualitätsanforderungen Kapitel 7 Validierung und Implementierung Abschnitt 7.1 Validierungsmethodik Abschnitt 7.2 Überblick der implementierten Infrastruktur Abschnitt 7.3 Implementierung von Kompositionsfragmenten Abschnitt 7.4 Implementierung der Referenzarchitektur Abschnitt 7.5 Implementierung der Werkzeuge Abschnitt 7.6 Nutzerstudie zum Anforderungsassistenten Abschnitt 7.7 Validierungsergebnisse zu Performance und Awareness-Indikatoren Abschnitt 7.8 Diskussion zur Validierung und Implementierung Kapitel 8 Zusammenfassung, Diskussion, Bewertung und Ausblick Abschnitt 8.1 Zusammenfassung der Kapitel Abschnitt 8.2 Diskussion und Bewertung der Forschungsergebnisse Abschnitt 8.3 Ausblick auf aktuelle und künftige Arbeiten Anhang A Metamodelle und Schemata Anhang B Referenzmodelle Anhang C Komponentenimplementierungen Anhang D Werkzeuge Anhang E Dienste, Verwaltung und Test

Situationsgerechte Methodenweiterentwicklung auf Basis von MetaMe am Beispiel der Server-System-Entwicklung

Die Einführung domänenspezifischer Entwicklungsmethoden in Unternehmen birgt Risiken. Der Aufwand, der aus einer kompletten Ersetzungeiner bestehenden Entwicklungsmethode hervorgeht, kann sehr umfangreich sein und dadurch sind die Investitionskosten schlecht planbar. Darüber hinaus sind die erwarteten Vorteile mit Unsicherheiten behaftet, denn jedes Unternehmen besitzt schlecht änderbare, individuelle Eigenschaften, die so genannten Situationsfaktoren. Sie beschreiben den Methodenkontext, in dem die Entwicklungsmethode angewendet wird. Passt die domänenspezifische Entwicklungsmethode nicht zu dem gegebenen Methodenkontext, ist eine erfolgreiche Einführung gefährdet. Zur Reduzierung der genannten Risiken erweitert diese Arbeit den bestehenden Ansatz MetaMe, eine Meta-Methode zur Entwicklung von individuellen Softwareentwicklungsmethoden, um die Eigenschaften der situationsgerechten Methodenweiterentwicklung. Eine zusätzliche Ist-Analyse identifiziert die vorhandene Entwicklungsmethode, die mittels einer neuen Sprache modellbasiert dokumentiert wird. Eine Verbesserungs-Analyse ermittelt darauf aufbauend die Optimierungspotenziale und Situationsfaktoren, aus denen geeigneteMethodenanforderungen erstellt werden. Mit Hilfe der Methodenanforderungen werden iterative Projekte zur Methodenweiterentwicklung definiert. Das ermöglicht die von Unternehmengewünschte schrittweise Änderung der Entwicklungsmethoden. Weiterhin wird gezeigt, wie die Methode mittels Methodenanforderungen an den Methodenkontextangepasst werden kann. Das in dieser Arbeit vorgestellte Vorgehen wird exemplarisch auf zwei industrielle Anwendungsbeispiele aus dem Bereich der Server-System-Entwicklung angewendet. Für jedes Beispiel wird eine individuell entwickelte Entwicklungsmethode vorgestellt.It is risky to introduce domain-specific engineering methods to different companies. The effort to replace an existing engineering method can be extensive so that investment costs are hard to judge. Beside that, the expected advantages have uncertainties because each company has poorly changeable, individual properties, so called situational factors. They describe the method context in that the engineering method will be applied. If the engineering method does not fit to the method context, a successful introduction is jeopardized.To reduce the mentioned risks, this thesis enhances the known approach, MetaMe, a meta-method to develop individual software engineering methods, regarding the characteristics of situational method enhancements. It adds the analysis of the current state to identify the existing engineering method. The engineering method will be described in a model-based manner with a newly introduced language. A demand analysis identifies single improvements and situational factors. Upon that information method requirements are created. Based on the method requirements iterative method enhancement projects are defined. With that it is possible to do a step wise change of engineering methods, which is the desired approach of the companies. Furthermore, it will be shown how to adjust the engineering method according to the method context based on the method requirements.The new method engineering approach is substantiated by two industrial case studies in the area of server-systems-engineering. For each example an individually developed engineering method will be presented.vorgelegt von Michael SpijkermanTag der Verteidigung: 24.03.2015Paderborn, Univ., Diss., 201

Task Allokation für effiziente Edge Computing Systeme

Im Bereich von Edge Computing nimmt die Rechenleistung in direkter Nähe zu den Sensoren stetig zu. Infolgedessen gibt es immer mehr rechen- und datenintensive Anwendungen, die im Edge Bereich ausgeführt werden können. Gleichzeitig befinden sie sich in einer sich ständig verändernden Systemumgebung. Um Ausfallzeiten und lange Redesign-Schleifen zu reduzieren, werden Selbstanpassungsfähigkeiten benötigt. Die automatische Reallokation der ausgeführten Aufgaben auf die Rechenknoten ist eine mögliche Selbstanpassungsmaßnahme. Die Reallokation sollte jedoch mit den verschiedenen Anforderungen, Einschränkungen und Spezifikationen des Entwurfs konform sein. Dabei besteht eine große Herausforderung darin, dass die Allokationsentscheidung schnell genug für die Berechnung zur Laufzeit sein sollte. Der Fokus dieser Arbeit ist die Realisierung einer effizienten Allokation, die Bedürfnisse in Form von Policies nutzt, um eine automatische Reallokation zur Laufzeit zu berechnen. In dieser Arbeit wurde eine effiziente Allokationsmethode entwickelt, die eine kombinierte Betrachtung von Ressourcenverfügbarkeit, Anwendungsbedarf und problemspezifischer Effizienzdefinition realisiert. Der Ansatz verfolgt eine modulare Beschreibung dieser Aspekte für die Allokation in Form von komponentenspezifischen Policies. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Allokation aufgrund von Veränderungen im laufenden Betrieb. Hierfür wird das Zuordnungsproblem zur Entwicklungszeit modelliert und die Informationen im Betrieb genutzt. Mit diesem Konzept konnten zwei industrielle Anwendungen modelliert und unterschiedliche Zuordnungen berechnet werden. Die Skalierbarkeit des Konzepts wurde durch Messungen validiert. Die Reallokation zur Laufzeit wurde mit einem Container Framework implementiert. Darauf aufbauend wurde der Overhead der Allokationsberechnung zur Laufzeit gemessen und in den Kontext der Reallokationszeit gesetzt. Die Berechnung einer effizienten Allokation trägt zur Autonomie von Recheninfrastrukturen bei. Dadurch erhöhen sich die Fähigkeiten zur Selbstadaption und die Resilienz dieser Rechennetze. Das spielt nicht nur im industriellen Edge-Cloud Kontext eine Rolle, sondern auch im Automobil, wenn zur Laufzeit über dynamische Betriebsstrategien entschieden werden soll

Kritische Betrachtung von BPM auf Basis von Cloud Computing

Die vorliegende Master Arbeit betrachtet die beiden Hype Stichworte der letzten Jahre in der Informationstechnologie. Cloud Computing ist nicht nur aus wirtschaftlichen Aspekten ein interessantes Thema. Business Process Management auf der anderen Seite trägt viel zum geschäftlichen Erfolg von Unternehmen bei. Die Kombination dieser zwei Technologie-Richtungen hat zu einem stark wachsenden Interesse geführt. Da Cloud Computing wie auch Business Process Management nicht perfekt sind, ist eine Kombination kritisch zu betrachten. Diese Arbeit soll die Schwachstellen einer Cloud-basierten BPM Lösung erläutern und wichtige Entwicklungsschritte darstellen

Entwicklungspfad Service Engineering 2.0: Neue Perspektiven für die Dienstleistungsentwicklung

Das Service Engineering hat sich innerhalb der letzten Jahre zunehmend als eine wissenschaftliche Fachdisziplin etabliert. Das vorliegende Heft bietet in kompakter Form einen kurzen Abriss über die Entwicklung dieses Bereiches der Wissenschaft und kondensiert die Grundideen und bisher in der Forschung betrachteten Aspekte. Darüber hinaus erfolgt eine Auseinandersetzung mit neuen Anforderungen seitens der veränderten Dienstleistungswirtschaft. Aus diesen ergibt sich, dass bisherige Ansätze des Service Engineerings grundlegend weiterentwickelt und neue Ansätze bereitgestellt werden müssen. Diese bilden die Entwicklungspfade für ein Service Engineering 2.0