Using model checking for interlocking software verification

The application of different verification methods is a prominent part of the development process for safety related systems. Some methods are suitable for the early lifecycle phases, while others are best used later. In the end, the most significant thing is that all the lifecycle phases can be verified in a sufficient manner and using the method best suited for the purpose. At Mipro, we have found that formal verification increases diversity in order to achieve the best possible verification results and improve the quality and safety of the deliveries

Methodischer Beitrag zum neuen Einsatz von Techniken der formalen Verifikation bei seriellen Busprotokollen im automobilen Umfeld

Mit Hilfe der Formalen Verifikation kann die Protokollkonformität bei der Verifikation garantiert werden. Eine Herausforderung stellen serielle Protokolle mit ihren großen zu betrachtenden Zeitfenstern dar. Diese Arbeit beschreibt eine Methodik, die die Verifikation von seriellen Protokollen verbessert. Dazu wird eine Aufteilung des Prozesses in mehrere Schichten propagiert, was eine Abstraktion von der Implementierung und eine Erhöhung der Qualität und der Widerverwendbarkeit ermöglicht

Funktionale Sicherheit nach ISO 26262 in der Konzeptphase der Entwicklung von Elektrik/Elektronik Architekturen von Fahrzeugen

Die Entwicklung von softwarebasierten Fahrzeugsystemen unter Befolgung des neuen Standards IO 26262 erfordert ein gemeinsames Verständnis sowie die Verzahnung des Vorgehens in beiden Domänen. Ziel dieser Arbeit ist die Berücksichtigung von Anforderungen der funktionalen Sicherheit während der Modellierung von Elektrik/Elektronik Architekturen, ihre formale Zuteilung zu Modellinhalten sowie die Unterstützung nebenläufiger und nachfolgender Aktivitäten der Fahrzeugentwicklung

Zertifizierbarer Entwicklungsprozess für komplexe Informationsverarbeitungssysteme in der Wägetechnik

The dissertation is about principles, methods and techniques during the systematic development of embedded systems in the domain of measurement techniques. The considered domain contains fields of application with challenging and specific requirements of the information processing system. E.g. the dynamic weighing systems need solutions with very high resolution and lowest achievable measurement uncertainty in order to perform high-speed-measurements in a mechanically disturbed environment. In particular, the abilities for official calibration and metrologic reliability are considered. The complex and high-performance functions are required to guarantee measurement results. FPGA-based systems are used for the implementation of these functions.The especially designed certifiable development process (ZEfIRA) provides a procedural method for the development of complex embedded systems. The metrologic reliability, the legal requirements like calibratability, the validation and the verification are included as a general criteria in the entire development process. ZEfIRA is based on the 3W-model and is designed in an evolutionary manner. This process starts with the analysis of a predecessor system followed by the model-based development of a prototype, which leads into an optimized and application-specific product solution.The study emphasizes the influence of challenging requirements on the measurement system. It will be presented, how these can be integrated into the modelling level during the design and the implementation on a FPGA-based target platform. The stages of the functional and technical design of the system are analysed, whereas the realization of the partitions “FPGA logic” and “FPGA softcore solutions” are discussed in detail.Based on the preliminary design of the information processing in an electromagnetic force compensation (EMC) scale, the applicability of the process ZEfIRA and its developed methods and principles are proved. On the one hand, the optimal system-specific algorithms of signal processing, control and safety and on the other hand whose technical implementation are essential. This was realized with different performance parameters. In addition, the prototype allows the possible comprehensive analysis for embedding system. In the conclusion, the performance of ZEfIRA based on the prototype development is evaluated.Die Dissertation befasst sich mit Prinzipien, Methoden und Techniken der systematischen Entwicklung von komplexen Eingebetteten Systemen. Die betrachtete Domäne besitzt Anwendungsbereiche mit anspruchsvollen und besonderen Anforderungen an die Informationsverarbeitung. In der dynamischen Wägetechnik sind z.B. Lösungen mit sehr hohen Auflösungen und kleiner Messunsicherheit bei schnellen Messungen in einem mechanisch gestörten Umfeld notwendig. Die Anforderungen an die Eichfähigkeit und die Metrologische Sicherheit sind Besonderheiten. Es werden komplexe und hochleistungsfähige Funktionen zur Erzeugung der Messergebnisse verlangt. In der Arbeit werden dafür vorwiegend FPGA-basierte Eingebettete Systeme verwendet. Der entworfene zertifizierbare Prozess (ZEfIRA) bietet eine Vorgehensweise für die Entwicklung von Eingebetteten Systemen. Die Metrologische Sicherheit, die Eichfähigkeit, die Validier- und der Verifizierbarkeit werden als Kriterien im gesamten Entwurfsprozess berücksichtigt. ZEfIRA basiert auf einem 3W-Modell und ist evolutionär angelegt. Innerhalb des Prozesses werden die Analyse eines eventuellen Vorläufersystems sowie die modellbasierte prototypische Entwicklung bis hin zu einer produzierbaren Lösung (Produkt) durchgeführt. Die Arbeit verdeutlicht den großen Einfluss der spezifischen Anforderungen an das Messsystem. Es wird gezeigt, wie diese bereits zu der Entwurfszeit auf Modellebene und im Weiteren bei der Implementierung in einer FPGA-basierten Zielplattform berücksichtigt werden. Es werden verschiedene Schritte des funktionalen und technischen Systementwurfs untersucht und ausführlich die Realisierungspartitionen „FPGA-Logik“ und „FPGA-Softcore-Lösungen“ betrachtet. Als Beispiel zum Nachweis der Anwendbarkeit des Prozesses ZEfIRA dient die prototypische Entwicklung des Informationsverarbeitungssystems einer elektromagnetischen Kraftkompensationswaage (EMKW). Ausschlaggebend sind die optimal an das Gesamtsystem angepassten Signalverarbeitungs-, Regelungs- und Sicherheitsalgorithmen und deren technische Umsetzung. Dieses wurde mit verschiedenen Leistungsparametern, wie z.B. Latenz, Verarbeitungskomplexität und Genauigkeit realisiert. Ergänzend ermöglicht der Prototyp umfassende Analysemöglichkeiten für das Messsystem. Die abschließende Wertung ist eine Abschätzung der Leistungsfähigkeit von ZEfIRA auf Basis dieser prototypischen Entwicklung

Methoden zur adaptiven Benutzerinteraktion bei der semi-autonomen Aufgabenbearbeitung in Rehabilitationsszenarien

The ever increasing performance of modern computing systems enables the realization of more challenging functionalities in software and mechatronic systems. This tendency results in an increase in system complexity and also makes the operation by users more difficult. Therefore, recent developments are focusing more strongly on the usability of technical systems, especially in case of systems that do not only communicate with users via a user interface but also interact with them physically. Systems that support social reintegration of persons with disabilities, so-called rehabilitation or support robots, fall into this area. This thesis focuses on the development of methods for adaptive user interactions within a software architecture for rehabilitation robots. The objective is the development of a software framework that acts as a basis for the adaptability of the graphical user interface. The methods presented to realize adaptivity are based on a user interface modularization by encapsulating all functionalities into modules. These modules can be activated or deactivated during run-time depending on the availability of resources. Furthermore, a bi-directional communication channel between the user interface and active modules as well as among modules is established. Thus it becomes possible to source common functionality out into modules and to have it reused by other modules. The communication is based on a specification language that has been developed to enable validation and to reach robust run-time behavior. An extensive review of the software architecture used for the target system identified open problems that previously prevented the realization of adaptivity within the user interface. By using another specification language, finding solutions for those open problems becomes possible as well as achieving the set objective. The development is based on an abstraction layer between the user interface and the remaining layers of the software architecture. This realizes full decoupling of the user interface from system specificfunctionality. To proof the concept for adaptivity within the user interface, the implementation of a module integrating an algorithm for pattern recognition is exemplarily shown with the aim to predict future actions of the user by evaluating previous actions

Fakultät Informatik

Informationen über die Fakultät Informatik der TU Dresden, Daten und Fakten sowie eine Auswahl aktueller Forschungsprojekte, 2010Information about the Faculty of Computer Science of the Technische Universität Dresden, data and facts and a selection of current research projects, 201

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