Variantenmanagement in der Modellbildung und Simulation unter Verwendung des SES/MB Frameworks

Die vorliegende Arbeit leistet einen Beitrag zur Entwicklung von allgemeinen Methoden zum Variantenmanagement in der Modellbildung und Simulation bis auf die Ebene der Simulationsexperimente und zur automatisierten Ausführung von Simulationsexperimenten. Der Lösungsvorschlag basiert auf der modular-hierarchischen Modellbildung und dem System Entity Structure/Model Base Framework. Das Variantenmanagement umfasst die Phasen Variantenanalyse, -formalisierung, -implementierung und –generierung. Weiterhin wird ein Konzeptrahmen zum automatisierten Experimentieren erarbeitet.This thesis contributes to the development of general methods for variant management in modelling and simulation up to the simulation experiments’ level and their automated execution. The proposed solution is developed based on the modular-hierarchical modeling approach and the System Entity Structure/Model Base Framework. The variant management comprises the phases variant analysis, variant formalization, variant implementation and variant generation. Moreover, a framework for automated experimentation is proposed

Modulorientiertes Produktlinien Engineering für den modellbasierten Elektrik/Elektronik-Architekturentwurf

Heutzutage werden E/E-Architekturen modellbasiert entworfen, um in der Fahrzeugentwicklung frühzeitig den Reifegrad für die fahrzeugweite Vernetzung und Integration von Elektrik, Elektronik und Software abzusichern. Das methodische Konzept und die praktische Umsetzung durch das Modulorientierte Produktlinien Engineering ermöglicht eine Erhöhung der Modellierungseffizienz und der Modellqualität sowie eine Anwenderunterstützung für die Modellierung der komplexen E/E-Architekturmodelle

Automatische Generierung von feature-orientierten Produktlinien aus Varianten von funktionsblockorientierten Modellen

Zur einfacheren Entwicklung von technischen Systemen werden heutzutage vielfach funktionsblockorientierte Modellierungssprachen wie MATLAB/Simulink verwendet, die ein System als Netzwerk von miteinander verbundenen Funktionsblöcken darstellen. Aufgrund wechselnder Anforderungen entstehen dabei viele Modellvarianten, die nicht mehr effizient verwaltet werden können. Eine Lösung hierfür ist der Einsatz von Produktlinien, bei dem alle Varianten zusammengefasst und in wiederverwendbare Bestandteile zerlegt werden. Die Einzelvarianten werden dabei nur noch bei Bedarf aus diesen Bestandteilen zusammengesetzt. Die Erstellung dieser Produktlinien ist jedoch mit hohem manuellen Aufwand verbunden, besonders wenn vorhandene Modelle wiederverwendet werden sollen. Dies verhindert oft die Einführung dieses Paradigmas. Das Ziel der Dissertation war es deshalb, diese Migration vorhandener Modellvarianten und damit die Erstellung der Produktlinien zu automatisieren. Hierzu wurde eine Migrationsschrittfolge vorgeschlagen: Mithilfe eines Model-Matching-Ansatzes werden zuerst Gemeinsamkeiten und Unterschiede zwischen den Modellen identifiziert und daraus ein zusammengefasstes Modell und sogenannte Features abgeleitet. Mithilfe der Formalen Begriffsanalyse werden daraufhin die Abhängigkeiten zwischen diesen Features extrahiert und daraus ein Feature-Modell erstellt. Feature-Modell und zusammengefasstes Modell bilden dabei eine Produktlinie, die exakt die vorgegebenen Modellvarianten beschreibt

Modellbasierte Generierung und Reduktion von Testsuiten für Software-Produktlinien

Software-Produktlinienentwicklung ist ein Paradigma zur kostengünstigen Entwicklung vieler individueller aber sich ähnelnder Softwareprodukte aus einer gemeinsamen Softwareplattform heraus. Beispielsweise umfasst im Automotive-Bereich eine Software-Produktlinie (SPL) für ein Auto der Oberklasse typischerweise mehrere hunderttausend Softwaresystemvarianten. Um sicherzustellen, dass jede einzelne Produktvariante einer SPL in ihrer Funktionalität der Spezifikation entspricht, kann Testen verwendet werden. Da separates Testen jeder einzelnen Produktvariante meistens zu aufwändig ist, versuchen SPL-Testansätze die Gemeinsamkeiten der Produktvarianten beim Testen auszunutzen. So versuchen diese Ansätze geeignete Testartefakte wiederzuverwenden oder nur eine kleine repräsentative Menge von Produktvarianten stellvertretend für die ganze SPL zu testen. Da Software-Produktlinienentwicklung erst seit einigen Jahren verstärkt eingesetzt wird, sind im SPL-Test noch einige praxisnahe Probleme ungelöst. Beispielsweise existiert bisher kein Testansatz, mit dem sich eine gewisse Abdeckung bezüglich eines gewählten Überdeckungskriteriums auf allen Produktvarianten einer SPL effizient erreichen lässt. In dieser Arbeit wird ein Black-Box-Testfallgenerierungsansatz für Software-Produktlinien vorgestellt. Mit diesem Ansatz lassen sich für alle Produktvarianten einer SPL eine Menge von Testfällen aus einer formalen Spezifikation (Testmodell), die mit Variabilität angereichert wurde, effizient generieren. Diese Testfallmenge, im Folgenden als vollständige SPL-Testsuite bezeichnet, erreicht auf jeder Produktvariante der SPL eine vollständige Abdeckung bzgl. eines strukturellen Modell-Überdeckungskriteriums. Die Effizienz des Ansatzes beruht auf der Generierung von Testfällen, die variantenübergreifend wiederverwendbar sind. Dadurch müssen mit dem neuen Ansatz weniger Testfälle generiert werden als wenn dies für jede Produktvariante separat geschieht. Um bei Bedarf die Anzahl der generierten Testfälle reduzieren zu können, werden außerdem drei Algorithmen zur Testsuite-Reduktion vorgestellt. Die Neuerung der vorgestellten Algorithmen liegt im Vergleich zu existierenden Reduktionsalgorithmen für Testsuiten von Einzel-Softwaresystemen darin, dass die Existenz von variantenübergreifend verwendbaren Testfällen in einer SPL-Testsuite berücksichtig wird. Dadurch wird sichergestellt, dass trotz Testsuite-Reduktion die vollständige Testmodellabdeckung einer jeden Produktvariante durch die SPL-Testsuite erhalten bleibt. Sollte es aufgrund limitierter Ressourcen nicht möglich sein jede Produktvariante mit den in der vollständigen SPL-Testsuite enthaltenen Testfällen zu testen, kann mittels einer SPL-Testsuite eine kleine repräsentative Produktmenge aus der SPL bestimmt werden, deren Testergebnis (im begrenzten Rahmen) Rückschlüsse auf die Qualität der restlichen Produktvarianten zulässt. Zur Evaluation des Ansatzes wurde dieser prototypisch implementiert und auf zwei Fallbeispiele angewendet

Safety and Reliability - Safe Societies in a Changing World

The contributions cover a wide range of methodologies and application areas for safety and reliability that contribute to safe societies in a changing world. These methodologies and applications include: - foundations of risk and reliability assessment and management - mathematical methods in reliability and safety - risk assessment - risk management - system reliability - uncertainty analysis - digitalization and big data - prognostics and system health management - occupational safety - accident and incident modeling - maintenance modeling and applications - simulation for safety and reliability analysis - dynamic risk and barrier management - organizational factors and safety culture - human factors and human reliability - resilience engineering - structural reliability - natural hazards - security - economic analysis in risk managemen

Modeling Variants of Automotive Systems using Views

Abstract: This paper presents an approach of modeling variability of automotive system architectures using function nets, views and feature diagrams. A function net models an architecture hierarchically and views are used to omit parts of such a model to focus on certain functionalities. In combination with feature diagrams that describe valid variants, the concepts of feature and variant views are introduced to model architectural variants. The relationship between views, variants and the underlying complete architectural model is discussed. Methodological aspects that come along with this approach are considered