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Entwicklung und Evaluierung einer Erweiterung der BPMN-Spezifikation fĂŒr einen modellbasierten und automatisierten Regressionstest verteilter BIS
ï»żThe constantly growing complexity of hard- and software systems combined with
increasing functional scope and steadily decreasing product lifecycles is leading to an
increment of model based technology usage in development and testing. Many
challenges come along with developing and testing such complex software systems.
Top priority of each company is to deliver the required software solution in the
agreed time and budget frame. But reality shows, that time and cost pressure is
massively affecting the quality of the delivered software. Therefore new testing
methods have to be introduced in an early stage of the development process. While
model based development procedures have found their way into embedded
software systems during the past view years, the model based testing (MBT) of
distributed business information systems (BIS) has come more and more in the focus
of research and industry. This dissertation provides an overview of the status quo of
the technology MBT within the domain of distributed BIS and summarizes the actual
research questions. Out of these research questions the requirements to such a test
approach arise, which are being answered within the implementation section of this
dissertation. As a modelling notation the Business Process Modelling Notation
(BPMN) is being used, differentiating this MBT approach from other approaches
within the domain of embedded systems, which are using UML. Based on this and
with the example of a debtor process (IT supported payment process) from the
business-to-business (B2B) it will be shown, how an MBT approach can contribute to
sustainably increase quality as well as test coverage of distributed BIS.
Therefore within the frame of the dissertation testing tools developed by Seppmed
GmbH and MID GmbH are being evaluated and analyzed on praxis capability. In
detail it is being investigated, how far the testing tools in combination with other
applications are fulfilling the expectations of the dissertation. For this purpose the
testing of the realizing methodic is necessary. A cost analysis as well as impacts of
MBT implementation in existing development processes will be provided in the last
part of this thesis.Die stetig wachsende KomplexitÀt von Hard- und Softwaresystemen sowie der steigende
Funktionsumfang bei stets kĂŒrzer werdenden Produktzyklen fĂŒhren zunehmend zum Einsatz
von modellbasierten Technologien in der Entwicklung und bei den Tests. Bei der
Entwicklung und beim Test solcher komplexer Softwaresysteme werden Unternehmen
heute mit neuen Herausforderungen konfrontiert. Oberste Maxime eines jeden Unternehmens
ist, dass die angeforderte Softwarelösung im vereinbarten Zeit- und Budgetrahmen
geliefert werden muss. Die Praxis zeigt allerdings, dass sich Zeit- und Kostendruck massiv
auf die QualitĂ€t der ausgelieferten Software auswirken. Neue Testmethoden mĂŒssen daher
in einem frĂŒhen Stadium des Softwareentwicklungsprozesses Einzug halten. Nachdem
modellbasierte Entwicklungsmethoden bereits in den letzten Jahren zunehmend in eingebetteten
Softwaresystemen Einzug in die Entwicklungsabteilungen gehalten haben, ist das
modellbasierte Testen (MBT) von verteilten betrieblichen Informationssystemen (BIS)
verstĂ€rkt in den Fokus von Forschung und Industrie gerĂŒckt. Diese Dissertation gibt einen
Ăberblick ĂŒber den Stand der Technik bezĂŒglich des MBT in der DomĂ€ne der BIS und
fasst aktuelle Forschungsfragen zusammen. Aus den Forschungsfragen lassen sich Anforderungen
an einen solchen Testansatz formulieren, die dann im technischen Realisierungsteil
dieser Dissertation beantwortet werden. Anders als in den bisherigen MBTAnsÀtzen
aus der DomÀne der eingebetteten Systeme wird als Modellierungsnotation nicht
auf UML, sondern auf Business Process Modeling Notation (BPMN) gesetzt. Basierend
darauf wird anhand eines Fallbeispiels mit einem betriebswirtschaftlichen Debitorenprozess
(IT-gestĂŒtzter Zahlungsabwicklungsprozess) aus dem Business-to-Business (B2B) gezeigt,
wie ein MBT-Ansatz einen Beitrag dazu leisten kann, sowohl die Testabdeckung als auch
die TestqualitÀt von verteilten BIS nachhaltig zu verbessern. Dazu werden im Rahmen dieser
Dissertation Testwerkzeuge der Firmen Seppmed GmbH und der MID GmbH evaluiert
und auf ihre Praxistauglichkeit untersucht. Dabei soll im Speziellen untersucht werden,
inwiefern diese Werkzeuge in Kombination mit Testwerkzeugen die Anforderungen dieser
Dissertation erfĂŒllen. FĂŒr die Modellierung der TestfĂ€lle in BPMN ist es notwendig, die
BPMN-Spezifikation um Testspezifika zu erweitern. Die so gewonnenen manuellen TestfÀlle
werden durch eine spezielle Adaptierung, welche im Rahmen dieser Dissertation entwickelt
wurde, in fertig automatisierte und ausfĂŒhrbereite Testskripte ĂŒberfĂŒhrt. So entsteht
eine Methode, welche es ermöglicht, GeschĂ€ftsprozesse, die verteilt ĂŒber mehrere verschiedene
Softwaresysteme abgewickelt werden, End-to-End zu testen. Da die Notwendigkeit
und die Motivation dieser Dissertation aus der Praxis entstanden, wird die entwickelte Methode
dementsprechend unter Praxisbedingungen erprobt und evaluiert. Dabei konnte
festgestellt werden, dass sowohl die Testabdeckung (Prozessabdeckung) als auch die TestqualitÀt
am Fallbeispiel erhöht werden konnten und gleichzeitig eine Testzeitersparnis von
ca. 50% erreicht wurde
Modellbasierte Generierung von BenutzungsoberflÀchen
Die Arbeit stellt einen integrierten Gesamtprozess zur modellgetriebenen Softwareentwicklung von Benutzungsschnittstellen und GeschÀftslogik vor.
Dazu notwendige und unterstĂŒtzende Deklarationsmodelle, sowie Modelltransformationen fĂŒr dieses Verfahren, werden entwickelt und prĂ€sentiert. Weiterhin werden Meta-Modelle fĂŒr Aufbau und Wartung eines HCI-Patternkatalogs vorgestellt und zur Erstellung eines solchen Kataloges benutzt. Die darin enthaltenen EintrĂ€ge werden in Bezug auf Ihre softwaretechnische Komponentisierbarkeit untersucht und klassifiziert.The thesis presents an integrated model-driven approach for developing software. This approach supports the generation of user interfaces, as well as artifacts of business logic.
Suitable meta models and model transformations are developed and explained. Secondly, this thesis dwells on the topic of HCI patterns. It is researched how such patterns may be classified, componentized and made use of in a model-driven process. This work eventually yields a pattern language, whose entries are declared using state-of-the-art model-driven technologies
QualitĂ€tssicherung von Modelltransformationen - Ăber das dynamische Testen programmierter Graphersetzungssysteme
Modelle und Metamodelle reprĂ€sentieren Kernkonzepte der modellgetriebenen Softwareentwicklung (MDSD). Programme, die Modelle (unter Bezugnahme auf ihre Metamodelle) manipulieren oder ineinander ĂŒberfĂŒhren, werden als Modelltransformationen (MTs) bezeichnet und bilden ein weiteres Kernkonzept. FĂŒr dieses klar umrissene Aufgabenfeld wurden und werden speziell angepasste, domĂ€nenspezifische Transformationssprachen entwickelt und eingesetzt.
Aufgrund der Bedeutung von MTs fĂŒr das MDSD-Paradigma ist deren Korrektheit essentiell und eine grĂŒndliche QualitĂ€tssicherung somit angeraten. Entsprechende AnsĂ€tze sind allerdings rar. In der Praxis erweisen sich die vornehmlich erforschten formalen VerifikationsansĂ€tze hĂ€ufig als ungeeignet, da sie oft zu komplex oder zu teuer sind. Des Weiteren skalieren sie schlecht in AbhĂ€ngigkeit zur GröĂe der betrachteten MT oder sind auf Abstraktionen bezogen auf die Details konkreter Implementierungen angewiesen. DemgegenĂŒber haben testende Verfahren diese Nachteile nicht. Allerdings lassen sich etablierte Testverfahren fĂŒr traditionelle Programmiersprachen aufgrund der Andersartigkeit der MT-Sprachen nicht oder nur sehr eingeschrĂ€nkt wiederverwenden. Zudem sind angepasste Testverfahren grundsĂ€tzlich wĂŒnschenswert, da sie typische Eigenschaften von MTs berĂŒcksichtigen können. Zurzeit existieren hierzu ĂŒberwiegend funktionsbasierte (Black-Box-)Verfahren.
Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Entwicklung eines strukturbasierten (White-Box-)Testansatzes fĂŒr eine spezielle Klasse von Modelltransformationen, den sog. programmierten Graphtransformationen. DafĂŒr ist anhand einer konkreten Vertreterin dieser Sprachen ein strukturelles Ăberdeckungskonzept zu entwickeln, um so den Testaufwand begrenzen oder die GĂŒte der Tests bewerten zu können. Auch mĂŒssen Aspekte der Anwendbarkeit sowie der LeistungsfĂ€higkeit der resultierenden Kriterien untersucht werden.
Hierzu wird ein auf Graphmustern aufbauendes TestĂŒberdeckungskriterium in der Theorie entwickelt und im Kontext des eMoflon-Werkzeugs fĂŒr die dort genutzte Story- Driven-Modeling-Sprache (SDM) praktisch umgesetzt. Als Basis fĂŒr eine Wiederverwendung des etablierten Ansatzes der Mutationsanalyse zur LeistungsabschĂ€tzung des Kriteriums hinsichtlich der FĂ€higkeiten zur Fehlererkennung werden Mutationen zur synthetischen Einbringung von Fehlern identifiziert und in Form eines Mutationstestrahmenwerks realisiert. Letzteres ermöglicht es, ZusammenhĂ€nge zwischen dem Ăberdeckungskonzept und der MutationsadĂ€quatheit zu untersuchen. Im Rahmen einer umfangreichen Evaluation wird anhand zweier nichttrivialer Modelltransformationen die Anwendbarkeit und die LeistungsfĂ€higkeit des Ansatzes in der Praxis untersucht und eine Abgrenzung gegenĂŒber einer quellcodebasierten TestĂŒberdeckung durchgefĂŒhrt.
Es zeigt sich, dass das entwickelte Ăberdeckungskonzept praktisch umsetzbar ist und zu einer brauchbaren Ăberdeckungsmetrik fĂŒhrt. Die Visualisierbarkeit einzelner Ăberdeckungsanforderungen ist der grafischen Programmierung bei Graphtransformationen besonders nahe, so dass u. a. die Konstruktion sinnvoller Tests erleichtert wird. Die Mutationsanalyse stĂŒtzt die These, dass die im Hinblick auf Steigerungen der ĂberdeckungsmaĂe optimierten Testmengen mehr Fehler erkennen als vor der Optimierung. Vergleiche mit quellcodebasierten Ăberdeckungskriterien weisen auf die Existenz entsprechender Korrelationen hin. Die Experimente belegen, dass die vorgestellte Ăberdeckung klassischen, codebasierten Kriterien vielfach ĂŒberlegen ist und sich so insbesondere auch fĂŒr das Testen von durch einen Interpreter ausgefĂŒhrte Transformationen anbietet
Infrastruktur fĂŒr den Online-Zugriff auf prozesstechnische Apparate ohne dedizierte Kommunikationsanschaltung
Der Betrieb von prozesstechnischen Produktionsanlagen wird stetig von verschiedenen Aufgaben begleitet, zum Beispiel der Steuerung und Optimierung der Produktion und der Aufrechterhaltung der VerfĂŒgbarkeit. Alle Gewerke, die sich mit dem Zustand der Anlage und des darin ablaufenden Prozesses beschĂ€ftigen, sind auf Daten angewiesen, die in der Anlage erfasst werden. Ein GroĂteil dieser Daten werden fĂŒr die automatische Steuerungs-, Regelungs- und Sicherheitstechnik erfasst und darin in Echtzeit verarbeitet. Apparate und anderes Equipment sind zumeist nicht mit fĂŒr deren ZustandsĂŒberwachung dedizierter Messtechnik ausgestattet. Um QualitĂ€tsmerkmale, AnlagenzustĂ€nde oder Wartungsbedarfe erkennen zu können, mĂŒssen andere in der Anlage vorhandene Daten kombiniert und in Berechnungsmodellen kondensiert werden. Diese Methodik teilt sich in unterschiedliche Schritte auf: Datenakquise, Entwurf von Auswertemodellen, Modellintegration und Auswertung von Ergebnissen mit Ableitung von Aufgaben.
Die vorliegende Arbeit ordnet sich in die Softwareaspekte dieser Methodik ein. Dabei versucht sie, die zentrale Frage âWie könnte eine Infrastruktur auf Basis von verbreiteten Standardtechnologien aussehen, welche alle Schritte des Engineeringprozesses fĂŒr freie Apparatemodelle automatisieren kann?â anhand eines Vorschlags fĂŒr eine Infrastruktur zu beantworten.
Es wird eine Möglichkeit dargelegt, im Betrieb ohne Ănderungen am bestehenden System kontinuierlich Daten fĂŒr die Weiterverwendung in Apparatemodellen auszulesen. Der Entwurf und die Implementierung von Auswertemodellen wurde mit Hilfe eines entwickelten Werkzeugs unterstĂŒtzt und dadurch die Struktur der Apparatemodelle vorgegeben, um eine einheitliche Modellintegration zu ermöglichen. Die DurchfĂŒhrung der Modellintegration erfolgte ĂŒber die automatische Auswertung von Planungsdaten. Eine auf offenen Technologien basierende AusfĂŒhrungsplattform fĂŒr die Bewertungsmodelle wurde implementiert. Die Auswertung von Berechnungsergebnissen wurde ĂŒber die Integration der Modelle in verbreitete, fĂŒr FeldgerĂ€te vorgesehene Standardwerkzeuge ermöglicht. Diese Infrastruktur ermöglicht es den verschiedenen Gewerken des Anlagenbetreibers, generische Bewertungsmodelle auf die Apparateinstanzen in der Anlage anzuwenden, und mit deren Berechnungsergebnissen ihre Aufgaben einfacher oder besser bearbeiten zu können.
Nach einer Analyse der technischen Rahmenbedingungen wurde ein Konzept zur Modellintegration entwickelt und dessen Automatisierbarkeit diskutiert. Dieses Konzept wurde prototypisch umgesetzt. Es wurden Softwarekomponenten fĂŒr den Betrieb sowie Softwarewerkzeuge fĂŒr die UnterstĂŒtzung sowohl der Erstellung als auch der Integration von Apparatemodellen entwickelt. Anhand dieser wurde Umsetzbarkeit des Konzepts ĂŒberprĂŒftOperating process plants goes along with different tasks, e. g. control and optimization of the production and maintaining availability of the plant. There are several subsections of operations who deal with the state of the plant and the processes it runs. They are all dependent on information which is gathered throughout the plant. Most of this data is acquired for the automatic control, regulation, and safety gear and is processed in real-time. Apparatuses and other equipment are usually not equipped with measurement devices which are dedicated to monitor their state. For being able to recognize specific quality attributes, states of the plant, or maintenance needs, the existing measurements have to be combined and condensed by calculations. This methodology can be split into the following steps: data acquisition, design of evaluation models, integration of these models, and assessment of findings including inferring actions.
This thesis addresses software aspects of this methodology. It tries to answer the key question âHow to build an infrastructure, which shall be based on common standard technologies, in which all steps to engineer equipment models may be automated?â by proposing a concrete infrastructure.
A technique has been designed to continuously acquire data for further processing in equipment models without any changes to existing systems. The process of design and implementation of equipment models has been supported by a purpose-built tool. This tool puts out the designed models in a uniform structure to allow uniform model integration. This integration has been automated using the plantâs engineering data. An execution platform has been developed based on open technologies. Infrastructure and model structure have been designed to easily integrate calculation results into standard tools for being able to use them in common work environments. It enables the different subsections of operations in a plant to apply generic equipment assessment models on concrete equipment instances. Using the output of the models, they shall be enabled to perform their task in an easier or better manner.
The technical requirements and prerequisites have been analyzed. Using the resulting conclusions, a concept to integrate models has been developed and the options to automate it have been discussed. This concept has been implemented prototypically. This implementation includes a runtime component and two tools to support development of models and their instantiation. It has been used to prove the feasibility of the concept
DurchgÀngige Modellierung von prozessorientierten Anwendungen mit BPMN 2.0
Um wettbewerbsfĂ€hig zu bleiben, mĂŒssen Unternehmen ihre ArbeitsablĂ€ufe stĂ€ndig kontrollieren und verbessern. Dazu werden die AblĂ€ufe in GeschĂ€ftsprozessmodellen festgehalten. Diese werden anschlieĂend analysiert und optimiert, mit der Zielsetzung Liege- und Bearbeitungszeiten zu verkĂŒrzen und die vorhandenen Ressourcen besser zu nutzen. Eine weitere Verbesserung der ProduktivitĂ€t kann durch eine UnterstĂŒtzung des Arbeitsablaufes durch IT-Systeme erreicht werden. Dazu wird das Prozessmodell weiter detailliert und formalisiert und in einem weiteren Schritt implementiert. Dabei werden zunehmend serviceorientierte Architekturen verwendet. Diese bilden GeschĂ€ftsprozesse mittels lose gekoppelter Einheiten (Services) ab. Ziel dieser Entkopplung ist es, die FlexibilitĂ€t zu erhöhen. Teile des GeschĂ€ftsprozesses (Services) sollen in einem anderen Umfeld wiederverwendet werden können, um so Kosten zu sparen. Die Modellierung des GeschĂ€ftsprozesses wird zu Beginn durch die Fachabteilung durchgefĂŒhrt. Diese modelliert den GeschĂ€ftsprozess grob, ohne auf jedes Detail einzugehen. Dazu verwenden sie eine möglichst einfach verstĂ€ndliche Notation. Um den GeschĂ€ftsprozess durch IT-Systeme ausfĂŒhren zu können, wird er anschlieĂend von der IT-Abteilung detailliert und formalisiert. Dazu wird eine formale Notation benötigt. Die Modellierung sollte möglichst durchgĂ€ngig gestaltet werden. DurchgĂ€ngig heiĂt die Verwendung einer einheitlichen Notation, um eine Wiederverwendung der Modelle zu erreichen und die Kommunikation zwischen Fach- und IT-Abteilung zu verbessern. Die von der Fachabteilung erstellten Modelle können bei einer durchgĂ€ngigen Modellierung direkt von der IT-Abteilung ĂŒbernommen und formalisiert werden. Bei der Modellierung eines GeschĂ€ftsprozesses mĂŒssen neben dem Ablauf der Arbeitsschritte noch weitere Informationen, wie etwa beteiligte Personen oder verwendete und generierte Daten, abgebildet werden. In der vorliegenden Arbeit werden AnsĂ€tze zur durchgĂ€ngigen Modellierung entwickelt und bewertet. Es werden AnsĂ€tze zur fachlichen Modellierung von Bearbeiterzuordnung, Daten, Ausnahmen und FlexibilitĂ€tsstellen im Prozessmodell entwickelt. Die AnsĂ€tze werden bewertet und jeweils ein Ansatz ausgewĂ€hlt. Es wird gezeigt, wie die modellierten Informationen in einem weiteren Schritt detailliert und formalisiert werden können. Die AnsĂ€tze werden jeweils auf ihre Realisierbarkeit mittels der Business Process Model and Notation 2.0 (BPMN 2.0) geprĂŒft. Die BPMN 2.0 ist eine neue Notation, die derzeit in einer Betaversion vorliegt. Sie wurde mit dem Ziel entwickelt, eine Notation zu schaffen, die so einfach ist, dass sie von der Fachabteilung verstanden wird. Gleichzeitig soll sie jedoch so formal sein, dass sie von der IT-Abteilung verwendet werden kann, um ein formales Modell des GeschĂ€ftsprozesses zu erstellen. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sie sich fĂŒr eine durchgĂ€ngige Modellierung. In dieser Arbeit werden zudem vorhandene Werkzeuge evaluiert. Dabei wird untersucht, inwieweit die BPMN 2.0 bereits unterstĂŒtzt wird und ob die vorgestellten AnsĂ€tze mit den Werkzeugen umgesetzt werden können
Analyse von IT-Anwendungen mittels Zeitvariation
Performanzprobleme treten in der Praxis von IT-Anwendungen hĂ€ufig auf, trotz steigender Hardwareleistung und verschiedenster AnsĂ€tze zur Entwicklung performanter Software im Softwarelebenszyklus. Modellbasierte Performanzanalysen ermöglichen auf Basis von Entwurfsartefakten eine PrĂ€vention von Performanzproblemen. Bei bestehenden oder teilweise implementierten IT-Anwendungen wird versucht, durch Hardwareskalierung oder Optimierung des Codes Performanzprobleme zu beheben. Beide AnsĂ€tze haben Nachteile: modellbasierte AnsĂ€tze werden durch die benötigte hohe Expertise nicht generell genutzt, die nachtrĂ€gliche Optimierung ist ein unsystematischer und unkoordinierter Prozess. Diese Dissertation schlĂ€gt einen neuen Ansatz zur Performanzanalyse fĂŒr eine nachfolgende Optimierung vor. Mittels eines Experiments werden Performanzwechselwirkungen in der IT-Anwendung identifiziert. Basis des Experiments, das Analyseinstrumentarium, ist eine zielgerichtete, zeitliche Variation von Start-, Endzeitpunkt oder Laufzeitdauer von AblĂ€ufen der IT-Anwendung. Diese Herangehensweise ist automatisierbar und kann strukturiert und ohne hohen Lernaufwand im Softwareentwicklungsprozess angewandt werden. Mittels der Turingmaschine wird bewiesen, dass durch die zeitliche Variation des Analyseinstrumentariums die Korrektheit von sequentiellen Berechnung beibehalten wird. Dies wird auf nebenlĂ€ufige Systeme mittels der parallelen Registermaschine erweitert und diskutiert. Mit diesem praxisnahen Maschinenmodell wird dargelegt, dass die entdeckten WirkzusammenhĂ€nge des Analyseinstrumentariums Optimierungskandidaten identifizieren. Eine spezielle Experimentierumgebung, in der die AblĂ€ufe eines Systems, bestehend aus Software und Hardware, programmierbar variiert werden können, wird mittels einer Virtualisierungslösung realisiert. Techniken zur Nutzung des Analyseinstrumentariums durch eine Instrumentierung werden angegeben. Eine Methode zur Ermittlung von Mindestanforderungen von IT-Anwendungen an die Hardware wird prĂ€sentiert und mittels der Experimentierumgebung anhand von zwei Szenarios und dem Android Betriebssystem exemplifiziert. Verschiedene Verfahren, um aus den Beobachtungen des Experiments die Optimierungskandidaten des Systems zu eruieren, werden vorgestellt, klassifiziert und evaluiert. Die Identifikation von Optimierungskandidaten und -potenzial wird an Illustrationsszenarios und mehreren groĂen IT-Anwendungen mittels dieser Methoden praktisch demonstriert. Als konsequente Erweiterung wird auf Basis des Analyseinstrumentariums eine Testmethode zum Validieren eines Systems gegenĂŒber nicht deterministisch reproduzierbaren Fehlern, die auf Grund mangelnder Synchronisationsmechanismen (z.B. Races) oder zeitlicher AblĂ€ufe entstehen (z.B. Heisenbugs, alterungsbedingte Fehler), angegeben.Performance problems are very common in IT-Application, even though hardware performance is consistently increasing and there are several different software performance engineering methodologies during the software life cycle.
The early model based performance predictions are offering a prevention of performance problems based on software engineering artifacts. Existing or partially implemented IT-Applications are optimized with hardware scaling or code tuning. There are disadvantages with both approaches: the model based performance predictions are not generally used due to the needed high expertise, the ex post optimization is an unsystematic and unstructured process.
This thesis proposes a novel approach to a performance analysis for a subsequent optimization of the IT-Application. Via an experiment in the IT-Application performance interdependencies are identified. The core of the analysis is a specific variation of start-, end time or runtime of events or processes in the IT-Application. This approach is automatic and can easily be used in a structured way in the software development process.
With a Turingmachine the correctness of this experimental approach was proved. With these temporal variations the correctness of a sequential calculation is held.
This is extended and discussed on concurrent systems with a parallel Registermachine. With this very practical machine model the effect of the experiment and the subsequent identification of optimization potential and candidates are demonstrated. A special experimental environment to vary temporal processes and events of the hardware and the software of a system was developed with a virtual machine.
Techniques for this experimental approach via instrumenting are stated. A method to determine minimum hardware requirements with this experimental approach is presented and exemplified with two scenarios based on the Android Framework. Different techniques to determine candidates and potential for an optimization are presented, classified and evaluated. The process to analyze and identify optimization candidates and potential is demonstrated on scenarios for illustration purposes and real IT-Applications.
As a consistent extension a test methodology enabling a test of non-deterministic reproducible errors is given. Such non-deterministic reproducible errors are faults in the system caused by insufficient synchronization mechanisms (for example Races or Heisenbugs) or aging-related faults
Pattern-Oriented Transformations between Analysis and Design Models (POTAD)
One answer to many current challenges in the electronic domain of
automotive development, is a continuous model-based engineering process
that integrates models of system and software development. A system model
describes by the use of the logical system architecture the func-tions of a
vehicle and through the technical system architecture the realising
electronics, such as control units, sensors/actuators and data busses.
During software development, a software design model for selected functions
of the logical system architecture must be constructed with consideration
of the technical architecture and further requirements. Current model-based
development approaches claim to automate the transition between different
development phases by the concept of model transformations. This concept
lends itself to generate a skele-ton of the software design model from the
system architecture model, thereby automating a part of the software
engineering activities. The analysis of this work shows that the collected
domain specific requirements, which must be made on a model transformation
mechanism for such a scenario, are not fulfilled by current approaches. The
approach taken in this work, the Pattern-Oriented Transformations between
Analysis and Designmodels (POTAD) uses the system architecture as an
analysis model within software development and systemizes the connection
with the design model on the basis of analysis and design patterns. By
means of this systematisation, a POTAD transformation rule instantiates for
an analysis pattern different design patterns under consideration of
non-functional requirements and the technical system architecture. At the
same time, links between an analysis and design pattern are created, which
are used to trace design decision later. The feasibility of the solution is
shown by a prototype, which follows the POTAD development process and
executes the transformation rules formulated in the POTAD transformation
lan-guage.POTAD was verified by several student works based on a case
study, which covers typical characteristics of the examined domain. The
results of these works showed the suitability and improved the methodology
as well as the transformation language and pointed out the limits of the
approach taken.Eine Antwort auf viele aktuelle Anforderungen im
Elektrik/Elektronik-Bereich der Fahrzeugent-wicklung ist ein durchgÀngig
modellbasierter Entwicklungsprozess, der Modelle der System- und
Softwareentwicklung integriert. Ein Systemmodell beschreibt mit der
logischen System-architektur die Funktionen eines Fahrzeugs und mit der
technischen Systemarchitektur die realisierende Elektrik/Elektronik, wie z.
B. SteuergerÀte, Sensoren/Aktoren und Bussysteme. Im Rahmen der
Softwareentwicklung muss fĂŒr einzelne Funktionen aus der logischen
System-architektur unter BerĂŒcksichtigung der technischen Systemarchitektur
und weiterer An-forderungen ein Softwaredesignmodell erstellt werden.
Aktuelle modellbasierte Entwicklungs-ansÀtze versprechen mit Hilfe des
Konzepts der Modelltransformation den Ăbergang zwischen Modellen
unterschiedlicher Entwicklungsphasen automatisieren zu können. Dieses
Konzept bietet sich dazu an, aus einem Systemarchitekturmodell ein
GrundgerĂŒst eines Softwaredesign-modells zu erzeugen und damit einen Teil
der SoftwareentwicklungsaktivitÀten zu auto-matisieren.Die Analyse dieser
Arbeit zeigt, dass die erarbeiteten domÀnenspezifischen Anforderungen, die
fĂŒr solch ein Szenario an einen Modelltransformationsmechanismus gestellt
werden mĂŒssen, durch aktuelle AnsĂ€tze nicht vollstĂ€ndig erfĂŒllt werden. Der
eigene Ansatz Pattern-Oriented Transformations between Analysis and
Designmodels (POTAD) verwendet die logische Systemarchitektur im Rahmen der
Softwareentwicklung als Analysemodell und systematisiert dessen
Zusammenhang mit dem Designmodell auf der Basis von Analyse- und
Designmustern. FĂŒr ein im Analysemodell gefundenes Analysemuster
instanziiert eine POTAD-Transformationsregel mit Hilfe dieser Systematik in
AbhÀngigkeit nichtfunktionaler An-forderungen und der technischen
Systemarchitektur unterschiedliche Designmuster im Design-modell.
Gleichzeitig werden VerknĂŒpfungen zwischen den Analyse- und Designmustern
angelegt, die zur spÀteren Verfolgung von Designentscheidungen genutzt
werden. Anhand eines dem POTAD-Entwicklungsprozess folgenden Prototyps, der
die in der POTAD-Transformationssprache formulierten Regeln ausfĂŒhren kann
und die Verfolgbarkeit werkzeug-seitig unterstĂŒtzt, wird die
Realisierbarkeit des Lösungsansatzes gezeigt. POTAD wurde durch
studentische Arbeiten anhand einer Fallstudie ĂŒberprĂŒft, die typische
Eigenschaften der betrachteten DomÀne abdeckt. Die Ergebnisse dieser
Arbeiten haben die Tauglichkeit von POTAD gezeigt, die Methodik und die
Transformationssprache verbessert und Grenzen aufgezeigt