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Validierung von MultiView-basierten Prozessmodellen mit grafischen Validierungsregeln
Die Bedeutung und Verbreitung von Software wÀchst im betrieblichen und privaten Umfeld stetig. Das primÀre Ziel bei der Verwendung von Software ist die Optimierung manueller oder bereits (teil-) automatisierter Problem- bzw. Aufgabenstellungen.
Der zentrale Bezugspunkt bei der Entwicklung der Software ist die Softwarespezifikation. Diese beinhaltet im Idealfall alle fĂŒr die Softwarelösung relevanten Anforderungen.
Ein an Bedeutung gewinnender Bestandteil der Spezifikation sind GeschĂ€ftsprozessmodelle. Diese beschreiben dabei die AblĂ€ufe der zu entwickelnden Softwarelösung in Form von grafischen Prozessdarstellungen. Aufgrund der zunehmenden Anreicherung der Prozessmodelle mit Anforderungen und Informationen wie bspw. gesetzlichen Bestimmungen oder Details fĂŒr die modellgetriebene Softwareentwicklung erwachsen aus einfachen Ablaufdarstellungen komplexe und umfangreiche GeschĂ€ftsprozessmodelle.
UnabhĂ€ngig davon, ob GeschĂ€ftsprozessmodelle zur reinen Spezifikation bzw. Dokumentation dienen oder fĂŒr die modellgetriebene Softwareentwicklung eingesetzt werden, ist ein zentrales Ziel die Sicherstellung der inhaltlichen Korrektheit der GeschĂ€ftsprozessmodelle und damit der darin modellierten Anforderungen. In aktuellen Softwareentwicklungsprozessen werden dazu hĂ€ufig manuelle PrĂŒfverfahren eingesetzt, welche jedoch hĂ€ufig sowohl zeit- als auch kostenintensiv und zudem fehleranfĂ€llig sind. Automatisierbare Verfahren benötigen allerdings formale Spezifikationssprachen. Diese werden aber aufgrund ihrer mathematisch anmutenden textuellen Darstellung im Umfeld der GeschĂ€ftsprozessmodellierung meist abgelehnt. Im Gegensatz zu textuellen Darstellungen sind grafische ReprĂ€sentationen hĂ€ufig leichter verstĂ€ndlich und werden vor allem im Bereich der GeschĂ€ftsprozessmodellierung eher akzeptiert.
Im Rahmen der Arbeit wird daher ein auf formalen grafischen Validierungsregeln basierendes Konzept zur ĂberprĂŒfung der inhaltlichen Korrektheit von GeschĂ€ftsprozessmodellen vorgestellt. Das Konzept ist dabei unabhĂ€ngig von der Modellierungssprache der GeschĂ€ftsprozessmodelle sowie von der Spezifikationssprache der Validierungsregeln.
Zur Verbesserung der Beherrschbarkeit der zunehmend komplexen und umfangreichen GeschÀftsprozessmodelle wird zudem ein als MultiVview bezeichnetes Sichtenkonzept vorgestellt. Dies dient zur Reduzierung der grafischen KomplexitÀt und zur Zuordnung von Aufgaben- und Verantwortungsbereichen (beispielsweise Datenschutz- und Sicherheitsmodellierung) bei der GeschÀftsprozessmodellierung.
Das Gesamtkonzept wurde prototypisch in der Software ARIS Business Architect und als Plug-in fĂŒr die Entwicklungsumgebung Eclipse realisiert. Eine Evaluation erfolgt zum einen an dem Eclipse Plug-in anhand eines Requirements Engineering Tool Evaluation Framework und zum anderen anhand von AnwendungsfĂ€llen aus dem Bereich der öffentlichen Verwaltung, der ELSTER-SteuererklĂ€rung und SAP-Referenzprozessen
Systematische ProzessunterstĂŒtzung fĂŒr die Entwicklung laufzeitkritischer Softwaresysteme: Systematische ProzessunterstĂŒtzung fĂŒr die Entwicklung laufzeitkritischer Softwaresysteme: PROKRIS-Methodik und -Framework
In vielen Bereichen des tĂ€glichen Lebens, angefangen vom Online-Banking bis hin zur Steuerung im Flugzeug, kommt Software mit laufzeitkritischen nicht-funktionalen Eigenschaften (NFE) zum Einsatz. Die ErfĂŒllung der NFE spielt in diesen Anwendungen eine zentrale Rolle. Um dies zu erreichen, ist eine systematische und zielorientierte Behandlung dieser Anforderungen wĂ€hrend der Entwicklung zwingend erforderlich.
NFE zeichnen sich im Gegensatz zu funktionalen Eigenschaften durch besondere Merkmale aus, die ein adaptives Vorgehen zur Definition des Entwicklungsprozesses erzwingen. In der Arbeit wird eine Methodik zur kontextbasierten Anpassung von Vorgehensmodellen an laufzeitkritische NFE auf der Basis von Prozessmustern sowie das PROKRIS-Framework als unterstĂŒtzende Umgebung vorgestellt
Methoden und AnsĂ€tze fĂŒr die Entwicklung und den Test prĂ€diktiver Fahrzeugregelungsfunktionen
In dieser Arbeit werden das aktuelle Vorgehen und die Prozesse in der automobilen Produktentwicklung sowie die etablierten Methoden fĂŒr die Entwicklung,
Verifikation und Validierung von Fahrzeugregelungsfunktionen analysiert. Dem wird eine Taxonomie und Analyse aktueller Serienanwendungen und Forschungskonzepte gegenĂŒber gestellt. Ziel ist es, durch eine ganzheitliche Betrachtung die aktuellen Rahmenbedingungen und Herausforderungen bei der Entwicklung innovativer Funktionen fĂŒr die Automatisierung der Fahraufgabe zu identifizieren. Auf dieser Grundlage wird ein neuartiges Konzept fĂŒr die Entwicklung und den Test prĂ€diktiver Fahrzeugregelungsfunktionen erarbeitet.
Das KernstĂŒck des entwickelten Konzepts stellt die Reactive-Replay Methode dar. Sie ermöglicht eine enge Verzahnung von Erprobungsfahrten in der realen Welt mit der AusfĂŒhrung der entwickelten Fahrzeugfunktion innerhalb einer Simulationsumgebung. Die adaptive Wiedergabe von wĂ€hrend der Erprobung aufgezeichneten Daten des fahrzeuginternen Kommunikationsnetzes ermöglicht einen nahtlosen Ăbergang von der realen Welt im Fahrzeug in die Simulation im BĂŒro. Auf diese Weise können in der RealitĂ€t aufgetretene Situationen und Szenarien detailliert und unter Laborbedingungen untersucht und fĂŒr Tests wiederverwendet werden. DarĂŒber hinaus ermöglicht dieser Ansatz eine effiziente Generierung valider Testszenarien, die durch ihre VielfĂ€ltigkeit 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 unterstĂŒtzt die frĂŒhzeitige und durchgĂ€ngige QualitĂ€tsbewertung der entwickelten Fahrzeugfunktion. Weiter wird eine Methode zur kontinuierlichen ĂberprĂŒfung von Anforderungen wĂ€hrend der SimulationsausfĂŒhrung untersucht. Ein Ansatz zur effizienten Auswahl von Testszenarien auf Basis der innerhalb eines Szenarios erreichten ParameterĂŒberdeckung rundet die Arbeit ab
Zertifizierbarer Entwicklungsprozess fĂŒr komplexe Informationsverarbeitungssysteme in der WĂ€getechnik
ï»żThe 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 âFPGA logicâ and âFPGA
softcore solutionsâ 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 DomÀne besitzt Anwendungsbereiche mit anspruchsvollen und
besonderen Anforderungen an die Informationsverarbeitung. In der
dynamischen WÀgetechnik sind z.B. Lösungen mit sehr hohen Auflösungen und
kleiner Messunsicherheit bei schnellen Messungen in einem mechanisch
gestörten Umfeld notwendig. Die Anforderungen an die EichfÀhigkeit und die
Metrologische Sicherheit sind Besonderheiten. Es werden komplexe und
hochleistungsfÀhige Funktionen zur Erzeugung der Messergebnisse verlangt.
In der Arbeit werden dafĂŒr vorwiegend FPGA-basierte Eingebettete Systeme
verwendet. Der entworfene zertifizierbare Prozess (ZEfIRA) bietet eine
Vorgehensweise fĂŒr die Entwicklung von Eingebetteten Systemen. Die
Metrologische Sicherheit, die EichfÀhigkeit, die Validier- und der
Verifizierbarkeit werden als Kriterien im gesamten Entwurfsprozess
berĂŒcksichtigt. ZEfIRA basiert auf einem 3W-Modell und ist evolutionĂ€r
angelegt. Innerhalb des Prozesses werden die Analyse eines eventuellen
VorlÀufersystems sowie die modellbasierte prototypische Entwicklung bis hin
zu einer produzierbaren Lösung (Produkt) durchgefĂŒhrt. Die Arbeit
verdeutlicht den groĂen 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 berĂŒcksichtigt werden. Es werden verschiedene Schritte des
funktionalen und technischen Systementwurfs untersucht und ausfĂŒhrlich die
Realisierungspartitionen âFPGA-Logikâ und âFPGA-Softcore-Lösungenâ
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,
VerarbeitungskomplexitÀt und Genauigkeit realisiert. ErgÀnzend ermöglicht
der Prototyp umfassende Analysemöglichkeiten fĂŒr das Messsystem. Die
abschlieĂende Wertung ist eine AbschĂ€tzung der LeistungsfĂ€higkeit von
ZEfIRA auf Basis dieser prototypischen Entwicklung
SoCRocket - A flexible and extensible Virtual Platform for the development of robust Embedded Systems
Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt in der Erhöhung des Abstraktionsniveaus im Entwurfsprozess, speziell dem Entwurf von Systemen auf Basis von Virtuellen Plattformen (VPs), Transaction-Level-Modellierung (TLM) und SystemC. Es wird eine ganzheitliche Methode vorgestellt, mit der komplexe eingebettete Systeme effizient modelliert werden können. Ergebnis ist eine der RTL-Synthese nahezu gleichgestellte Genauigkeit bei wesentlich höherer FlexibilitÀt und Simulationsgeschwindigkeit.
Das SoCRocket-System orientiert sich dazu an existierenden Standards und stellt Methoden zu deren effizientem Einsatz zur Verbesserung von Simulationsgeschwindigkeit und Simulationsgenauigkeit vor. So wird unter anderem gezeigt, wie moderne Multi-Kanal-Protokolle mit Split-Transfers durch Ausgleich des Intertransaktions-Timings ohne die EinfĂŒhrung zusĂ€tzlicher Protokollphasen zeitlich genau modelliert werden können. StandardisierungslĂŒcken in den Bereichen Speichermodellierung und Systemkonfiguration werden durch standardoffene Lösungen geschlossen. DarĂŒber hinaus wird neue Infrastruktur zur Modellierung von Signalkommunikation auf Transaktionsebene, der Verifikation von Komponenten und der Modellierung des Energieverbrauchs vorgestellt.
Zur Demonstration wurden die Kernkomponenten einer im europĂ€ischen Raumfahrtsektor maĂgeblichen Hardwarebibliothek modelliert. Alle Komponenten wurden zunĂ€chst in Unit-Tests verifiziert und anschlieĂend in einem Systemprototypen integriert. Zur Verifikation der Funktion, sowie Bestimmung von Simulationsgeschwindigkeit und zeitlicher Genauigkeit, wurde dieser fĂŒr unterschiedliche Abstraktionsstufen konfiguriert und mit einem in VHDL beschriebenen RISC-Referenzentwurf (LEON3MP) verglichen. Das System mit losem Timing (LT) und blockierender Kommunikation ist im Durchschnitt 561-mal schneller als die RTL-Referenz und weist eine durchschnittliche Timing-Abweichung von 7,04% auf. Das System mit nĂ€herungsweise akkuratem Timing (AT) und nicht-blockierender Kommunikation ist 335-mal schneller. Die durchschnittliche Timing-Abweichung betrĂ€gt hier nur noch 3,03%, was einer Standardabweichung von 0.033 und damit einer sehr hohen statistischen Sicherheit entspricht. Die verschiedenen Abstraktionsniveaus können zur Realisierung mehrstufiger Architekturexplorationen eingesetzt werden. Dies wird am Beispiel einer hyperspektralen Bildkompression verdeutlicht.The focus of this work is raising the abstraction level in the development process, especially for the design of systems based on Virtual Platforms (VPs), Transaction Level Modeling (TLM), and SystemC. A holistic method for efficient modeling of complex embedded systems is presented. Results are accuracies close to RTL synthesis but at much higher flexibility, and simulation performance.
The SoCRocket system integrates existing standards and introduces new methods for improvement of simulation performance and accuracy. It is shown, amongst others, how modern multi-channel protocols with split transfers can be accurately modeled by compensating inter-transaction timing without introducing additional protocol phases. Standardization gaps in the area of memory modeling and system configuration are closed by standard-open solutions. Furthermore, new infrastructure for modeling signal communication on transaction level, verification of components, and estimating power consumption are presented.
All components have been verified in unit tests and were subsequently integrated in a system prototype. For functional verification, as well as measurement of simulation performance and accuracy, the prototype was configured for different abstractions and compared to a VHDL-based RISC reference design (LEON3MP). The loosely-timed platform prototype with blocking communication (LT) is in average 561 times faster than the RTL reference and shows an average timing deviation of 7,04%. The approximately-timed system (AT) with non-blocking communication is 335 times faster. Here, the timing deviation is only 3,03 %, corresponding to a standard deviation of 0.033, proving a very high statistic certainty. The systemâs various abstraction levels can be exploited by a multi-stage architecture exploration. This is demonstrated by the example of a hyperspectral image compression
On Interdisciplinary Development of Safety-Critical Automotive Assistance and Automation Systems
Assistenz- und Automationssysteme im Automobil zeichnen sich verstĂ€rkt durch eine groĂe KomplexitĂ€t und einen hohen Vernetzungsgrad aus. Weiterhin existiert eine Vielzahl von Anforderungen anderer Fachdisziplinen an die Funktionsentwicklung, beispielsweise im Bereich der funktionalen Sicherheit. Somit ergibt sich fĂŒr Entwickler nicht nur eine gestiegene KomplexitĂ€t der Systeme, sondern auch der einzuhaltenden Entwicklungsprozesse.
Die vorliegende Arbeit liefert eine neue Methode, die Entwickler bei der BewĂ€ltigung dieser KomplexitĂ€t unterstĂŒtzt. Dabei wird ihnen problemorientiert und zielgerichtet relevantes Wissen anderer Fachdisziplinen aufbereitet und zur VerfĂŒgung gestellt. Somit können Entwurfsalternativen frĂŒher als bisher im Kontext der Gesamtentwicklung bewertet werden, was sich positiv auf ProduktqualitĂ€t und Entwicklungszeit auswirkt.
Die Basis dieser Methode ist die offen und flexibel gestaltete Formalisierung des Entwicklungsprozesses unter Verwendung der Web Ontology Language (OWL). Darauf aufbauend werden interdisziplinĂ€re EntwicklungsaktivitĂ€ten verknĂŒpft und die Analysierbarkeit des formalisierten Wissens wird fĂŒr automatische Schlussfolgerungen genutzt. So werden insbesondere Einflussanalysen möglich, um ĂŒber die eigene DomĂ€ne hinaus Ănderungen bezĂŒglich des Gesamtentwicklungsprozesses zu bewerten.
Im Rahmen dieser Arbeit wurde eine prototypische Werkzeugkette implementiert, die die beschriebene Methode umsetzt und deren technische Realisierbarkeit demonstriert. Als Anwendungsbeispiel dient die angedeutete Weiterentwicklung eines radarbasierten Abstandsregeltempomaten zu einem Notbremssystem. Dabei wird insbesondere der Einfluss der funktionalen Sicherheit auf die Funktionsentwicklung beleuchtet, indem aus einem formalisierten Wissensmodell des Standards ISO 26262 notwendige Anforderungen und Methoden fĂŒr den Gesamtentwicklungsprozess abgeleitet werden.Automotive assistance and automation systems increasingly present high levels of complexity and connectivity. In addition, more and more specific requirements in disciplines like functional safety have to be considered during functional development. Thus, developers have to cope with increasing levels of product complexity, but also complexity of the development process.
This thesis presents a new method which supports developers in handling these dimensions of complexity. Therefore relevant knowledge of other disciplines is presented to them in a solution-oriented way. Thus, design alternatives can be assessed much earlier in the overall development process which has a positive impact on product quality and development cycles.
The methodâs base is an open and flexible formalization of the development process using the Web Ontology Language (OWL). OWL is used to link different interdisciplinary development activities whereas the analyzability of formalized knowledge enables automated reasoning. This especially introduces an impact analysis to assess major cross-cutting changes to the product in the context of the overall development process.
For this thesis a prototype toolchain has been developed which implements the described method and demonstrates its technical feasibility. The extension of a radar-based adaptive cruise control system towards an emergency braking system is sketched as an example for the prototype toolchain. In this example, the impact of functional safety on the functional development is focused, involving a formalized model of requirements and methods from ISO 26262
Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation vonSchaltungen und Systemen: MBMV 2015 - Tagungsband, Chemnitz, 03. - 04. MĂ€rz 2015
Der Workshop Methoden und Beschreibungssprachen zur Modellierung und Verifikation von Schaltungen und Systemen (MBMV 2015) findet nun schon zum 18. mal statt. Ausrichter sind in diesem Jahr die Professur Schaltkreis- und Systementwurf der Technischen UniversitÀt Chemnitz und das Steinbeis-Forschungszentrum Systementwurf und Test.
Der Workshop hat es sich zum Ziel gesetzt, neueste Trends, Ergebnisse und aktuelle Probleme auf dem Gebiet der Methoden zur Modellierung und Verifikation sowie der Beschreibungssprachen digitaler, analoger und Mixed-Signal-Schaltungen zu diskutieren. Er soll somit ein Forum zum Ideenaustausch sein.
Weiterhin bietet der Workshop eine Plattform fĂŒr den Austausch zwischen Forschung und Industrie sowie zur Pflege bestehender und zur KnĂŒpfung neuer Kontakte. Jungen Wissenschaftlern erlaubt er, ihre Ideen und AnsĂ€tze einem breiten Publikum aus Wissenschaft und Wirtschaft zu prĂ€sentieren und im Rahmen der Veranstaltung auch fundiert zu diskutieren. Sein langjĂ€hriges Bestehen hat ihn zu einer festen GröĂe in vielen Veranstaltungskalendern gemacht. Traditionell sind auch die Treffen der ITGFachgruppen an den Workshop angegliedert.
In diesem Jahr nutzen zwei im Rahmen der InnoProfile-Transfer-Initiative durch das Bundesministerium fĂŒr Bildung und Forschung geförderte Projekte den Workshop, um in zwei eigenen Tracks ihre Forschungsergebnisse einem breiten Publikum zu prĂ€sentieren. Vertreter der Projekte Generische Plattform fĂŒr SystemzuverlĂ€ssigkeit und Verifikation (GPZV) und GINKO - Generische Infrastruktur zur nahtlosen energetischen Kopplung von Elektrofahrzeugen stellen Teile ihrer gegenwĂ€rtigen Arbeiten vor. Dies bereichert denWorkshop durch zusĂ€tzliche Themenschwerpunkte und bietet eine wertvolle ErgĂ€nzung zu den BeitrĂ€gen der Autoren. [... aus dem Vorwort
Verifikation der AbrĂŒstung von Kernmaterial
'Der Wechsel der amerikanischen Regierung gibt Anlass zur Hoffnung auf Fortschritte in der nuklearen AbrĂŒstung. Ende Mai 2009 gelang der Genfer AbrĂŒstungskonferenz ein groĂer Durchbruch. Es wurde beschlossen, dass die Verhandlungen zu einem Fissile Material Cutoff Treaty beginnen sollen. Dieser Vertrag soll jegliche Produktion von Nuklearmaterial fĂŒr Kernwaffen verbieten. Dass eine Welt ohne nukleare Waffen ein groĂer Gewinn fĂŒr die Sicherheit aller Menschen wĂ€re, daran besteht kaum ein Zweifel - aber wie dahin kommen? Wie kann man die vielen auftauchenden technischen und politischen Schwierigkeiten bewĂ€ltigen? Die Ăbergangsphase zu einer nuklearwaffenfreien Welt stellt eine besondere Herausforderung dar: GroĂe Mengen an freiwerdendem waffentauglichem hochangereichertem Uran und Plutonium mĂŒssen technisch abgerĂŒstet und irreversibel internationalen Safeguards unterstellt werden. Das wirft viele Probleme auf, u.a. durch veraltete Anlagen, geheime Informationen, undeklarierte BestĂ€nde oder die Verwendung von Nuklearmaterial fĂŒr militĂ€rische U-Boote. Kaum zu lösende Probleme, meinen Skeptiker und AbrĂŒstungsgegner. Die Autorin setzte sich grĂŒndlich mit den EinwĂ€nden gegen die Verifikation von Kernmaterial der Skeptiker auseinander und kommt zu einem anderen Schluss. Sie skizziert eine Reihe von LösungsansĂ€tzen wie ein Fissile Material Cutoff Treaty mit einer möglichst vollstĂ€ndigen Verifikation, Deklarationen aller BestĂ€nde, Reform von Geheimhaltungsrichtlinien, Globalisierung des Zusatzprotokolls, Umstellung aller HEU-betriebenen U-Boote u.v.m., die eine AbrĂŒstung auf Null sehr wohl realistisch erscheinen lassen.' (Autorenreferat
Programmiersprachen und Rechenkonzepte
Seit 1984 veranstaltet die GI-Fachgruppe "Programmiersprachen und Rechenkonzepte" regelmĂ€Ăig im FrĂŒhjahr einen Workshop im Physikzentrum Bad Honnef. Das Treffen dient in erster Linie dem gegenseitigen Kennenlernen, dem Erfahrungsaustausch, der Diskussion und der Vertiefung gegenseitiger Kontakte. In diesem Forum werden VortrĂ€ge und Demonstrationen sowohl bereits abgeschlossener als auch noch laufender Arbeiten vorgestellt, unter anderem (aber nicht ausschlieĂlich) zu Themen wie - Sprachen, Sprachparadigmen - Korrektheit von Entwurf und Implementierung - Werkzeuge - Software-/Hardware-Architekturen - Spezifikation, Entwurf - Validierung, Verifikation - Implementierung, Integration - Sicherheit (Safety und Security) - eingebettete Systeme - hardware-nahe Programmierung. In diesem Technischen Bericht sind einige der prĂ€sentierten Arbeiten zusammen gestellt
Continuous simulation support in the aircraft system development
Die Computersimulation bietet ein geeignetes Hilfsmittel zur Analyse komplexer Systeme. FĂŒr technische Problemstellungen jeder Art existieren heute unzĂ€hlige, spezialisierte Simulationsprogramme, mit deren Hilfe einzelne physikalische Disziplinen modelliert und simuliert werden können. Die wichtigsten Argumente fĂŒr den Einsatz der Simulationstechnik sind die Steigerung der EntscheidungsqualitĂ€t und der âsicherheit. Aus wirtschaftlicher Sicht ist daher vor allem bei komplexen Systemen ein kontinuierlicher Simulationseinsatz in allen Entwicklungsphasen anzuraten. Von einem durchgĂ€ngigen Simulationseinsatz zur UnterstĂŒtzung des Entwicklungsprozess kann in der Flugzeugindustrie nicht die Rede sein. Aufgrund von Ressourcenknappheit wird in der frĂŒhen Produktentwicklung hĂ€ufig auf den Einsatz von Simulationstechniken verzichtet. Gerade diese Phase ist fĂŒr eine erfolgreiche Produktentwicklung von besonderer Bedeutung, da hier bereits bis zu 70% der Entwicklungskosten festgelegt werden. Ein weiteres Problem besteht darin, dass Systeminteraktionen erst in den spĂ€ten Entwicklungsphasen ĂŒberprĂŒft werden. SysteminkompatibilitĂ€ten in diesen Phasen fĂŒhren zu zeit- und kostenintensiven Iterationsschleifen. Zusammenfassend lĂ€sst sich sagen, dass weder ein standardisiertes Vorgehen, noch ein Konzept oder eine Methodik zum durchgĂ€ngigen Einsatz von Simulationstechniken fĂŒr den Entwicklungsprozess von Flugzeugsystemen existieren. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Konzeptes, welches den Einsatz von Simulationstechniken im Entwicklungsprozess regelt und somit zur Steigerung der QualitĂ€t und Transparenz, Reduzierung der Entwicklungszeit und âkosten sowie zur Verbesserung des ganzheitlichen Denkens im Produktentstehungsprozess fĂŒhrt. Das Konzept fĂŒr die durchgĂ€ngige SimulationsunterstĂŒtzung sieht eine virtuelle Systemanalyse in den frĂŒhen Entwicklungsphasen vor. Durch den Einsatz der Simulationstechnik ist es möglich, Konzeptalternativen auf einer mathematischen Basis zu vergleichen und somit die Suche nach der besten Lösung zu unterstĂŒtzen. Die frĂŒhzeitige virtuelle Verifikation im linken Strang des V-Modells - hierbei handelt es sich um ein Vorgehensmodell in der Produktentwicklung - fĂŒhrt dazu, dass Entwicklungsfehler frĂŒhzeitig entdeckt werden und verhindert damit kostenintensive Iterationsschleifen. Das Simulationskonzept schreibt den kontinuierlichen Einsatz der Simulationstechnik von der Konzeptphase bis zum Ende der Testphase vor. Ein Modellierungskonzept mit verschiedenen Detaillierungsebenen erlaubt die Anpassung der Modelle an den jeweiligen Entwicklungsstand. Zudem ermöglicht die Kombination aus alleinstehenden und systemĂŒbergreifenden Simulationen zum einen eine Teilsystemoptimierung mit geringem Ressourceneinsatz und zum anderen werden in den systemĂŒbergreifenden Simulationen Systeminteraktionen analysiert, so dass InkompatibilitĂ€ten frĂŒhzeitig erkannt werden. Der Einsatz der standardisierten Modellierungssprache SysML erhöht zusĂ€tzlich die Transparenz und fĂŒhrt zu einer Verbesserung der Kommunikation im Entwicklungsprozess. Gleichzeitig wird durch die standardisierte Modellierung das VerstĂ€ndnis fĂŒr das Gesamtsystem aller an der Entwicklung Beteiligten erhöht. FĂŒr die Informationsbereitstellung wird eine zentrale Informationsbasis verwendet, die es ermöglicht bestehende Infrastrukturen weiter zu verwenden sowie weitere Informationsquellen zu integrieren, so dass immer die am besten geeignete IT-Lösung fĂŒr die Informationsbereitstellung eingesetzt wird. Zudem wird der Aufwand fĂŒr die Beschaffung von Informationen reduziert und somit die wertschöpfende TĂ€tigkeit aller Beteiligten gesteigert. Diese Arbeit liefert einen Beitrag zur Realisierung einer virtuellen Flugzeugentwicklung, deren Ziele eine frĂŒhzeitige Analyse des Verhaltens des Gesamtsystems Flugzeug und somit die Reduzierung der realen Hardwaretests sind. Eine frĂŒhzeitige virtuelle FlugzeugĂŒberprĂŒfung resultiert damit in einer Reduzierung der Entwicklungszeit und âkosten.Computer simulation provides an adequate tool for complex system analysis. For nearly all physical domains, specialised simulation software is available which allows to model and simulate all kinds of multidisciplinary systems. From an economical point of view it is recommended to use the simulation for complex system analysis throughout the whole development process. Simulation supports the decision process and increases the quality of the product. Furthermore it improves the overall system appreciation, reduces the development costs, and thus paves the way for the competitiveness of companies. In todayâs aircraft development a continuous simulation support throughout the development process does not exist. In the early development phases decisions are based on empirical knowledge because of missing resources. But for the success of the development the early phases play a major role. In these phases nearly 70% of the overall development costs are defined. Another deficit of the current development process caused by different vocabulary of concepts is the interdisciplinary communication. This involves an independent development, isolated solution of single subsystems, and leads to misunderstandings and a loss of overall knowledge for all participating developers. In summary it can be said that a standardised approach, method or process for the use of simulation techniques throughout the development process is missing. The main goal of this work is to provide a generic concept for the continuous simulation support in the aircraft system development process. Therefore deficits in the current development process were identified and used to define requirements for a future concept. The simulation concept provides a virtual analysis in the early development phases. Due to this proceeding it is possible to evaluate different aircraft system concepts on a mathematical base. This enables the determination of the best system solution for the ongoing development process. In addition, it allows an early virtual verification, so that development faults can be identified in an early stage of the development. As a result, cost and time intensive iteration loops in the following phases are reduced. The concept regulates the use of simulation during the whole system development process from the early concept phases to the end of the test phases. Different model abstraction levels allow a model adaptation with regard to the respective development phase. The combination of stand alone and system wide simulations allows an optimisation of subsystems with only few resources and the virtual analysis of system interactions. This enables the early detection of system incompatibilities. For the system wide simulation the co-simulation and the simulation coupling are applicable. These simulation techniques always allow to use the most appropriate simulation software. Furthermore the use of the standardised modelling language SysML increases the transparency and improves the communication in the development process. The information allocation is realised by a central information basis which allows to integrate existing infrastructures e.g. data bases. Once the user has been authenticated he has access to all relevant development data. Moreover the central information basis reduces the effort of data allocation. This work makes a contribution to the virtual aircraft development. The scope of the virtual development is the early analysis of the overall behaviour of an aircraft and thus the reduction of development costs and time
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