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Innovative Informatikanwendungen : Informatik 2003 ; 29. September - 2. Oktober 2003 in Frankfurt am Main
Tagungsprogramm INFORMATIK 2003 Innovative Informatikanwendungen. 33. Jahrestagung der Gesellschaft fĂŒr Informatik e.V. (GI) 29. September bis 2. Oktober 2003 Frankfurt am Mai
Evolution und Komposition von Softwaresystemen: Software-Produktlinien als Beitrag zu FlexibilitÀt und Langlebigkeit
Software systems are today bigger, more complex and of higher importance for
products and services than a decade before. At the same time changes are
required many more frequently and of a larger size. Furthermore, they have to
be implemented faster. Additionally, the software must achieve a higher life
span, particularly because of the cost of its development. In the past,
Object-Oriented Programming and Reuse techniques did not provide the expected
success. The introduction of software product lines respectively system
families makes possible it to reach a degree of prefabrication similar to the
one of serial production. At the same time they facilitate the delivery of
product variants with a short time to market.
In this work methods of the methods of domain analysis are integrated with
Reuse approaches and techniques of Generative Programming, and a methodology
for product line development is presented. Feature models are used as means
expressing variability and product configurations, so that the prefabrication
be planned and the production of customer-specific products can be
controlled. By enforcing the formalization in terms of syntax and semantics,
feature models are made accessible to tools and automation. Object-oriented
design models and architecture are separated into fine-granular components in
such a way that new products can easily be developed as combinations of those
components. The implementation of such products is automated by the
composition of source code components. The composition of object models
separated similarly enables a uninterrupted automation for the product
development, which is controlled by a customer by means of a feature
selection. To facilitate such a composition, the Hyperspace approach is
applied to UML to Hyper/UML, which makes possible a feature-driven separation
and composition of object models. In this way slim products can be developed,
containing only the actually needed functionality. For the evolution of
product lines and for the integration of existing solutions and components
into the evolution, Reverse Engineering and Refactoring techniques are
integrated. Requirements, models and implementation are connected by
Traceability links to perform changes consistently. As a consequence, the
loss of architectural quality - so-called Architectural Decay - can be
avoided during the iterative development process. Measures for the
improvement of the project and quality management are regarded briefly, as
far as they are of importance for the effectiveness of the developed methods.
The applicability and suitability of the results of the work were examined in
several industrial projects.Softwaresysteme sind heute umfangreicher, komplexer und von entscheidenderer Bedeutung fĂŒr Produkte und Dienstleistungen als eine Dekade zuvor. Gleichzeitig sind Ănderungen viel hĂ€ufiger und in gröĂerem Umfang erforderlich. Sie mĂŒssen auch schneller realisierbar sein. Zudem muss die Software eine höhere Lebensdauer erreichen, vor allem wegen des Aufwandes zu ihrer Entwicklung. Objektorientierte Programmierung und Wiederverwendungstechniken haben dabei nicht den erwarteten Erfolg gebracht. Die EinfĂŒhrung von Software-Produktlinien beziehungsweise Systemfamilien ermöglichen es, einen der Serienfertigung Ă€hnlichen Vorfertigungsgrad zu erreichen und erlauben es gleichzeitig, kurzfristig Produktvarianten zu erstellen.
In dieser Arbeit werden Methoden der DomĂ€nenanalyse mit WiederverwendungsansĂ€tzen und Generativen Programmiertechniken verknĂŒpft und eine Methodik zur Produktlinien-Entwicklung vorgestellt. Featuremodelle werden als Ausdrucksmittel fĂŒr VariabilitĂ€t und Produktkonfigurationen eingesetzt, damit die Vorfertigung geplant und die Erstellung von kundenspezifischen Produkten gesteuert werden kann. Durch PrĂ€zisierung ihrer Syntax und Erweiterung ihrer Semantik werden Featuremodelle einer Nutzung in Werkzeugen zugĂ€nglich gemacht. Objektorientierte Entwurfsmodelle und Architektur werden so in feingranulare Komponenten zerlegt, dass Varianten als neue Produkte mit geringem Aufwand erstellbar sind. Die Erstellung der Implementierung solcher Produkte wird durch die Komposition von Quelltext-Komponenten automatisiert. Die Komposition von ebenfalls zerlegten Objektmodellen ermöglicht eine durchgehende Automatisierung der Produkterstellung, die durch einen Kunden mittels der Feature-Auswahl gesteuert wird. DafĂŒr wird mit Hyper/UML eine Umsetzung des Hyperspace-Ansatzes auf die Modellierungssprache UML entwickelt, die eine Feature-gesteuerte Zerlegung und Komposition von Objektmodellen ermöglicht. Damit lassen sich schlanke Produkte entwickeln, die nur die tatsĂ€chlich benötigte FunktionalitĂ€t enthalten. Zur Evolution von Produktlinien und zur Einbindung existierender Lösungen und Komponenten in die Evolution werden Reverse-Engineering- und Refactoring-Techniken integriert. Anforderungen, Modelle und Implementierung werden durch Traceability-Links verbunden, damit Ănderungen konsistent durchgefĂŒhrt werden können. Diese Mittel tragen dazu bei, dass wĂ€hrend einer iterativen Entwicklung der Verlust an Architektur-QualitĂ€t, das sogenannte Architectural Decay, vermieden werden kann. MaĂnahmen zur Verbesserung des Projekt- und QualitĂ€tsmanagements werden kurz betrachtet, soweit sie wichtige Randbedingungen fĂŒr die Wirksamkeit der Methoden schaffen mĂŒssen. Die Anwendbarkeit und Eignung der Ergebnisse der Arbeiten wurde in mehreren industriellen Projekten ĂŒberprĂŒft.Ilmenau, Techn. Univ., Habil.-Schr., 200
Vorgehensmodell zur Modellierung, Strukturierung und objektiven Bewertung von Software-Architekturen in der Fahrerassistenz
Die KomplexitĂ€t von E/E-Systemen und damit auch deren Anteil an der Wertschöpfung im Automobil nimmt bestĂ€ndig zu. Dies gilt in besonderem MaĂe fĂŒr Fahrerassistenzsysteme mit ihrer hohen Vernetzung und langen, zum Teil sicherheitskritischen Wirkketten. Die vorliegende Arbeit fokussiert auf die Entwicklung der Software-Anteile von Fahrerassistenzsystemen und berĂŒcksichtigt dabei ausdrĂŒcklich auch nicht-funktionale EinflussgröĂen und Anforderungen. Als wichtigster Stellhebel wird dabei die explizite Modellierung von Software-Architektur identifiziert.
Auf Basis eines vorhandenen in der Serienentwicklung etablierten Vorgehensmodells werden signifikante Ănderungen und Erweiterungen vorgeschlagen, die eine formale und durchgĂ€ngige Modellierung von Software-Architektur ermöglichen. Das HerzstĂŒck bildet die Abstrakte Automotive Software-Architektur (ABSOFA), welche eine eigenstĂ€ndige Modellierungssprache definiert, um Software-Architekturen in der Automobil-DomĂ€ne frĂŒhzeitig im Entwicklungsprozess und vollstĂ€ndig realisierungsunabhĂ€ngig zu beschreiben. Ăber ein zentrales Datenmodell können automatisierte (Modell-)Transformationen in unterschiedliche Werkzeuge und zwischen unterschiedlichen Abstraktionsebenen beziehungsweise Prozessschritten durchgefĂŒhrt werden. ErgĂ€nzt wird dieses zielgerichtete und effiziente Vorgehen um ein Verfahren zur objektiven Software-Architekturbewertung mit Hilfe von quantifizierten Metriken.
DarĂŒber hinaus wird ausfĂŒhrlich diskutiert wie Software-Architekturen in der Fahrerassistenz konkret zu strukturieren sind, um den besonderen Anforderungen dieses Fachbereichs gerecht zu werden. Dies erfolgt am realen Beispiel von heutigen Fahrerassistenzsystemen der LĂ€ngsfĂŒhrung. Die bestehende Software-Architektur wird analysiert und neu strukturiert. Das dient gleichzeitig als Evaluierung der zuvor genannten AnsĂ€tze unter Bedingungen der Serienentwicklung. An einem konkreten Fallbeispiel der Implementierung eines Fahrerassistenzsystems werden zum Abschluss die Vorteile der neuen Struktur eindeutig aufgezeigt