Semi-symbolic Simulation and Analysis of Deviation Propagation of Feature Coordination in Cyber-physical Systems

For studying the effects of deviations for uncertain inputs of systems, often multi-run simulation is employed, which is time-consuming. Unfortunately, such simulations also do not directly support the traceability of such effects. A semi-symbolic modeling approach based on Affine Arithmetic Forms allows the representation of uncertainty in terms of ranges. Simulations of such models directly include propagation of deviations and their traceability. This paper presents such a semi-symbolic model of a cyber-physical system including coordination of safety-critical and interacting features. For feature coordination, this model introduces handling discrete uncertainty with two different behavioral modes and their integration. Based on this model, a single simulation run allowed us studying the effects of several deviations. In addition, this modeling approach facilitates specific analyses of deviations based on the traceability information. As a result from simulation and analyses, we got a better understanding of the different deviation propagations within our model

Unit Testing in Moodel-based Software Develoment

Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des VerfassersZsfassung in engl. SpracheIm Rahmen dieser Diplomarbeit sollte ein bestehender Prozess zur Verifikation von Software Units verbessert werden. Nach einer eingehenden Beschäftigung mit der Literatur und dem bestehenden Verifikationsprozess wurde der Fokus auf die für Unit-Testen relevanten Subprozesse des Testprozesses eingeschränkt. Bei den betrachteten Subprozessen handelt es sich um Prozesse, welche einfache Regeln für die Erstellung der Testfälle zur Verfügung stellen. Der große Spielraum bei der Erstellung der Testfälle erschwert unter anderem die Nachvollziehbarkeit durch andere Personen und führt dazu, dass diese nur schwer wiederholbar sind. Um die Wiederholbarkeit zu verbessern, wurde bereits vor einiger Zeit ein modellbasiertes Testautomatisierungsprogramm angekauft, dessen Anwendung sich in der Praxis noch nicht durchgesetzt hat. Basierend auf einer Analyse der betrachteten Subprozesse und der Herausarbeitung verschiedener Verbesserungsmöglichkeiten, wurde ein Konzept für einen neuen Workflow innerhalb dieser Subprozesse erarbeitet. Dieser Workflow wurde besonders mit Augenmerk auf die Beschleunigung der bisher mit hohem manuellen Aufwand verbundenen Testdurchführung entwickelt. Da das Konzept das Testen auf der Zielhardware vorsieht, beinhaltet dieses eine Automatisierung eines Vorganges vor dem Flashen des Steuergerätes mit der Testsoftware. Dabei muss der Testrahmen, bei dem es sich um einen vorhergehenden Release des Systems handelt in dem die zu testende Unit eingebettet ist, durch eine direkte Modifizierung der HEX-Datei angepasst werden. Da die notwendigen Modifizierungen von der zu testenden Unit abhängig sind, ist es notwendig, eine darauf abgestimmte Konfigurationsdatei zu erstellen. Im Rahmen der Arbeit wurde zur Entlastung der Tester ein Tool entwickelt und prototypisch implementiert. Dieses Tool nimmt die notwendigen Einstellungen in der Konfigurationsdatei vor und koordiniert die vor dem Flashen notwendige Modifizierungen. Der erweiterte Workflow nutzt zudem den Funktionsumfang des Automatisierungsprogramms TPT, insbesondere die zur Verfügung gestellte Funktion zur Simulation von ASCET-Modellen. Die Anwendung der Simulation hat den entscheidenden Vorteil, dass nicht jeder Testlauf auf der Zielhardware durchgeführt werden muss. Das Warten auf die Verfügbarkeit von Zielhardware und der zusätzliche Aufwand für die Integration der zu testenden Unit in einen lauffähigen Programmstand entfällt dabei. Eine erste schnellere Verifizierung der Funktionalität ist dadurch möglich. Da die Simulation der Funktionalität keine ausreichende Verifizierung darstellt, sind abschließende Tests auf der Zielhardware anzuraten. Daher wurden im Rahmen der Arbeit plattformunabhängige Tests eingeführt, welche in der Simulation und auf den bestehenden Open-Loop Testplätzen gleichermaßen ausgeführt werden können. Ein vom ersten unabhängiges zweites Tool bietet dazu einerseits ein Rahmenwerk zur Erstellung plattformunabhängiger Testfälle und andererseits unterstützt es den Tester bei der testspezifischen Konfigurierung des TPT-Files um diese Plattformunabhängigkeit zu erzielen. Durch den verstärkten Einsatz des Automatisierungsprogrammes TPT und der beiden Tools im erweiterten Workflow ist zu erwarten, dass die Dauer des Unit-Testvorganges, welche bei manuellen Testen erfahrungsgemäß stark schwanken kann, kürzer, besser abschätzbar und planbarer wird.In the course of this master thesis, the current process for the verification of software units was subject of being improved. Based on a literature research and an analysis of the current verification process, the focus was on two sub-processes for unit testing. These sub-processes provide basic rules for the development of test cases. These rules leave the test personnel a wide scope for the test case design, so that the test cases are difficult to be replicated and repeated by other test personnel. In order to improve the repeatability, the model-based test-automation software TPT has been procured some time ago, but it is rarely used in practice in the context of these sub-processes. Based on an analysis of these sub-processes, several possible improvements were found and a concept for a new workflow within these sub-processed was defined. The focus was on less time consumption for unit testing, in particular its previously time-consuming manual steps. This concept includes an automation of a part of the workflow, before the test software is being flashed on the Engine Control Unit (ECU). In this step, the test-frame, which consists of an earlier software release where the unit under test is embedded, must be adapted. This modification is performed directly on the HEX-file to gain access to the inputs of the unit. Since it is specific to the given unit, a specific configuration file must be created. In the course of this work, a tool was developed and implemented to support the tester. This tool creates the necessary settings in the configuration file and coordinates the modification process. The proposed workflow makes use of the functionality of the test-automation software TPT, especially its functions for simulation of ASCET models. Tests on the simulator have the advantage over tests on the target hardware that it is not necessary to wait for availability of this hardware and to integrate the unit into the e verification based on tests on the simulator alone is insufficient, platform-independent tests were introduced. These tests are designed to run both on the simulator and the open-loop test setting. A second tool provides a framework for the setup of the TPT file and supports the tester during configuration of the test-dependent settings in the TPT file to achieve platform-independence. Through the usage of the test-automation software TPT and of the two new tools in the extended workflow, a shorter and more predictable duration for the overall unit-test process is expected.6

Investigating and Coordinating Safety-critical Feature Interactions in Automotive Systems Using Simulation

Automotive systems are safety-critical cyber-physical \ systems. In particular, undesired feature interaction can \ lead to safety-critical behavior. In order to address this \ problem, we investigate physical feature interaction in this \ context using simulation (with more than one physical variable). \ This allows us to visualize both the behavior of features \ in isolation and their interaction. Our major result is \ a new insight about feature coordination. In such a cyber-physical \ context, it can be insufficient to coordinate as usual \ by giving one feature priority over another one. Instead, \ coordinating based on a physical variable involved in the \ feature interaction appears to be both necessary and sufficient. \ In summary, we present our investigation of safety-critical \ feature interactions and their coordination in automotive \ systems using simulation, and its results

In Situ Mass Spectrometric Reaction Monitoring of Atmospheric Corrosion Processes

A setup for in situ mass spectrometric reaction monitoring of gas phase mediated reactions is presented. Important constructive parameters for a reaction chamber for the investigation of atmospheric corrosion processes is discussed. The presented cell is especially well suited for atmospheric corrosion studies but it can easily be modified to be applicable in other fields of research as well. The atmospheric corrosion of electrolytically deposited zinc surfaces on steel during wet and drycycles is investigated as a model reaction. Corrosion rates as well as current densities during the first wet and dry cycle are calculated and discussed. Complementary scanning Kelvin probe (SKP) measurements are performed to show the electrochemical changes occurring at the metal/airinterface throughout the corrosion process. Contact potential difference versus distance measurements performed in advance to determine the maximum measurement distance, which allows investigating rough salt loaded sample surfaces via SKP surface scans.(VLID)339225