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Integration und Analyse von Artefakten in der modellbasierten Entwicklung eingebetteter Software Daniel Merschen AIB 2014-02

Um heutigen Funktionalitäts- und Sicherheitsanforderungen an Automobile gerecht zu werden, ist eingebettete Software unerlässlich, da die rein elektronische Realisierung einerseits sehr komplex wäre und andererseits in einer hohen Anzahl elektrischer und elektronischer Komponenten münden würde. Dadurch würde das Automobil schwerer und folglich der Kraftstoffverbrauch höher. Für die Entwicklung eingebetteter Software hat sich in dieser Branche die modellbasierte Softwareentwicklung mit MATLAB/Simulink etabliert. Um dabei das Wiederverwendungspotenzial optimal auszuschöpfen, folgt man dabei dem Software-Produktlinienansatz.

In der Entwicklung ergeben sich nun neue Herausforderungen im Bereich des Komplexitäts- und Evolutionsmanagements der Software. So sind Abhängigkeiten im Simulink-Modell oft nicht offensichtlich. Auch der Zusammenhang zwischen Artefakten des Entwicklungsprozesses, z.B. zwischen dem Simulink-Modell und dem Lastenheft, ist häufig unklar. Dies erschwert insbesondere die Einarbeitung späterer Änderungen.

Diese Dissertation widmet sich derartigen Herausforderungen, indem zunächst ein allgemeines Lösungskonzept für die Artefaktintegration und -analyse erarbeitet wird, welches anschließend auf zwei Arten umgesetzt wird, die unterschiedlichen Paradigmen folgen.

Der modellbasierte Ansatz parst die Originalartefakte in Modelle des Eclipse Modeling Frameworks (EMF), um sie anschließend mit Hilfe von Modelltransformationen für spätere Analysen vorzubereiten. Dabei entsteht pro Artefakt ein Modell, der sogenannte Repräsentant. Die Artefaktintegration erfolgt über miteinander verknüpfte Metamodelle dieser Repräsentanten. Artefaktanalysen arbeiten auf diesen Repräsentanten und sind ebenfalls mit Modelltransformationen realisiert. Das Ergebnis ist daher abermals ein EMF-Modell, welches geeignet visualisiert werden kann.

Der zweite Ansatz integriert Artefakte über eine zentrale Datenbank. Dazu werden diese mit Hilfe einer Kombination aus werkzeugspezifischer und Java-Funktionalität in Java-Klassenmodelle transferiert, die anschließend in der Datenbank abgelegt und dort mit anderen Artefakten verknüpft werden können. Analysen sind hier ebenfalls in Java umgesetzt und operieren auf den Java-Klassenmodellen und der Datenbank.

Schließlich wird die Eignung der beiden Ansätze für die Artefaktintegration und Analyse hinsichtlich verschiedener Kriterien evaluiert. Dazu gehören zunächst die Laufzeiteffizienz und Skalierbarkeit für große Simulink-Modelle. Des Weiteren wird die Handhabbarkeit in der Praxis auf Grundlage von Fallstudien und Einschätzungen von Entwicklern bewertet. Da die Ansätze dynamisch um weitere Analysen erweiterbar sein müssen, um an neue bzw. unternehmensspezifische Bedürfnisse angepasst zu werden, werden dabei auch der Schwierigkeitsgrad der Analysenimplementierung und das notwendige Vorwissen in die Bewertung einbezogen.