Incremental Integration and Static Analysis of Model-Based Automotive Software Artifacts

Aachen / RWTH Aachen University, Department of Computer Science (2017) [Buch, Doktorarbeit, Bericht]

Seite(n): 1 Online-Ressource (xv, 191 Seiten) : DiagrammeReport-Nummer: AIB-2017-8

Kurzfassung

In den letzten Jahren setzt die Automobilindustrie für die Entwicklung von Softwarekomponenten verstärkt auf die modellbasierte Softwareentwicklung. Die Verwendung von Modellen ermöglicht bereits in frühen Entwicklungsstadien die Simulation und das Testen von Verhaltensmodellen als auch die Generation des Programmcodes, welcher schlussendlich auf die Steuergeräte eines Automobils geladen wird. Mit steigender Größe und Komplexität verwendeter Modelle gewinnen Qualitätsanalysen in Form von statischen und dynamischen Modelanalysen an Bedeutung, um die Gesamtkosten der Qualitätssicherung, wie sie von Normen und Standards wie der ISO-26262 gefordert wird, zu reduzieren. Während auf dem Markt eine Vielzahl von Analysewerkzeugen für Software-Quellcode zur Verfügung stehen, existieren nur wenige Werkzeuge welche Qualitätsanalysen direkt auf Modellebene umsetzen. Durch die in Modellen üblichen Abstraktionen und ihre oftmals heterogenen proprietären Dateiformate ist die Realisierung von generischen Modellanalysewerkzeugen nicht mit ähnlichem Aufwand und Vorgehen realisierbar wie für Software-Quellcode.In dieser Arbeit präsentieren wir einen Ansatz für die inkrementelle Integration und statische Analyse von modellbasierten Softwareartefakten, welcher die Extraktion, Verwaltung, Evolution und Analyse von Modelldaten umfasst. Der vorgestellte Ansatz zur inkrementellen Integration erlaubt die Extraktion und Konvertierung von unterstützten Artefakten in eine wohldefinierte Modellrepräsentation und Ablage in einem Modellrepository. Dieses ermöglicht den nahtlosen Zugriff auf die darin gespeicherten Artefakte und die Synchronisation von Änderungen, die an deren Quellartefakten außerhalb des Repositories vorgenommen wurden. Eines der weitverbreitetsten Artefakte in der Automobilindustrie sind MATLAB/Simulink Modelle. In dieser Arbeit werden statische Analysetechniken für diese Art von Modellen diskutiert, welche Aktivitäten innerhalb eines modellbasierten Entwicklungsprozesses unterstützen. Unter anderem stellen wir einen Signalrekonstruktions- und Slicingalgorithmus vor, welcher das Debugging, Testen und die Exploration von MATLAB/Simulink Modellen unterstützt. Ein Klonerkennungsprozess erleichtert die Detektion von duplizierten Modellfragmenten und ermöglicht deren kontrollierte Wiederverwendung durch Modelltransformationen, welche gefundene Klone mit Hilfe eines generischen, parametrierbaren Bibliotheksblocks refaktorieren kann. Weitere Qualitäts- und Designdefizite können durch eine Model-Smell-Analyse detektiert werden, welche Anti-Pattern in MATLAB/Simulink Modellen identifiziert die Qualitätseigenschaften eines Modells negativ beeinflussen. Weiterhin führen wir eine artefaktübergreifende Konsistenzprüfung von Traceability Links zwischen Artefakten einer Produktlinie und deren Variabilitätsdokumentation ein. Die in dieser Arbeit diskutierten Techniken wurden im Softwareframework artshop implementiert.Um die praktische Anwendbarkeit von den in artshop realisierten Techniken zu demonstrieren, wurden diese auf eine Menge von Modellen aus akademischen und industriellen Fallstudien angewendet um deren Skalierbarkeit und Performanz auf realen Beispielen zu beurteilen. Dabei kommen wir zu dem Schluss, dass die Integrations- und Analysemöglichkeiten von artshop bereits auf realen Modellen anwendbar sind.

Autorinnen und Autoren

Autorinnen und Autoren

Gerlitz, Thomas

Gutachterinnen und Gutachter

Kowalewski, Stefan
Schaefer, Ina

Identifikationsnummern

  • REPORT NUMBER: RWTH-2017-08881