This thesis describes a theoretical study and an industrial application in the area of formal systems development, verification and formal testing using the specification language CSP-CASL. The latter is a comprehensive specification language which allows to describe systems in a combined algebraic / process algebraic notation. To this end it integrates the process algebra CSP and the algebraic specification language CASL. In this thesis we propose various formal development notions for CSP-CASL capable of capturing informal vertical and horizontal software development which we typically find in industrial applications. We provide proof techniques for such development notions and verification methodologies to prove interesting properties of reactive systems. We also propose a theoretical framework for formal testing from CSP-CASL specifications. Here, we present a conformance relation between a physical system and a CSP-C ASL specification. In particular we study the relationship between CSP-CASL development notions and the implemented system. The proposed theoretical notions of formal system development, property verification and formal testing for CSP-CASL, have been successfully applied to two industrial application: an electronic payment system called EP2 and the starting system of the BR725 Rolls- Royce jet engine control software.

Die erweiterte CSP-CASL Syntax wird dazu verwendet, sowohl positive als auch negative Testfälle zu generieren. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass erwartetes und unerwünschtes Verhalten in den Testfäallen enthalten ist. Ferner werden Testterminologien für die CSP-CASL Spezifikation beschrieben, welche Softwareverfeinerungen und Erweiterungen untersuchen. Anschliessend wird die formale Definition von Softwareeigenschaften verwendet, um die Wiederverwendbarkeit von Testbestandteilen zu überprüfen. Diese Definitionen beschreiben die grundlegenden Eigenschaften im vorgeschlagenen Produkt und Prozessqualitäts- Framework. Ferner wird die Möglichkeit untersucht, die vorgeschlagenen Formalismus für die Entwicklung eines CMMI Prozesskonformen Frameworks zu verwenden. Dabei werden die Kernaspekte des CMMI Prozessmodells berücksichtigt. Das CMMI Compliance Bewertungssystem wurde entwickelt, um den Grad der Konformit ät der eingesetzten Softwareentwicklungsmethoden mit formalen Methoden zu bewerten. Ein generischer Algorithmus wird vorgeschlagen, um das Compliance Level der CMMI Prozessfelder und ihrer Komponenten zu ermitteln. Das Framework wird durch ein Tool unterstützt. Dieses Tool erlaubt es, die theoretischen Aspekte der vorgeschlagenen Theoreme praktisch zu unterstützen. Die Verwendbarkeit des vorgeschlagenen Frameworks wird an einem Anwendungsbeispiel aus der Medizintechnik gezeigt. Im Rahmen dieser Arbeit wird das Verständnis der Anwendung von formalen Methoden auf das Organisatorische Prozessmodell CMMI erweitert. Das komplette Framework wird repräsentiert durch die formale Spezifikationssprache CSP- CASL sowie der Prozessmodell CMMI. Ähnliche Ergebnisse können auch mit anderen formalen Methoden und Prozessverbesserungsmodellen erzielt werden. Diese Forschungsarbeit dagegen bildet einen Startpunkt für eine Prozessmodellkonformit ät mit einen auf formalen Methoden basierenden Softwaresystems sowie deren Entwicklung und Wartung. / The proposed formalisms and the other properties of formal methods are used to propose a framework of CMMI process model compliance. The core aspects of the CMMI process model are the process areas. A process area is a collection of best practices in a selected area. The CMMI compliance grading scheme is developed to evaluate the level of compliance with formal method based software development. A compliance algorithm is proposed to evaluate the process model through the evaluation of its components. The CMMI process areas are evaluated with a proposed algorithm. The compliance evaluation result is presented in the thesis. The complete framework is supported with a developed tool. This tool allows us to practically support our theoretical concepts. As a proof of concept, we explore our proposed framework for a medical instrument development and maintenance. In this thesis, the understanding of formal methods applicability is extended to the organizational process model, CMMI. The complete framework is presented for a formal specification language, CSP-CASL and process model, CMMI. However, similar result can be achieved with other formal methods for the compliance of other process models. This research is a starting point of process model compliance with formal methods. This has significant potential to automate the achievement of process and product quality goals of software systems.