Frankfurt (Main), University, Diss., 2008.

Mit dem Memorandum des Arbeitskreises 5.10.3 „Komponentenorientierte betriebliche Anwendungssysteme“ der Gesellschaft für Informatik wurde ein Fortschritt hinsichtlich der Vereinheitlichung der Spezifikation von Fachkomponenten erzielt. Um jedoch Fachkomponenten in geeigneter Art und Weise wiederverwenden zu können, werden Systeme für deren Archivierung bzw. für das Wiederauffinden dieser benötigt, wie beispielsweise Komponenten- Repositorien oder Komponenten-Marktplätze. Der Vorschlag der vereinheitlichten Spezifikation von Fachkomponenten kann dabei als Grundlage für die Ausgestaltung eines derartigen Systems verwendet werden. Die Analyse der Spezifikationsmethode zeigt jedoch verschiedene Probleme und Schwachstellen hinsichtlich einer Verwendung in diesem Kontext. Einige dieser Probleme werden im Rahmen des Beitrages aufgezeigt sowie mögliche Lösungsansätze dafür diskutiert. Die erzielten Ergebnisse bilden die Grundlage für die weitere Arbeit hin zu einem Konzept eines Repositoriums für Fachkomponenten.

Aufgrund der Nachteile großer, unhandlicher Anwendungssysteme wird seit geraumer Zeit das Ziel verfolgt, derartige Systeme aus einer Menge von Softwarebausteinen zusammenzusetzen. Diese komponentenorientierte Vorgehensweise trägt insbesondere der Wiederverwendung bereits entwickelter Software Rechnung und bietet sowohl Anbietern als auch Nachfragern solcher Fachkomponenten viele potentielle Vorteile (z.B. hinsichtlich Qualität, Kosten, Flexibilität etc.). Um diese potentiellen Vorteile auch ausschöpfen zu können, müssen einige wichtige Voraussetzungen geschaffen werden. So ist es zwingend notwendig, eine Standardisierung von Fachkomponenten und deren Spezifikation vorzunehmen. Weiterhin bedarf es eines Systems für die Archivierung und das Wiederauffinden der standardisierten Fachkomponenten als Voraussetzung für deren Wiederverwendung. Hinsichtlich der Problemstellung einer Standardisierung von Fachkomponenten wurde in der Vergangenheit bereits intensive Vorarbeit geleistet. Diese Bestrebungen wurden schließlich durch den Arbeitskreis 5.10.3 der Gesellschaft für Informatik (GI) im Memorandum „Vorschlag zur Vereinheitlichung der Spezifikation von Fachkomponenten“ integriert. Die Problemstellung der Archivierung bzw. der Wiederauffindbarkeit von Fachkomponenten wurde hingegen bisher kaum berücksichtigt. Viele bereits entwickelte Konzepte von Komponentenbibliotheken verwalten archivierte Bausteine proprietär und bieten keine geeignete Möglichkeit der Verwaltung von standardisierten Komponenten. Um Fachkomponenten jedoch in der vorgesehenen Art und Weise wiederverwenden zu können, müssen diese Probleme mittels geeigneter Konzepte gelöst werden. Der Ansatz, ein Ordnungs- bzw. Dokumentationssystem zur Unterstützung der oben genannten Aufgaben zu entwickeln, welches Fachkomponenten auf der Basis der vereinheitlichten Spezifikationsmethode verwaltet, erscheint hier besonders vielversprechend. Ziel dieser Arbeit ist es, ein fachliches Konzept für ein derartiges Ordnungssystem in Form eines Komponenten-Repositoriums zu entwickeln, welches als Ausgangspunkt für die Realisierung eines prototypischen Softwaresystems verwendbar ist. Dabei sollen insbesondere die Ergebnisse der Standardisierungsbestrebungen des Arbeitskreises 5.10.3 der GI berücksichtigt werden.

Zur Beschreibung elektronischer Systeme hat SystemC inzwischen eine festen Platz in der Entwurfslandschaft gefunden. Ein wesentlicher Vorteil eines SystemC-Modells ist die bereits vorhandene Möglichkeit einer Simulation. Neben der rein funktionalen Simulation zur Entwurfsvalidierung ergeben sich für eine Simulation mit injizierten Fehlern zusätzliche Herausforderungen. In dieser Arbeit werden diverse Techniken zur Fehlerinjektion in SystemC vorgestellt. Einige vergleichende Experimente helfen diese Techniken zu bewerten. Anschließend werden einige Modelle präsentiert, die es gestatten, SystemC auch auf niederen Ebenen des Hardwareentwurfs einzusetzen. Mit den vorgeschlagenen Methoden eröffnet sich hiermit die Möglichkeit einer genauen Untersuchung zur Auswirkung von Hardwarefehlern in digitalen Schaltungen mit Hilfe von SystemC.

Der Elektrik/Elektronik- und der IT-Anteil steigt derzeit in den aktuellen Premium -Fahrzeugen stetig an. Durch den Verbau von immer mehr (hochvernetzten) Steuergeräten im Fahrzeug wird versucht, dem Wunsch der Kunden nach mehr Funktionalität, Sicherheit, etc. gerecht zu werden. Aufgrund der Komplexität und der großen Entwicklungssprünge sind jedoch die neuen Steuergeräte meistens nicht mehr kompatibel mit den Vorgänger-Steuergeräten. Hier ist ein großes Einsparpotenzial vorhanden und dies ist auch der Ansatzpunkt des Forschungsthemas ”CompA“ (Compatibility Analysis of Electronic Control Units), das in diesem Dokument beschrieben wird. Im Rahmen dieses Forschungsthemas wird eine Methode definiert, mit der zwei Steuergeräte auf Rückwärtskompatibilität untersucht werden können. Der Ansatz baut auf drei Schwerpunkten auf: • Definition eines Spezifikationsansatzes zur hinreichenden Beschreibung von Steuergeräten auf Basis eines XML-Schemas. Es werden hierbei sowohl die statischen als auch die dynamischen Eigenschaften abgebildet. Dieser neuartige Spezifikationsansatz bildet die Basis für den nächsten Schwerpunkt. • Definition einer Methode zur Analyse von Rückwärtskompatibilität von Steuergeräten auf Basis eines XML-Schemas. Die Rückwärtskompatibilität zweier Steuergeräte bzw. Systeme wird auf Basis der zugehörigen XML-Dokumente analysiert. Kern der Vergleichsmethode ist hierbei ein effizientes Mapping der XML-Dokumente und ein Experten-Regelwerk. • Definition einer Methode zur Kompatibilitätsanalyse von Message Sequence Charts (MSC). MSCs werden eingesetzt, um dynamisches Verhalten an der Schnittstelle von Steuergeräten zu beschreiben. In diesem Dokument wird ein Ansatz definiert, mit dem MSCs zueinander auf Rückwärtskompatibilität geprüft werden können. Der Vergleich erfolgt auf Basis deterministischer Automaten. Des Weiteren wird im vorliegenden Dokument ein Konzept für eine graphische Benutzeroberfläche (GUI) vorgestellt, die zur Spezifikation von Steuergeräten geeignet ist und sich adaptiv unterschiedlichen Schemata anpasst. Alle vorgestellten Konzepte wurden in einem Software-Tool implementiert und die Gültigkeit an mehreren Beispielen validiert.

Das System der Geometrischen Produktspezifikation und -verifikation ist eine umfangreiche Zusammenstellung von Normen, die die geometrische Produktspezifikation und den Nachweis der Bauteileigenschaften regelt. Die vorliegende Arbeit stellt die im Jahr 2012 gültigen Normen und deren Inhalte dar. Den Schwerpunkt bildet die funktionsgerechte Spezifikation. Ausgehend von den in den Normen festgelegten Möglichkeiten und bisherigen Ansätzen werden ein funktionsgerechtes Spezifikationsmodell abgeleitet und die Grenzen des Systems aufgezeigt.

Documentation is an essential activity in software development, for source code as well as modelling artefacts. Typically, documentation is created and maintained manually which leads to inconsistencies as documented artefacts like source code or models evolve during development. Existing approaches like literate/elucidative programming or literate modelling address these problems by deriving documentation from software development artefacts or vice versa. However, these approaches restrict themselves to a certain kind of artefact and to a certain phase of the software development life-cycle. In this paper, we propose elucidative development as a generalisation of these approaches supporting heterogeneous kinds of artefacts as well as the analysis, design and implementation phases of the software development life-cycle. Elucidative development allows for linking source code and model artefacts into documentation and thus, maintains and updates their presentation semi-automatically. We present DEFT as an integrated development environment for elucidative development. We show, how DEFT can be applied to language specifications like the UML specification and help to avoid inconsistencies caused by maintenance and evolution of such a specification.

Der vorliegende Band der wissenschaftlichen Schriftenreihe Eingebettete Selbstorganisierende Systeme widmet sich dem Entwurf von verteilten Eingebetteten Systemen. Einsatzgebiete solcher Systeme sind unter anderem Missions- und Steuerungssysteme von Flugzeugen (Aerospace-Anwendungen) und , mit zunehmender Vernetzung, der Automotive Bereich. Hier gilt es höchste Sicherheitsstandards einzuhalten und maximale Verfügbarkeit zu garantieren. In dieser Arbeit wird diese Problematik frühzeitig im Entwurfsprozess, in der Spezifikationsphase, aufgegriffen. Es werden Implementierungsvarianten wie Hardware und Software sowie Systemkomponenten wie Berechungskomponenten und Kommunikationskomponenten unterschieden. Für die übergreifende Spezifikation wird auf Grundlage des π-Kalküls ein formales Framework, das eine einheitliche Modellierung von Teilsystemen in den unterschiedlichen Entwurfsphasen unterstützt, entwickelt. Besonderer Schwerpunkt der Untersuchungen von Herrn Förster liegt auf Erweiterungen von Systemspezifikationen. So wird es möglich, Teilkomponenten zu verändern oder zu substituieren und die Gesamtspezifikation auf Korrektheit und Konsistenz automatisiert zu überprüfen. / This volume of the scientific series Eingebettete, selbstorganisierende Systeme (Embedded Self-Organized Systems) gives an outline of the design of distributed embedded systems. Fields of application for such systems are, amongst others, mission systems and control systems of airplanes (aeronautic applications) and - with increasing level of integration - also the automotive area. In this area it is essential to meet highest safety standards and to ensure the maximum of availability. Mr Förster addresses these problems in an early state of the design process, namely the specification. Implementation versions like hardware and software are differentiated as well as system components like computation components and communication components. For a general specification Mr Förster develops a formal framework based on the pi-calculus, which supports a standardised modelling of modules in different design steps. The main focus of Mr Förster's research is the extension of system specifications. Therefore it will be possible to modify or substitute modules and to check automatically the correctness and consistency of the total specification. Mr Förster can prove the correctness of his approach and demonstrates impressively the complexity by clearly defined extension relations and formally verifiable embedding in the pi-calculus formalism. A detailed example shows the practical relevance of this research. I am glad that Mr Förster publishes his important research in this scientific series. So I hope you will enjoy reading it and benefit from it.

NJ, Univ., Dep. of Economics, Diss.--Princeton, 2005. / Kopie, ersch. im Verl. UMI, Ann Arbor, Mich. - Enth. 3 Beitr.

Der vorliegende Band der wissenschaftlichen Schriftenreihe Eingebettete Selbstorganisierende Systeme widmet sich dem Entwurf von verteilten Eingebetteten Systemen. Einsatzgebiete solcher Systeme sind unter anderem Missions- und Steuerungssysteme von Flugzeugen (Aerospace-Anwendungen) und , mit zunehmender Vernetzung, der Automotive Bereich. Hier gilt es höchste Sicherheitsstandards einzuhalten und maximale Verfügbarkeit zu garantieren. In dieser Arbeit wird diese Problematik frühzeitig im Entwurfsprozess, in der Spezifikationsphase, aufgegriffen. Es werden Implementierungsvarianten wie Hardware und Software sowie Systemkomponenten wie Berechungskomponenten und Kommunikationskomponenten unterschieden. Für die übergreifende Spezifikation wird auf Grundlage des π-Kalküls ein formales Framework, das eine einheitliche Modellierung von Teilsystemen in den unterschiedlichen Entwurfsphasen unterstützt, entwickelt. Besonderer Schwerpunkt der Untersuchungen von Herrn Förster liegt auf Erweiterungen von Systemspezifikationen. So wird es möglich, Teilkomponenten zu verändern oder zu substituieren und die Gesamtspezifikation auf Korrektheit und Konsistenz automatisiert zu überprüfen. / This volume of the scientific series Eingebettete, selbstorganisierende Systeme (Embedded Self-Organized Systems) gives an outline of the design of distributed embedded systems. Fields of application for such systems are, amongst others, mission systems and control systems of airplanes (aeronautic applications) and - with increasing level of integration - also the automotive area. In this area it is essential to meet highest safety standards and to ensure the maximum of availability. Mr Förster addresses these problems in an early state of the design process, namely the specification. Implementation versions like hardware and software are differentiated as well as system components like computation components and communication components. For a general specification Mr Förster develops a formal framework based on the pi-calculus, which supports a standardised modelling of modules in different design steps. The main focus of Mr Förster's research is the extension of system specifications. Therefore it will be possible to modify or substitute modules and to check automatically the correctness and consistency of the total specification. Mr Förster can prove the correctness of his approach and demonstrates impressively the complexity by clearly defined extension relations and formally verifiable embedding in the pi-calculus formalism. A detailed example shows the practical relevance of this research. I am glad that Mr Förster publishes his important research in this scientific series. So I hope you will enjoy reading it and benefit from it.