Entwurfsorientierte Modellierung Eingebetteter Systeme

Es ist allgemein anerkannt, dass das grosste Potenzial zur Verbesserung der Softwarequalitat und zur Optimierung der Prozesseffizienz in der fruhen Phase der Software-Entwicklung liegt. In dieser Phase zielen Verfahren und Techniken des Requirements-Engineerings auf eine Systematisierung des Softwareentwurfs und auf eine proaktive Qualitatssicherung entlang des gesamten Entwicklungszyklus ab. Das Requirements-Engineering nimmt hierbei eine exponierte Schlusselstellung ein, die stark interdisziplinar beeinflusst ist. Dieser Einfluss fuhrt in der Praxis jedoch zu einer Vielzahl von heterogenen, unterschiedlich formalen und schwierig kombinierbaren Techniken, so dass die Definition eines integrierten Requirements-Engineering-Prozesses (REP) oftmals nicht moglich ist. In dieser Arbeit wird ein neuer, innovativer Requirements-Engineering-Prozess eingefuhrt, der auf eine minimale Anzahl der benutzten Verfahrensschritte und auf die Integration der eingesetzten Techniken zielt. Der Prozess der entwurfsorientierten Modellierung gibt ein strukturiertes, ingenieurmassiges Verfahren vor, wie Anforderungen erhoben und systematisch in ein umfassendes Modell des betrachteten Systems ubergefuhrt werden konnen. Der durch das Verfahren definierte Informationsfluss ist luckenlos und in allen Phasen des Prozesses nachvollziehbar. Durch die starke Ausrichtung aller Entwurfsschritte auf ein domanenspezifisches Architekturmodell werden die Konsistenz, die Eindeutigkeit und die Widerspruchsfreiheit der erhobenen Anforderungen sichergestellt. Der Prozess der entwurfsorientierten Modellierung sieht den Einsatz eines Domanenmodells als Kerntechnologie vor. Hierzu wird in dieser Arbeit die Architekturbeschreibungssprache AML (Automotive Modeling Language) definiert, die den architekturzentrierten, ganzheitlich modellbasierten Entwurf verteilter Systeme ermoglicht. Die AML ist eine prazise definierte Sprache mit formaler Semantik, die ADL-typische Konstrukte (ADL = Architecture Description Language) mit domanenspezifischen Konstrukten kombiniert, so dass der Architekturentwurf auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen unterstutzt wird. Architekturmodelle der AML dienen daruber hinaus auch als Grundlage zur Bewertung von Designentscheidungen, indem sie mit nichtfunktionalen Informationen angereichert werden konnen. Erstmals wird in dieser Arbeit ein neuartiges Verfahren zur Definition einer modellbasierten Entwurfssprache eingesetzt. Entgegen der ublichen Praxis, die Sprachdefinition mithilfe eines Metamodells anzugeben, wird die Syntax der AML in der Modelltheorie KMScheme spezifiziert. Dadurch wird der bausteinorientierte Aufbau der AML ermoglicht und es stehen Konzepte zur Unterstutzung des Produktlinienansatzes zur Verfugung. Daruber hinaus konnen Systemkonfigurationen explizit dargestellt und der Aufbau der Architektur kann an einem System von Abstraktionsebenen ausgerichtet werden. Alle Konzepte der Modelltheorie sind durch die Ruckfuhrung auf Konzepte der axiomatischen Mengenlehre formal fundiert und erlauben den korrekten, konsistenten und redundanzfreien Sprachentwurf modellbasierter Techniken.