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Prof. Dr. Ina Schieferdecker
Prof. Dr. Ina Schieferdecker
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MESA - Metamodellierung zur Automatisierung

01. Juli 2005 bis 30. Juni 2007

Innovation im Fahrzeug ist durch Software entscheidend geprägt und wird dadurch in Zukunft erst möglich. Hierbei muss die Software im Automobil jedoch hohen Anforderungen gerecht werden. Hinzu kommen komplexe Systemarchitekturen im Fahrzeug mit hochgradig vernetzen Rechnern. Klassische Methoden und Werkzeuge der Systementwicklung lassen sich in diesem Umfeld nur bedingt und nicht immer effizient einsetzen. Automotive Software- und Systems Engineering hat sich dadurch zu einem wichtigen Innovationstreiber der nächsten Jahre entwickelt.
Im Projekt MESA (Metamodellierung zur Automatisierung von Analyse- und Entwicklungsmethoden für Software im Automobil) wird in diesem aktuellen Themenfeld der Automobilindustrie untersucht, wie sich bereits existierende Methoden, Architekturen und Prozesse für das Automotive Software- und Systems Engineering durch den Einsatz innovativer und bewährter Technologien aus den Bereichen der Softwaretechnik optimieren lassen.
Auf den folgenden Seiten erfahren Sie mehr über die aktuellen Herausforderungen der Automobilindustrie, die zu erreichenden Projekt-Ziele sowie der eingesetzten Technologien. Wenn Sie dieses oder ein verwandtes Themenfeld interessiert, bitten wir Sie mit uns Kontakt aufzunehmen!

Herausforderung

In modernen Fahrzeugen wird eine ständig wachsende Zahl von Funktionen durch elektronische Bauteile realisiert. Der Anteil von Fahrzeugfunktionen (z.B. Abstandsradar, X-by-Wire, ESP etc.), die dabei durch Software gesteuert werden, nimmt kontinuierlich zu.

Allerdings hat die heutige Fahrzeugelektronik auch einen erheblichen Anteil an auftretenden Problemen. Die Beherrschung der vor allem durch verteilte softwarebasierte Fahrzeugfunktionen zunehmenden Systemkomplexität wird daher für Fahrzeughersteller und deren Zulieferer zukünftig zum zentralen wettbewerbsentscheidenden Entwicklungsaspekt. Die Probleme bei der Entwicklung von eingebetteter Fahrzeugsoftware ähneln denen, die auch in andern Branchen zu beobachten sind:

  • Entwicklungsinformationen werden häufig als Textdokumente weitergeben,
  • Die Struktur der Entwicklungsinformation und die Beziehungen einzelner Artefakte sind nicht präzise formuliert.
  • Änderungen, besonders solche die die frühen Entwicklungsphasen betreffen, lassen sich nur mit hohem Aufwand konsistent einpflegen,
  • eine Nachvollziehbarkeit der einzelnen Entwicklungsschritte über die Entwicklungsphasen hinweg ist nur schwerlich möglich,
  • der Prozess ist nur in Teilen automatisiert,
  • die eingesetzten Werkzeuge sind nicht miteinander integriert.

Die Herausforderung des Projektes MESA besteht darin, die genannten Problemfelder mit den modernen Methoden der Softwaretechnik, insbesondere der modellbasierten Entwicklung, zu adressieren. Dabei müssen die speziellen Rahmenbedingungen der Automobilindustrie beachtet werden. Bestehende Prozesse müssen im Wesentlichen erhalten und die vorhandenen Entwicklungswerkzeuge müssen integriert werden.

Ziele

Die Projektziele sind:

  • Metamodellierung von Entwicklungsartefakten

Unter Heranziehung von neuen Technologien der Softwareentwicklung wird ein Konzept entwickelt, wie die Semantik der Entwicklungsartefakte, die in den Phasen Funktionsanforderungsanalyse, Systemarchitekturdesign und Integrationsplanung erzeugt werden, in Form von Metamodellen formalisiert werden kann. Die speziellen Entwicklungsprozesse der Automobilindustrie werden analysiert und berücksichtigt.

  • Automotiv-spezifische Metamodelle

Für die genannten Entwicklungsphasen werden mit Hilfe des entwickelten Konzeptes und unter Berücksichtigung automotivspezifischer Gesichtspunkte und Anforderungen konkrete Metamodelle bereitgestellt.

  • Metamodellierung der Beziehungen zwischen Artefakten

Es wird ein Konzept entwickelt, wie die Arten der Beziehungen zwischen diesen Artefakten (Konsistenzregeln, Abhängigkeiten, Trace-Beziehungen, Analyse der Auswirkungen von Änderungen, ...) basierend auf Metamodellen formalisiert werden können.

  • Automotiv-spezifische Entwicklungsrichtlinien

Es wird ein Konzept entwickelt und realisiert, das die Formalisierung und automatische Überprüfung von Entwicklungsrichtlinien auf der Basis der Metamodelle und der darin enthaltenen Beziehungen zwischen Entwicklungsartefakten ermöglicht.

Zusätzlich wird aufbauend auf den Projektergebnissen ein Konzept für die Integration in die bestehenden Entwicklungsprozesse bei Volkswagen entwickelt, um eine praxisgerechte Einführung zu ermöglichen.

Technologie

Im Projekt MESA werden konsequent modellbasierte Entwicklungstechniken, insbesondere die Metamodellierung und das automatische Constraint-checking angewendet. In einem ersten Schritt werden die in den adressierten Entwicklungsphasen relevanten Entwicklungsinformationen in einem MOF-konformen Metamodell formalisiert. Mittels speziellen Generatoren werden dann so genannte Repositories für Modelle erzeugt und in einer Entwicklungsinfrastruktur miteinander integriert. Grundlage hierfür sind einerseits offene standardisierte Schnittstellen der Repositories (CORBA, XML) und andererseits die bereits im Metamodell beschriebenen Relationen der Entwicklungsartefakte untereinander. Über die offenen Schnittstellen werden die speziellen Werkzeuge der Autmobilindustrie (z.B. Matlab/Simulink, DOORS) durch Adaptoren mit den jeweiligen Repositories verbunden. Modelle können dann mit dem herkömmlichen Werkzeug erstellt werden, anschließend wird die relevante Information aber in das Repository überführt und es können zusätzliche Informationen eingebracht werden, die beispielsweise der Nachvollziehbarkeit über mehrere Entwicklungsphasen hinweg dienen.

Ebenfalls auf der Basis der offenen Schnittstellen der Repositories werden OCL-Constraintchecker angebunden. Damit lassen sich Richtlinien automatisch überprüfen, die vorher als OCL Constraint formalisiert wurden.

Partner

Das Projekt MESA wird von der Investitionsbank Berlin im Rahmen des Profit-Programms gefördert und von FOKUS gemeinsam mit der Carmeq GmbH durchgeführt.