Softwareentwicklung

Der Nutzen von Modellierung in der Embedded-Entwicklung

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Grenzen des MBD bei Entwurf und Validierung komplexer Systeme

Produktfunktionen werden heute weitgehend in Form Software (SW) basierter Automaten realisiert. Die Vorteile dieser Vorgehensweise bestehen in der einfachen Implementierung selbst komplizierter, nicht-linearer Funktionen mit vielen Betriebsmodi, hoher Flexibilität sowie leichter Modifizierbarkeit. Die Kehrseite ist die unvorstellbar hohe Anzahl von unbekannten und unerwünschten Zuständen, die SW Automaten einnehmen können.

Einer Studie des MIT von 2007 zufolge kann bspw. ein Traffic Collision Avoidance System (TCAS) bis zu 1040 Zustände erreichen. SW-Funktionen heutiger Produkte werden nicht isoliert voneinander betrieben. In der Regel besteht zwischen ihnen eine ausgeprägte Interoperabilität.

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Für die Hersteller einzelner Funktionen, wie auch für den Funktionsintegrator ist es daher sehr schwierig bis unmöglich, alle Wechselwirkungen zwischen den inhärenten Zuständen der beteiligten Funktionen vollständig zu überblicken. So entstehen drei typische Komplexitätseffekte: Hidden Links, Emergenz und Dis-Funktionalität. Diese können die Sicherheit des Gesamtsystems empfindlich beeinträchtigen.

Mit den klassischen Methoden des MBD gelingt es nicht, diese Effekte vollständig zu erfassen und auszuschließen. Es ist zudem fraglich, ob selbst der Zustandsraum der Modelle durch Simulation in seiner Ganzheit überblickt werden kann. Einen Ausweg aus dieser Situation bietet die Methode des „Component Contract Based Design (CCBD)“.

Der Ansatz garantiert durch entsprechende Vorkehrungen eine Begrenzung der Eigenschaften und Zustände der beteiligten Komponenten auf ein überschaubares Maß. Die Garantie wird durch Relationen zwischen „Annahmen (assumptions)“ und „Zusagen (promises)“, ähnlich einem „Vertrag“ formalisiert.

Henning Butz erklärt in seinem Vortrag auf der MESCONF die oben genannten Eigenschaften komplexer Systeme, die Grenzen verschiedener MBD Ansätze und stellt diesen das Verfahren des CCBD gegenüber. Anhand ausgewählter Beispiele wird der Vorteil der Methode, insbesondere bei der Validation komplexer Funktionen, demonstriert.

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