Methodik für Modellgetriebene Softwareentwicklung

CPS4EU - Cyber Physical Systems 4 EU

Projektstart: 01.07.2019

 

Projektende: 30.06.2022

 

Projektträger: ECSEL 

 

Projektverantwortung vor Ort:

Prof. Dr. Bernhard Bauer

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität Augsburg:

Noël Hagemann

Julia Rauscher

 

Zusammenfassung

Cyber Physical Systems (CPS) sind eine neue Generation von Systemen, die intensive Konnektivität, embedded Computing und lokale Intelligenz vereinen, um eine Verbindung zwischen physischer und digitaler Welt zu erschaffen und ermöglichen die Zusammenarbeit zwischen diesen Systemen. Die Bedeutung von CPS nimmt mit der massiven Digitalisierung zu, eröffnet neue Marktchancen und stellt Europa vor neue Herausforderungen, um die starke europäische Position in dieser Grundlagentechnologie zu erhalten, zu stärken und auszubauen. Das Hauptziel von CPS4EU ist die Stärkung der CPS-Wertschöpfungskette durch die Schaffung europäischer KMUs und die Bereitstellung von CPS-Technologien, die wiederum die Führung der großen europäischen Konzerne in den wichtigsten Wirtschaftssektoren unterstützen sollen und auf diese Weise innovative Produkte anregen werden.

CBMD - Contract Based Modelling &Design

Projektstart: 01.07.2017

 

Projektende: 30.06.2019

 

Projektträger: Universität Augsburg

 

Projektverantwortung vor Ort:

Philipp Lohmüller

Thomas Driessen

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität Augsburg: Prof. Dr. Bernhard Bauer

 

 

Zusammenfassung

Software Funktionen werden heutzutage nicht isoliert voneinander betrieben, sondern i.d.R. bestehen zwischen diesen eine Vielzahl an Abhängigkeiten. Für die Hersteller einzelner Funktionen, wie auch für den Funktionsintegrator ist daher sehr schwierig bis unmöglich, alle Wechselwirkungen zwischen den inhärenten Zuständen vollständig zu überblicken. So entstehen Komplexitätseffekte, wie Emergenz, Common Mode Effekte, unerwünschte Aktivierungen von Betriebszuständen, Hidden Links und Dis-Funktionalitäten. Das Ziel des beantragten Projekts ist deshalb die Definition und Implementierung einer hierarchisch organisierten, rechnerbasierten Entwicklungsplattform für SW-intensive Systeme, die das Contract-Based-Design-Paradigma konsequent formal umsetzt. Demgemäß soll die Plattform hierarchisch, wie auch modular strukturiert sein, um sowohl einem top-down (Neuentwicklung), wie einem bottom-up Entwicklungsprozess (existierende Komponenten/Teilsysteme) folgen zu können und dazu alle notwendigen Entwurfs- und Prüfmodule enthalten, die zur Durchführung der Entwicklungsschritte über alle Prozessebenen im Sinne des CBD-Paradigmas erforderlich sind. Evaluation erfolgt über eine Fallstudie.

MAF - Model Analysis Framework: Datenflußbasierte Modellanalyse

Projektstart: 01.01.2009

 

Projektträger: Universität Augsburg

 

Projektverantwortung vor Ort: Christian Saad

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität Augsburg: Prof. Dr. Bernhard Bauer

 

 

Zusammenfassung

Ziel des "Model Analysis Framework" Projekts ist es, ein Kernframework (auf Basis des  Eclipse Modeling Frameworks) sowie eine darauf aufbauende Eclipse-basierte Entwicklungsumgebung zur Verfügung zu stellen, die die Implementierung dynamischer Modellanalysen ermöglicht.

 

Als Ausgangspunkt dient hierbei das aus dem Compilerbau stammende Datenflußanalyse-Verfahren. Dieses wird adaptiert um dynamische Verhaltungsstrukturen in Metamodellen zu beschrieben, welche dann im Anschluß für beliebige Modelle automatisiert ausgewertet werden können. Hierzu sollen Datenflußmengen als semantische Attribute an Metamodellelementen annotiert und deren Berechnungsvorschriften über OCL spezifiziert werden können.

 

Anwendungsfälle finden sich unter anderem in der Berechnung von Durchlaufzeiten in Geschäftsprozessen, der Generierung von Testfällen oder der Analyse von Modellmetriken.

 

 

MDSD4SIL

Projektstart: 01.09.2014

 

Projektende: 31.08.2016

 

Projektträger: Universität Augsburg

 

Projektverantwortung vor OrtProf. Dr. Bernhard Bauer

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität Augsburg:

Philipp Lohmüller

Adrian Rumpold

 

 

Zusammenfassung

Sicherheitskritische Produkte müssen bezüglich des elektronischen bzw. programmierbaren Systems gemäß den geltenden generischen und produktspezifischen Sicherheitsnormen entwickelt werden. Der in diesen Normen enthaltene Sicherheitsintegritätslevel (SIL) fordert für Produkte definierte Metriken bezüglich Zuverlässigkeit und Ausfallsicherheit der implementierten Sicherheitsfunktionen. Ziel ist, der steigenden Nachfrage nach sicherheitskritischen Systemen gerecht zu werden und deren Entwicklungsaufwand zu verringern. Modellgetriebene Softwareentwicklung hat sich als zentrale Technik zur schnellen und effizienten Systementwicklung etabliert. Aus Modellen werden bereits jetzt mit unter 100% des Codes generiert, jedoch erfolgen Analysen zur Bestimmung des SILs überwiegend manuell und unabhängig zu Modellen. Dies ist sehr zeitaufwändig, fehleranfällig, schwer zu verfolgen und erlaubt keine Wiederverwendung. Hauptziel dieses Projekts ist ein ganzheitlicher Ansatz für die Konzeption, Spezifikation, Analyse, Umsetzung und Erprobung einer Toolchain samt Methodik, die die Produktentwicklung als auch dessen sicherheitsrelevanter Zertifizierung aus einem zentralen Modell entscheidend unterstützt.

T3

Projektstart: 01.04.2018

 

Projektende: 31.03.2020

 

Projektträger: Universität Augsburg

 

Projektverantwortung vor OrtProf. Dr. Bernhard Bauer

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität AugsburgReinhard Pröll

 

 

Zusammenfassung

Ziel dieses Forschungsvorhabens ist eine automatisierte Bewertung vorhandener Tests (“Test the Test”, T3) mit Hilfe von Fault Injection sowie durch Mutationen des Prüflings (System under Test) softwareseitig, als auch hardwareseitig, die Qualität der Tests zu verbessern. Dazu sollen bestehende Ansätze für Software- und Hardwaretests um eine Qualitätsanalyse von Testfällen ergänzt werden, um den immer größer werdenden Sicherheitsanforderungen eingebetteter Systeme zu genügen und die Tests semi-automatisch an die Testergebnisse anzupassen.

 

Neben den klassischen Ansätzen zur Ermittlung der Testqualität wird im Rahmen von T3 eine bessere Möglichkeit zur Bewertung von Tests angestrebt. Dies soll einerseits über sog. “Front-Loading” von Testaktivitäten, d.h. Tests in frühen Phasen der Entwicklung (Designzeit) und deren Bewertung geschehen. Andererseits soll durch geeignete Adaption und Kombination klassischer Code-Metriken eine (semi-)automatische Verbesserung der Testqualität erreicht werden. Diese Bewertung soll über verschiedene Integrationsstufen hinweg in ähnlicher Art und Weise ermöglicht werden. Hierzu sollen die Ergebnisse dieser Entwicklungen anschließend in spezifische bestehende Software- und Hardware-Testwerkzeuge der Projektpartner integriert werden. Evaluiert werden die Ergebnisse durch Fallstudien.

ReTeC

Projektstart: 01.01.2015

 

Projektende: 31.12.2016

 

Projektträger: Universität Augsburg

 

Projektverantwortung vor OrtProf. Dr. Bernhard Bauer

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität Augsburg:

Reinhard Pröll

Christian Saad

 

 

Zusammenfassung

In ReTeC (Reduction of Test Complexity) wird eine neuartige Methodik inklusive Werkzeugen entwickelt, wodurch die Konzepte der Modellgetriebenen Softwareentwicklung (MDSD) und des Modellbasierten Testens (MBT) stärker gekoppelt werden. Die Projektpartner erarbeiten hierbei einen ganzheitlichen, modellbasierten und objektorientierten Ansatz für die Entwicklung und den Test eingebetteter Systeme. Im Fokus stehen dabei die Verbesserung der automatisierten Weiter- und Wiederverwendung von Entwicklungsartefakten und die Reduktion der Testkomplexität. Auf Basis bereits etablierter Entwicklungstools wird eine integrierte und durchgängige Lösung erstellt, die von Model-, Software-, bis Hardware-in-the-Loop den kompletten Testzyklus eines eingebetteten Systems abdeckt.

AgilPro/AOM/JWT

Agile Prozesse im ERP-Umfeld: Modellierung, Simulation und Ausführung agiler Prozesse / Java Workflow Tooling / Aspektorientierte Modellierung

Projektstart: 01.01.2006

 

Projektträger: High-Tech-Offensive Zukunft Bayern

 

Projektverantwortung vor OrtProf. Dr. Bernhard Bauer

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität Augsburg:

Stephan Roser
Florian Lautenbacher

 

 

Zusammenfassung

 

AgilPro:

Ziele dieses Projekts sind die Entwicklung einer Methodologie und eines Kernsystems für die Spezifikation, die Simulation, das Deployment und die Abarbeitung agiler Geschäftsprozesse und ihre Einbettung in bestehende oder proprietäre ERP-Systeme. Dafür wird ein schlankes und innovatives Prozessintegrationsframework entworfen, um die Brücke zwischen datenorientierten ERP-Systemen und den funktionsorientierten Prozess-Engines durch eine prozessorientierte Sicht zu schlagen. Um dies zu erreichen wird eine Modellierungsumgebung implementiert, in welcher die Modellierung der IT sowohl graphisch als auch per Domain-Specific-Language (DSL) aus verschiedenen Sichten stattfinden kann. Abgerundet wird dieses Projekt durch Fallstudien, in welchen die gewonnenen Erkenntnisse evaluiert werden. AgilPro ist im Internet zu finden unter www.agilpro.de.

 

AOM:

Im Rahmen des Projektes Java Workflow Tooling wurde ein Ansatz entwickelt, um beliebige  EMF-basierte Modelle um Aspekte zu erweitern. Dies ist nur ein Beispiel unserer Forschung im Bereich der aspekt-orientierten Modellierung.

 

JWT:

Weitere Informationen dazu siehe die offizielle Projektseite unter www.eclipse.org/jwt.

 

 

Projektbezogener Blog

BP2WS/MDA-based CBPs/Wf-Codegen

Von Geschäftsprozessen zu Web Services / MDA-basierte Realisierung von unternehmensübergreifenden Geschäftsprozessen / Workflow - Codegeneration framework

Projektstart: 01.01.2004

 

Projektträger: Universität Augsburg

 

Projektverantwortung vor OrtProf. Dr. Bernhard Bauer

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität Augsburg:

Dipl.-Inf. Stephan Roser
Dipl.-Inf. Florian Lautenbacher

 

 

Zusammenfassung

 

BP2WS:

BP2WS bringt mit den Themenkomplexen Model Driven Architecture (MDA) und Web Services zwei der vielversprechendsten Ansätze zusammen, welche die Investitionssicherheit in Softwareprojekte für Unternehmensanwendungen verbessern sollen. Es wird ein durchgängiges, MDA-basiertes Vorgehensmodell entwicklet, das den gesamten Prozess von der Anforderungsaufnahme und Geschäftsprozessmodellierung bis hin zu einer service-orientierten Implementierung umfasst. Das Vorgehensmodell wird dabei um, für die Abstraktionsebenen der MDA spezifische, Modellierungskonventionen und Transformationsregeln zwischen den Modellen ergänzt. Neben der Implementierung dieser Ergebnisse wird deren Anwendung anhand von Fallbeispielen gezeigt.

 

MDA-based CBPs:

Für Unternehmen ist es ein kritischer Erfolgsfaktor mit den ständigen Veränderungen ihrer Geschäftsbeziehungen durch anpassungsfähige Geschäftssysteme und Wertschöpfungsketten Schritt zu halten. Hierzu werden Verfahren, Methoden und Infrastrukturen zur Unterstützung einer durchgängigen Modellierung von Geschäftsprozessen benötigt, die Änderungen an auf der Geschäftsebene definierten Geschäftsprozesse ermöglichen und wohldefinierte (und möglicherweise stark automatisierte) Modelltransformationen und Verfeinerungen bis auf die Ebene von Informations- und Kommunikationstechnologiesysteme bereitstellen. In diesem Projekt werden Modelltransformationen basierend auf der modellgestützten Architektur spezifiziert, mit Hilfe derer service-orientierte IT-Modelle aus unternehmensübergreifenden Geschäftsprozessbeschreibungen abgeleitet werden können. Ein Schwerpunkt liegt in der Berücksichtigung der unterschiedlichen Repräsentation von Geschäftsprozessen in den verschiedenen Modellierungssprachen wie ARIS (Architecture of Integrated Information Systems) oder BPDM (Business Process Definition Metamodel). Zur Zeit wird einen Prototyp für eine automatisierte Transformation von ARIS zu BPDM implementiert.

 

Wf-Codegen

Das Workflow-Codegeneration Framework unterstützt Modellierer in der Transformation von graph-basierten Modellierungssprachen (wie z.B.  JWT oder  BPMN) in block-basierte Sprachen (wie Teile von  BPEL).
Wf-Codegen beinhaltet bereits Adapter für  AgilProsowie den IBM Rational Software Modeler (RSM), kann aber auch an andere Modellierungstools beliebig angepasst werden.
Wf-Codegen ist ein  SourceForge- Projekt und wurde auf DSM 2007 vorgestellt.

BRM3.0

Business Requirements Management 3.0

 

Projektstart: 01.08.2008

 

Laufzeit: 3 Jahre

 

Projektträger: FuE-Programm"Informations- und Kommunikationstechnik"des Freistaates Bayern

 

Projektverantwortung vor OrtProf. Dr. Bernhard Bauer

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität Augsburg:

Wolf Fischer
Stefan Fenn
Christian Saad

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen / Kooperationen: Companio AG, Neu Ulm

 

 

Zusammenfassung

Angesichts der verfügbaren technischen Möglichkeiten kann die heutige Software-mäßige Behandlung von Business Requirements nicht mehr als zeitgemäß betrachtet werden. Die Nutzung von unterschiedlichen und nicht integrierten Systemen zur Entwicklung von Produkten, Services und Software verhindert einen effektiven und effizienten Informationstransport und somit die Abbildung von Anforderungen auf die zu entwickelnden Produkte, Services und IT-Systeme. Nach groben Schätzungen entfallen heute 70% bis 90 % der Kosten von Produktverbesserungen in die Kommunikation und Strukturierung von Anforderungen.

 

In diesem Projekt wird deshalb ein neuartiges, kollaboratives und webbasiertes Business Requirements Management System (BRMS) entwickelt, das den kompletten Anforderungslebenszyklus bis hin zu deren Realisierung in Produkten, Services und Software und die Einbindung in Produkt-, Änderungs-, Konfigurations-, Qualitäts-, Prozess- und Risikomanagement abdeckt. Insbesondere soll dabei der Kontext der Requirements berücksichtigt werden.

 

BRM 3.0 setzt dazu auf Techniken und Methoden, welche die dynamische Bereitstellung beliebiger relevanter Kontexte, die effizienten Relevanzbestimmung semantischer Beziehungen zwischen Daten in den Bezugssystemen, die graphische Deklaration von Kontexten sowie benutzerzentrierte Auflösung relevanter Assoziationen (Reasoning) ermöglichen.

M3SOA

MID Modellierungsmethodik (M³) für Service-orientierte Architekturen

Projektstart: 01.08.2008

 

Projektträger: Universität Augsburg

 

Projektverantwortung vor OrtProf. Dr. Bernhard Bauer

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität Augsburg:

Florian Lautenbacher
Wolf Fischer

 

 

Zusammenfassung

M3SOA beschreibt eine Modellierungsmethodik (in Zusammenarbeit mit  MID) für service-orientierte Architekturen. Diese Modellierungsmethodik beinhaltet vier Abstraktionsebenen und erlaubt eine Verfeinerung von fachlichen Geschäftsservices bis hin zu BPEL oder WSDL-Code.

Situational Method Engineering

Projektstart: 01.01.2010

 

Projektträger: Universität Augsburg

 

Projektverantwortung vor Ort: Benjamin Honke

 

 

Zusammenfassung

Entwicklungsprojekte ohne ein methodisches Vorgehen bzw. einen definierten Prozess durchzuführen ist heutzutage nicht mehr denkbar. Immer komplexer werdende Anforderungen an das Produkt, über Firmengrenzen hinweg verteilte Entwicklerteams, eine Vielzahl an Methoden und Paradigmen der Entwicklung oder zu erfüllende Standards, machen es immer schwerer dieses Wissen zu verwalten und situations-gerecht einzusetzen. Für unsere situations-spezifisch Definition von Methoden, werden bekannte Techniken und Konzepte aus dem Bereich des „Situational Method Engineering“ in einem eigenen Metamodell umgesetzt und um fehlende Sichten und Konzepte erweitert. Während das Metamodell die Möglichkeit bietet Methoden und deren Bestandteile auf verschiedenen Abstraktionsebenen zu beschreiben, werden auf der anderen Seite auch Patterns zur Erstellung, Wiederverwendung und Anpassung von Methoden bereitgestellt. Dafür werden neue Techniken erforscht, die ein automatisches Tailoring und Variantenmanagement für komplexe Methoden ermöglichen. Dabei sollen insbesondere Standards, das entstehende Produkt und Zertifizierung in besonderem Masse Berücksichtigung finden.

Verde

Validation-driven design for component-based architectures

Projektstart: 01.06.2009

 

Projektende: 31.05.2012

 

Laufzeit: 42 Monate

 

Projektträger: BMBF (Bundesministerium für Bildung und Forschung)

 

Projektverantwortung vor Ort: Prof. Dr. Bernhard Bauer

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen der Universität Augsburg:

Dipl.Inf. (FH) Dipl.Math. Stefan Fenn
Dipl. Inf. Christian Saad

 

Beteiligte WissenschaftlerInnen / Kooperationen:

Verde Consortium

Infineon Technologies

 

 

Zusammenfassung

The growing complexity of software intensive, real-time embedded systems combined with constant quality and time-tomarket constraints creates new challenges for engineering practices. These systems are developed according to a traditional application of the verification-and-validation cycle, where V&V activities start only when implementation and integration is completed. Many major issues, often related to the architecture and introduced early in the process, are not found until integration and validation. At this point, they are more difficult and more expensive to fix. While preserving the V&V cycle, VERDE is promoting a more iterative and incremental approach to software development that will be driven by the early V&V activities. The two principal goals are to: 1. Develop a solution for iterative, incremental development and validation of RTES that integrates testing and analysis tools; 2. Foster the industrialisation of this solution through a close collaboration between technology providers and end users from different domains, specifically software radio, aerospace, railway and automotive. This ITEA 2 project will be an opportunity for a close collaboration between mature technology providers and end users from different sectors of the Industry, with the overall objective of investigating new directions for the next generation of engineering tools.

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