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Agile modellbasierte Software- und Systementwicklung in sicherheitskritischem Umfeld

Die verstärkte Entwicklung komplexer cyber-physischer Systeme (CPS), insbesondere in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, stellt die betroffenen Unternehmen vor völlig neue Herausforderungen. Diese Systeme unterliegen in der Regel strengen Anforderungen, und immer mehr Normen müssen in der Software nachvollziehbar abgebildet werden. Da sich diese Anforderungen jedoch oft schnell ändern (neue Vorschriften, neue Technologien, etc.), hat sich in der Softwareentwicklung die „agile Entwicklung“ etabliert. Mit ihren iterativen Entwicklungsschritten ermöglicht sie eine flexible Anpassung der Software während der Entwicklungsphase. Bei CPS müssen jedoch Hardware und Software eng zusammenarbeiten, wobei Hardwareentwicklungen in der Regel nicht agil durchgeführt werden können. Daraus ergeben sich heute in den betroffenen Branchen große Herausforderungen, wenn es darum geht, Hard- und Software in Systemen zu verschmelzen. In der Hardwareentwicklung wird nun versucht, durch Ansätze wie Co-Simulation oder die Arbeit mit digitalen Zwillingen mehr Agilität zu erreichen. Um in solchen oft unübersichtlichen CPS-Entwicklungsprozessen den Überblick, die Kontrolle und die Reproduzierbarkeit zu behalten, ist die „agile modellbasierte Software- und Systementwicklung“ ein geeigneter Ansatz. In solchen interaktiven Modellen lässt sich das Zusammenspiel von Hard- und Software übersichtlich darstellen und gleichzeitig revisionssicher dokumentieren. Alle Informationen laufen im grafischen Modell zusammen und auch alle im System auftretenden Fehler werden dort dargestellt. Für diesen Schritt fehlte jedoch bisher eine leistungsfähige Lösung für Konfigurationsmanagementmodelle.

Im Vortrag stellen wir unser „Agile Modeling Manifesto“ vor und zeigen, warum das Thema Agilität in direktem Zusammenhang mit dem Konfigurationsmanagement steht. Beispiele aus der Automobilbranche unterstreichen die Aktualität und Bedeutung dieser Entwicklung.

Agile modellbasierte Software- und Systementwicklung in sicherheitskritischem Umfeld

Die verstärkte Entwicklung komplexer cyber-physischer Systeme (CPS), insbesondere in der Automobil- und Luftfahrtindustrie, stellt die betroffenen Unternehmen vor völlig neue Herausforderungen. Diese Systeme unterliegen in der Regel strengen Anforderungen, und immer mehr Normen müssen in der Software nachvollziehbar abgebildet werden. Da sich diese Anforderungen jedoch oft schnell ändern (neue Vorschriften, neue Technologien, etc.), hat sich in der Softwareentwicklung die „agile Entwicklung“ etabliert. Mit ihren iterativen Entwicklungsschritten ermöglicht sie eine flexible Anpassung der Software während der Entwicklungsphase. Bei CPS müssen jedoch Hardware und Software eng zusammenarbeiten, wobei Hardwareentwicklungen in der Regel nicht agil durchgeführt werden können. Daraus ergeben sich heute in den betroffenen Branchen große Herausforderungen, wenn es darum geht, Hard- und Software in Systemen zu verschmelzen. In der Hardwareentwicklung wird nun versucht, durch Ansätze wie Co-Simulation oder die Arbeit mit digitalen Zwillingen mehr Agilität zu erreichen. Um in solchen oft unübersichtlichen CPS-Entwicklungsprozessen den Überblick, die Kontrolle und die Reproduzierbarkeit zu behalten, ist die „agile modellbasierte Software- und Systementwicklung“ ein geeigneter Ansatz. In solchen interaktiven Modellen lässt sich das Zusammenspiel von Hard- und Software übersichtlich darstellen und gleichzeitig revisionssicher dokumentieren. Alle Informationen laufen im grafischen Modell zusammen und auch alle im System auftretenden Fehler werden dort dargestellt. Für diesen Schritt fehlte jedoch bisher eine leistungsfähige Lösung für Konfigurationsmanagementmodelle.

Im Vortrag stellen wir unser „Agile Modeling Manifesto“ vor und zeigen, warum das Thema Agilität in direktem Zusammenhang mit dem Konfigurationsmanagement steht. Beispiele aus der Automobilbranche unterstreichen die Aktualität und Bedeutung dieser Entwicklung.

Wie sieht meine Architektur eigentlich aus?

Wie sieht meine Architektur eigentlich aus und wie sollte sie aussehen?

Die Beantwortung dieser Frage ist äußerst wichtig für jedes Embedded Software Projekt.

Im Vortrag werden zunächst die zu Grunde liegenden Fragen beleuchtet:

  • Was ist wichtig für eine gute Architektur?
  • Welche Abstraktionen will ich in meiner Architektur sehen?
  • Wie stelle ich diese dar?
  • Welche Methoden und Tools unterstützen mich dabei?

Im Anschluss werden zwei gegensätzliche Vorgehensweisen zur Problemlösung vorgestellt. Beim generativen top-down Ansatz wird aus Architekturmodellen der Code für architekturrelevante Struktur und Verhalten generiert. Beim analytischen bottom-up Ansatz werden aus existierendem Code Abstraktionen in die Modelle gebracht und dargestellt. Die Vor- und Nachteile der beiden Wege für existierende und neue Projekte werden anhand von Beispielen live demonstriert.

Nutzen:

  • Verständnis für die Verwendung von Modellen für die Architekturbeschreibung
  • Kennenlernen von Methoden für die Analyse und Generierung von Architekturen

Wie sieht meine Architektur eigentlich aus?

Wie sieht meine Architektur eigentlich aus und wie sollte sie aussehen?

Die Beantwortung dieser Frage ist äußerst wichtig für jedes Embedded Software Projekt.

Im Vortrag werden zunächst die zu Grunde liegenden Fragen beleuchtet:

  • Was ist wichtig für eine gute Architektur?
  • Welche Abstraktionen will ich in meiner Architektur sehen?
  • Wie stelle ich diese dar?
  • Welche Methoden und Tools unterstützen mich dabei?

Im Anschluss werden zwei gegensätzliche Vorgehensweisen zur Problemlösung vorgestellt. Beim generativen top-down Ansatz wird aus Architekturmodellen der Code für architekturrelevante Struktur und Verhalten generiert. Beim analytischen bottom-up Ansatz werden aus existierendem Code Abstraktionen in die Modelle gebracht und dargestellt. Die Vor- und Nachteile der beiden Wege für existierende und neue Projekte werden anhand von Beispielen live demonstriert.

Nutzen:

  • Verständnis für die Verwendung von Modellen für die Architekturbeschreibung
  • Kennenlernen von Methoden für die Analyse und Generierung von Architekturen

Modellbasiertes Testen im agilen Umfeld

Im Vortrag stellt Dr. Martin Beißer vor, wie man ein Testdesign für agile Teams aufsetzten kann, das mit den Sprints wächst und alle Änderungen mitmacht. Dabei stellt er vor, wie man User-Stories in Testmodelle umsetzt und daraus Tests generiert, und welche Vorteile sich ergeben, wenn man Änderungen kurzfristig ins Testdesign einfließen lassen kann und trotzdem rechtzeitig alle Testfälle zur Testdurchführung bereitstehen.

Modellbasiertes Testen im agilen Umfeld

Im Vortrag stellt Dr. Martin Beißer vor, wie man ein Testdesign für agile Teams aufsetzten kann, das mit den Sprints wächst und alle Änderungen mitmacht. Dabei stellt er vor, wie man User-Stories in Testmodelle umsetzt und daraus Tests generiert, und welche Vorteile sich ergeben, wenn man Änderungen kurzfristig ins Testdesign einfließen lassen kann und trotzdem rechtzeitig alle Testfälle zur Testdurchführung bereitstehen.

IBM Rhapsody TestConductor: Invarianten-Check als komplimentäre Erweiterung des anforderungsbasierten Testens

Innovative und qualitativ hochwertige Software ist in vielen Branchen ein wesentlicher Treiber für den Geschäftserfolg. Dabei muss Qualität in alle Aspekte der Produktentwicklung integriert werden, angefangen bei den Anforderungen. IBM Engineering Systems Design Rhapsody und sein TestConductor Add-On unterstützen seit vielen Jahren den modellbasierten, anforderungsbasierten Test auf Basis von UML und SysML. Diese Präsentation zeigt nun, wie wir Rhapsody TestConductor um sogenannte “Invarianten-Checks” erweitern, die komplementär während der herkömmlichen Testausführung überprüft werden. So erzielt man sofort eine größere Testtiefe, die zu mehr Effizienz und Effektivität führt.

IBM Rhapsody TestConductor: Invarianten-Check als komplimentäre Erweiterung des anforderungsbasierten Testens

Innovative und qualitativ hochwertige Software ist in vielen Branchen ein wesentlicher Treiber für den Geschäftserfolg. Dabei muss Qualität in alle Aspekte der Produktentwicklung integriert werden, angefangen bei den Anforderungen. IBM Engineering Systems Design Rhapsody und sein TestConductor Add-On unterstützen seit vielen Jahren den modellbasierten, anforderungsbasierten Test auf Basis von UML und SysML. Diese Präsentation zeigt nun, wie wir Rhapsody TestConductor um sogenannte “Invarianten-Checks” erweitern, die komplementär während der herkömmlichen Testausführung überprüft werden. So erzielt man sofort eine größere Testtiefe, die zu mehr Effizienz und Effektivität führt.

Logo Sodius Willert

Wie können Sie SysML- und UML-Domänen verbinden?

Durch automatisierte SysML-zu-UML-Modelltransformation maximieren Sie ganz erheblich die Vorteile der Modellierung.

Sowohl UML (Unified Modeling Language) als auch SysML (Systems Modeling Language) sind weit verbreitete Industriestandard-Notationen für die Modellierung komplexer Software und Systeme. Die Vorteile der Arbeit mit Modellierung, z.B. Klarheit der Architektur, eindeutige Spezifikation von Verhalten oder Schnittstellen und vieles mehr haben zahlreichen Projekten , um Erfolg verholfen. Führende Modellierungstools, wie IBM Engineering Rhapsody, stehen zur Verfügung, um die Vorteile der Modellierung in der System- und Softwareentwicklung voll auszuschöpfen. Für sicherheitskritische Anwendungen hat sich die Modellierungssoftware für eingebettete Systeme mit UML besonders bewährt. SysML ist eine neuere Notation, die auf UML basiert und für die Anforderungen von Teams entwickelt wurde, die komplexe heterogene Systeme entwickeln, z.B. Cyber-Physische Systeme (CPS).

Systemingenieure in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie und anderen Branchen werden durch die zunehmende Größe und Komplexität ihrer Lösungen, einschließlich Mechanik-, Mechatronik-, Hardware- und Softwarekomponenten in verteilten oder verschachtelten System-of-System-Szenarien, herausgefordert. SysML bietet diesen Ingenieuren die Möglichkeit,  ihre technischen Herausforderungen zu meistern. Obwohl IBM Rhapsody die UML- und SysML-Modellierung unterstützt, besteht die Herausforderung darin, eine nahtlose „Übergabe“ eines SysML-Modells auf Systemebene, das die in Software zu implementierende Funktionalität umfassen soll, an das mit UML arbeitende Softwareteam sicherzustellen. Die manuelle  Transformation von SysML in UML kann ein umständliches und fehleranfälliges Verfahren sein. Eine automatisierte Transformation von SysML in UML spart Teams viel Zeit und reduziert Missverständnisse und Fehler.

In diesem Vortrag beleuchten wir eine pragmatische Lösung für die automatisierte Transformation und diskutieren Beispiele, z.B. aus der Automobilindustrie. Hoch entwickelte und komplexe Systeme für autonomes Fahren werden typischerweise in SysML modelliert, während die Software UML-konform zu AUTOSAR implementiert werden muss. Abschließend geben wir einen Ausblick auf zukünftige Optionen und Optimierungen.

Walter van der Heiden
Mitgesellschafter der Holding SodiusWillert SAS und Technischer Geschäftsführer der Willert Software Tools GmbH
Praktische Erfahrung im Bereich Embedded Softwareentwicklung seit 1995 in den Bereichen

  • Embedded Softwareentwicklung
  • Entwicklung von Embedded Software Tools wie Compiler, Debugger, RTOS, Codegeneratoren und UML Frameworks
  • Support und Vertrieb von Software Entwicklungs-Tools
  • Schulungen und technisches Coaching in Embedded SW Projekten

E-Mail: wvdheiden@sodiuswillert.com

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Wie können Sie SysML- und UML-Domänen verbinden?

Durch automatisierte SysML-zu-UML-Modelltransformation maximieren Sie ganz erheblich die Vorteile der Modellierung.

Sowohl UML (Unified Modeling Language) als auch SysML (Systems Modeling Language) sind weit verbreitete Industriestandard-Notationen für die Modellierung komplexer Software und Systeme. Die Vorteile der Arbeit mit Modellierung, z.B. Klarheit der Architektur, eindeutige Spezifikation von Verhalten oder Schnittstellen und vieles mehr haben zahlreichen Projekten , um Erfolg verholfen. Führende Modellierungstools, wie IBM Engineering Rhapsody, stehen zur Verfügung, um die Vorteile der Modellierung in der System- und Softwareentwicklung voll auszuschöpfen. Für sicherheitskritische Anwendungen hat sich die Modellierungssoftware für eingebettete Systeme mit UML besonders bewährt. SysML ist eine neuere Notation, die auf UML basiert und für die Anforderungen von Teams entwickelt wurde, die komplexe heterogene Systeme entwickeln, z.B. Cyber-Physische Systeme (CPS).

Systemingenieure in der Automobil-, Luft- und Raumfahrtindustrie und anderen Branchen werden durch die zunehmende Größe und Komplexität ihrer Lösungen, einschließlich Mechanik-, Mechatronik-, Hardware- und Softwarekomponenten in verteilten oder verschachtelten System-of-System-Szenarien, herausgefordert. SysML bietet diesen Ingenieuren die Möglichkeit,  ihre technischen Herausforderungen zu meistern. Obwohl IBM Rhapsody die UML- und SysML-Modellierung unterstützt, besteht die Herausforderung darin, eine nahtlose „Übergabe“ eines SysML-Modells auf Systemebene, das die in Software zu implementierende Funktionalität umfassen soll, an das mit UML arbeitende Softwareteam sicherzustellen. Die manuelle  Transformation von SysML in UML kann ein umständliches und fehleranfälliges Verfahren sein. Eine automatisierte Transformation von SysML in UML spart Teams viel Zeit und reduziert Missverständnisse und Fehler.

In diesem Vortrag beleuchten wir eine pragmatische Lösung für die automatisierte Transformation und diskutieren Beispiele, z.B. aus der Automobilindustrie. Hoch entwickelte und komplexe Systeme für autonomes Fahren werden typischerweise in SysML modelliert, während die Software UML-konform zu AUTOSAR implementiert werden muss. Abschließend geben wir einen Ausblick auf zukünftige Optionen und Optimierungen.

Walter van der Heiden
Mitgesellschafter der Holding SodiusWillert SAS und Technischer Geschäftsführer der Willert Software Tools GmbH
Praktische Erfahrung im Bereich Embedded Softwareentwicklung seit 1995 in den Bereichen

  • Embedded Softwareentwicklung
  • Entwicklung von Embedded Software Tools wie Compiler, Debugger, RTOS, Codegeneratoren und UML Frameworks
  • Support und Vertrieb von Software Entwicklungs-Tools
  • Schulungen und technisches Coaching in Embedded SW Projekten

E-Mail: wvdheiden@sodiuswillert.com