Verfügbarkeit: Modellbasierte Softwareentwicklung für eingebettete Systeme verstehen und anwenden

Modellbasierte Softwareentwicklung für eingebettete Systeme verstehen und anwenden:

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Bibliographische Detailangaben
Beteiligte Personen:	Weilkiens, Tim (VerfasserIn), Huwaldt, Alexander (VerfasserIn), Mottok, Jürgen ca. 20./21. Jh (VerfasserIn), Roth, Stephan (VerfasserIn), Willert, Andreas (VerfasserIn)
Format:	Buch
Sprache:	Deutsch
Ausgabe:	1. Auflage
Schlagwörter:	Funktionssicherheit Eingebettetes System Softwarewerkzeug Modellgetriebene Entwicklung Softwareentwicklung Metamodell Modellbasiertes Testen Requirements engineering Softwarearchitektur
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Beschreibung:	Auf dem Umschlag: Ein Modell sagt mehr als 1.000 Bilder!
Umfang:	xvi, 367 Seiten Illustrationen, Diagramme 24 cm x 16.5 cm
ISBN:	9783864905247 3864905249

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adam_text	vii Inhaltsübersicht 1 Einleitung 1 2 Basiswissen 13 3 Modellbasierte Softwareprozesse und Toollandschaften 43 4 Modellbasiertes Requirements Engineering 61 5 Modellbasierte Architekturbeschreibung 83 6 Modellbasiertes Softwaredesign 103 7 Modellbasiertes Testen 145 8 Integration von Werkzeugen 171 9 Modellbasierte funktionale Sicherheit 187 10 Metamodellierung 221 11 Einführung eines modellbasierten Ansatzes in einer Organisation 235 12 Lebenslanges Lernen 249 13 Fazit 277 Inhaltsübersicht viii Anhang A Ausblick: Skizze eines Reifegradmodells für MDSE 281 В Kurzreferenz UML und SysML 295 C Glossar 335 D Literaturverzeichnis 355 Stichwortverzeichnis 363 ix Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 1.1 Warum gerade jetzt dieses Buch? . 1 1.2 Wie sollte man dieses Buch lesen?. 3 1.3 Was ist an eingebetteten Systemen so besonders?. 1.4 Wie sieht das typische Zielsystem aus?. 5 1.5 Fallbeispiele . 1.5.1 1.5.2 1.5.3 1.5.4 1 4 7 Die Anlagensteuerung. 7 Die Baumaschine. 8 Das Energie-Monitoring-System . 9 Das Beispielsystem SimLine. 9 1.6 Das Manifest . 10 2 Basiswissen 2.1 Was sind eingebettete Systeme? . 13 2.2 Software Engineering für eingebettete Systeme. 2.3 Der Qualitätsbegriff. 19 2.3.1 2.3.2 2.3.3 13 16 Externe Qualität. 19 Interne Qualität. 19 Qualitätskriterien nach ISO/IEC 25010 . 20 2.4 Einführung in Model-Driven SoftwareEngineering . 23 2.5 Komplexität. 24 2.6 Unser Gehirn als Engpass. 26 2.7 Vorgehensweisen und Techniken, um einer steigenden Komplexität zu begegnen . 27 2.8 Komplexen Systemen lässt sich nicht mit simplen Methoden begegnen 28 Inhaltsverzeichnis x 2.9 Verstehbarkeit und Redundanz. 29 2.10 2.11 Was ist ein Modell?. 33 Modelle helfen, die Zukunft vorwegzunehmen? . 36 2.12 Modelle helfen zu abstrahieren? .38 2.13 Resümee: Nutzen von MDSE?. 40 3 Modellbasierte Softwareprozesse und Toollandschaften 3.1 Klassifikation von Modellierungswerkzeugen . 43 43 3.1.1 3.2 Modellierungswerkzeuge der Kategorie A (universelle Malwerkzeuge) . 47 3.1.2 Modellierungswerkzeuge der Kategorie В (spezialisierte Malwerkzeuge). 47 3.1.3 Modellierungswerkzeuge der Kategorie C (einfache Modellierungswerkzeuge mitModelldatenbank) . . 47 3.1.4 Modellierungswerkzeuge der Kategorie D (vollständiger Zyklus einer Embedded-SoftwareEngineering-Werkzeugkette). 48 Vorgehensmodelle. 48 3.3 3.2.1 SYSMOD Zickzack trifft auf IBM Rational Harmony.49 3.2.2 Spezifikation oder Lösung? . 50 3.2.3 Wiederverwendung . 52 Best Practice für kleine Teams. 53 4 Modellbasiertes Requirements Engineering 4.1 Requirements Engineering . 61 4.2 4.3 Anforderungen in der Modellierung .62 Anforderungen und Architektur im Zickzack .64 4.4 Szenario: Modellbasierte Spezifikation mit UML erstellen. 66 4.5 4.4.1 Überblick über Methode .66 4.4.2 Problemanalyse .66 4.4.3 Basisarchitektur.68 4.4.4 Systemidee und Systemziele .69 4.4.5 Stakeholder und Anforderungen. 70 4.4.6 Systemkontext .71 4.4.7 Anwendungsfälle und Aktivitäten .72 4.4.8 Fachwissen. 75 4.4.9 Szenarien . 76 Mehr Modellierung: Ausführbare Spezifikation . 77 4.6 Weniger Modellierung: Diagramme für Anforderungsdokumente . 80 61 Inhaltsverzeichnis 4.7 xi Neuentwicklung versus Weiterentwicklung . 80 4.7.1 4.7.2 4.7.3 Basisarchitektur. 81 Anwendungsfälle. 81 Szenarien. 81 5 Modellbasierte Architekturbeschreibung 5.1 Architektur - Was ist das eigentlich? . 83 5.2 Die technische Softwarearchitektur . 5.3 Architekturmuster und deren Bedeutung . 88 5.4 Das Laufzeitsystem als Basismuster in eingebetteten Applikationen . 90 5.5 Referenzmuster für eine Laufzeitarchitektur. 94 5.6 5.5.1 Sensorik, Einlesen, Filtern, Bewerten. 5.5.2 Transformation der Sensorik in Aktivitäten(Verarbeitung) 5.5.3 Ausgabe der Daten und Ansteuerung der Aktoren. Fachliche Architektur. 96 97 97 97 5.7 Architektur-Assessment . 98 6 Modellbasiertes Softwaredesign 6.1 Gesichtspunkte der fachlichen Architektur und des Designs. 103 6.2 Hierarchische Dekomposition . 6.3 Diskretisierungs-und Laufzeiteffekte im Design. 115 6.4 Softwaredesignprinzipien. 118 6.5 6.4.1 Was ist ein Prinzip?. 6.4.2 Grundlegende Designprinzipien. 6.4.3 Designprinzipien in der Modellierung. Hardwareabstraktion . 118 119 123 123 6.5.1 6.5.2 6.5.3 6.5.4 6.5.5 6.5.6 124 124 127 130 133 136 Ausgangssituation. Evolution der Mikrocontrollerprogrammierung in C . Die klassische Vorgehensweise mit der UML . Die graue Theorie. Lösungsansätze für die Modellierung . Lösungsansätze für die Codegenerierung. 83 85 103 105 7 Modellbasiertes Testen 7.1 Warum eigentlich testen? . 145 7.2 Nicht nur sicherstellen, dass es funktioniert. 146 7.2.1 7.2.2 7.2.3 7.2.4 146 146 147 147 Ein angstfreies Refactoring ermöglichen . Besseres Softwaredesign . Ausführbare Dokumentation. Tests helfen, Entwicklungskosten zu sparen . 145 Inhaltsverzeichnis xii 7.3 Die Testpyramide . 148 7.4 7.5 Test-Driven Development (TDD). 151 7.4.1 Viel älter als vermutet: Test First!. 151 7.4.2 TDD: Red - Green - Refactor . 153 Model-Based Testing (МВТ). 154 7.6 UML Testing Profile (UTP).155 7.7 7.8 Ein praktisches Beispiel.156 Werkzeuge, die dieses Vorgehen unterstützen .163 8 Integration von Werkzeugen 8.1 Anforderungen an Schnittstellen zu Werkzeugen unterschiedlicher Disziplinen . 172 171 8.2 8.1.1 Digital Twin. 172 8.1.2 Traceability aus Safety-Gesichtspunkten . 173 8.1.3 Projekt-und Workload-Management.173 Synchronisation der Daten zwischen Repositories. 175 8.3 Zentrales Repository. 176 8.4 8.5 Ein Werkzeug für alles.178 OSLC - Open Services for Lifecycle Collaboration . 179 8.6 ХМІ - Austausch von Daten innerhalb der Fachdomäne MDSE . . . 181 8.7 ReqlF zum Austausch von Anforderungen. 181 8.8 FMI (Functional Mock-up Interface).182 8.9 SysML Extension for Physical Interaction and Signal Flow Simulation (SysPhS). 183 8.10 AUTOSAR . 184 8.11 Stand der Praxis.184 9 Modellbasierte funktionale Sicherheit 9.1 9.2 Funktionale Sicherheit. 187 Entwurfsmuster der funktionalen Sicherheit .190 9.2.1 9.2.2 9.2.3 9.2.4 9.2.5 9.2.6 9.2.7 187 Zufällige und systematische Fehler .191 Symmetrische und diversitäre Redundanz . 193 Architekturmuster . 195 Monitor-Actuator Pattern (MAP). 198 Homogenous Redundancy Pattern (HRP) .200 Triple Modular Redundancy Pattern (TMR) .202 SIL-Empfehlung für die Safety and Reliability Design Patterns. 206 Inhaltsverzeichnis 9.3 9.4 9.5 9.6 xiii Vom Modell zum sicheren Quellcode: Coding-Standards für die sichere Programmierung. 207 9.3.1 Normativer Hintergrund. 9.3.2 MISRA-C und MISRA-C++ . 9.3.3 Prüfwerkzeuge. 9.3.4 Codegenerierung. Das Safety and Reliability Profile der UML . 207 208 209 209 210 Praktische Anwendung der Modellierung im Kontext sicherheitskritischer Systeme. 9.5.1 Beweis der Korrektheit der Transformation . 9.5.2 Verifikation der Qualität des Werkzeugs. 9.5.3 Zertifiziertes Framework. Vorteile der modellgetriebenen Entwicklung im Safety-Kontext . . . 211 212 213 213 214 9.6.1 9.6.2 9.6.3 9.7 Traceability. Semiformale Spezifikation. Normen empfehlen den Einsatz von formalen und/oder semiformalen Methoden und Notationen. 9.6.4 Automatisierte Transformationen. 9.6.5 Modellierungsrichtlinien (Guidelines). 9.6.6 Dokumentation. Modellgetriebene Entwicklung mit der UML. 214 215 216 216 217 218 218 10 MetamodelNerung 221 10.1 10.2 Modell und Metamodell. 221 UML-Metamodelle . 223 10.3 EAST-ADL. 10.4 AADL. 230 10.5 Vergleich EAST-ADL und AADL. 232 11 Einführung eines modellbasierten Ansatzes in einer Organisation 11.1 Ausgangslage . 236 11.2 Vorgehen . 237 11.3 11.2.1 Problem analysieren . 11.2.2 Idee und Ziele des Vorgehens . 11.2.3 Stakeholder und Anforderungen. 11.2.4 Methodikkontext . 11.2.5 Anwendungsfälle. 11.2.6 Fachwissenmodell . 11.2.7 Verifikation und Validierung. Auswahl der Modellierungssprachen . 225 235 237 238 239 240 240 242 242 243 Inhaltsverzeichnis xiv 11.4 11.5 Auswahl der Modelliemngswerkzeuge. 244 Typische Fehler. 245 11.5.1 11.5.2 11.5.3 11.5.4 11.5.5 Schnellstart.245 Übergewicht.245 Einsame Insel.246 Elfenbeinturm . 246 Aus der Lernkurve fliegen . 246 12 Lebenslanges Lernen 249 12.1 Lernen - die Sicht des Konstruktivismus . 249 12.2 Kompetenzen - der Blick auf die modellbasierte Softwareentwicklung.251 12.3 Agilität - Lernen mit Methoden und Praktiken. 254 12.4 Psychologische Grundlagen von Fehlern .261 12.5 12.6 12.4.1 Denkfallen als Fehlerursache . 261 Software Craftsmanship - ein Beispiel. 264 Modellierungskultur ֊ ein Kodex .266 12.6.1 Manifest ֊ Modeling of Embedded Systems.266 12.6.2 Big Picture - der Blick auf den Kodex einer Modellierungskultur. 266 12.6.3 Moderation - die konstruktive Kommunikation . 267 12.6.4 Reflexion - Lernen durch Reflektieren. 268 12.6.5 Selbstverpflichtung - selbstgesteuertes Lernen als Entwickler und als Team .269 12.6.6 Teamradar - ein Feedbackbarometer.270 12.6.7 Experten als Teamcoach - Agenten der Veränderung.272 12.6.8 Funktionale Sicherheit - ein Beitrag der normativen Sicherheitskultur. 272 13 Fazit 277 Anhang A Ausblick: Skizze eines Reifegradmodells für MDSE 281 A.l A.2 Flintergrund und Motivation.281 Die Skizze als ein Start - Diskussionsforum. 283 A.3 - Ausgangslage Manifest - Ziele kompakt.284 A.4 Die Reifegrade - der Weg in die Modellierungskultur. 285 A.5 Evaluation und Fragenkatalog . 292 xv Inhaltsverzeichnis В Kurzreferenz UML und SysML B.l Eine kurze Geschichte der UML. 296 B.2 B.3 Aufbau und Architektur der UML . 297 Anwendungsfalldiagramm . 299 B.4 B.3.1 Akteur. B.3.2 Anwendungsfall . B.3.3 Anwendungsfallbeziehungen. Aktivitätsdiagramm . 299 300 300 300 B.5 B.4.1 Aktivität und Aktivitätsparameter. B.4.2 Aktion und Pin . B.4.3 Kontroll- und Objektfluss. B.4.4 Start- und Endknoten . B.4.5 Entscheidung und Zusammenführung. B.4.6 Splitting und Synchronisation. Klassendiagramm. 301 302 303 304 304 304 305 B.6 B.5.1 Klasse und Objekt. B.5.2 Attribut. B.5.3 Operation. B.5.4 Assoziation. B.5.5 Komposition. B.5.6 Generalisierung . B.5.7 Signal . B.5.8 Datentyp. B.5.9 Templates. Kompositionsstrukturdiagramm. 305 306 306 307 308 308 308 309 309 310 B.7 B.6.1 Konnektor. 311 B.6.2 Port. 312 Sequenzdiagramm . 314 B.8 B.7.1 Interaktion . B.7.2 Lebenslinie . B.7.3 Nachricht . B.7.4 Kombiniertes Fragment. B.7.5 Zeitliche Zusicherungen . Zustandsdiagramm. 314 315 316 316 317 317 B.8.1 B.8.2 B.8.3 В.8.4 B.8.5 318 319 319 320 321 Zustandsautomat . Zustand. Transition. Start- und Endzustand. Pseudozustand. 295 xvi В.9 Inhaltsverzeichnis Paketdiagramm. 322 В.9.1 Paket und Modell. 322 В.9.2 Pakete importieren. 323 B.9.3 Modellbibliothek. 323 B.10 Querschnittselemente.323 B.10.1 Kommentar .323 B.10.2 Zusicherung.324 B.10.3 Trace-Beziehung. 324 B.ll Profil. 324 B.ll.l B.11.2 B.11.3 B.11.4 SysML . 326 MARTE. 329 UML Testing Profile (UTP) . 331 MDESE-Profil (basierend auf SYSMOD-Profil) . 332 C Glossar 335 D Literaturverzeichnis 355 Stichwortverzeichnis 363
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Signatur:	0102 DAT 310f 2018 A 3942 Lageplan
Exemplar 1	Ausleihbar Am Standort