Simulink Architecture Comprehension and Analysis

Software-basierte Systeme durchdringen nahezu alle Bereiche des modernen Lebens. Dabei werden klassische eingebettete Systeme mehr und mehr zu autonomen und offenen Systemen, die auf ihre Umwelt reagieren und im Verbund mit anderen Systemen übergeordnete Ziele verfolgen. Modellbildung ist ein vielversprechender Ansatz, die Komplexität solcher multifunktionalen Systeme zu beherrschen. Dazu werden die Systeme in der Regel in Teilsysteme herunter gebrochen, die dann eine Menge von Teilfunktionen realisieren. Auf der Ebene der Teilfunktionen hat sich Matlab-Simulink in vielen Unternehmen, z.B. in der Automobilbranche, als de-facto Standard für die modellbasierte Entwicklung von eingebetteten Systemen etabliert. Die verschiedenen Teilfunktionen eines multifunktionalen Systems werden jedoch häufig arbeitsteilig und meist in unterschiedlichen Abteilungen eines Unternehmens entwickelt und erst sehr spät im Entwicklungsprozess zu einem Gesamtsystem integriert. Ein Gesamtsystem wird somit durch eine Menge lose gekoppelter und autark entwickelter Simulink-Modelle beschrieben, das Wissen über deren Kommunikationsbeziehungen ist lediglich implizit vorhanden und geht im Zuge der Softwareevolution zunehmend verloren. Wenn die verschiedenen Funktionen zu einem Gesamtsystem integriert werden, kommt es daher häufig zu unerwünschtem und oftmals nicht vorhergesehenem Verhalten. Eine Analyse der entsprechenden Interaktionen einzelner Teilfunktionen ist derzeit lediglich auf Basis des generierten Quellcodes möglich. Dies steht jedoch in eklatantem Widerspruch zum Paradigma der modellbasierten Softwareentwicklung und führt derzeit zu hohen Integrationskosten. Ziel dieses Projekts ist eine konsequente Anhebung aller integrativen Analysetätigkeiten auf die Modellebene. Hierzu entwickeln wir Techniken zur automatisierten Extraktion komplexer Abhängigkeitsbeziehungen zwischen Simulink-Modellen, sowie darauf aufbauende Analyseverfahren zur frühzeitigen Identifikation von Schwachstellen und Risiken für eine spätere Integration der Teilfunktionen. Dies führt zu einem erhöhten "architektonischen" Verständnis über die Menge der Teilmodelle und letzten Endes zu einer Senkung der Integrationskosten. Alle erarbeiteten Konzepte werden prototypisch umgesetzt, in das etablierte Qualitätssicherungswerkzeug M-XRAY der Firma MES integriert und in Fallstudien zusammen mit unserem assoziierten Partner Daimler AG evaluiert.