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Sonderforschungsbereich 501 Ergebnisse und Forschungsbeiträge 6.9.00, 9:05.

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2 Sonderforschungsbereich 501 Ergebnisse und Forschungsbeiträge , 9:05

3 Sonderforschungsbereich 501 Organisationsstruktur der Teilprojekte

4 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Projektbereiche Organisation Projektbereich D Prototypanwendungen Projektbereich B Generische Modelle und Methoden der Systementwicklung Projektbereich A SE-Labor Projektbereich C Beschreibungs- techniken

5 Sonderforschungsbereich 501 Prozeßorientierte Teilprojektübersicht

6 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Übersicht Projekt n Planung Ausführung und Umplanung Projektplan Projektziele und -charakteristika ProblemSW-Produkt Projekt 1 projektübergreifende Daten Projektdatenbank 1 Projektdatenbank n Projektorganisation Erfahrungsorganisation Ablage Wiederverwendung Prozesse Erfahrungsdatenbank

7 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Projektorganisation PlanungProjektplan Projektziele und -charakteristika ProblemSW-Produkt Projektmanagement Qualitätssicherung Problembeschr. B-Anforderungen E-Anforderungen Systementwurf Komp-Anforderungen Komp-Entwurf ausführb. Komp. benutzbares System benutztes System Kode ausführb. System Prozesse

8 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Prozeßplanung Problem Projektmanagement Qualitätssicherung Planung Aufwand Fehler initiiert Umplanung Plan- vorgaben Erfahrungsdatenbank (projektspezifisch und projektübergreifend) Ablage und Wiederverwendung Wieder- verwendung Initiale PlanungPlaning on-the-fly SW-Produkt umfassender Projektplan Prozesse

9 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Referenzprozeß Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Betriebssystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem Hardware Systemintegration Systementwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Integrationstest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- produkte Erstellung Systementwurf Anforderungsanalyse Anwendungswissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Prozesse

10 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt A1 SE-Labor

11 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung A1 A1 Problem Projektmanagement Qualitätssicherung Planung Aufwand Fehler Plan- vorgaben Erfahrungsdatenbank (projektspezifisch und projektübergreifend) Ablage und Wiederverwendung Wieder- verwendung Initiale PlanungPlaning on-the-fly SW-Produkt umfassender Projektplan Prozesse n SFB-EDB SFB-EDB Referenzprozeß Techniken n PlaST PlaST SE-Labor n Hardware Hardware n Software Software

12 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A1 - Techniken (Übersicht) n SFB 501 Erfahrungsdatenbank (SFB-EDB) l Systematische Dokumentation der durchgeführten Experimente im SE-Labor l Aufbereitung und zentrale Ablage von externem und durch Experimente im SFB 501 gewonnenem Erfahrungswissen l Unterstützung bei der Durchführung neuer Experimente durch Bereitstellung von existierendem Erfahrungswissen in der Planungs- und Durchführungsphase n Konfigurationsmanagement mit PlaST l Umfassende Verwaltung von Artefakten (Entwicklungsprodukte, Messdaten, Prozesse) und Konfigurationen zur Unterstützung der Experimentdurchführung Zusätzlich verwendete Techniken: n SFB 501 Experimentiermethodik l Methodische Unterstützung bei der Planung und Durchführung von Experimenten im SE-Labor anhand der in B1 entwickelten Methodik n Zielorientierte Erfassung von Meßdaten l Definition von Messzielen und Ableitung von Maßen nach dem Goal-Question-Metrics- Ansatz zur quantitativen Analyse von Experimenten im SE-Labor A1 Techniken n SFB-EDB SFB-EDB Referenzprozeß Techniken n PlaST PlaST SE-Labor n Hardware Hardware n Software Software

13 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A1 - Techniken: SFB-EDB SFB-EDB Rollenkonzept: n Integrierte Verwaltung von Projekt- und Wiederverwendungsdaten: l In Bearbeitung befindliche Projektdaten können gesperrt werden l Getrennte Zugriffsrechte auf Mess- und Projektdaten (laufender Projekte) n Benutzer-definierbare hierarchische Zugriffsstruktur über maßgeschneiderte Schnittstellen Charakterisierungsvektor-Konzept: n Trennung zwischen Erfahrungsdaten und beschreibenden Meta-Daten n Ermöglicht beliebig viele, heterogene Repräsentationen eines Erfahrungselements n Setzt Erfahrungselemente zueinander in (semantische) Beziehungen n Auf den Erfahrungselement-Typ angepaßtes Set von beschreibenden Attributen Erfahrung Charakterisierungs- vektor Links Attribute Beziehungen Erfahrungselement Repräsentation(en) DB Admin. EB Manager Assistant Developer Guest Quality Manager Project Manager Quality Manager Assistant EB Manager A1 Techniken n SFB-EDB SFB-EDB Referenzprozeß Techniken n PlaST PlaST SE-Labor n Hardware Hardware n Software Software

14 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A1 - Techniken: SCM mit PlaST PlanungAusführung PlaST-ProdOMo Projektplan Prozess-def.Produkt-def.Maß-def. Experiment n SFB-EDB Prozess e Produkte Mess- daten LL PlaST-Server Gemeinsame Planung n Integration von Produkt- und Prozessplanung n Produktmodell n Ressourcen (Werkzeugbindung) n Zugriffsrechte (Lesen, Schreiben) n Zustandsmodell n Automatisierte Konsistenzprüfung des Plans Umfassende Verwaltung n Verwaltung von n Produkten, Konfigurationen n Prozessen n Messdaten, Erfahrungen (Lessons Learned) n Prozessabhängige Steuerung n Graphische (GUI) und textuelle API- Client-Schnittstelle A1 Techniken n SFB-EDB SFB-EDB Referenzprozeß Techniken n PlaST PlaST SE-Labor n Hardware Hardware n Software Software

15 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A1 - Infrastrukturangebot SE-Labor Prozessmaschine PlanungswerkzeugeAnalysewerkzeuge Plattform- Werkzeuge Anforderungs- werkzeuge Compiler Test- werkzeuge Software- Entwicklungs- werkzeuge Experiment- übergreifender Datenbereich (OWS) Experiment- spezifischer Datenbereich (ESS) SFB-EDB Uni-Backbone... Hardware Plattform PC 1 PC 6 PC 7 PC PC Server SUN Sparc 'sep1' SUN Sparc 'sep2' SUN E 250 'sep4' SUN E 250 'sep3' X-Terminal 'xsep01' X-Terminal 'xsep07' X-Terminal 'xsep08' X-Terminal 'xsep14'... A1 Techniken n SFB-EDB SFB-EDB Referenzprozeß Techniken n PlaST PlaST SE-Labor n Hardware Hardware n Software Software

16 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A1 - Hardwareausstattung SE-Labor Hardware Plattform: n Rechner l 2 SUN SS 20 Rechner (sep1 & sep2) l 2 SUN E 250 Rechner (sep3 & sep4) l 16 PC-Arbeitsplätze -verteilt auf die einzelnen Arbeitsgruppen -verbunden über das Uni-Backbone l 1 PC-Server (Pentium III 450 MHz) (MILOS-Server) n Terminals l 14 NCD Dialogstationen (Standort: SE-Labor Gebäude 48) A1 Techniken n SFB-EDB SFB-EDB Referenzprozeß Techniken n PlaST PlaST SE-Labor n Hardware Hardware n Software Software

17 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A1 - Softwareausstattung SE-Labor (1) Plattform-Werkzeuge: n Sammlung von Werkzeugen zur Unterstützung des Verbesserungsprozesses n Beispiele: l GQM Aspect & Planner: (Textuelle) Erstellung und Wartung von GQM-Plänen l MoST: Textuelle Modellierung von MVP-L Prozessmodellen und statische Analysen l ProTail: Generierung von maßgeschneiderten Prozessplänen l PlaST pro : ProdOMo: Produktorientierte Modellierung von Entwicklungsprozessen PlaST: Umfassendes Software-Konfigurationsmanagement l MILOS: Plattform für die prozessgesteuerte Ausführung von Projekten A1 Techniken n SFB-EDB SFB-EDB Referenzprozeß Techniken n PlaST PlaST SE-Labor n Hardware Hardware n Software Software

18 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A1 - Softwareausstattung SE-Labor (2) Software-Entwicklungswerkzeuge: n Sammlung von Werkzeugen zur Softwareerstellung n Beispiele: l DictTool: Web-basiertes, datenbank-gestütztes Projekt-Dictionary l ILOG Views: Erstellung von Grafischen Benutzerschnittstellen (GUI Builder) l Jave Developer Kit (JDK 1.2.2): Entwicklungsumgebung für JAVA Applikationen l SDT / TAU: SDL/MSC Entwicklungsumgebung für nebenläufige, verteilte Systeme l STATEMATE Magnum: Anforderungsorientierte Prototyp-Entwicklung auf der Basis von Statecharts l StP-OMT/UML: CASE-Werkzeug zur Unterstützung der OMT und UML Prozesse A1 Techniken n SFB-EDB SFB-EDB Referenzprozeß Techniken n PlaST PlaST SE-Labor n Hardware Hardware n Software Software

19 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt A2 Integrierte Planungs- und Ausführungsumgebung

20 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung A2 A2 MILOS Project Plan Management Workflow Management Projektmanagement Planung Initiale Planung umfassender Projektplan PlanverfeinerungPlanänderungen Mess- Werkzeuge SW- Entwicklungs- Tools Planungs- und Modellierungs- Werkzeuge Qualitätssicherung Aufwand Fehler Prozesse Referenzprozeß Planung & Abwick. Architektur Evaluation Techniken

21 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A2 - Techniken MILOS Project Plan Management Workflow Management Integrierte Projektplanung und -abwicklung MILOS Architektur Evaluation A2 Prozesse Referenzprozeß Planung & Abwick. Architektur Evaluation Techniken

22 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge MILOS Project Plan Management Workflow Management A2 - Integrierte Projektplanung und -abwicklung Planer Donald Dagmar To do: Input Documents: Output Documents: Komponenten-Kode bearbeiten Komponenten- Designdokument Komponenten- Sourcecode... To do: Input Documents: Output Documents: Komponenten-Kode Qualitätsanalyse Komponenten- Sourcecode Qualitätsanalyse- Ergebnisdokument... Qualitätsanalyse- Anforderungsdokument Planung/Umplanung mit MILOS Prozessmodell-basierte Planung. Automatische Benachrichtigung betroffener Bearbeiter. Anbindung eines kommerziellen Planungs-Werkzeugs. Planung/Umplanung mit MILOS Prozessmodell-basierte Planung. Automatische Benachrichtigung betroffener Bearbeiter. Anbindung eines kommerziellen Planungs-Werkzeugs. Abwicklung mit MILOS Zugriff auf Dokumente über individuelle To-Do-Listen. Automatische Benachrichtigung über relevante Projektablauf-Ereignisse. (Teil-)automatische Aktualisierung des Projektzustands bei Planänderungen. Einbettung in das SE-Labor. Abwicklung mit MILOS Zugriff auf Dokumente über individuelle To-Do-Listen. Automatische Benachrichtigung über relevante Projektablauf-Ereignisse. (Teil-)automatische Aktualisierung des Projektzustands bei Planänderungen. Einbettung in das SE-Labor. A2 Prozesse Referenzprozeß Planung & Abwick. Architektur Evaluation Techniken

23 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A2 - MILOS Architektur A2 Prozesse Referenzprozeß Planung & Abwick. Architektur Evaluation Techniken

24 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A2 - Evaluation Kontrollierte Experimente GQM-Plan Projektplan Erfassungsbögen Messbögen Fragebögen Gefahren der internen Validität Kein Einfluss auf zwischenzeitliches Geschehen Reifung verändert das Ergebnis über die Zeit Testen kann Teilnehmer sensibilisieren Falsche Auswahl der Teilnehmer gefährdet Ergebnis Unterschiedliche Instrumentierung verfälscht Ergebnis Zeitbegrenzung limitiert Umfang der Untersuchung MILOS ist ein Prototyp Gefahren der internen Validität Kein Einfluss auf zwischenzeitliches Geschehen Reifung verändert das Ergebnis über die Zeit Testen kann Teilnehmer sensibilisieren Falsche Auswahl der Teilnehmer gefährdet Ergebnis Unterschiedliche Instrumentierung verfälscht Ergebnis Zeitbegrenzung limitiert Umfang der Untersuchung MILOS ist ein Prototyp Gefahren der externen Validität Repräsentativität der Subjekte des SW-Entwicklungsprojekts der Umplanungen Reaktive Umwelteinflüsse Einflüsse aufgrund des Experimentierstatuses Gefahren der externen Validität Repräsentativität der Subjekte des SW-Entwicklungsprojekts der Umplanungen Reaktive Umwelteinflüsse Einflüsse aufgrund des Experimentierstatuses Fallstudien Bewertung von MILOS bezüglich des Nutzens für technisch- und management-orientierte Rollen AnalysenExperiment-Entwurf A2 Prozesse Referenzprozeß Planung & Abwick. Architektur Evaluation Techniken

25 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt A3 Datenbankunterstützung für Softwareentwicklungsprozesse

26 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung A3 A3 Projekt n Planung Ausführung und Umplanung Projektplan Projektziele und -charakteristika ProblemSW-Produkt Projekt 1 projektübergreifende Daten Projektdatenbank 1 Projektdatenbank n Projektorganisation Ablage Wiederverwendung Erfahrungsdatenbank Erfahrungsorganisation Prozesse Einordnung (EDB) EDB I (Prototyp) EDB II (Integration) SERUM Einordnung (SERUM) VirtualMedia Techniken: Überblick ORIENT OR - Benchmark

27 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Techniken A3: Überblick EDB VirtualMedia SERUM ORIENT OR-Benchmark n Erweiterbarkeit / Tiefenintegration l Nutzung verfügbarer Erweiterungsinfrastrukturen l Konzeptualisierung geeigneter Erweiterungsinfrastrukturen l Erstellung von Regeln zur sinnvollen Nutzung von Erweiterbarkeit n Konzeptualisierung eines Multimedia-Frameworks l Mediendatentypen, Transformationsunabhängigkeit n Techniken der Entwicklung von (OR)DB- Anwendungen l UML, Code-Generierung, Integration externer Daten n Konzeptualisierung eines Datenmodells l Semantische Beziehungstypen n Benchmarking l Evaluierung von ORDBMS A3 Prozesse Einordnung (EDB) EDB I (Prototyp) EDB II (Integration) SERUM Einordnung (SERUM) VirtualMedia Techniken: Überblick ORIENT OR - Benchmark

28 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A3: EDB I (aktueller Prototyp) Erfahrungsdatenverwaltung im SFB 501 (OR)DB-Server HTTP-SUDFs: Web-Explode Erfahrungs- und Produktdatenmanipulation Ähnlichkeitssuche Benutzer-/Rollenverwaltung Autorisierung/Sicherheit Ausprägungen von (U)DTs: HTML-Templates Erfahrungs- und Produktdaten in heterogenen Formaten beschreibende Daten (CVs) Verwaltungsdaten Browser Generizität X 2 ('Extreme Extending') Re-Engineering? Regeln für sinnvolle Nutzung von Erweiterbarkeit? Metadaten Web-ServerWeb-Driver EDB Login A3 Prozesse Einordnung (EDB) EDB I (Prototyp) EDB II (Integration) SERUM Einordnung (SERUM) VirtualMedia Techniken: Überblick ORIENT OR - Benchmark

29 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Tool B Tool A MILOS SFB-501 EDB EDB-Schema IM A3: EDB II (Integration) Browser EDE-Schema CV R RDXER n n {xor} Ablaufkontroll- datenschema PDM CAPI A A VM EAPI Web-Interface PAPI Prozess- kontrolle Produktdaten- verwaltung PAPI:Produktdaten-APIPDM:ProduktdatenmodellER:ErfahrungsrepräsentantIM:Integrationsmodul EAPI:Erfahrungsdaten-APIEDE:Erfahrungsdateneintrag R:RepräsentationVM:VirtualMedia CAPI:(Prozess-)Kontrolldaten-APICV: Charakterisierungsvektor RDX:RepräsentationsdeskriptorA:AdapterVirtualMedia Integrierte Verwaltung von Erfahrungs-, Produkt- und Prozesskontrolldaten Erfahrungsdatenverwaltung A3 Prozesse Einordnung (EDB) EDB I (Prototyp) EDB II (Integration) SERUM Einordnung (SERUM) VirtualMedia Techniken: Überblick ORIENT OR - Benchmark

30 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A3: VirtualMedia Ressourcen- referenz Instanziierbare VM Graphen Medienfilter- referenz Materialisierungs- graphen Referenzdatenbank Medienserver (-Verbund) Anfrage- übersetzung Anfragegraph- visualisierung.. Zugriffs- zertifikat Framework für Mediendatentypen mit Transformationsunabhängigkeit Medienobjekt-Anfrage n Erzeugen n Anfordern n Transformieren Materialisierungs- management Entwicklungs- werkzeuge Anfragegraph- transformation Ressourcen- management Filtergraph VM Graph Optimierung Instanziierungsservice A3 Prozesse Einordnung (EDB) EDB I (Prototyp) EDB II (Integration) SERUM Einordnung (SERUM) VirtualMedia Techniken: Überblick ORIENT OR - Benchmark

31 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A3: SERUM Generating S oftware- E ngineering- R epositories using UM L: Entwicklung von Datenhaltungskomponenten mit generischen Methoden SERUM Framework UML- Repository Pattern Template Mapping spezifizieren verfeinern konfigurieren CSCW Werkzeuge CAx Werkzeuge SE Werkzeuge Anwender Generierte APIGenerische API Repository-Server UML- Modell Modell- Abbildung Produkt- daten Generierte APIGenerische API Repository-Server UML- Modell Modell- Abbildung Produkt- daten Generierte APIGenerische API Repository-Server UML- Modell Modell- Abbildung Produkt- daten SERUM Generator generieren ORDBMS SERUM Werkzeuge A3 Prozesse Einordnung (EDB) EDB I (Prototyp) EDB II (Integration) SERUM Einordnung (SERUM) VirtualMedia Techniken: Überblick ORIENT OR - Benchmark

32 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung A3 (SERUM) Erweiterter Referenzprozess Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Betriebssystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem Hardware Systemintegration Systementwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Integrationstest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- punkte Erstellung Systementwurf Anforderungsanalyse Anwendungswissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Datenhaltungs- systemwissen Datenhaltungs- system-Entwicklung Datenhaltungssystem A3 Prozesse Einordnung (EDB) EDB I (Prototyp) EDB II (Integration) SERUM Einordnung (SERUM) VirtualMedia Techniken: Überblick ORIENT OR - Benchmark

33 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A3: ORIENT O bject-based R elationship I ntegration EN vironmen T : Durchgängige Unterstützung semantischer Beziehungstypen präzise Modellierung transparente Wartung adäquate Integration Aufgaben Alternativen (OR)DBMS Abbildung semantische Anreicherung Tiefen- integration semantische Anreicherung (OR)DBMS DataBlade- Ansatz semantische Anreicherung (OR)DBMS Lücke ungeschlossen Erweiterbarkeit überfordert Kompromiss Problem: Berücksichtigung spezifischer Eigenschaften von Erweiterungen bei der internen Verwaltung A3 Prozesse Einordnung (EDB) EDB I (Prototyp) EDB II (Integration) SERUM Einordnung (SERUM) VirtualMedia Techniken: Überblick ORIENT OR - Benchmark

34 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge A3: OR - Benchmark Messung des Leistungsverhaltens von ORDBMS Last- generator Messtreiber Daten- Generator Klassensystem (Abbildungs- schicht) Messdaten- erfassung (O)RDBMS Anfrage- Spezifikation Parameter C++-Wrapper CLI n Quantifizieren der 'Einsetzbarkeit' von ORDBMS als persistente Objektsysteme (POS) n Nutzung der Erweiterbarkeit zur Integration von POS-Funktionalität SQL A3 Prozesse Einordnung (EDB) EDB I (Prototyp) EDB II (Integration) SERUM Einordnung (SERUM) VirtualMedia Techniken: Überblick ORIENT OR - Benchmark

35 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt B1 Generische Prozeßmodellierung

36 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung B1 B1 ProjektplanEntwickle Projektplan Entwickle Meßplan Instrumentiere Meßplan Problem Projektmanagement Qualitätssicherung Planung Aufwand Fehler SW-Produkt initiiert Umplanung Plan- vorgaben Erfahrungsdatenbank (projektspezifisch und projektübergreifend) Ablage und Wiederverwendung Wieder- verwendung Planing on-the-fly umfassender Projektplan Prozesse Methodik Experimente Techniken Einordnung

37 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B1 - Experimentiermethodik CharakterisiereSetze ZieleAnalysiereFühre ausWähle ProzessSichere Erfahrungen Setze ZieleWähle ProzessFühre aus Erstelle umfassenden ProjektplanLeitstand Umfassender Projektplan MessplanProzessplanKonfigurations- plan Abwicklung... Generierung Mess- werkzeuge Fragebögen Generierung Werkzeug- unterstützung Messdaten Plan- fragmente Entwürfe Experiment- spezifischer Datenbereich Experiment- übergreifender Datenbereich SFB Erfahrungsdatenbank Experimentelle Methodik 1. Und 2. Förderperiode 3. Förderperiode B1 Prozesse Methodik Experimente Techniken Einordnung

38 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B1 - Techniken n Generierung von Prozessplänen l Definition von Projektzielen und -charakteristika (GQM) l Explizite Beschreibung wiederverwendbarer Prozessmodelle (MVP-L, Spearmint, MILOS) l Kontextorientierte Ablage von Prozessmodellen (CRM, Prozessmuster) l Ziel und kontextorientierte Kombination (Komposition) und Anpassung (Transformation) von Prozessmustern l Integration in Prozessplan (MVM) l Werkzeuge: ProTail, GEM, MoST, MVPsim, MVP-S, Pamela n Messplanung l Parametrisierte Zieldefinition (Ziel-Templates), Interviews (Abstraction Sheets) l Zielorientierte Ableitung von Maßen (GQM-Pläne) l Wartung von Messplänen (Auswirkungsanalyse für Änderungen) l Werkzeuge: GQMplanner, GQMaspect, MPT n Experimentelle Methodik l Experimentiermethodik (QIP) l SE-Rahmenarchitektur zur Realisierung des QIP (EF) B1 Prozesse Methodik Experimente Techniken Einordnung

39 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Durchführung von Baseline- und Technologie-Experimenten Baselining n Baselining n+1 Schwächen identifizieren Produkt Mess- datum Motiviert Prozess messen Alternativ- Techniken evaluieren Technologie- Experimente (SFB-intern und extern) t Verbesserte Techniken integrieren B1 Experimente Methodik Experimente Techniken Einordnung

40 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt B2 Flexible Planung von Entwicklungsprozessen

41 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung B2 B2 Problem Planung SW-Produkt initiiert Umplanung Plan- vorgaben Erfahrungsdatenbank (projektspezifisch und projektübergreifend) Ablage und Wiederverwendung Wieder- verwendung Restart Input Initiale Planung Ausführungsunterstützung Projektmanagement Qualitätssicherung Fehler umfassender Projektplan PlanverfeinerungPlanänderungen Prozesse Referenzprozeß Change Impacts Planungsoperatoren Dom. Spec. Deps Techniken

42 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B2 - Techniken Change Impact Analysis Planungsoperationen Domänenspezifische Abhängigkeiten Projekt n Planung Ausführung und Umplanung Projektplan Projektziele und -charakteristika ProblemSW-Produkt Projekt 1 projektübergreifende Daten Projektdatenbank 1 Projektdatenbank n Projektorganisation Erfahrungsorganisation Ablage Wiederverwendung Erfahrungsdatenbank B2 Prozesse Referenzprozeß Change Impacts Planungsoperatoren Dom. Spec. Deps Techniken

43 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B2 - Change Impact Analysis n Zur Repräsentation von Abhängigkeiten werden Event-Condition-Action -Regeln (ECA-Regeln) verwendet. n Ein Event wird durch Anwendung einer Änderungsoperation ( change operation) ausgelöst und durch das Netz der ECA-Regeln propagiert. n Eine Änderungsoperation entspricht dem Hinzufügen, Löschen oder dem Ersetzen eines Fakts aus der Projekt-Wissensbasis. n Jede mit dem propagierten Event assoziierte ECA-Regel löst die für sie definierte Aktion ( action ) aus, falls ihr Bedingungsteil ( condition ) erfüllt ist. n Eine Aktion kann entweder selbst wieder eine Änderungsoperation sein, oder eine Benachrichtigung ( notification ) beinhalten. IF CONDITION THEN Notification Change Operation ADD(c) REPLACE(c) DELETE(c) actionconditionevent B2 Prozesse Referenzprozeß Change Impacts Planungsoperatoren Dom. Spec. Deps Techniken

44 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B2 - Planungsoperationen (Auszug) B2 Prozesse Referenzprozeß Change Impacts Planungsoperatoren Dom. Spec. Deps Techniken

45 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B2 - Domänenspezifische Abhängigkeiten Dokumenten- Ebene DTD Meta- modelle UML, SDL,... Kontext-Ebene Gebäudesteuerung,... Entwurfs- methodologien, Design Patterns Prozess- charakteristiken Design Dokument (UML) Entwickle Testfälle in Java Implementiere in Java Java Testtreiber Java Implemen tation Test- Doku- mentation Entwickle Designdokument Anforder- ungsdoku- ment Konzepte Implementation, Test,... WFE-Zustand, zugew. Aktoren Prozess-Ebene Situations- Ebene Generierung ECA-Regeln Semantik eines Dokuments in einem best. Format mögliche Änderungen in diesem Dokument Verfeinerung der Semantik eines Dokuments spezialisiert oder abstrahiert mögliche Änderungen Definition relevanter Änderungen für den jeweiligen Prozess situationsspezifische Merkmale, wie zugewiesener Agent, momentaner Stand des Projekts etc. Beispiele B2 Prozesse Referenzprozeß Change Impacts Planungsoperatoren Dom. Spec. Deps Techniken

46 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt B4 Generische Kommunikationssysteme

47 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung B4 B4 Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Betriebssystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem Hardware Systemintegration Systementwurf Problemspezifikation (Systemanforderungen) Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Integrationstest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- produkte Erstellung Systementwurf Anforderungsanalyse Anwendungs- wissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien Experimente

48 Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B4 - Techniken n FOREST l Erstellung formaler Problemspezifikationen mit musterbasiertem Prozessmodell n SDL-Pattern-Ansatz l Erstellung formaler SDL-Entwurfsspezifikationen mit musterbasiertem Prozessmodell n EnvGen l Ergänzung des Cadvanced-Kodegenerators für SDL zur Anbindung an verschiedene Übertragungstechnologien, z.B. BSD-Sockets, CAN, ATM, UART n Kommunikationstechnologien l Maßschneiderung von Kommunikationshardware im Bereich Gebäudeautomation B4 Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien Experimente

49 Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B4/C1 - F OREST (1) n Produktreferenzmodell l Klassifikation von Phänomenen: –Unterscheidung von Maschine und Umgebung –Kontrolle –Sichtbarkeit l Klassifikation von Aussagen: –indikativ –optativ Maschinenspezifikation Anforderungsspezifikation Domänenwissen indikativ optativ Umgebung Maschine und Umgebung Maschine Sichtbarkeit B4 Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien C1 Experimente

50 Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B4/C1 - F OREST (2) n Instanziierung des Referenzmodells l Temporale Realzeit-Logik –Abbildung auf natürliche Sprache l Objekt-orientierte Konzepte –Klassenbildung –Aggregation –Vererbung –Parametrisierung l Wiederverwendung –Klassenbibliotheken –Requirement Pattern Pool B4 Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien C1 Experimente

51 Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B4/C1 - F OREST (3) Problemspezifikation (Systemanforderungen) Problembeschreibung Domänenwissen PS n NLPS n Formalisierung NL-Projektion Kunden-Review mod. NLPS n n Anforderungsanalyse Anforderungsanalyse ( n : = 0 ) ( n : = n + 1 ) ( n > 0 ) Anwendungswissen Pattern Pool B4 Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien C1 Experimente

52 Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B4 - SDL-Pattern-Ansatz (1) n Prozessmodell Domänenwissen SDL-Pattern Pool Name Intent Motivation Structure Message Scenario SDL-Fragment Synt. Embedding Rules Semantic Properties Refinement Cooperative Usage Name Intent Motivation Structure Message Scenario SDL-Fragment Synt. Embedding Rules Semantic Properties Refinement Cooperative Usage Kommunikationsanforderungen (komplett) SDL-Designspezifikation (komplett) Kommunikationsanforderungen (Untermenge) Partitionierung Analyse Analysemodell (Architektur und Kollaborationen) Protokollentwurf SDL-Designspezifikation (Kontextmodell) Adaption Komposition SDL-Patterns Patterninstanzen Selektion B4 Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien Experimente

53 Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B4 - SDL-Pattern-Ansatz (2) n SDL-Pattern-Pool EFSMRequestAutomaton_A startRequest request waitForReply sendRequestreceiveReply trigger specializes Automaton_A 'decision' A1 waitForReply reply_ n endRequest_ n * EFSM ReplyAutomaton_B receiveRequest specializes Automaton_B A2 sendReply startReply endReply _ n request 'decision' reply _ n B4 Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien Experimente

54 Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B4 - EnvGen n Automatische Kodegenerierung Reales System Übertragungs- technologien: n QNX-IPC n ATM n CAN n UART n BSD-Sockets EnvGen gcc Verhalten Cadvanced SDL-Spezifikation (SDL-Patterns) Cadvanced - Implementierungsarchitektur (C-Code) Lauffähiges System (QNX, Solaris, Linux ) B4 Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien Experimente

55 Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B4 - Kommunikationstechnologien (1) Node n Maßgeschneiderte Kommunikationstechnologie l hierarchische Kommunikationssysteme l unterschiedliche Anforderungen auf den einzelnen Ebenen l maßgeschneiderte Lösungen für die jeweiligen Anwendungsfelder SensorenAktuatoren Umwelt Node Router Node SensorenAktuatoren Node Router Gebäude-/Campus-Netzwerk n große Ausdehnung n mittleres bis hohes Verkehrsaufkommen n insgesamt geringe Zahl von Knoten n z.B. TCP/IP auf Ethernet, ATM,... Stockwerk-/Flur-Netzwerke n mittlere Ausdehnung n mittleres Verkehrsaufkommen n insgesamt mittlere Zahl von Knoten n Realzeitfähigkeit n z.B. CAN-Bus Rauminterne Netzwerke n geringe Ausdehnung n geringes bis mittleres Verkehrsaufkommen n insgesamt große Zahl von Knoten n Realzeitfähigkeit n z.B. UART-Bus Raum Gebäude TCP/IP CAN-Bus UART-Bus B4 Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien Experimente

56 Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B4 - Kommunikationstechnologien (2) n Der UART-Bus l Kommunikationssystem für rauminterne Vernetzung –Neuentwicklung einer maßgeschneiderten Übertragungstechnologie für rauminterne Kommunikation –Ziel: ressourcen- und kostenoptimale Lösung l Maßgeschneiderte Kommunikationshardware –Eindraht-Bus –Knoten basierend auf Standard Microcontrollern (80C51) –Einfaches Businterface –Stromversorgung der Knoten über die Busverkabelung l Maßgeschneidertes Kommunikationsprotokoll –Modellierung bis auf Bitübertragungsebene –Echtzeiteigenschaften, Busarbitrierung B4 Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien Experimente

57 Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Integration der B4-Techniken l SILICONEntwicklung eines Lichtkontrollsystems anhand eines physischen Modells, 2000 n FOREST l LC-JUCSFOREST-Problemspezifikation einer Lichtsteuerung für das J.UCS Special Issue, 1999 l LC-DAGFOREST-Problemspezifikation einer Lichtsteuerung für das Dagstuhl-Seminar, 1999 l LTC-BVariante von LTC-A für ein Praktikum, 1999 l LTC-AFOREST-Problemspezifikation für ein Licht- und Temperaturkontrollsystem 1998 l Temperatur-Musterbasierte Anforderungsspezifikation, 1996 steuerung n SDL-Pattern und EnvGen l ATM Reengineering eines ATM-Signalisierungsprotokolls mit SDL-Patterns, 1999 l CANEntwicklung eines Kommunikationssubsystems für CAN mit SDL-Patterns 1997/98 l RTPReengineering von RTP mit SDL-Patterns 1997/98 l IPv6Reengineering von IPv6 mit SDL-Patterns 1997/98 l ST2+Reengineering von ST2+ mit SDL-Patterns 1997 l Inverses PendelVerteilte Simulation und Visualisierung eines inversen Pendels, 1996/97 B4 - Fallstudien B4 Prozesse Referenzprozess FOREST B4-Techniken SDL Technologien Fallstudien

58 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt B5 Generische Systemsoftware

59 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung B5 Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Betriebssystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem Hardware Systemintegration Systementwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Integrationstest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- produkte Erstellung Systementwurf Anforderungsanalyse Anwendungswissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Referenzprozeß Teilprozeß (1) Teilprozeß (2) Zsmfsg Techniken Techniken Entw.-Koordination B5 Prozesse

60 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Teilprozeß B5 (Teil 1) Anwendungsdesign in SDLAnwendungsanforderungenBetriebssystemwissen DS-Profil der LZPF statische / dynamische SDL-Analyse Erstellung DS-Profil Wahl der LZPF-Architektur Menge bekannter LZPF-Architekturen Design Spaces, ADLs,... Anwendungscharakteristika Entwurf der LZPF DS-Profile der Komponenten Architektur der LZPF Menge arch.-kompatibler Komponenten Menge verfügbarer Komponenten DS-Profile Teil 2 Referenzprozeß Teilprozeß (1) Teilprozeß (2) Zsmfsg Techniken Techniken Entw.-Koordination B5 Prozesse

61 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Teilprozeß B5 (Teil 2) DS-Profile der Komp.Architektur der LZPF Menge arch.-kompatibler Komponenten Parameterbelegung Instanziierung Belegung der gen. Param. Kompatibilitätsprüfung Erstellung von Glue Code Anforderungen an Glue Code Konfiguration Komposition Komponentenselektion Selektion ausgewählte generische Komponente konventioneller Komponentenkode ausgewählter Elementarbaustein bisherige(s) Teilsystem(e) Iteration maßgeschneiderte LZPF Referenzprozeß Teilprozeß (1) Teilprozeß (2) Zsmfsg Techniken Techniken Entw.-Koordination B5 Prozesse

62 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge n Design-Spaces als Templates n SDL-Überspezifikation n SDL-Parsing B5-Techniken Systementwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Architekturen gen. Komp. Design Spaces Komp.beschr. Anforderungserfassung n Architekturzentrierung n Konzept generischer Komp. n Komponentenbeschreibungen n Generatortechniken n Design-Regeln zur Konfiguration n Design-Regeln zur Komp.-auswahl n Komponenten-Retrieval mit DS Referenzprozeß Teilprozeß (1) Teilprozeß (2) Zsmfsg Techniken Techniken Entw.-Koordination B5 Prozesse

63 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Zusammenfassung B5-Techniken n architekturbasierte Komponententechnologie l Kopplung von Komponenten-Reuse an Architekturen n Generik l Konzept der generischen Komponenten / generischen Parameter n Generatortechniken l automatische Kodeauswahl / -modifikation / -erzeugung n Eigenschaftsbeschreibungen (VA-APIs) l Beschreibungsrahmen für funktionale und nichtfunktionale Eigenschaften n Anforderungserfassung und -beschreibung l teilautomatische Erfassung von Anforderungen an die Laufzeitplattform n Komponenten-Retrieval-Techniken l Design Spaces zum werkzeuggestützten Auffinden passender Komponenten n Design-Regeln l semi-formale Regeln zur Abbildung von Anforderungen auf Lösungsstrukturen Referenzprozeß Teilprozeß (1) Teilprozeß (2) Zsmfsg Techniken Techniken Entw.-Koordination B5 Prozesse

64 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Entwicklungskoordination Abgleich / Konsolidierung t Wissenszuwachs n gegenseitige Anforderungen n Propagierung von Eigenschaften n evolutionärer Entwicklungsansatz erster Komm.- systementwurf initiales Anwendungsmodell Abgleich / Konsolidierung erster Laufzeit- plattformentwurf erster Anwendungs- entwurf Iteration des Komm.- systementwurfs Iteration des Laufzeit- plattformentwurfs Iteration des Anwendungsentwurfs gemeinsames Vorgehensmodell B4/B5 Referenzprozeß Teilprozeß (1) Teilprozeß (2) Zsmfsg Techniken Techniken Entw.-Koordination B5 Prozesse

65 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt B10 Anwendungsentwicklung mit vorkonfektionierten Systemen

66 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Betriebssystem- Entwicklung Einordnung B10 B10 Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem Hardware Systemintegration Systementwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Integrationstest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- produkte Erstellung Systementwurf Anforderungsanalyse Anwendungswissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Produktlinien Anw.-Entwicklung Techniken Prozesse Referenzprozeß

67 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Produktlinienprozess Architektur-Skelett Wiederverwendbare Code-Fragmente Anforderungs-Templates Anforderungs- beschreibung Domänen- modell Referenz- Architektur System- Architektur Domänen- analyse Domänen- analyse Implementierung System- design System- design Anforderungs- analyse Anforderungs- analyse Infrastruktur- implementierung Infrastruktur- implementierung Architektur- erstellung Architektur- erstellung Domain Engineering Application Engineering B10 Produktlinien Anw.-Entwicklung Techniken Prozesse Referenzprozeß

68 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Entwurf eines spezifischen Prozessplans Anwendungsentwicklung mit Core Systems Anforderungs- analyse Anforderungs- analyse RA VS-Auswahl CSS Initialisierung des VS-spezifischen Prozesses CPI VS-basierte Anwendungs- entwicklung VS-basierte Anwendungs- entwicklung D VS-spezifische Anforderungs- analyse SRACSP CPI Anwendung von E-SAAM und Design Spaces Realisierung anwendungsspezifischer Funktionalität Anpassung und Integration wiederverwendbarer Strukturen und Produkte Realisierung anwendungsspezifischer Funktionalität Anpassung und Integration wiederverwendbarer Strukturen und Produkte B10 Produktlinien Anw.-Entwicklung Techniken Prozesse Referenzprozeß

69 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B10-Techniken n Wiederverwendung von Architekturen n architekturbasierte Wiederverwendung l wiederverwendbare Assets im Kontext einer bestimmten Architektur n Architekturbeschreibung n Architekturanalyse l Szenariobasierte Validierung von Architekturen im Anwendungskontext l Analyse wiederverwendbarer Produkte n Beschreibung von Core Systems l Beschreibungsrahmen für die –Beschreibung vorhandener Teile –Definition der variablen Bereiche n Domänenmodellierung l Domänenanalysemethode zur systematischen Modellierung einer Domäne l Zusammenfassung von Fachbegriffen in Dictionaries n Anforderungserfassung und -beschreibung l Design Space basierte Featuremodellierung l Abbildung von Anforderungen auf Elemente eines Core Systems B10 Produktlinien Anw.-Entwicklung Techniken Prozesse Referenzprozeß

70 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt B11 Zuverlässige eingebettete Systeme

71 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung B11 B11 Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Betriebssystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem Hardware Systemintegration Systementwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Integrationstest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- produkte Erstellung Systementwurf Anforderungsanalyse Anwendungswissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Prozesse Referenzprozeß Prozeßunterstützung Notlaufeigensch.

72 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Prozeßunterstützung in B11 Problemspezifikation nicht-funkt. | funkt. Systemanforderungen nicht-funkt. | funkt. System-Design (verteiltes System) Zielplattform Betrachtung nicht-funkt. Eigenschaften Partitionierung / Mapping Evaluation Anforderungsanalyse Implementierung (Anwendung) Design und Implementierung (Betriebs-/Kommunikationssystem) Inkl. OS, CS Betrachtung der Zuverlässigkeit hat Schwerpunkt in der Design-Phase B11 Prozesse Referenzprozeß Prozeßunterstützung Notlaufeigensch.

73 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B11: Notlaufeigenschaften Prozeß... Erhöhung der Zuverlässigkeit durch schrittweise Ersetzung von Systemfunktionalitäten durch Notlaufeigenschaften. B11 Prozesse Referenzprozeß Prozeßunterstützung Notlaufeigensch.

74 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt B12 Stratified Component Frameworks

75 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung B12 B12 Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Betriebssystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem Hardware Systemintegration Systementwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Integrationstest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- produkte Erstellung Systementwurf Anforderungsanalyse Anwendungswissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Prozesse Einordnung Teilprozeß Techniken Refinement Stratification

76 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Iteration Teilprozeß B12 Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Betriebssystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Hardware Framework Entwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Instancetest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- produkte Erstellung Frameworkentwurf Anforderungsanalyse Anwendungswissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Instantiation Iteration ProductLine Model Stratified Framework Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem B12 Prozesse Einordnung Teilprozeß Techniken Refinement Stratification

77 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B12-Techniken Overview n Single-system development techniques l Architecture-centric component technology l Generic components and parameters l Architecture and Design patterns n Product-Line oriented frameworks l Variation and commonality modeling l Product scoping l Component-based frameworks n Stratification l Interaction refinement l Architecture level distillation + + B12 Prozesse Einordnung Teilprozeß Techniken Refinement Stratification

78 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B12-Techniken (Interaction Refinement) X Y Y X AB Level N+1 Level N Interaction M Refined Interaction M B12 Prozesse Einordnung Teilprozeß Techniken Refinement Stratification

79 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B12-Techniken (Stratification) … High-level application level Control level Communication System level System software level B12 Prozesse Einordnung Teilprozeß Techniken Refinement Stratification

80 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt C1 Formale Beschreibungstechniken

81 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung C1 C1 Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Betriebssystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem Hardware Systemintegration Systementwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Integrationstest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- produkte Erstellung Systementwurf Anforderungsanalyse Anwendungswissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Prozesse Überblick Techniken Inhaltsmodelle Prozesseinordnung Produktmodelle Verfeinerung Werkzeuge/Fallst.

82 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge B4/C1: Prozessmodell (Verfeinerung) Formale Problemspezifikation (Systemanforderungen) Anforderungsanalyse Diskussionsprotokoll Vorläufige formale Problemspezifikation Erstellen einer formalen Problemspezifikation Diskussion zwischen Kunde, Domänenexperte und Entwickler Einigung erreicht? ja nein n:=1 n1 n>1 Anwendungswissen n 1 Natürlichsprachliche Problembeschreibung C1 Prozesse Überblick Techniken Inhaltsmodelle Prozesseinordnung Produktmodelle Verfeinerung Werkzeuge/Fallst.

83 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge C1: Überblick Ziel: Verbesserung des praktischen Einsatzes formaler Beschreibungstechniken Fokus: Verhalten großer, reaktiver Systeme Entwicklung eines Referenzmodells Unterstützung anderer Teil- und Querschnittsprojekte C1 Prozesse Überblick Techniken Inhaltsmodelle Prozesseinordnung Produktmodelle Verfeinerung Werkzeuge/Fallst.

84 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge n Inhaltsmodelle Inhaltsmodelle l Mathematisch präzise Erfassung des Inhalts eines Dokuments Mathematisch präzise Erfassung des Inhalts eines Dokuments è Welche Informationen muss ein Dokument enthalten? Welche Informationen muss ein Dokument enthalten? è Welche Bedingungen müssen diese Informationen erfüllen? Welche Bedingungen müssen diese Informationen erfüllen? l Mathematisch präzise Erfassung der Beziehungen zwischen Dokumenten Mathematisch präzise Erfassung der Beziehungen zwischen Dokumenten n Produktmodelle Produktmodelle l Untersuchung formaler Beschreibungstechniken zur Repräsentation der Inhalte und Beziehungen Untersuchung formaler Beschreibungstechniken zur Repräsentation der Inhalte und Beziehungen è Kombination von Beschreibungstechniken Kombination von Beschreibungstechniken è Erweiterung von Beschreibungstechniken Erweiterung von Beschreibungstechniken è Analyse von Beschreibungstechniken Analyse von Beschreibungstechniken n Prozessmodelle und Werkzeuge Prozessmodelle und Werkzeuge l Vorgehensweisen und Hilfsmittel zur Erstellung und Analyse von Dokumenten Vorgehensweisen und Hilfsmittel zur Erstellung und Analyse von Dokumenten C1:Techniken zur Erstellung eines Referenzmodells C1 Prozesse Überblick Techniken Inhaltsmodelle Prozesseinordnung Produktmodelle Verfeinerung Werkzeuge/Fallst.

85 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge C1: Inhaltsmodelle n Referenzmodell für Problemspezifikationen (mit B4) Referenzmodell für Problemspezifikationen (mit B4) l Aufteilung eines Systems in Umgebung und Maschine Aufteilung eines Systems in Umgebung und Maschine l Klassifikation von Phänomenen (Sichtbarkeit und Kontrolle) Klassifikation von Phänomenen (Sichtbarkeit und Kontrolle) l Klassifikation von Aussagen (indikative optative): Klassifikation von Aussagen (indikative optative): - Anforderungsspezifikation Anforderungsspezifikation - Domänenwissen Domänenwissen - Maschinenspezifikation Maschinenspezifikation l Semantische Bedingungen, zum Beispiel: Semantische Bedingungen, zum Beispiel: - Domänenwissen Maschinenspezifikation sind konsistent Domänenwissen Maschinenspezifikation sind konsistent - Domänenwissen Maschinenspezifikation Anforderungsspezifikation Domänenwissen Maschinenspezifikation Anforderungsspezifikation n Referenzmodell für Entwurfsspezifikationen (geplant) Referenzmodell für Entwurfsspezifikationen (geplant) C1 Prozesse Überblick Techniken Inhaltsmodelle Prozesseinordnung Produktmodelle Verfeinerung Werkzeuge/Fallst.

86 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge C1: Produktmodelle n Kombination von Beschreibungstechniken Kombination von Beschreibungstechniken l TLA (eigenschaftsorientiert) und statecharts (modellorientiert) TLA (eigenschaftsorientiert) und statecharts (modellorientiert) è Mathematisch präzise Definition der Syntax und Semantik Mathematisch präzise Definition der Syntax und Semantik è Untersuchung von Konsistenzbedingungen Untersuchung von Konsistenzbedingungen n Erweiterung von Beschreibungstechniken Erweiterung von Beschreibungstechniken l Realzeit-Temporallogik und (objektorientierte) Strukturierungskonzepte (Modularisierung, Aggregation, Vererbung, Parametrisierung) Realzeit-Temporallogik und (objektorientierte) Strukturierungskonzepte (Modularisierung, Aggregation, Vererbung, Parametrisierung) è Mathematisch präzise Definition der Syntax und Semantik Mathematisch präzise Definition der Syntax und Semantik è Instanziierung des Referenzmodells für Problemspezifikationen Instanziierung des Referenzmodells für Problemspezifikationen è Basis-Beschreibungstechnik des FOREST-Ansatzes (mit B4) Basis-Beschreibungstechnik des FOREST-Ansatzes (mit B4) è Grundlage für die Beschreibung des Domänenmodells im SFB Grundlage für die Beschreibung des Domänenmodells im SFB l Verteilte ASMs Verteilte ASMs è Verfeinerung Verfeinerung è Verifikation Verifikation n Analyse von Beschreibungstechniken Analyse von Beschreibungstechniken l Kriterienkatalog Kriterienkatalog C1 Prozesse Überblick Techniken Inhaltsmodelle Prozesseinordnung Produktmodelle Verfeinerung Werkzeuge/Fallst.

87 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge C1: Werkzeuge und Fallstudien n Werkzeug xforest Werkzeug xforest l Eingabe natürlichsprachlicher und formaler Problemspezifikationen Eingabe natürlichsprachlicher und formaler Problemspezifikationen l Erstellen verschiedener Verfolgbarkeitsrelationen Erstellen verschiedener Verfolgbarkeitsrelationen l Analyse syntaktischer und semantischer Eigenschaften Analyse syntaktischer und semantischer Eigenschaften n Fallstudien Fallstudien l Kombination TLA und statecharts: Kombination TLA und statecharts: è Liftsystem, Ampelanlage, Produktionszelle Liftsystem, Ampelanlage, Produktionszelle l FOREST-Ansatz: FOREST-Ansatz: è Gebäudeautomationssysteme, Verkehrsbeeinflussungsanlagen Gebäudeautomationssysteme, Verkehrsbeeinflussungsanlagen l Verteilte ASMs Verteilte ASMs è Verteilte Terminierung, formale Semantik von SDL Verteilte Terminierung, formale Semantik von SDL l Analyse Analyse è Simulator für Wärmefluss in Gebäuden Simulator für Wärmefluss in Gebäuden C1 Prozesse Überblick Techniken Inhaltsmodelle Prozesseinordnung Produktmodelle Verfeinerung Werkzeuge/Fallst.

88 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt D1 Anwendungssystem Gebäude

89 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung D1 D1 Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Betriebssystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem Hardware Systemintegration Systementwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Integrationstest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- produkte Erstellung Systementwurf Anforderungsanalyse Anwendungswissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Prozesse Prozesseinordnung Anf.analyse Workflows Produktmodell Prototyping Exp.umgebung Techniken

90 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Prozeßunterstützung in D1 Anforderungsanalyse Verifikation Flexibilität durch Workflow-Ansatz Problem- beschreibung Gebäude- beschreibung Projekt- Dictionary Needs Objektstruktur- Spezifikation Anforderungs- beschreibung Task- Beschreibung Objektstruktur Verifikation Objekttyp Task-Liste Verifikation SDL-Objekt Prototyp- erstellung Prototyp Testfälle Testfall- entwicklung Anforderungs- modellierung D1 Prozesse Prozesseinordnung Anf.analyse Workflows Produktmodell Prototyping Exp.umgebung Techniken

91 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Prozeßunterstützung in D1 Workflows Problem- beschreibung Objekt- struktur- Spezifikation Anforderungs- beschreibung Anforderungs- modellierung Test des Prototyps Phasen Kalenderzeit Workflows Problembeschreibung Objektstruktur-Spezifikation Anforderungsbeschreibung Anforderungsmodellierung Überprüfung D1 Prozesse Prozesseinordnung Anf.analyse Workflows Produktmodell Prototyping Exp.umgebung Techniken

92 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Prozeßunterstützung in D1 Produktmodell InstantiationControlObjectTypeRequirementNeedTaskSignalTestCaseStrategySignalUsageParameterAttributeDatatype isTypeOf aggregates implements realizedBy testedByrealizedBy useshas type uses nn n n n n n n n n m m m m D1 Prozesse Prozesseinordnung Anf.analyse Workflows Produktmodell Prototyping Exp.umgebung Techniken

93 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Produkt- daten BSim 32/4 D1 - Prototyping SFB-Referenzprozeß Ausführbares SDL-Modell PartiGen ProtoGen MOOSE / PSiGene Teilprozess 1 Teilprozeß 1 SDL-Modell M 1 Prototyp P 1 Prototyp P 1 Prototyp P 1 Interlink Testfeld JavaPanel MSC DASM (Dyn. Analyse) ProtoEnv D1 Prozesse Prozesseinordnung Anf.analyse Workflows Produktmodell Prototyping Exp.umgebung Techniken

94 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge D1 – Experimentierumgebung Simulation, Testfeld ProtoCtrl Kontrollsystem Interlink Prototyp P1 Umgebung Reales Gebäude Gebäudesimulator n Beliebige Kombination von Simulation und realer Testumgebung als zu steuerndes System. n Verteiltes Prototyp-Kontrollsystem wird über Socket-Schnittstelle (Komponente ProtoCtrl ) an Umgebung angebunden. n Abbildung der Sensoren/Aktuatoren des Kontrollsystems auf ihre Gegenspieler im Simulator oder realer Testumgebung durch Komponente Interlink. Prototyp Pn... Verteilter Prototyp D1 Prozesse Prozesseinordnung Anf.analyse Workflows Produktmodell Prototyping Exp.umgebung Techniken

95 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge D1-Techniken n Formale Modellierung l Erlaubt durchgängigen Werkzeugeinsatz (z.B. Editoren, Analysen, Generatoren) n Prototyp-Generierung l Verwendung kommerzieller Codegeneratoren (SDT) n Angepaßte Simulation l Co-Entwicklung des Steuerungssystems und des Umgebungssimulators n Wiederverwendung l Reuse von Artefakten n Einsatz eines Dictionaries Template Library Development Products Reuse Library Dictionaries Wiederverwendung D1 Prozesse Prozesseinordnung Anf.analyse Workflows Produktmodell Prototyping Exp.umgebung Techniken

96 Sonderforschungsbereich 501 Teilprojekt D2 Wiederverwendbare Regelungsalgorithmen

97 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Einordnung D2 D2 Kommunikations- system-Entwicklung Kontrollsystem- Entwicklung Betriebssystem- Entwicklung Hardware- Entwicklung Kontrollsystem Komm.-system Betriebssystem Hardware Systemintegration Systementwurf Systemanforderungen Problembeschreibung Prototyp ausführbares System benutzbares System benutztes System Integrationstest Systemtest Prototyptest Prototyp-Erstellung System-Erstellung Installation Koordinations- produkte Erstellung Systementwurf Anforderungsanalyse Anwendungswissen Entwurfswissen Kontrollsystem- wissen Kommunikations- systemwissen Betriebssystem- wissen Hardware- wissen Domänenwissen Test im Betrieb Prozesse Prozesseinordnung Alg.entwicklung Modellbildung Modelle Bibliotheken Beispiele

98 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge D2 Generische modellbasierte Algoritmenentwicklung Mathematische Modellbildung Entwurf von Regelungs-und Steuerungsalgorithmen Modellbibliothek Komponentenmodelle [DAEs] Regeln zur Selektion/Adaption/Komposition Implementierungsunabhängig Reuse-unterstützend, objektorientiert Algorithmenbibliothek Algorithmen Regeln zur Selektion/Adaption/Komposition Implementierungsunabhängig Reuse-unterstützend, objektorientiert simulative Validierung Aktuelle Konfiguration Lauffähiger Code Komplexes Softwaresystem Aktorik Sensorik Reale Welt Selektion, Adaption, Komposition D2 Prozesse Prozesseinordnung Alg.entwicklung Modellbildung Modelle Bibliotheken Beispiele

99 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge D2 Objektorientierte mathematische Modellbildung... Dymola Objektdiagramm Komponenten Schnittstellen Verbindungslinien graphische Darstellung von: Jede Komponente besteht aus: anderen Komponenten algebraischen Gleichungen oder Differentialgleichungen verwendet ausschließlich: Schnittstellenvariablen, lokale Variablen Verbindungslinien drücken aus: Potentialvariablen u 1 =u 2 =..... Flußvariablen Sammeln aller Komponentengleichungen Verbindungsgleichungen Erstellung eines Differential algebraischen Gleichungssystems [DAE] 0 = f (, x, y, u, p, t) x [t] Zustände u [t] Eingänge y [t] Variablen (Ausgänge) p Parameter Sortieren und rekursives Auflösen des DAE-Systems Eliminieren der Schnittstellenvariablen Sortiertes DAE-System 1) Berechnung konsistenter Anfangswerte 2) Numerische Integration Simulation Time T [C] D2 Prozesse Prozesseinordnung Alg.entwicklung Modellbildung Modelle Bibliotheken Beispiele

100 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge D2 Gebäudemodelle Wärmetransportelemente nicht wärmespeichernd Wärmeknoten Aggregation Wärmeleitung Wärmeübergang Wärmespeicher Stein Wärmespeicher Luft Simulation Vererbung Simulationsmodell Schnittstelle cut (T/j) Potentialvariable T, T 1 =... = T n Flußvariable j, T [C] S=20cm Außentemp. Raumlufttemp. S=10cm S=5cm Wandstärke S t [d] Außentemperaturverlauf D2 Prozesse Prozesseinordnung Alg.entwicklung Modellbildung Modelle Bibliotheken Beispiele

101 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge D2 Komponentenbibliotheken Schnittstelle cut[T/j] T:Temperatur j: Wärmestrom Wärmetransportprozesse [W-Leitung, W-Übergang, W-Strahlung] Wärmespeicher [Stein, Luft, Wasser, Radiatorkörper,...] Wandmodelle [1 Schicht, 2 Schicht,...] Raummodelle [mit/ohne Strahlungsaustausch, mit/ohne Fenster,...] Fußbodenheizung [Inkl. P-,Pl-,2Punkt,Thermostatregler,...] Radiatoren [Inkl. P-,Pl-,2Punkt,Thermostatregler,...] Wettermodelle [analytische Funktion, Wetterdatenleser,...] Sensoren [Adapterelemente,...] Rohre [mit/ohne Wärmverlust, einfacher Durchgang, Verzweigungen...] Pumpen [konstante Druckdifferenz, konstanter Volumenstrom, reale Pumpe...] Ventile [Auf/zu- Ventile, 3-/4-Wegeventile, mit/ohne Motor,...] Heizkessel [mit/ohne interne Regelung,...] Sensoren [Temperatur, Druck...] Hydraulik Schnittstelle cut[T,P,q] T:Temperatur P:Druck q: Volumenstrom Gebäude D2 Prozesse Prozesseinordnung Alg.entwicklung Modellbildung Modelle Bibliotheken Beispiele

102 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge D2 Bibliothek [Simulationsmodell-Prototypen] 1 Raum Haus mit Sonnenfenster Fußbodenheizung Mischerregelung nach der Raumtemperatur Kesselregelung 2 Punkt-Hystereseregler [Sollwert außentemperaturgesteuert] Fensterloses 2 Raum Haus Radiatorenheizung [Radiatoren parallel geschaltet] Einzelraumthermostate Kesselregelung 2 Punkt-Hystereseregler Fensterloses 10 Raum Haus Radiatorenheizung [ Radiatoren in Reihe gechaltet] Einzelraumthermostate Kesselregelung 2 Punkt-Hystereseregler Fensterloses 1 Raum Haus Elektrischer Heizlütter Raumthermostat mit Störgrößenaufschaltung [Als Störgröße dient die Außentemperatur] 2 Raum Haus mit Sonnenfenster Fußbodenheizung [Einzelelemente in Reihe geschaltet] Einzelraumthermostate Mischerregelung nach Stellung der Raumthermostate Kesselregelung 2 Punkt-Hystereseregler 1 Raum Häuser 2 Raum Häuser 10 Raum Häuser 10 Raum Haus mit Sonnenfenster Fußbodenheizung [Einzelelemente parallel geschaltet] Einzelraumthermostate Führungsraumregelung des Mischers Kesselregelung 2 Punk-Hystereseregler D2 Prozesse Prozesseinordnung Alg.entwicklung Modellbildung Modelle Bibliotheken Beispiele

103 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge D2 Anwendungsbeispiel 1 Raum Holzhaus Technik Elektro-Heizung [Heizlüfter] Raumthermostat Diskreter PID-Abtast-Regler P=UI= KW Anwendungsbeispiel Sollwertsprung Nach 4h wird die Soll-Raumluft-Temperatur plötzlich von 18 0 C auf 20 0 C angehoben Abtastintervalle [1s,1 min, 10min] Nach 2h wird die Soll-Raumluft-Temperatur plötzlich von 16 0 C auf 20 0 C angehoben Massive temporäre Störung Nach 4h wird die Außentemperatur plötzlich von 16 0 C auf C abgesenkt Temperatur[ 0 C] Betriebsartenumschaltung Nach 4h wird von der Betriebsart Automatik auf Hand (u out =1) für die Dauer von 1h umgeschaltet Zeit [h] 10min 1 min 1 s Simulationsmodell PID-Kernalgorithmus [rekursiv] Glättung D-Anteil, Anti-Windup-Reset Betriebsartenumschalter [Auto/Hand] D2 Prozesse Prozesseinordnung Alg.entwicklung Modellbildung Modelle Bibliotheken Beispiele

104 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge D2 Anwendungsbeispiel 2 Raum Haus Temperaturen im Heizungssystem Temperaturen in den Baustrukturen T[C] [1.Tag] 24h Fußbodentemp. Raumlufttemp. Decke Innentemp. Decke Außentemp. t[s] Kesseltemp Vorlauftemp. Nach dem Mischer [1.Tag] Fußbodentemp. 24h t[s] T [C] Anwendungsbeispiel Warmwasserzentralheizung Technik Fenstermodelle Einlesen der Wetterdaten Fußbodenheizung Vorlauftemp.-Regelung Aktor: Mischer [Pl] Einzelraumtemp.-Regelung Aktor: Raumventil [Pl] Kesseltemp.-Regelung Aktor: Brenner [2 Punkt] T Dymola = T TNSYS TRNSYS Fußbodentemp. Dymola Fußbodentemp. TRNSYS Raumlufttemp. Dymola Raumlufttemp. TRNSYS Deckentemp. Dymola Deckentemp. T [C] t[s] Validierung der Wärmeverteilungsprozesse 24h D2 Prozesse Prozesseinordnung Alg.entwicklung Modellbildung Modelle Bibliotheken Beispiele

105 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge D2 Anwendungsbeispiel 10 Raum Haus Anwendungsbeispiel Warmwasserzentralheizung Technik Radiatoren in Reihe 3 Wegeventil mit Bypass Einzelraumtemperaturregelung [2 Punkt] Brennertemperaturregelung [2 Punkt] Simulationsmodell Kesselttemperaturregelung [1.Betriebsstunde] Aufheizphase [2 Punkt 60C-65C] Kesseltemp Radiatorköpertemp. Kesselbrenner Aktorik Radiatorventil [1.Betriebstag] [2 Punkt 21C-21.5C] Aktorik Brenner und Radiatorventil [von der 16. bis zur 17. Stunde] [Beides 2 Punktregler, Schaltpunkte wie oben] Brenner Radiatorventil Aufheizphase Raumthermostat t[h] T [C] Erhöhter W-Bedarf Raumlufttemp. Innenwandtemp. Außenlufttemp. ca.-5C t[h] T[C] Aufheizphase [1.Betriebsstunde] Betrieb [1.Betriebstag] Raumlufttemp. Innenwandtemp. Außenwandtemp. Außenlufttemp.Süd T[C] t[h] D2 Prozesse Prozesseinordnung Alg.entwicklung Modellbildung Modelle Bibliotheken Beispiele

106 Sonderforschungsbereich 501 Experiment-Sicht

107 Experimente Organisation Prozesse A1A2 A3 B1B2 B4B5 B10 C1 D1D2 B12 B11 Sonderforschungsbereich Ergebnisse und Forschungsbeiträge Durchführung von Baseline- und Technologie-Experimenten Baselining n Baselining n+1 Schwächen identifizieren Produkt Mess- datum Motiviert Prozess messen Alternativ- Techniken evaluieren Technologie- Experimente (SFB-intern und extern) t Verbesserte Techniken integrieren B1 Experimente Methodik Experimente Techniken Einordnung


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