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Qualitätssicherung jenseits von Code: Modellbasierte Entwicklung und die Qualität

14.02.2008
Für typische eingebettete Systeme ist eine modellbasierte Entwicklung über Zustandsdiagramme oder Regelungskreise nahe liegend. Werkzeuge wie Matlab/Stateflow, ASCET-SD oder Rational Modeler bieten dabei die Möglichkeit, vollständige Spezifikationen auf Modellebene zu erstellen und lauffähigen Code zu generieren.

Diese Modelle hinsichtlich ihrer Qualität zu bewerten und Handlungsanweisungen zur Qualitätssteigerung abzuleiten, stellt viele Anwender jedoch noch vor Probleme. Mit den Werkzeugen SAVE und INProVE zeigt das Fraunhofer IESE auf der diesjährigen Embedded World, wie Modellqualität transparent gemacht und bewertet werden kann.

Systemarchitekturen legen den grundlegenden Aufbau und die Schnittstellen zwischen Hardware- und Softwarekomponenten fest. Qualitätsaussagen über die realisierte Architektur und Vergleiche mit einer Referenzarchitektur waren bisher insbesondere für größere Projekte kaum möglich.

Das Werkzeug SAVE ermöglicht „Soll“ und „Ist“ zu vergleichen und Qualitätseigenschaften zu überprüfen. Der Ingenieur wird durch eine klare Visualisierung und flexible Navigation schnell auf Interfaceverletzungen aufmerksam und kann z.B. auch Leistungsdaten aus Laufzeittraces auf Komponenten und Schnittstellen abgebildet analysieren. Mit Hilfe von Deltaanalysen kann auch die Evolution einer Architektur über mehrere Produktvarianten dargestellt und verfolgt werden. Das Werkzeug unterstützt eine Vielzahl von Implementierungssprachen und ist als Eclipse-Plugin leicht in bestehende Toolketten integrierbar.

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Designrichtlinien und ihre Auswirkungen auf nichtfunktionale Eigenschaften von Software sind der Anwendungsbereich des Werkzeugs INProVE. Die Bewertung von Modularität, Echtzeitverhalten, Speicherverbrauch oder Energieverbrauch von eingebetteten Systemen anhand von Softwaremodellen bedeutete bisher einen enormen manuellen Aufwand. Die damit einhergehenden hohen Kosten und die mögliche Verlängerung der Entwicklungszeit machten eine vollständige Analyse des Gesamtmodells nur einmal pro Projekt möglich - wenn überhaupt.

Die vom Fraunhofer IESE entwickelte werkzeuggestützte Methode zur Modellanalyse ermöglicht eine rationelle und systematische Vorgehensweise. Unterstützt durch INProVE werden Modelle in kurzer Zeit analysiert und potenzielle Schwachstellen des Modells automatisch identifiziert.

Auf Basis dieser Informationen können die anschließenden manuellen Inspektionen des Modells individuell auf die zu erwartenden Probleme zugeschnitten und effizient auf die kritischen Stellen eines Modells konzentriert werden: Der Aufwand sinkt drastisch. Unter Nutzung der werkzeuggestützten Analyse lassen sich auch problemlos mehrere Modellstände miteinander vergleichen.

Über den aktuellen, statischen Qualitätsstand eines Modells hinaus kann man so insbesondere auch die Verbesserung des Modells im Laufe der Entwicklungszeit bewerten. INProVE ist als Eclipse-Plugin realisiert und unterstützt derzeit Matlab/Simulink und ASCET-SD.

Ralf Kalmar | Fraunhofer IESE
Weitere Informationen:
http://www.iese.fraunhofer.de
http://www.iese.fraunhofer.de/fhg/iese_DE/press/newsletter/vol0208/02_2008_modell.jsp

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