Beherrschung dynamischer Variantenmodelle für eingebettete Fahrzeugsysteme

Abstract

In der Automobilindustrie führt die gestiegene Fahrzeug- und Funktionsvielfalt zu einer immer höheren Anzahl von Modellvarianten. Zudem wächst die Bedeutung von Software für die Fahrzeugindustrie weiter, sodass eine steigende Variantenkomplexität in zukünftigen Software-Systemen zu erwarten ist. Der Produktlinienansatz mit merkmalbasierter Variantenmodellierung ist eine Möglichkeit, dieser Herausforderung zu begegnen, indem Software-Varianten extern dokumentiert und automatisch konfiguriert werden können.

Ein initial angelegtes Variantenmodell ist jedoch nur eine Momentaufnahme der Variabilität in der Implementierung. Wie es für Automotive-Software üblich ist, entwickelt sich diese ständig weiter - und damit auch die variablen Bestandteile darin. Daher ist die Wartbarkeit für Variantenmodelle im industriellen Entwicklungsprozess eine zentrale Eigenschaft.

Die vorliegende Arbeit präsentiert ein Konzept, um die Evolution dynamischer Variantenmodelle für eingebettete Fahrzeugsysteme zu beherrschen. Dafür wird zunächst eine formale Modellbeschreibung erarbeitet, die auf Aussagenlogik basiert. Auf dieser Grundlage werden Änderungsprozesse als konstruktiver Teil des Ansatzes erstellt. Diese fassen elementare Anpassungen zusammen, um häufige Evolutionsmuster des Variantenmodells abbilden zu können. Der analytische Teil des Ansatzes besteht aus der Definition von Konsistenzbedingungen. Damit ist es möglich, Inkonsistenzen zu lokalisieren, die entweder ein Risiko für den Konfigurationsprozess darstellen oder zumindest kritisch für die Wartbarkeit des Modells sind. Auch diese Analysen werden in die Sprache der Aussagenlogik übersetzt und lassen sich zum Teil auf die Erfüllbarkeit einer Formel zurückführen. Änderungsprozesse und Konsistenzbedingungen werden zudem in einem Prototyp realisiert, sodass sowohl Manipulationen als auch Konsistenzprüfungen des Variantenmodells automatisiert werden können. Die in dieser Arbeit vorgestellten Konzepte sorgen somit für eine sichere Evolution des Variantenmodells, indem es mit wenig Aufwand und geringem Risiko einer Inkonsistenz an Änderungen in der Implementierung angepasst werden kann.

Mithilfe einer Befragung von Experten wird der Ansatz evaluiert. Zudem kann der Prototyp in Fallstudien der Daimler AG zeigen, dass auch Variantenmodelle realistischer Größe effizient bearbeitet werden können.