Variantenmanagement modellbasierter Funktionssoftware mit Software-Produktlinien

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1 Arbeitsberichte des Instituts für Informatik Friedrich-Alexander-Universität Erlangen Nürnberg Band 40 Nummer 4 Juli 2007 Stefan Kubica Variantenmanagement modellbasierter Funktionssoftware mit Software-Produktlinien Dissertation Herausgeber: T. Brinda, M. Dal Cin, R. German, G. Görz, G. Greiner, U. Herzog, F. Hofmann, J. Hornegger, K. Leeb, R. Lenz, P. Mertens, K. Meyer-Wegener, H. Müller, H. Niemann, Ch. Pflaum, M. Philippsen, U. Rüde, F. Saglietti, H. J. Schneider, W. Schröder-Preikschat, M. Stamminger, H. Stoyan, J. Teich, R. Wanka, H. Wedekind Die Reihe der Arbeitsberichte des Instituts für Informatik (ehem. Institut für Mathematische Maschinen und Datenverarbeitung) der Universität Erlangen-Nürnberg erscheint seit Begründet von Prof. Dr. Dr. h. c. mult. Wolfgang Händler

2 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung Motivation Herausforderungen an die Wiederverwendung Ziele und Arten der Wiederverwendung Varianten als Herausforderung der Wiederverwendung Zielsetzung Aufbau der Arbeit 9 2 Stand der Technik Modellbasierter Entwicklungsprozess Anforderungsmanagement und-erhebung (AM&E) Modellbasierter Entwurf Codegenerierung Integration in das Steuergerät Test und Simulation Diskussion in Hinblick auf Varianten Software-Produktlinien Definition Software-Produktlinien Six-Pack Product Line Practise (PLP) 37 vii

3 2.2.4 Feature-Oriented Domain Analysis (FODA) Feature Oriented Reuse Method (FORM) Family Oriented Software Production (FAST) Product-Line Integrated Software Engineering (PuLSE ) Commonality and Variability Extraction Bewertung in Hinblick auf die modellbasierte Softwareentwicklung Automotive Model-Based Software Product Lines Gesamtkonzept Aufteilung der Funktion in Merkmale Festlegung der Domäne Identifikation der Merkmale Revolutionäre versus evolutionäre Merkmalidentifikation CaVE in der Fahrzeugsoftwareentwicklung Definition der Abhängigkeiten Generative Programmierung Merkmalmodellierung mit FODA Middleware-Konzept Implementierung der Merkmale in Form von Modellen Definition Modell Definition Lösungsraum Revolutionäre versus evolutionäre Modellerstellung Konfiguration neuer Varianten Generierung der gewählten Variante Generierung des Modells Generierung eines Spezifikationsdokumentes Pflege und Wartung der Software-Produktlinie Zusammenfassung 75 viii

4 4 Umsetzung des >4MoS-Konzeptes in einem Werkzeug Überblick SPL-Werkzeuge Einführung inpurer.variants AMoS-Umsetzung mit purer.variants Vorgaben im Problemraum Erweiterungen im Lösungsraum Lösungsraummodell Hinterlegung von Anforderungen Algorithmus für Generierung von Modellbibliotheken Beschreibung der Modellbibliotheken Umsetzung des Algorithmus zur Generierung von Simulink-Bibliotheken Algorithmus für die Generierung neuer Varianten Modellgenerierung DOORS-Export für Spezifikationsdokument Plugin für statistische Auswertung der Verwendungshäufigkeit Fallstudie Blinkerfunktion Einführung Blinkerfunktion Varianten der Blinkerfunktion Ausführungen Baureihen Versionen Zusammenfassung der Varianten Ermittlung der Merkmale Festlegung der Domäne Identifikation der Merkmale Erstellung des Merkmalbaumes Modellentwicklung 112 ix

5 5.5.1 Definition Lösungsraum Generierung der Blinkerfunktionsbibliothek Hinterlegung von Anforderungen Variantengenerierung Konfiguration neuer Varianten Erweiterungen im Problem-und Lösungsraum Generierung der Varianten Generierung der DOORS-Spezifikation Generierung der statistischen Analyse der Verwendungshäufigkeit Ergebnisse und Bewertung Ergebnisse der Blinkerfunktionsfallstudie Ergebnisse der Kostenkalkulation Zusammenfassung Zusammenfassung und Ausblick Verwandte Arbeiten Process Family Engineering in Service-Oriented Applications mobilsoft - Softwaretechnik für das Automobil der Zukunft Zusammenfassung und Fazit Ausblick 132 i Optimierung der Werkzeugunterstützung Synergieeffekte zur Standardsoftware Synergieeffekte zur Funktionsverteilung Testen im Produktlinienumfeld 134 A Fallstudie Blinkerfunktion 135 A.l Einführung Blinkerfunktion 135 A.l.l Kontextabgrenzung (KA) Blinkerfunktion 135 x

6 A.1.2 Software Funktionsspezifikation (SFS) Blinkerfunktion 141 A.2 Problem-und Lösungsraum der Blinkerfunktion 155 A.2.1 Problemraum der Blinkerfunktion 155 A.2.2 Lösungsraum der Blinkerfunktion 156 A.3 Simulink-Bibliothek der Blinkerfunktion 158 A.4 Generierte Variante C_P_V1 160 A.4.1 XML-Datei und Parameterdatei der Variante C_P_V1 160 A.4.2 Modellübersicht der generierten Variante C_P_V1 164 A.4.3 Generiertes DOORS-Dokument der Variante C_P_V1 168 A.5 Herkömmlich entwickelte Blinkerfunktion 174 B Kostenkalkulation 175 B.l Kostenvergleich für Entwicklung einer automobilen Funktion mit und ohne SPL. 175 B.l.l Ausgangsgrößen der Kostenkalkulation 175 B.l.2 Szenario 2 der Kostenkalkulation 176 Literaturverzeichnis 179 Definitionsverzeichnis 187 Abkürzungsverzeichnis 189 Quellcodeverzeichnis 191 Tabellenverzeichnis 193 Abbildungsverzeichnis 195 xi