Real-Time and Embedded Systems

Visible Code

Projektpartner:

  • Christian-Albrechts-Universität zu Kiel
    AG Echtzeitsysteme und eingebettete Systeme, Institut für Informatik ("RTSYS")
  • Scheidt & Bachmann System Technik GmbH ("Scheidt & Bachmann")

 

Laufzeit: 2018 - 2022

 

Themenfeld: Echtzeitsysteme und eingebettete Systeme zeichnen sich dadurch aus, dass wesentliche Teile der Funktionalität durch Software beschrieben wird. Dies trifft auch für die von Scheidt und Bachmann entwickelten Systeme zu, zum Beispiel im Bereich der Eisenbahnsignaltechnik. Waren die ersten softwaregesteuerten Steuerungsanlagen aufgrund der damaligen, hardwarebedingten Systembeschränkungen noch vergleichsweise überschaubar, sind heutige und zukünftige Systeme überaus komplex.

 

Zielsetzung: Im hier beschriebenen Kooperationsprojekt soll erforscht werden, wie die Entwicklung komplexer Softwaresysteme durch automatisch generierte graphische Visualisierungen des Softwarecodes unterstützt werden kann. Ziel sind gesteigerte Entwicklerproduktivität, Beibehaltung hoher Softwarequalität bei weiter steigender Systemkomplexität, und Unterstützung bei Zertifizierungsprozessen.

 

Ausgangssituation, Motivation: Die zunehmende Softwarekomplexität hat bereits in den 1990er Jahren den Bereich der modellgetriebenen Softwareentwicklung (Model-Driven Engineering, MDE) motiviert. MDE zeichnet sich unter anderem dadurch aus, dass Software nicht nur durch den klassischen textuellen Programmcode beschrieben wird, sondern auch auf abstrakterer Ebene durch typischerweise graphische Modelle beschrieben wird. Dieser Ansatz hat jedoch in der Praxis eine Reihe von Einschränkungen:

  • Modelle sind "starr" und auf jeweils eine "Sicht" (View) des Systems beschränkt. Der Detailgrad lässt sich nicht variieren, ein "Filtering" (wie z.B. bei google maps) ist nicht möglich.
  • Graphische Modelle werden typischerweise manuell erstellt und gewartet, was in der Praxis sehr zeitaufwändig sein kann
  • Es ist besteht normalerweise keine direkte, mechanische Verknüpfung zwischen Modellen und der entsprechenden Software, was leicht zu Inkonsistenzen führt. Zwar erlauben viele Modellierungswerkzeuge die automatische Generierung von "Codegerüsten", die Modelle werden jedoch nicht automatisch aktualisiert, wenn sich die zugrundeliegende Software ändert.

 

Vorarbeiten, Erfahrungen der Projektpartner: Seit Gründung der Arbeitsgruppe RTSYS (2001) ist die "Modellierungspragmatik", in der es um das effiziente Arbeiten mit komplexen Systemen geht, eines der leitenden Forschungsthemen. Die Ergebnisse werden regelmäßig auf international sichtbaren Tagungen (DATE, Diagrams, FDL, GD, ISoLA, ISORC, MODELS, VL/HCC) und Journalen (J. Graph Algorithms Appl.,  ACM Trans. Embedded Comput. Syst., J. Vis. Lang. Comput.) publiziert. Weiterhin werden die Forschungsergebnisse mit open-source Software (ELK, KIELER) validiert und öffentlich zur Verfügung gestellt (EPL-Lizenz), mit Anwendern im akademischen Bereich (UC Berkeley, U Auckland) sowie kommerziellen Nutzern (Bosch/ETAS, BSH Hausgeräte, Embraer, itemis, National Instruments, Sigasi).

Die Firma Scheidt & Bachmann, 1872 in Mönchengladbach gegründet, ist seit 1875 im Signaltechnikanlagenbau tätig und zählt heute zu den erfolgreichsten Herstellern auf diesem Gebiet. Zum Anfang 2014 wurde der in Kiel ansässige Bereich Betriebsleit- und Signaltechnik der Funkwerk AG übernommen. In diesen Anwendungsbereichen wird heute ein wesentlicher Teil der Wertschöpfung durch eingebettete Echtzeitsysteme erzielt, und es besteht seit längerem der Kontakt zu RTSYS, unter anderem mit einer Zusammenarbeit im Rahmen des Kompetenzverbunds Software Systems Engineering (KoSSE) durchgeführten Verbundprojektes MENGES (Modellbasierte Entwurfsmethoden für eine neue Generation elektronischer Stellwerke). Mehrere Absolventen von CAU/RTSYS, dabei zwei Promovierte, sind inzwischen für Scheidt & Bachmann tätig.