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Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Date post: 14-Jan-2016
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6.9.00, 9:05. Ergebnisse und Forschungsbeiträge. Organisationsstruktur der Teilprojekte. Projektbereiche. Organisation. Projektbereich A SE-Labor. Projektbereich C Beschreibungs- techniken. Projektbereich B Generische Modelle und Methoden der Systementwicklung. Projektbereich D - PowerPoint PPT Presentation
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Sonderforschungsbereich 50 Ergebnisse und Forschungsbeiträge 6.9.00, 9:05
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Page 1: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Ergebnisse undForschungsbeiträge

6.9.00, 9:05

Page 2: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Organisationsstrukturder Teilprojekte

Page 3: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

ProjektbereicheProjektbereiche

Organisation

Projektbereich DPrototypanwendungen

Projektbereich BGenerische Modelle und Methoden

der Systementwicklung

Projektbereich ASE-Labor

Projektbereich CBeschreibungs-

techniken

Page 4: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

ProzeßorientierteTeilprojektübersicht

Page 5: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B11

ÜbersichtÜbersicht

Projekt n

Planung

Ausführung und Umplanung

ProjektplanProjektziele und-charakteristika

Problem SW-Produkt

Projekt 1

projektübergreifendeDaten

Projektdatenbank 1

Projektdatenbank n

Projektorganisation

Erfahrungsorganisation

Ablage

AblageWiederverwendungWiederverwendung

Prozesse

Erfahrungsdatenbank

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B11

ProjektorganisationProjektorganisation

Planung ProjektplanProjektziele und-charakteristika

Problem SW-Produkt

Projektmanagement

Qualitätssicherung

Problembeschr.

B-Anforderungen

E-Anforderungen

Systementwurf

Komp-Anforderungen

Komp-Entwurf

ausführb. Komp.

benutzbares System

benutztes System

Kode

ausführb. System

Prozesse

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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ProzeßplanungProzeßplanung

Problem

Projektmanagement

Qualitätssicherung

Planung

Aufwand

Fehler

initiiertUmplanunginitiiertUmplanung

Plan-vorgaben

Plan-vorgaben

Erfahrungsdatenbank(projektspezifisch undprojektübergreifend) Ablage und WiederverwendungAblage und Wiederverwendung

Wieder-verwendung

Initiale Planung „Planing on-the-fly“

SW-Produkt

umfassenderProjektplanProzesse

Page 8: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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ReferenzprozeßReferenzprozeß

Kommunikations-system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Betriebssystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

Hardware

Systemintegration

Systementwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Integrationstest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-produkte

ErstellungSystementwurf

Anforderungsanalyse

Anwendungswissen

Entwurfswissen

Kontrollsystem-wissen

Kommunikations-systemwissen

Betriebssystem-wissen

Hardware-wissen

Domänenwissen

Test im Betrieb

Prozesse

Page 9: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt A1SE-Labor

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B11

Einordnung A1Einordnung A1

A1

Problem

Projektmanagement

Qualitätssicherung

Planung

Aufwand

Fehler

Plan-vorgaben

Plan-vorgaben

Erfahrungsdatenbank(projektspezifisch undprojektübergreifend) Ablage und WiederverwendungAblage und Wiederverwendung

Wieder-verwendung

Initiale Planung „Planing on-the-fly“

SW-Produkt

umfassenderProjektplanProzesse

SFB-EDB

ReferenzprozeßTechniken

PlaSTSE-Labor

Hardware Software

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Experimente

OrganisationProzesse

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A1 - Techniken (Übersicht)A1 - Techniken (Übersicht)

SFB 501 Erfahrungsdatenbank (SFB-EDB) Systematische Dokumentation der durchgeführten Experimente im SE-

Labor Aufbereitung und zentrale Ablage von externem und durch Experimente im

SFB 501 gewonnenem Erfahrungswissen Unterstützung bei der Durchführung neuer Experimente durch

Bereitstellung von existierendem Erfahrungswissen in der Planungs- und Durchführungsphase

Konfigurationsmanagement mit PlaST Umfassende Verwaltung von Artefakten (Entwicklungsprodukte, Messdaten,

Prozesse) und Konfigurationen zur Unterstützung der Experimentdurchführung

Zusätzlich verwendete Techniken: SFB 501 Experimentiermethodik

Methodische Unterstützung bei der Planung und Durchführung von Experimenten im SE-Labor anhand der in B1 entwickelten Methodik

Zielorientierte Erfassung von Meßdaten Definition von Messzielen und Ableitung von Maßen nach dem Goal-

Question-Metrics- Ansatz zur quantitativen Analyse von Experimenten im SE-Labor

A1

Techniken

SFB-EDB

ReferenzprozeßTechniken

PlaSTSE-Labor

Hardware Software

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A1 - Techniken: SFB-EDBA1 - Techniken: SFB-EDB

SFB-EDB Rollenkonzept: Integrierte Verwaltung von Projekt-

und Wiederverwendungsdaten: In Bearbeitung befindliche

Projektdaten können gesperrt werden

Getrennte Zugriffsrechte auf Mess- und Projektdaten (laufender Projekte)

Benutzer-definierbare hierarchische Zugriffsstruktur über maßgeschneiderte Schnittstellen

Charakterisierungsvektor-Konzept:

Trennung zwischen Erfahrungsdaten und beschreibenden Meta-Daten

Ermöglicht beliebig viele, heterogene Repräsentationen eines Erfahrungselements

Setzt Erfahrungselemente zueinander in (semantische) Beziehungen

Auf den Erfahrungselement-Typ angepaßtes Set von beschreibenden Attributen

Erfahrung

Charakterisierungs-vektor

LinksAttributeBeziehungen

ErfahrungselementRepräsentation(en)

DB Admin.

EBManagerAssistant

Developer

Guest

QualityManager

ProjectManager

Quality Manager Assistant

EBManager

A1

Techniken

SFB-EDB

ReferenzprozeßTechniken

PlaSTSE-Labor

Hardware Software

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A1 - Techniken: SCM mit PlaSTA1 - Techniken: SCM mit PlaSTPlanung Ausführung

PlaST-ProdOMoPlaST-ProdOMo

ProjektplanProjektplan

Prozess-def.Prozess-def. Produkt-def.Produkt-def. Maß-def.Maß-def.

Experiment nExperiment n

SFB-EDBSFB-EDB

Prozesse

Prozesse ProdukteProdukte Mess-

datenMess-daten LLLL

PlaST-ServerPlaST-Server

Gemeinsame Planung Integration von Produkt- und

Prozessplanung Produktmodell Ressourcen (Werkzeugbindung) Zugriffsrechte (Lesen, Schreiben) Zustandsmodell

Automatisierte Konsistenzprüfung des Plans

Umfassende Verwaltung Verwaltung von

Produkten, Konfigurationen Prozessen Messdaten, Erfahrungen (Lessons

Learned)

Prozessabhängige Steuerung Graphische (GUI) und textuelle

API-Client-Schnittstelle

A1

Techniken

SFB-EDB

ReferenzprozeßTechniken

PlaSTSE-Labor

Hardware Software

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A1 - Infrastrukturangebot SE-LaborA1 - Infrastrukturangebot SE-Labor

Prozessmaschine

Planungswerkzeuge Analysewerkzeuge

Plattform-Werkzeuge

Anforderungs-werkzeuge

Compiler Test-werkzeuge

Software-Entwicklungs-

werkzeuge

Experiment-übergreifender

Datenbereich (OWS)

Experiment-spezifischer

Datenbereich (ESS)SFB-EDB

Uni-Backbone

...

HardwarePlattform

PC1

PC6

PC7

PC12

...

...

PCServer

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

SFB-EDB

ReferenzprozeßTechniken

PlaSTSE-Labor

Hardware Software

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A1 - Hardwareausstattung SE-LaborA1 - Hardwareausstattung SE-Labor

Hardware Plattform:

Rechner 2 SUN SS 20 Rechner (sep1 & sep2)

2 SUN E 250 Rechner (sep3 & sep4)

16 PC-Arbeitsplätze

-verteilt auf die einzelnen Arbeitsgruppen

-verbunden über das Uni-Backbone

1 PC-Server (Pentium III 450 MHz)

(MILOS-Server)

Terminals 14 NCD Dialogstationen

(Standort: SE-Labor Gebäude 48)

A1

Techniken

SFB-EDB

ReferenzprozeßTechniken

PlaSTSE-Labor

Hardware Software

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A1 - Softwareausstattung SE-Labor (1)A1 - Softwareausstattung SE-Labor (1)

Plattform-Werkzeuge:

Sammlung von Werkzeugen zur Unterstützung des Verbesserungsprozesses

Beispiele: GQM Aspect & Planner:

(Textuelle) Erstellung und Wartung von GQM-Plänen MoST:

Textuelle Modellierung von MVP-L Prozessmodellen und statische Analysen ProTail:

Generierung von maßgeschneiderten Prozessplänen PlaSTpro:

ProdOMo: Produktorientierte Modellierung von EntwicklungsprozessenPlaST: Umfassendes Software-Konfigurationsmanagement

MILOS:Plattform für die prozessgesteuerte Ausführung von Projekten

A1

Techniken

SFB-EDB

ReferenzprozeßTechniken

PlaSTSE-Labor

Hardware Software

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A1 - Softwareausstattung SE-Labor (2)A1 - Softwareausstattung SE-Labor (2)

Software-Entwicklungswerkzeuge: Sammlung von Werkzeugen zur

Softwareerstellung

Beispiele: DictTool:

Web-basiertes, datenbank-gestütztes Projekt-Dictionary ILOG Views:

Erstellung von Grafischen Benutzerschnittstellen (GUI Builder) Jave Developer Kit (JDK 1.2.2):

Entwicklungsumgebung für JAVA Applikationen SDT / TAU:

SDL/MSC Entwicklungsumgebung für nebenläufige, verteilte Systeme STATEMATE Magnum:

Anforderungsorientierte Prototyp-Entwicklung auf der Basis von Statecharts StP-OMT/UML:

CASE-Werkzeug zur Unterstützung der OMT und UML Prozesse

A1

Techniken

SFB-EDB

ReferenzprozeßTechniken

PlaSTSE-Labor

Hardware Software

Page 18: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt A2Integrierte Planungs- und

Ausführungsumgebung

Page 19: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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Einordnung A2Einordnung A2

A2

MILOS

Project PlanManagement

WorkflowManagement

Projektmanagement

Planung

Initiale Planung umfassenderProjektplan Planverfeinerung Planänderungen

Mess-Werkzeuge

SW-Entwicklungs-

Tools

Planungs- und Modellierungs-

Werkzeuge

Qualitätssicherung

Aufwand

Fehler

Prozesse

Referenzprozeß

Planung & Abwick.ArchitekturEvaluation

Techniken

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A2 - TechnikenA2 - Techniken

MILOS

Project PlanManagement

WorkflowManagement

Integrierte Projektplanung und -abwicklung

MILOS Architektur

Evaluation

A2

Prozesse

Referenzprozeß

Planung & Abwick.ArchitekturEvaluation

Techniken

Page 21: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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MILOS

Project PlanManagement

WorkflowManagement

A2 - Integrierte Projektplanung und -abwicklungA2 - Integrierte Projektplanung und -abwicklung

Planer

Donald

Dagmar

To do:

Input Documents:

Output Documents:

Komponenten-Kodebearbeiten

Komponenten-Designdokument

Komponenten-Sourcecode

...

To do:

Input Documents:

Output Documents:

Komponenten-KodeQualitätsanalyse

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 individuelleTo-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 individuelleTo-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.ArchitekturEvaluation

Techniken

Page 22: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A2 - MILOS ArchitekturA2 - MILOS Architektur

Data TierApplication TierClient Tier

M ilos C lient W orkbench

M S Pro ject

Other COTSClients

(eg. RationalRose,

Visual Age)

Milos Client (Pentium II 266 MHz)

NCD-DialogstationNCD-Dialogstation

PC-ArbeitsplatzPC-Arbeitsplatz

G em Stone D istribu ted Java Beans

Milos Server (Pentium III 450 MHz)

ResourcePool

W orkflow

ProcessM odel

ProjectPlan

M ILOSFactory

Java Classes

m ilos .u i.M a inF ram e

java .lang .O b jec t

m ilos .u i.P ro jec tP lan

...

W W W Server (Sun E250)

SUN SS 20 SUN SS 20 Sun E 250

Uni-B

ackbone

A2

Prozesse

Referenzprozeß

Planung & Abwick.ArchitekturEvaluation

Techniken

Page 23: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A2 - EvaluationA2 - Evaluation

Kontrollierte Experimente

GQM-Plan

Projektplan

Erfassungsbögen

MessbögenFragebögen

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

Analysen

Experiment-Entwurf

A2

Prozesse

Referenzprozeß

Planung & Abwick.ArchitekturEvaluation

Techniken

Page 24: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt A3Datenbankunterstützung für

Softwareentwicklungsprozesse

Page 25: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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Einordnung A3Einordnung A3

A3Projekt n

Planung

Ausführung und Umplanung

ProjektplanProjektziele und-charakteristika

Problem SW-Produkt

Projekt 1

projektübergreifendeDaten

Projektdatenbank 1

Projektdatenbank n

Projektorganisation

Ablage

AblageWiederverwendungWiederverwendung

Erfahrungsdatenbank

Erfahrungsorganisation

Prozesse

Einordnung (EDB)

EDB I (Prototyp)EDB II (Integration)

SERUMEinordnung (SERUM)

VirtualMedia

Techniken: Überblick

ORIENTOR - Benchmark

Page 26: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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Techniken A3: ÜberblickTechniken A3: Überblick

EDBEDB

VirtualMediaVirtualMedia

SERUMSERUM

ORIENTORIENT

OR-BenchmarkOR-Benchmark

Erweiterbarkeit / Tiefenintegration Nutzung verfügbarer

Erweiterungsinfrastrukturen Konzeptualisierung geeigneter

Erweiterungsinfrastrukturen Erstellung von Regeln zur sinnvollen Nutzung

von Erweiterbarkeit

Konzeptualisierung eines Multimedia-Frameworks

Mediendatentypen, Transformationsunabhängigkeit

Techniken der Entwicklung von (OR)DB-Anwendungen

UML, Code-Generierung, Integration externer Daten

Konzeptualisierung eines Datenmodells Semantische Beziehungstypen

Benchmarking Evaluierung von ORDBMS

A3

Prozesse

Einordnung (EDB)

EDB I (Prototyp)EDB II (Integration)

SERUMEinordnung (SERUM)

VirtualMedia

Techniken: Überblick

ORIENTOR - Benchmark

Page 27: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A3: EDB I (aktueller Prototyp)A3: EDB I (aktueller Prototyp)Erfahrungsdatenverwaltung im SFB 501

(OR)DB-Server

HTTP-S

UDFs:UDFs:

Web-Explode

Erfahrungs- undProduktdatenmanipulation

Ähnlichkeitssuche

Benutzer-/Rollenverwaltung

Autorisierung/Sicherheit

Ausprägungen von (U)DTs:Ausprägungen von (U)DTs:

HTML-Templates

Erfahrungs- und Produktdatenin heterogenen Formaten

beschreibende Daten (CVs)

Verwaltungsdaten

Browser

Gen

erizi

tät

X2 ('Extreme Extending')

Re-Engineering?

Regeln für sinnvolle Nutzung von Erweiterbarkeit?

Metadaten

Web-Server Web-Driver

EDB Login

A3

Prozesse

Einordnung (EDB)

EDB I (Prototyp)EDB II (Integration)

SERUMEinordnung (SERUM)

VirtualMedia

Techniken: Überblick

ORIENTOR - Benchmark

Page 28: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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Tool B

Tool A

MILOS

SFB-501 EDB

EDB-Schema

IM

A3: EDB II (Integration)A3: EDB II (Integration)

Browser

EDE-Schema

CV

R

RDX

ER

n

1 1

11

1 1

n{xor}

Ablaufkontroll-datenschema

PDM

CAPI

A

A

VMEAPI Web-Interface

PAPI

Prozess-kontrolle

Produktdaten-verwaltung

PAPI: Produktdaten-API PDM: Produktdatenmodell ER: Erfahrungsrepräsentant IM: Integrationsmodul EAPI: Erfahrungsdaten-API EDE: Erfahrungsdateneintrag R: Repräsentation VM: VirtualMediaCAPI: (Prozess-)Kontrolldaten-API CV: Charakterisierungsvektor RDX: Repräsentationsdeskriptor A: Adapter

Integrierte Verwaltung von Erfahrungs-, Produkt- und Prozesskontrolldaten

Erfahrungsdatenverwaltung

A3

Prozesse

Einordnung (EDB)

EDB I (Prototyp)EDB II (Integration)

SERUMEinordnung (SERUM)

VirtualMedia

Techniken: Überblick

ORIENTOR - Benchmark

Page 29: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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A3: VirtualMediaA3: VirtualMedia

Ressourcen-referenz

InstanziierbareVM Graphen

Medienfilter-referenz

Materialisierungs-graphen

ReferenzdatenbankMedienserver (-Verbund)

Anfrage-übersetzung

Anfragegraph-visualisierung

<VMDESC>...</VMDESC>

Zugriffs-zertifikat

Framework für Mediendatentypen mit Transformationsunabhängigkeit

Medienobjekt-Anfrage Erzeugen Anfordern Transformieren

Materialisierungs-management

Entwicklungs-werkzeuge

Anfragegraph-transformation

Ressourcen-management

Filtergraph

VM GraphOptimierung

Instanziierungsservice

A3

Prozesse

Einordnung (EDB)

EDB I (Prototyp)EDB II (Integration)

SERUMEinordnung (SERUM)

VirtualMedia

Techniken: Überblick

ORIENTOR - Benchmark

Page 30: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B11

A3: SERUMA3: SERUMGenerating Software-Engineering-Repositories using UML:Entwicklung von Datenhaltungskomponenten mit generischen Methoden

SERUMFramework UML-

RepositoryPattern

Template

Mapping

spezifizieren verfeinern

ko

nfig

urie

ren

CSCWWerkzeuge

CAxWerkzeuge

SEWerkzeugeAnwender

Generierte API Generische API

Repository-Server

UML-Modell

Modell-Abbildung

Produkt-daten

Generierte API Generische API

Repository-Server

UML-Modell

Modell-Abbildung

Produkt-daten

Generierte API Generische API

Repository-Server

UML-Modell

Modell-Abbildung

Produkt-daten

SERUMGenerator

generieren

ORDBMS

SERUMWerkzeuge

A3

Prozesse

Einordnung (EDB)

EDB I (Prototyp)EDB II (Integration)

SERUMEinordnung (SERUM)

VirtualMedia

Techniken: Überblick

ORIENTOR - Benchmark

Page 31: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

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C1

D1 D2

B12

B11

Einordnung A3 (SERUM)Einordnung A3 (SERUM)Erweiterter Referenzprozess

Kommunikations-system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Betriebssystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

Hardware

Systemintegration

Systementwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Integrationstest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-punkte

ErstellungSystementwurf

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)

SERUMEinordnung (SERUM)

VirtualMedia

Techniken: Überblick

ORIENTOR - Benchmark

Page 32: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B10

C1

D1 D2

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A3: ORIENTA3: ORIENTObject-based Relationship Integration ENvironmenT:

Durchgängige Unterstützung semantischer Beziehungstypen

präziseModellierung

präziseModellierung

transparenteWartung

transparenteWartung

adäquateIntegration

adäquateIntegration

AufgabenAufgaben AlternativenAlternativen

(OR)DBMS

Abbildung

semantischeAnreicherung

Tiefen-integration

semantischeAnreicherung

(OR)DBMS

DataBlade-Ansatz

semantischeAnreicherung

(OR)DBMS

Lückeungeschlossen

Erweiterbarkeitüberfordert

Kompromiss

Problem: Berücksichtigung spezifischer Eigenschaften von Erweiterungen bei der internen Verwaltung

A3

Prozesse

Einordnung (EDB)

EDB I (Prototyp)EDB II (Integration)

SERUMEinordnung (SERUM)

VirtualMedia

Techniken: Überblick

ORIENTOR - Benchmark

Page 33: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

A3: OR - BenchmarkA3: OR - BenchmarkMessung des Leistungsverhaltens von ORDBMS

Last-generator Messtreiber

Daten-Generator

Klassensystem(Abbildungs-

schicht)

Messdaten-erfassung

(O)RDBMS

Anfrage-Spezifikation

Parameter

C++-WrapperCLI Quantifizieren der 'Einsetzbarkeit'

von ORDBMS als persistente Objektsysteme (POS)

Nutzung der Erweiterbarkeit zur Integration von POS-Funktionalität

SQL

A3

Prozesse

Einordnung (EDB)

EDB I (Prototyp)EDB II (Integration)

SERUMEinordnung (SERUM)

VirtualMedia

Techniken: Überblick

ORIENTOR - Benchmark

Page 34: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt B1Generische Prozeßmodellierung

Page 35: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Einordnung B1Einordnung B1

B1

ProjektplanEntwickle Projektplan

Entwickle Meßplan

Instrumentiere

Meßplan

Problem

Projektmanagement

Qualitätssicherung

Planung

Aufwand

Fehler

SW-Produkt

initiiertUmplanung

initiiertUmplanung

Plan-vorgaben

Plan-vorgaben

Erfahrungsdatenbank(projektspezifisch undprojektübergreifend) Ablage und WiederverwendungAblage und Wiederverwendung

Wieder-verwendung

„Planing on-the-fly“umfassenderProjektplanProzesse

Methodik

ExperimenteTechniken

Einordnung

Page 36: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

B1 - ExperimentiermethodikB1 - Experimentiermethodik

Charakterisiere Setze Ziele AnalysiereFühre ausWähle Prozess Sichere Erfahrungen1 64 532

Setze Ziele Wähle Prozess Führe aus

Erstelle umfassenden Projektplan Leitstand

Umfassender Projektplan

Messplan

Prozessplan Konfigurations-plan

Abwicklung

...

Generierung

Generierung

Mess-werkzeuge

Fragebögen

Generierung

Werkzeug-unterstützung

Messdaten

Plan-fragmente

Entwürfe

Experiment-spezifischerDatenbereich

Experiment-übergreifenderDatenbereich

SFB

Erfahrungsdatenbank

Experimentelle MethodikExperimentelle Methodik1. Und 2. Förderperiode3. Förderperiode

B1

Prozesse

Methodik

ExperimenteTechniken

Einordnung

Page 37: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B1 B2

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C1

D1 D2

B12

B11

B1 - TechnikenB1 - Techniken

Generierung von Prozessplänen Definition von Projektzielen und -charakteristika (GQM) Explizite Beschreibung wiederverwendbarer Prozessmodelle

(MVP-L, Spearmint, MILOS) Kontextorientierte Ablage von Prozessmodellen (CRM, Prozessmuster) Ziel und kontextorientierte Kombination (Komposition) und

Anpassung (Transformation) von Prozessmustern Integration in Prozessplan (MVM) Werkzeuge: ProTail, GEM, MoST, MVPsim, MVP-S, Pamela

Messplanung Parametrisierte Zieldefinition (Ziel-Templates), Interviews (Abstraction

Sheets) Zielorientierte Ableitung von Maßen (GQM-Pläne) Wartung von Messplänen (Auswirkungsanalyse für Änderungen) Werkzeuge: GQMplanner, GQMaspect, MPT

Experimentelle Methodik Experimentiermethodik (QIP) SE-Rahmenarchitektur zur Realisierung des QIP (EF)

B1

Prozesse

Methodik

ExperimenteTechniken

Einordnung

Page 38: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

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C1

D1 D2

B12

B11

Durchführung von Baseline- und Technologie-ExperimentenDurchführung von Baseline- und Technologie-Experimenten

Baselining n Baselining n+1

Schwächenidentifizieren

Produkt

Mess-datum

Motiviert

Prozess

messen

Alternativ-Technikenevaluieren

Technologie-Experimente(SFB-intern und extern)

t

VerbesserteTechnikenintegrieren

B1

Experimente

Methodik

ExperimenteTechniken

Einordnung

Page 39: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt B2Flexible Planung von

Entwicklungsprozessen

Page 40: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

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C1

D1 D2

B12

B11

Einordnung B2Einordnung B2

B2

Problem

Planung

SW-Produkt

initiiertUmplanung

initiiertUmplanung

Plan-vorgaben

Plan-vorgaben

Erfahrungsdatenbank(projektspezifisch undprojektübergreifend) Ablage und WiederverwendungAblage und Wiederverwendung

Wieder-verwendung

Restart

Input

Initiale Planung

Ausführungsunterstützung

Projektmanagement

Qualitätssicherung Fehler

umfassenderProjektplan Planverfeinerung PlanänderungenProzesse

Referenzprozeß

Change ImpactsPlanungsoperatorenDom. Spec. Deps

Techniken

Page 41: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B11

B2 - TechnikenB2 - Techniken

Change Impact Analysis

Planungsoperationen

Domänenspezifische Abhängigkeiten

Projekt n

Planung

Ausführung und Umplanung

ProjektplanProjektziele und-charakteristika

Problem SW-Produkt

Projekt 1

projektübergreifendeDaten

Projektdatenbank 1Projektdatenbank n

Projektorganisation

Erfahrungsorganisation

Ablage

AblageWiederverwendungWiederverwendung

Erfahrungsdatenbank

B2

Prozesse

Referenzprozeß

Change ImpactsPlanungsoperatorenDom. Spec. Deps

Techniken

Page 42: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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C1

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B11

B2 - Change Impact AnalysisB2 - Change Impact Analysis

Zur Repräsentation von Abhängigkeiten werden Event-Condition-Action-Regeln(ECA-Regeln) verwendet.

Ein Event wird durch Anwendung einer Änderungsoperation (change operation) ausgelöst und durch das Netz der ECA-Regeln propagiert.

Eine Änderungsoperation entspricht dem Hinzufügen, Löschen oder dem Ersetzen eines Fakts aus der Projekt-Wissensbasis.

Jede mit dem propagierten Event assoziierte ECA-Regel löst die für sie definierte Aktion (action) aus, falls ihr Bedingungsteil (condition) erfüllt ist.

Eine Aktion kann entweder selbst wieder eine Änderungsoperation sein, oder eine Benachrichtigung (notification) beinhalten.

IF CONDITION THEN

NotificationChange Operation

ADD(c) REPLACE(c)DELETE(c)

actionconditionevent

B2

Prozesse

Referenzprozeß

Change ImpactsPlanungsoperatorenDom. Spec. Deps

Techniken

Page 43: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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C1

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B12

B11

B2 - Planungsoperationen (Auszug)B2 - Planungsoperationen (Auszug)Concept Change Operation Description

Process Definition adding a condition to a process Extends the set of pre- or postconditionsor invariant of a process by a new condi-tion.

" adding a method to a process Adds a new problem solving method to aprocess. During planning the method canbe selected to serve as a guideline forexecuting the process.

" adding a product reference to aprocess

Extends the set of consumed, produced ormodified products by a new productreference.

" removing a condition, productreference, etc. from a process

Removes the stated object from theprocess.

" selecting a method The selection of a method refines theproject plan into the subprocesses definedby the method.

" retracting a method A previously selected method is retracted.

" assigning a process to an agent This operation assigns an agent to aprocess. The agent is responsible for theprocess after it.

Complex MethodDefinition

adding a process to a method Extends the method by a new process.

" adding a mapping to a method Adds a mapping to the method definition.

" removing a process ormapping from a method

The process is no longer subprocess of themethod

… … …

B2

Prozesse

Referenzprozeß

Change ImpactsPlanungsoperatorenDom. Spec. Deps

Techniken

Page 44: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B11

B2 - Domänenspezifische AbhängigkeitenB2 - Domänenspezifische Abhängigkeiten

Dokumenten-Ebene

DTDMeta-

modelleUML, 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 fürden jeweiligen Prozess

• situationsspezifische Merkmale, wiezugewiesener Agent, momentanerStand des Projekts etc.

Beispiele

B2

Prozesse

Referenzprozeß

Change ImpactsPlanungsoperatorenDom. Spec. Deps

Techniken

Page 45: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt B4Generische Kommunikationssysteme

Page 46: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B11

Einordnung B4Einordnung B4

B4

Kommunikations- system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Betriebssystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

Hardware

Systemintegration

Systementwurf

Problemspezifikation (Systemanforderungen)

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Integrationstest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-produkte

ErstellungSystementwurf

Anforderungsanalyse

Anwendungs-wissen

Entwurfswissen

Kontrollsystem-wissen

Kommunikations- systemwissen

Betriebssystem-wissen

Hardware-wissen

Domänenwissen

Test im Betrieb

Prozesse

Referenzprozess

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

Experimente

Page 47: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B11

B4 - TechnikenB4 - Techniken

FOREST Erstellung formaler Problemspezifikationen

mit musterbasiertem Prozessmodell SDL-Pattern-Ansatz

Erstellung formaler SDL-Entwurfsspezifikationenmit musterbasiertem Prozessmodell

EnvGen Ergänzung des Cadvanced-Kodegenerators für

SDL zur Anbindung an verschiedene Übertragungstechnologien, z.B. BSD-Sockets, CAN, ATM, UART

Kommunikationstechnologien Maßschneiderung von Kommunikationshardware

im Bereich Gebäudeautomation

B4

Prozesse

Referenzprozess

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

Experimente

Page 48: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B11

B4/C1 - FOREST (1)B4/C1 - FOREST (1)

Produktreferenzmodell

Klassifikation von Phänomenen:– Unterscheidung von Maschine und

Umgebung– Kontrolle– Sichtbarkeit

Klassifikation von Aussagen:– indikativ– optativ

Maschinenspezifikation

Anforderungsspezifikation

Domänenwissenindikativ

optativ

Umgebung Maschine und Umgebung

Maschine

Sichtbarkeit

B4

Prozesse

Referenzprozess

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

C1

Experimente

Page 49: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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C1

D1 D2

B12

B11

B4/C1 - FOREST (2)B4/C1 - FOREST (2)

Instanziierung des Referenzmodells

Temporale Realzeit-Logik– Abbildung auf natürliche Sprache

Objekt-orientierte Konzepte– Klassenbildung– Aggregation– Vererbung– Parametrisierung

Wiederverwendung– Klassenbibliotheken– Requirement Pattern Pool

B4

Prozesse

Referenzprozess

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

C1

Experimente

Page 50: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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C1

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B11

B4/C1 - FOREST (3)B4/C1 - FOREST (3)

Problemspezifikation(Systemanforderungen)

Problembeschreibung

Domänenwissen

PS n

NLPS n

Formalisierung

NL-Projektion

Kunden-Review

mod. NLPS n

Anforderungsanalyse

Anforderungsanalyse

( n : = 0 )

( n : = n + 1 )

( n > 0 ) Anwendungswissen

Pattern Pool

B4

Prozesse

Referenzprozess

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

C1

Experimente

Page 51: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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C1

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B12

B11

B4 - SDL-Pattern-Ansatz (1) B4 - SDL-Pattern-Ansatz (1)

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

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

Experimente

Page 52: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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C1

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B12

B11

B4 - SDL-Pattern-Ansatz (2)B4 - SDL-Pattern-Ansatz (2)

SDL-Pattern-Pool

EFSM RequestAutomaton_A

startRequest

request

waitForReply

sendRequest receiveReply

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

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

Experimente

Page 53: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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C1

D1 D2

B12

B11

B4 - EnvGenB4 - EnvGen

Automatische Kodegenerierung

Reales System

Übertragungs-technologien:

QNX-IPC ATM CAN UART BSD-Sockets

EnvGen

gccVerhalten

Cadvanced

SDL-Spezifikation

(SDL-Patterns)

Cadvanced - Implementierungsarchitektur

(C-Code)

Lauffähiges System

(QNX, Solaris, Linux )

B4

Prozesse

Referenzprozess

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

Experimente

Page 54: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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C1

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B12

B11

B4 - Kommunikationstechnologien (1)B4 - Kommunikationstechnologien (1)

Node

Maßgeschneiderte Kommunikationstechnologie

hierarchische Kommunikationssysteme unterschiedliche Anforderungen auf den einzelnen Ebenen maßgeschneiderte Lösungen für die jeweiligen Anwendungsfelder

Sensoren Aktuatoren

Umwelt

Node

Router

Router

Node

Sensoren Aktuatoren

Node

Router

Gebäude-/Campus-Netzwerk große Ausdehnung mittleres bis hohes Verkehrsaufkommen insgesamt geringe Zahl von Knoten z.B. TCP/IP auf Ethernet, ATM, ...

Stockwerk-/Flur-Netzwerke mittlere Ausdehnung mittleres Verkehrsaufkommen insgesamt mittlere Zahl von Knoten Realzeitfähigkeit z.B. CAN-Bus

Rauminterne Netzwerke geringe Ausdehnung geringes bis mittleres

Verkehrsaufkommen insgesamt große Zahl von Knoten Realzeitfähigkeit z.B. UART-Bus

Raum Raum

Gebäude

TCP/IP

CAN-Bus

UART-Bus

B4

Prozesse

Referenzprozess

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

Experimente

Page 55: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B11

B4 - Kommunikationstechnologien (2)B4 - Kommunikationstechnologien (2)

Der UART-Bus

Kommunikationssystem für rauminterne Vernetzung

– Neuentwicklung einer maßgeschneiderten Übertragungstechnologie für rauminterne Kommunikation

– Ziel: ressourcen- und kostenoptimale Lösung

Maßgeschneiderte Kommunikationshardware– Eindraht-Bus– Knoten basierend auf Standard Microcontrollern

(80C51)– Einfaches Businterface– Stromversorgung der Knoten über die Busverkabelung

Maßgeschneidertes Kommunikationsprotokoll– Modellierung bis auf Bitübertragungsebene– Echtzeiteigenschaften, Busarbitrierung

B4

Prozesse

Referenzprozess

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

Experimente

Page 56: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B12

B11

Integration der B4-TechnikenSILICONEntwicklung eines Lichtkontrollsystems anhand eines

physischen Modells, 2000

FORESTLC-JUCS FOREST-Problemspezifikation einer Lichtsteuerung für

das J.UCS Special Issue, 1999

LC-DAG FOREST-Problemspezifikation einer Lichtsteuerung für das

Dagstuhl-Seminar, 1999LTC-B Variante von LTC-A für ein Praktikum, 1999LTC-A FOREST-Problemspezifikation für ein Licht- und

Temperaturkontrollsystem 1998 Temperatur- Musterbasierte Anforderungsspezifikation, 1996

steuerung

SDL-Pattern und EnvGenATM Reengineering eines ATM-Signalisierungsprotokolls mit

SDL-Patterns, 1999 CAN Entwicklung eines Kommunikationssubsystems für CAN

mit SDL-Patterns 1997/98

RTP Reengineering von RTP mit SDL-Patterns 1997/98 IPv6 Reengineering von IPv6 mit SDL-Patterns 1997/98 ST2+ Reengineering von ST2+ mit SDL-Patterns 1997Inverses PendelVerteilte Simulation und Visualisierung eines inversen

Pendels, 1996/97

B4 - FallstudienB4 - Fallstudien

B4

Prozesse

Referenzprozess

FORESTB4-Techniken

SDL

TechnologienFallstudien

Page 57: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt B5Generische Systemsoftware

Page 58: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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C1

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B12

B11

Einordnung B5Einordnung B5

Kommunikations-system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Betriebssystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

Hardware

Systemintegration

Systementwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Integrationstest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-produkte

ErstellungSystementwurf

Anforderungsanalyse

Anwendungswissen

Entwurfswissen

Kontrollsystem-wissen

Kommunikations-systemwissen

Betriebssystem-wissen

Hardware-wissen

Domänenwissen

Test im Betrieb

ReferenzprozeßTeilprozeß (1)Teilprozeß (2)

Zsmfsg TechnikenTechniken

Entw.-Koordination

B5

Prozesse

Page 59: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B4 B5

B10

C1

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B12

B11

Teilprozeß B5 (Teil 1)Teilprozeß B5 (Teil 1)

Anwendungsdesign in SDL AnwendungsanforderungenBetriebssystemwissen

DS-Profil der LZPF

statische / dynamischeSDL-Analyse

Erstellung DS-Profil

Wahl der LZPF-Architektur

Menge bekannterLZPF-Architekturen

Design Spaces, ADLs, ...

Anwendungscharakteristika

Entwurf der LZPF

DS-Profile der Komponenten

Architektur der LZPF Menge arch.-kompatiblerKomponenten

Menge verfügbarerKomponenten

DS-Profile

Teil 2

ReferenzprozeßTeilprozeß (1)Teilprozeß (2)

Zsmfsg TechnikenTechniken

Entw.-Koordination

B5

Prozesse

Page 60: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B12

B11

Teilprozeß B5 (Teil 2)Teilprozeß B5 (Teil 2)

DS-Profile der Komp.Architektur der LZPF Menge arch.-kompatiblerKomponenten

Parameterbelegung

Instanziierung

Belegung der gen. Param.

Kompatibilitätsprüfung

Erstellung von „Glue Code“

Anforderungen an „Glue Code“

Konfiguration

Komposition

Komponentenselektion

Selektion

ausgewählte generischeKomponente

konventionellerKomponentenkode

ausgewählterElementarbaustein

bisherige(s) Teilsystem(e)

IterationIteration

maßgeschneiderte LZPF

ReferenzprozeßTeilprozeß (1)Teilprozeß (2)

Zsmfsg TechnikenTechniken

Entw.-Koordination

B5

Prozesse

Page 61: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

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B10

C1

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B12

B11

Design-Spaces als Templates SDL-Überspezifikation SDL-Parsing

B5-TechnikenB5-Techniken

Systementwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Architekturen

gen. Komp.

Design Spaces

Komp.beschr.

AnforderungserfassungAnforderungserfassung

Architekturzentrierung Konzept generischer Komp. Komponentenbeschreibung

en

Generatortechniken Design-Regeln zur Konfiguration

Design-Regeln zur Komp.-auswahl Komponenten-Retrieval mit DS

ReferenzprozeßTeilprozeß (1)Teilprozeß (2)

Zsmfsg TechnikenTechniken

Entw.-Koordination

B5

Prozesse

Page 62: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B10

C1

D1 D2

B12

B11

Zusammenfassung B5-TechnikenZusammenfassung B5-Techniken

architekturbasierte Komponententechnologie Kopplung von Komponenten-Reuse an Architekturen

Generik Konzept der generischen Komponenten / generischen Parameter

Generatortechniken automatische Kodeauswahl / -modifikation / -erzeugung

Eigenschaftsbeschreibungen (VA-APIs) Beschreibungsrahmen für funktionale und nichtfunktionale Eigenschaften

Anforderungserfassung und -beschreibung teilautomatische Erfassung von Anforderungen an die Laufzeitplattform

Komponenten-Retrieval-Techniken Design Spaces zum werkzeuggestützten Auffinden passender Komponenten

Design-Regeln semi-formale Regeln zur Abbildung von Anforderungen auf Lösungsstrukturen

ReferenzprozeßTeilprozeß (1)Teilprozeß (2)

Zsmfsg TechnikenTechniken

Entw.-Koordination

B5

Prozesse

Page 63: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

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B10

C1

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B12

B11

EntwicklungskoordinationEntwicklungskoordination

Abgleich /Konsolidierung

tWissenszuwachs

gegenseitige Anforderungen Propagierung von

Eigenschaften

evolutionärer Entwicklungsansatz

erster Komm.-systementwurf

initialesAnwendungsmodell

Abgleich /Konsolidierung

erster Laufzeit-plattformentwurf

erster Anwendungs-entwurf

Iteration des Komm.-systementwurfs

Iteration des Laufzeit-plattformentwurfs

Iteration desAnwendungsentwurfs

gemeinsames Vorgehensmodell B4/B5ReferenzprozeßTeilprozeß (1)Teilprozeß (2)

Zsmfsg TechnikenTechniken

Entw.-Koordination

B5

Prozesse

Page 64: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt B10Anwendungsentwicklung mit

vorkonfektionierten Systemen

Page 65: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

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B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Betriebssystem-Entwicklung

Einordnung B10Einordnung B10

B10

Kommunikations-system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

Hardware

Systemintegration

Systementwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Integrationstest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-produkte

ErstellungSystementwurf

Anforderungsanalyse

Anwendungswissen

Entwurfswissen

Kontrollsystem-wissen

Kommunikations-systemwissen

Betriebssystem-wissen

Hardware-wissen

Domänenwissen

Test im Betrieb

ProduktlinienAnw.-EntwicklungTechniken

Prozesse

Referenzprozeß

Page 66: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

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B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

ProduktlinienprozessProduktlinienprozess

Architektur-Skelett

Wiederverwendbare Code-Fragmente

Anforderungs-Templates

Anforderungs-beschreibung

Domänen-modell

Referenz-Architektur

System-Architektur

Domänen-analyse

Domänen-analyse

ImplementierungImplementierung

System-design

System-design

Anforderungs-analyse

Anforderungs-analyse

Infrastruktur-implementierung

Infrastruktur-implementierung

Architektur-erstellung

Architektur-erstellung

DomainEngineering

ApplicationEngineering

B10

ProduktlinienAnw.-EntwicklungTechniken

Prozesse

Referenzprozeß

Page 67: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Entwurf eines spezifischenProzessplans

Anwendungsentwicklung mit Core SystemsAnwendungsentwicklung mit Core Systems

Anforderungs-analyse

Anforderungs-analyse

RA

VS-AuswahlVS-Auswahl

CSS

Initialisierung desVS-spezifischen

Prozesses

Initialisierung desVS-spezifischen

Prozesses

CPI

VS-basierteAnwendungs-entwicklung

VS-basierteAnwendungs-entwicklung

D

VS-spezifischeAnforderungs-

analyse

SRA CSP

CPIAnwendung von E-SAAM und

Design Spaces

• RealisierunganwendungsspezifischerFunktionalität

• Anpassung undIntegration wiederverwendbarerStrukturen und Produkte

• RealisierunganwendungsspezifischerFunktionalität

• Anpassung undIntegration wiederverwendbarerStrukturen und Produkte

B10

ProduktlinienAnw.-EntwicklungTechniken

Prozesse

Referenzprozeß

Page 68: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

B10-TechnikenB10-Techniken

Wiederverwendung von Architekturen architekturbasierte Wiederverwendung

wiederverwendbare Assets im Kontext einer bestimmten Architektur

Architekturbeschreibung Architekturanalyse

Szenariobasierte Validierung von Architekturen im Anwendungskontext Analyse wiederverwendbarer Produkte

Beschreibung von Core Systems Beschreibungsrahmen für die

– Beschreibung vorhandener Teile– Definition der variablen Bereiche

Domänenmodellierung Domänenanalysemethode zur systematischen Modellierung einer Domäne Zusammenfassung von Fachbegriffen in Dictionaries

Anforderungserfassung und -beschreibung Design Space basierte Featuremodellierung Abbildung von Anforderungen auf Elemente eines Core Systems

B10

ProduktlinienAnw.-EntwicklungTechniken

Prozesse

Referenzprozeß

Page 69: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt B11Zuverlässige eingebettete Systeme

Page 70: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Einordnung B11Einordnung B11

B11

Kommunikations-system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Betriebssystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

Hardware

Systemintegration

Systementwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Integrationstest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-produkte

ErstellungSystementwurf

Anforderungsanalyse

Anwendungswissen

Entwurfswissen

Kontrollsystem-wissen

Kommunikations-systemwissen

Betriebssystem-wissen

Hardware-wissen

Domänenwissen

Test im Betrieb

Prozesse

ReferenzprozeßProzeßunterstützungNotlaufeigensch.

Page 71: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Prozeßunterstützung in B11Prozeßunterstützung in B11

Problemspezifikationnicht-funkt. | funkt.

Systemanforderungennicht-funkt. | funkt.

System-Design(verteiltes System)

Zielplattform

Betrachtungnicht-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

ReferenzprozeßProzeßunterstützungNotlaufeigensch.

Page 72: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

B11: NotlaufeigenschaftenB11: Notlaufeigenschaften

Prozeß Prozeß

...

Erhöhung der Zuverlässigkeit durch schrittweise Ersetzung von Systemfunktionalitäten durch Notlaufeigenschaften.

B11

Prozesse

ReferenzprozeßProzeßunterstützungNotlaufeigensch.

Page 73: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt B12Stratified Component Frameworks

Page 74: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Einordnung B12Einordnung B12

B12

Kommunikations-system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Betriebssystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

Hardware

Systemintegration

Systementwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Integrationstest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-produkte

ErstellungSystementwurf

Anforderungsanalyse

Anwendungswissen

Entwurfswissen

Kontrollsystem-wissen

Kommunikations-systemwissen

Betriebssystem-wissen

Hardware-wissen

Domänenwissen

Test im Betrieb

Prozesse

EinordnungTeilprozeßTechnikenRefinementStratification

Page 75: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11 IterationIteration

Teilprozeß B12Teilprozeß B12

Kommunikations-system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Betriebssystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Hardware

FrameworkEntwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Instancetest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-produkte

ErstellungFrameworkentwurf

Anforderungsanalyse

Anwendungswissen

Entwurfswissen

Kontrollsystem-wissen

Kommunikations-systemwissen

Betriebssystem-wissen

Hardware-wissen

Domänenwissen

Test im Betrieb

Instantiation

IterationIteration

ProductLine Model

Stratified Framework

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

B12

Prozesse

EinordnungTeilprozeßTechnikenRefinementStratification

Page 76: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

B12-Techniken OverviewB12-Techniken Overview

Single-system development techniques Architecture-centric component technology Generic components and parameters Architecture and Design patterns

Product-Line oriented frameworks Variation and commonality modeling Product scoping Component-based frameworks

Stratification Interaction refinement Architecture level distillation

+

+

B12

Prozesse

EinordnungTeilprozeßTechnikenRefinementStratification

Page 77: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

B12-Techniken (Interaction Refinement)B12-Techniken (Interaction Refinement)

X Y

YX ’

A B

Level N+1

Level N

Interaction M

Refined Interaction M

B12

Prozesse

EinordnungTeilprozeßTechnikenRefinementStratification

Page 78: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

B12-Techniken (Stratification)B12-Techniken (Stratification)

High-level application level

Control level

Communication System level

System software level

B12

Prozesse

EinordnungTeilprozeßTechnikenRefinementStratification

Page 79: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt C1Formale Beschreibungstechniken

Page 80: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Einordnung C1Einordnung C1

C1 Kommunikations-system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Betriebssystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

Hardware

Systemintegration

Systementwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Integrationstest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-produkte

ErstellungSystementwurf

Anforderungsanalyse

Anwendungswissen

Entwurfswissen

Kontrollsystem-wissen

Kommunikations-systemwissen

Betriebssystem-wissen

Hardware-wissen

Domänenwissen

Test im Betrieb

Prozesse

ÜberblickTechnikenInhaltsmodelle

Prozesseinordnung

Produktmodelle

Verfeinerung

Werkzeuge/Fallst.

Page 81: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

B4/C1: Prozessmodell (Verfeinerung)B4/C1: Prozessmodell (Verfeinerung)

Formale Problemspezifikation(Systemanforderungen)

Anforderungsanalyse

Diskussionsprotokoll

Vorläufige formale Problemspezifikation

Erstellen einer formalenProblemspezifikation

Diskussion zwischenKunde, Domänenexperte

und Entwickler

Einigungerreicht?

ja

nein

n:=1n≥1

n>1

n>1

Anwendungswissen

n ≥ 1

NatürlichsprachlicheProblembeschreibung

C1

Prozesse

ÜberblickTechnikenInhaltsmodelle

Prozesseinordnung

Produktmodelle

Verfeinerung

Werkzeuge/Fallst.

Page 82: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

C1: Überblick C1: Überblick

Ziel: Verbesserung des praktischen Einsatzes formaler Beschreibungstechniken

Fokus: Verhalten großer, reaktiver Systeme

Entwicklung eines Referenzmodells

Unterstützung anderer Teil- und Querschnittsprojekte

C1

Prozesse

ÜberblickTechnikenInhaltsmodelle

Prozesseinordnung

Produktmodelle

Verfeinerung

Werkzeuge/Fallst.

Page 83: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Inhaltsmodelle Mathematisch präzise Erfassung des Inhalts eines Dokuments

Welche Informationen muss ein Dokument enthalten?

Welche Bedingungen müssen diese Informationen erfüllen?

Mathematisch präzise Erfassung der Beziehungen zwischen

Dokumenten

Produktmodelle Untersuchung formaler Beschreibungstechniken zur Repräsentation

der Inhalte und Beziehungen

Kombination von Beschreibungstechniken

Erweiterung von Beschreibungstechniken

Analyse von Beschreibungstechniken

Prozessmodelle und Werkzeuge Vorgehensweisen und Hilfsmittel zur Erstellung und Analyse von

Dokumenten

C1: Techniken zur Erstellung eines Referenzmodells

C1: Techniken zur Erstellung eines Referenzmodells

C1

Prozesse

ÜberblickTechnikenInhaltsmodelle

Prozesseinordnung

Produktmodelle

Verfeinerung

Werkzeuge/Fallst.

Page 84: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

C1: InhaltsmodelleC1: Inhaltsmodelle

Referenzmodell für Problemspezifikationen

(mit B4) Aufteilung eines Systems in Umgebung und Maschine

Klassifikation von Phänomenen (Sichtbarkeit und Kontrolle)

Klassifikation von Aussagen (indikative optative):

- Anforderungsspezifikation

- Domänenwissen

- Maschinenspezifikation

Semantische Bedingungen, zum Beispiel:

- Domänenwissen Maschinenspezifikation sind konsistent

- Domänenwissen Maschinenspezifikation

Anforderungsspezifikation

Referenzmodell für Entwurfsspezifikationen (geplant)

⋃ ⊨C1

Prozesse

ÜberblickTechnikenInhaltsmodelle

Prozesseinordnung

Produktmodelle

Verfeinerung

Werkzeuge/Fallst.

Page 85: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

C1: ProduktmodelleC1: Produktmodelle Kombination von Beschreibungstechniken

TLA (eigenschaftsorientiert) und statecharts (modellorientiert)

Mathematisch präzise Definition der Syntax und Semantik

Untersuchung von Konsistenzbedingungen

Erweiterung von Beschreibungstechniken Realzeit-Temporallogik und (objektorientierte)

Strukturierungskonzepte (Modularisierung, Aggregation,

Vererbung, Parametrisierung)

Mathematisch präzise Definition der Syntax und Semantik

Instanziierung des Referenzmodells für Problemspezifikationen

Basis-Beschreibungstechnik des FOREST-Ansatzes (mit B4)

Grundlage für die Beschreibung des Domänenmodells im SFB

Verteilte ASMs

Verfeinerung

Verifikation

Analyse von Beschreibungstechniken Kriterienkatalog

C1

Prozesse

ÜberblickTechnikenInhaltsmodelle

Prozesseinordnung

Produktmodelle

Verfeinerung

Werkzeuge/Fallst.

Page 86: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

C1: Werkzeuge und FallstudienC1: Werkzeuge und Fallstudien

Werkzeug xforest Eingabe natürlichsprachlicher und formaler

Problemspezifikationen

Erstellen verschiedener Verfolgbarkeitsrelationen

Analyse syntaktischer und semantischer Eigenschaften

Fallstudien Kombination TLA und statecharts:

Liftsystem, Ampelanlage, Produktionszelle

FOREST-Ansatz:

Gebäudeautomationssysteme,

Verkehrsbeeinflussungsanlagen

Verteilte ASMs

Verteilte Terminierung, formale Semantik von SDL

Analyse

Simulator für Wärmefluss in Gebäuden

C1

Prozesse

ÜberblickTechnikenInhaltsmodelle

Prozesseinordnung

Produktmodelle

Verfeinerung

Werkzeuge/Fallst.

Page 87: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt D1Anwendungssystem Gebäude

Page 88: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Einordnung D1Einordnung D1

D1

Kommunikations-system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Betriebssystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

Hardware

Systemintegration

Systementwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Integrationstest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-produkte

ErstellungSystementwurf

Anforderungsanalyse

Anwendungswissen

Entwurfswissen

Kontrollsystem-wissen

Kommunikations-systemwissen

Betriebssystem-wissen

Hardware-wissen

Domänenwissen

Test im Betrieb

Prozesse

ProzesseinordnungAnf.analyseWorkflowsProduktmodellPrototypingExp.umgebungTechniken

Page 89: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Prozeßunterstützung in D1AnforderungsanalyseProzeßunterstützung in D1Anforderungsanalyse

Verifikation

Flexibilität durch Workflow-Ansatz

Problem-beschreibung

Gebäude-beschreibung

Projekt-Dictionary

Needs

Objektstruktur-Spezifikation

Anforderungs-beschreibung

Task-Beschreibung

Objektstruktur VerifikationObjekttyp Task-Liste

VerifikationSDL-ObjektPrototyp-erstellung

Prototyp

Testfälle

Testfall-entwicklung

Anforderungs-modellierung

D1

Prozesse

ProzesseinordnungAnf.analyseWorkflowsProduktmodellPrototypingExp.umgebungTechniken

Page 90: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Prozeßunterstützung in D1WorkflowsProzeßunterstützung in D1Workflows

Problem-beschreibung

Objekt-struktur-

Spezifikation

Anforderungs-beschreibung

Anforderungs-modellierung

Test desPrototyps

PhasenKalenderzeit

Wor

kflo

ws

Problembeschreibung

Objektstruktur-Spezifikation

Anforderungsbeschreibung

Anforderungsmodellierung

Überprüfung

D1

Prozesse

ProzesseinordnungAnf.analyseWorkflowsProduktmodellPrototypingExp.umgebungTechniken

Page 91: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Prozeßunterstützung in D1ProduktmodellProzeßunterstützung in D1Produktmodell

InstantiationControlObjectTypeRequirement

Need Task Signal

TestCase Strategy

SignalUsage Parameter

Attribute Datatype

isTypeOf

aggregates

implements

realizedBy

testedBy realizedBy

uses has

type

uses

n n

n

n

n

n

n

n

n

n 1

1 1

1

1

1

1 1

m

m

m

m

D1

Prozesse

ProzesseinordnungAnf.analyseWorkflowsProduktmodellPrototypingExp.umgebungTechniken

Page 92: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

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C1

D1 D2

B12

B11

Produkt-daten

BSim32/4

D1 - PrototypingD1 - Prototyping

SFB-

Refe

renz

proz

AusführbaresSDL-Modell

PartiGen

ProtoGen

MOOSE /PSiGene

Teilp

roze

ss 1

Teilp

roze

ss 1

Teilp

roze

ß 1

SDL-Modell M1SDL-Modell M1SDL-Modell M1

PrototypP1

PrototypP1

PrototypP1

Interlink

Testfeld

JavaPanelJavaPanelJavaPanel

MSC

DASM(Dyn. Analyse)

Prot

oEnv

D1

Prozesse

ProzesseinordnungAnf.analyseWorkflowsProduktmodellPrototypingExp.umgebungTechniken

Page 93: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

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B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

D1 – ExperimentierumgebungSimulation, TestfeldD1 – ExperimentierumgebungSimulation, Testfeld

ProtoCtrl

Kontrollsystem

InterlinkPrototyp P1

Umgebung

Reales Gebäude

Gebäudesimulator

Beliebige Kombination von Simulation und realer Testumgebung als zu steuerndes System.

Verteiltes Prototyp-Kontrollsystem wird über Socket-Schnittstelle (Komponente ProtoCtrl) an Umgebung angebunden.

Abbildung der Sensoren/Aktuatoren des Kontrollsystems auf ihre Gegenspieler im Simulator oder realer Testumgebung durch Komponente Interlink.

Prototyp Pn

...

Verteilter Prototyp

D1

Prozesse

ProzesseinordnungAnf.analyseWorkflowsProduktmodellPrototypingExp.umgebungTechniken

Page 94: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

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B1 B2

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C1

D1 D2

B12

B11

D1-TechnikenD1-Techniken

Formale Modellierung Erlaubt durchgängigen Werkzeugeinsatz

(z.B. Editoren, Analysen, Generatoren)

Prototyp-Generierung Verwendung kommerzieller Codegeneratoren (SDT)

Angepaßte Simulation Co-Entwicklung des Steuerungssystems und des

„Umgebungssimulators“

Wiederverwendung Reuse von Artefakten

Einsatz eines Dictionaries

TemplateLibrary

DevelopmentProducts

ReuseLibraryDictionaries

Wiederverwendung

D1

Prozesse

ProzesseinordnungAnf.analyseWorkflowsProduktmodellPrototypingExp.umgebungTechniken

Page 95: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Teilprojekt D2Wiederverwendbare

Regelungsalgorithmen

Page 96: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

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B4 B5

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C1

D1 D2

B12

B11

Einordnung D2Einordnung D2

D2

Kommunikations-system-Entwicklung

Kontrollsystem-Entwicklung

Betriebssystem-Entwicklung

Hardware-Entwicklung

Kontrollsystem

Komm.-system

Betriebssystem

Hardware

Systemintegration

Systementwurf

Systemanforderungen

Problembeschreibung

Prototyp

ausführbaresSystem

benutzbaresSystem

benutztesSystem

Integrationstest

Systemtest

Prototyptest

Prototyp-Erstellung

System-Erstellung

Installation

Koordinations-produkte

ErstellungSystementwurf

Anforderungsanalyse

Anwendungswissen

Entwurfswissen

Kontrollsystem-wissen

Kommunikations-systemwissen

Betriebssystem-wissen

Hardware-wissen

Domänenwissen

Test im Betrieb

Prozesse

ProzesseinordnungAlg.entwicklungModellbildungModelleBibliothekenBeispiele

Page 97: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

D2 Generische modellbasierte AlgoritmenentwicklungD2 Generische modellbasierte Algoritmenentwicklung

Mathematische Modellbildung Entwurf von Regelungs-undSteuerungsalgorithmen

Modellbibliothek•Komponentenmodelle [DAEs]•Regeln zur Selektion/Adaption/Komposition Implementierungsunabhängig Reuse-unterstützend, objektorientiert

Algorithmenbibliothek•Algorithmen•Regeln zur Selektion/Adaption/Komposition

Implementierungsunabhängig Reuse-unterstützend, objektorientiert

simulativeValidierung

Validierung

Aktuelle Konfiguration

Lauffähiger Code

Komplexes Softwaresystem Akto

rik

Se

nsor

ik

Real

e W

elt

Selektion, Adaption, Komposition

D2

Prozesse

ProzesseinordnungAlg.entwicklungModellbildungModelleBibliothekenBeispiele

Page 98: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

D2 Objektorientierte mathematische ModellbildungD2 Objektorientierte mathematische Modellbildung

. . .

DymolaObjektdiagramm

•Komponenten•Schnittstellen•Verbindungslinien

graphische Darstellung von:

1

2 3

Jede Komponente besteht aus:

•anderen Komponenten•algebraischen Gleichungen oder Differentialgleichungen

verwendet ausschließlich:• Schnittstellenvariablen, lokale Variablen

e=mc2e mconst c

Verbindungslinien drücken aus:

•Potentialvariablen u1=u2=.....•Flußvariablen

i ij 0

Sammeln aller•Komponentengleichungen•Verbindungsgleichungen

Erstellung einesDifferential algebraischenGleichungssystems [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-SystemsEliminieren der Schnittstellenvariablen

Sortiertes DAE-System

.

x

1) Berechnung konsistenter Anfangswerte2) Numerische IntegrationSimulation

Time

T [C]

D2

Prozesse

ProzesseinordnungAlg.entwicklungModellbildungModelleBibliothekenBeispiele

Page 99: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

D2 GebäudemodelleD2 Gebäudemodelle

Wärmetransportelemente

nicht wärmespeichernd

Wärmeknoten

Aggregation

Wärmeleitung

)( 211 TTs

Aj

Wärmeübergang

)( 211 TTAj

Wärmespeicher Stein

dt

dTcmj SteinStein

11

Wärmespeicher Luft

dt

dTcmj LuftLuft

11

Simulation

Vererbung

Simulationsmodell Schnittstelle cut (T/j)

Potentialvariable T, T1 = ... = T n

Flußvariable j, 0i ij

T [C]

S=20cm

Außentemp.Raumlufttemp.

S=10cm

S=5cm

Wandstärke S t [d]

Außentemperaturverlauf

)24

2sin(01 t

hTT

D2

Prozesse

ProzesseinordnungAlg.entwicklungModellbildungModelleBibliothekenBeispiele

Page 100: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

D2 KomponentenbibliothekenD2 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

ProzesseinordnungAlg.entwicklungModellbildungModelleBibliothekenBeispiele

Page 101: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

D2 Bibliothek [Simulationsmodell-Prototypen]D2 Bibliothek [Simulationsmodell-Prototypen]1 Raum Haus mit Sonnenfenster

FußbodenheizungMischerregelung nach der RaumtemperaturKesselregelung 2 Punkt-Hystereseregler[Sollwert außentemperaturgesteuert]

Fensterloses 2 Raum Haus

Radiatorenheizung [Radiatoren parallel geschaltet]EinzelraumthermostateKesselregelung 2 Punkt-Hystereseregler

Fensterloses 10 Raum Haus

Radiatorenheizung [ Radiatoren in Reihe gechaltet]EinzelraumthermostateKesselregelung 2 Punkt-Hystereseregler

Fensterloses 1 Raum Haus

Elektrischer HeizlütterRaumthermostat mit Störgrößenaufschaltung[Als Störgröße dient die Außentemperatur]

2 Raum Haus mit Sonnenfenster

Fußbodenheizung [Einzelelemente in Reihe geschaltet]EinzelraumthermostateMischerregelung nach Stellung der RaumthermostateKesselregelung 2 Punkt-Hystereseregler

1 Raum Häuser

2 Raum Häuser

10 Raum Häuser

10 Raum Haus mit Sonnenfenster

Fußbodenheizung [Einzelelemente parallel geschaltet]EinzelraumthermostateFührungsraumregelung des MischersKesselregelung 2 Punk-Hystereseregler

D2

Prozesse

ProzesseinordnungAlg.entwicklungModellbildungModelleBibliothekenBeispiele

Page 102: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

D2 Anwendungsbeispiel 1 Raum HolzhausD2 Anwendungsbeispiel 1 Raum Holzhaus

TechnikElektro-Heizung [Heizlüfter]

Raumthermostat

Diskreter PID-Abtast-Regler

P=UI=0....2 KW

Anwendungsbeispiel

SollwertsprungNach 4h wird die Soll-Raumluft-Temperatur plötzlich von 180C auf 200C angehoben

Abtastintervalle[1s,1 min, 10min]Nach 2h wird die Soll-Raumluft-Temperaturplötzlich von 160C auf 200C angehoben

Massive temporäre StörungNach 4h wird die Außentemperatur plötzlich von 160C auf -100C abgesenkt

Tem

pera

tur[

0 C]

Tem

pera

tur[

0 C]

BetriebsartenumschaltungNach 4h wird von der Betriebsart Automatik auf Hand (uout=1) für die Dauer von 1h umgeschaltet

Zeit [h]

Zeit [h] Zeit [h]

Zeit [h]

10min1 min

1 s

Simulationsmodell

•PID-Kernalgorithmus [rekursiv]•Glättung D-Anteil, •Anti-Windup-Reset•Betriebsartenumschalter [Auto/Hand]

D2

Prozesse

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

D2 Anwendungsbeispiel 2 Raum HausD2 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]

AnwendungsbeispielWarmwasserzentralheizung

TechnikFenstermodelleEinlesen der WetterdatenFußbodenheizung• 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

ProzesseinordnungAlg.entwicklungModellbildungModelleBibliothekenBeispiele

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Sonderforschungsbereich 501 - Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

D2 Anwendungsbeispiel 10 Raum HausD2 Anwendungsbeispiel 10 Raum Haus

AnwendungsbeispielWarmwasserzentralheizung

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[h]

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

ProzesseinordnungAlg.entwicklungModellbildungModelleBibliothekenBeispiele

Page 105: Ergebnisse und Forschungsbeiträge

Sonderforschungsbereich 501

Experiment-Sicht

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Experimente

OrganisationProzesse

A1 A2

A3

B1 B2

B4 B5

B10

C1

D1 D2

B12

B11

Durchführung von Baseline- und Technologie-ExperimentenDurchführung von Baseline- und Technologie-Experimenten

Baselining n Baselining n+1

Schwächenidentifizieren

Produkt

Mess-datum

Motiviert

Prozess

messen

Alternativ-Technikenevaluieren

Technologie-Experimente(SFB-intern und extern)

t

VerbesserteTechnikenintegrieren

B1

Experimente

Methodik

ExperimenteTechniken

Einordnung


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