Ein Qualitätsmodell zur automatisierten Ermittlung der Modellqualität bei eingebetteten Systemen

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Erika Engel
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1 Ein Qualitätsmodell zur automatisierten Ermittlung der Modellqualität bei eingebetteten Systemen Jan Scheible Ingo Kreuz Daimler AG Group Research and Advanced Engineering GR/PSS / Modellbasierte Entwicklung /

2 2 Inhalt Problemstellung Lösungsansatz Prototyp Zusammenfassung und Ausblick

3 3 Problemstellung Ausgangssituation - Automobilindustrie verwendet verstärkt Modellbasierte Softwareentwicklung - Umfang der Modelle wird immer größer - Beispiel eines großen Matlab Simulink-Modells aus dem PKW-Bereich: - ca Blöcke Subsysteme - Subsystemhierarchie mit 16 Ebenen - hoher Zeitdruck in der Entwicklung - Entwickler haben trotz höherer Abstraktionsebene viele Freiheiten viele Möglichkeiten für potentielle Fehler

4 4 Inhalt Problemstellung Lösungsansatz Prototyp Zusammenfassung und Ausblick

5 5 Lösungsansatz Überblick Framework zur automatisierten Ermittlung der Modellqualität analytisch Qualitätsmodell Aspekte Faktoren Metriken Kriterien Qualitätsbewertung konstruktiv Patterns Handlungsempfehlung Architektur- Patterns Richtlinien

6 6 Lösungsansatz Fokus Framework zur automatisierten Ermittlung der Modellqualität analytisch Qualitätsmodell Aspekte Faktoren Metriken Kriterien Qualitätsbewertung konstruktiv Patterns Handlungsempfehlung Architektur- Patterns Richtlinien

7 7 Modellqualität Wann hat ein Simulink-Modell eine hohe Qualität? - Kriterien mit positivem Einfluss auf gewünschte Faktoren (z.b. Wartbarkeit, Verständlichkeit oder Robustheit) sind vorhanden - je mehr Kriterien ein Simulink-Modell erfüllt, desto höher ist die Qualität - alle Kriterien sind von Interesse, die einen Rückschluss auf gewünschte Faktoren zulassen

8 8 Qualitätsmodell (1/4) Wie kann die Modellqualität objektiv erfasst werden? Mit Hilfe eines Qualitätsmodells: Modellqualität gewünschte Eigenschaft für qualitativ hochwertige Modelle Faktor 1 Faktor 2 Kriterien sind Indikatoren für die gewünschte Eigenschaft Kriterium 1 Kriterium 2 Auswertung Metriken prüfen die Erfüllung der Kriterien Metrik 1 Metrik 2 Metrik 3 - momentan enthält das Qualitätsmodell 6 Faktoren, 17 Kriterien und 43 Metriken

9 9 Qualitätsmodell (2/4) Welche Kriterien haben Einfluss auf die Verständlichkeit? Modellqualität Verständlichkeit Dokumentation Lesbarkeit... Umfang #Subsystemanmerkungen #überkreuzender Linien #Blöcke #Linien ØSignale pro Bus - der Faktor Verständlichkeit hat insgesamt 5 Kriterien und 20 Metriken

10 10 Qualitätsmodell (3/4) Welche Kriterien haben Einfluss auf die Codegenerierbarkeit? Modellqualität Codegenerierbarkeit Verwendung des Data Dictionaries... Explizite Datentypen #Festkommaskalierungen ohne DD-Eintrag #Ports ohne DD-Eintrag #potientieller Probleme mit Datentypen - der Faktor Codegenerierbarkeit hat insgesamt 5 Kriterien und 7 Metriken

11 11 Qualitätsmodell (4/4) Welche Kriterien haben Einfluss auf die Wartbarkeit? Modellqualität Wartbarkeit Vermeidung impliziter Konstrukte... Vermeidung von Redundanz #From- und Goto-Blöcke #Speicherblöcke #Klone #gebrochener Bibliotheksverknüpfungen - der Faktor Wartbarkeit hat insgesamt 3 Kriterien und 10 Metriken

12 12 Inhalt Problemstellung Lösungsansatz Prototyp Zusammenfassung und Ausblick

13 13 Prototyp (1/2) Infrastruktur Qualitätsmodell Metamodell Faktoren Metriken Kriterien Simulink-Modell Data-Provider MXAM MXRAY manuelle Eingaben sldiagnostics Metrik 1 Metrik 2 Metrik 3... Metrik n Qualitätsbewertung Messergebnisse Messwert 1 Messwert 2 Messwert 3... Messwert n Präsentation Messobjekt

14 14 Prototyp (2/2) Visualisierung der Messwerte ø Signale pro Bus 32,8 25,3 # interne Zustände # Linien # Klone # überkreuzender Linien ø Outport- Verbindungen 1,255 1, , , , ,2 8 9 Tiefe der Subsystemhierarchie # Subsysteme ,0 Wartbarkeit Verständlichkeit ø Höhe der Subsystemdarstellung ø Breite der Subsystemdarstellung 1,3 1,5 ø Breite der Output-Schnittstelle 15,1 ø Breite der Input- Schnittstelle

15 15 Messwerte Modell 1 Modell 2 Modell 3 Modell 4 Modell 5 Modell 6 Modell 7 Modell 8 Modell 9 Modell 10 #Subsystemanmerkungen #Subsysteme #überkreuzender Linien #Blöcke #Linien ØSignale pro Bus 11,93 12,43 32,88 13,46 16,42 12,14 15,39 8,25 10,64 33,44 #From- und Goto-Blöcke #Speicherblöcke #Klone #gebrochener Bibliotheksverknüpfungen davon mit Strukturveränderung

16 16 Messwerte Modell 1 Modell 2 Modell 3 Modell 4 Modell 5 Modell 6 Modell 7 Modell 8 Modell 9 Modell 10 #Subsystemanmerkungen #Subsysteme #überkreuzender Linien #Blöcke #Linien ØSignale pro Bus 11,93 12,43 32,88 13,46 16,42 12,14 15,39 8,25 10,64 33,44 #From- und Goto-Blöcke #Speicherblöcke #Klone #gebrochener Bibliotheksverknüpfungen davon mit Strukturveränderung

17 17 Messwerte Modell 1 Modell 2 Modell 3 Modell 4 Modell 5 Modell 6 Modell 7 Modell 8 Modell 9 Modell 10 #Subsystemanmerkungen #Subsysteme #überkreuzender Linien #Blöcke #Linien ØSignale pro Bus 11,93 12,43 32,88 13,46 16,42 12,14 15,39 8,25 10,64 33,44 #From- und Goto-Blöcke #Speicherblöcke #Klone #gebrochener Bibliotheksverknüpfungen davon mit Strukturveränderung

18 18 Inhalt Problemstellung Lösungsansatz Prototyp Zusammenfassung und Ausblick

19 19 Zusammenfassung - Qualitätsmodell zur automatisierten Qualitätsbewertung - Abgeleitet aus dem Qualitätsmodell von Cavano und McCall - Erweitert um modellspezifische Faktoren und Kriterien (z.b. der Faktor Codegenerierbarkeit) - Kriterien sind zum Teil für jede grafische Modellierung verwendbar, zum Teil aber Simulink-spezifisch - Metriken prüfen die Erfüllung von gewünschten Qualitätskriterien - Prototyp zur Ermittlung der Messwerte

20 20 Ausblick - Kalibrierung der Metriken, d.h. finden der erlaubten Grenzen Modellqualitätsbewertung (in Arbeit) - Bisher relativ einfaches Qualitätsmodell, u.u. muss die Ausdrucksmächtigkeit noch erhöht werden (z.b. Umgang mit widersprüchlichen Messwerten) - Einbettung in den modellbasierten Entwicklungsprozess (in Arbeit)

21 21 Vielen Dank!

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