CrESt Market Place EC1: Flexible Systemarchitekturen

Die Engineering Challenge „Flexible Systemarchitekturen“ entwickelte Modelle, Methoden und prototypische Werkzeuge für den Entwurf von Architekturen, die Berücksichtigung nicht-funktionaler Eigenschaften in Systementwicklung und Betrieb sowie Betriebs- und Simulationsbasierte Methoden für Architektur und Betrieb flexibler Systeme und deren Verbünde. Diese Systeme und ihre Verbünde sind vor allem durch eine enge Kopplung untereinander sowie ihre Verlässlichkeit und Veränderungsfähigkeit charakterisiert. Eine notwendige Rekonfiguration erfolgt dabei tendenziell in einem sicheren Zustand. Typische Fallbeispiele sind die veränderungsfähige Fabrik sowie die verteilte Energieerzeugung.
Die Veränderungsfähigkeit kollaborierender Systeme kann sowohl durch eine erhöhte Flexibilität der Systeme als auch durch strukturelle Veränderungen erzielt werden. Systemarchitekturen für kollaborierende Systeme müssen dies unterstützen und bedingen dabei insbesondere auch neue Anforderungen an die methodischen Aspekte des Entwicklungsprozesses, die von bisherigen, auf statische Architekturen ausgerichteten Techniken und Methoden nicht abgedeckt werden.
Einige Ergebnisse der Engineering Challenge können über die folgenden Beiträge eingesehen werden:

  • Partnernetzwerke und Ableitung von Architekturen
    Ein zu entwickelndes System wird als Teil eines Ecosystems im Zusammenhang mit weiteren Systemen und Partnern betrachtet. Partnernetzwerke erfassen und analysieren die Motivationen, Beiträge und Interaktionen zwischen allen Partnern, um ein zukünftiges gewünschtes Partnernetzwerk zu identifizieren. Auf Basis des Partnernetzwerkes können dann weitere, detailliertere Anforderungen an die Architektur des betrachteten Systems sowie eine grundsätzliche Software-Architektur abgeleitet werden. Ein Video zeigt die Erstellung eines Partnernetzwerks mit einem zusammen mit SQ1 prototypisch entwickelten Cloud-basierten Modellierungs-werkzeugs auf Basis einer entsprechenden DSL (Domain-Specific Language).

  • Entwurf von Referenzarchitekturen
    Referenzarchitekturen können als Vorlagen für die Systemarchitekturen einer Klasse von Systemen genutzt werden. Innerhalb von CrESt entstanden dabei sowohl eine Methode für den Entwurf von Referenzarchitekturen als auch ein prototypisches Modellierungswerkzeug. Dies wird zusammen mit einer Referenzarchitektur für die veränderungsfähige Fabrik dargestellt.

  • Referenzarchitektur für ein simulationsbasiertes Assistenzsystem
    Für ein simulationsbasiertes Assistenzsystem wurde eine Technische Referenzarchitektur erstellt, die eine flexible Integration von Simulation in den Betrieb einer industriellen Anlage ermöglicht. Das Assistenzsystem unterstützt den Betreiber der Anlage und koordiniert die Zusammenarbeit der unterschiedlichen Produktionssysteme.

  • Modellierung und Management überprüfbarer Safety Cases
    Um die Einhaltung nicht-funktionaler Eigenschaften (z.B. Sicherheit) für flexible Systeme sicherzustellen, werden Safety-Argumentationen modelliert, die ihre Argumentation an den operationalen Kontext des Systems anpassen. Dadurch wird die Spezifikation des aktuellen und des erwarteten operationalen Kontexts sowie des Verifikation-Kontexts unterstützt. Im Falle einer Änderung des operationalen Kontexts ermöglicht die Methode eine Change-Impact-Analyse und weist den Anwender auf eine notwendige erneute Generierung des Verifikationsnachweises im Falle relevanter Änderungen des Kontexts hin. Zur Umsetzung dieser Methode wurde ebenfalls ein prototypisches Werkzeug entwickelt.

Weitere Ergebnisse wurden Teilprojekt-übergreifend entwickelt und finden sich beispielsweise im SQ2 Marketplace


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