Anwendungsdomäne für unsere Arbeiten
im Bereich Modellierung und Prototyping reaktiver
Systeme ist die Gebäudeautomation. Ein Teil
unserer Arbeitsgruppe beschäftigt sich in
diesem Bereich mit der Entwicklung komplexer
Steuerungssysteme. Dabei entsteht zur Zeit eine
Methodik zur Ermittlung der Anforderungen aus einer
Problembeschreibung. Problembeschreibungen
beinhalten zum einen das zu steuernde Gebäude
mit der darin gegebenen Installation, zum anderen
wird darin das spätere Systemverhalten grob
und in informeller Weise beschrieben. Sie werden
mit unserer Methodik systematisch in formale,
ausführbare Anforderungsbeschreibungen
umgesetzt. Dabei wird Wert auf die Möglichkeit
gelegt, möglichst früh einen Prototyp
erzeugen zu können, um die Diskussion mit dem
Kunden zu erleichtern. Ein weiterer Vorteil des
Tests mithilfe von Prototypen ist, dass damit eine
Alternative zu einer Überprüfung der
Modelle z.B. mittels Inspektion gegeben wird.
Ausgabe unseres Ansatzes ist ein SDL-Modell, aus
dem durch kommerzielle Code-Generatoren automatisch
ein Programm erzeugt werden kann.
Um das SDL-Modell zu erstellen, wird
zunächst aus der Gebäudebeschreibung ein
Objektmodell des zu entwerfenden Systems ermittelt,
das nur strenge Aggregationsbeziehungen als
einzigen Beziehungstyp besitzt. In der entstandenen
Objekthierarchie wird nun jedem Objekt
Funktionalität in Form von Tasks zugewiesen.
Diese Tasks werden aus der Problembeschreibung
abgeleitet und informell aufgeschrieben. Ebenfalls
werden erste Realisierungsvorschläge für
die Tasks beschrieben (Strategien), aus denen sich
dann unter anderem die von jedem einzelnen Objekt
benötigte Kommunikation ableiten lässt.
Die Festlegung der Schnittstellen ermöglicht
es, auch den weiteren Entwurf objektweise getrennt
voneinander durchzuführen. Dies betrifft die
formale Darstellung der Realisierung der einzelnen
Tasks, also die Überführung der
Strategien in ein SDL-Modell. Nun kann ein Prototyp
erstellt werden, der von den Entwicklern gegen
Testfälle oder direkt vom Kunden getestet
werden kann.
Ein Schwerpunkt bei der Analysemethode wird auf
die Betrachtung nichtfunktionaler Eigenschaften wie
zum Beispiel das Verhalten im Fehlerfall oder das
zeitliche Verhalten des Systems und auf die
Wiederverwendung bereits existierender
Entwicklungsprodukte gelegt.
Die vorgestellte Methodik wurde an mehreren
Fallbeispielen innerhalb der Arbeitsgruppe
getestet. Dabei wurde eine Licht- und
Temperatursteuerung für die Räume der
Arbeitsgruppe in Gebäude 32, 4. Stock
entworfen. Weiterhin wurde die Anwendbarkeit der
entwickelten Methode zur Erstellung von
Gebäudesimulatoren untersucht.
Fragen an:
Stefan Queins (queins@informatik.uni-kl.de)
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