20150923 ausführbare spezifikation_automotiveforum

iNTENCE automotive electronicsAusführbare Spezifikation – Das Lastenheft zum anfassen

Agenda

Kurzvorstellung iNTENCE

KURZVORSTELLUNG

iNTENCE automotive electronics

Wurde 2007 gegründet und ist

Entwicklungspartner für softwareintensive Systeme

in der Automobilbranche mit 60 Mitarbeitern an den Standorten

Regensburg und Ingolstadt.

Zu unseren Kernkompetenzen zählen unter anderem

• Karosserie- und Komfortelektronik

• Infotainment

• Fahrerassistenz

• Elektromobilität

• Embedded Systeme: Smart Grid, Medizin- und Bahntechnik

• Training & Consulting: Software Quality, Projektmanagement

Zu unseren Kunden zählen u.a.:

28. September 2015

Agenda

Kurzvorstellung iNTENCE

28. September 2015 Seite 3

ESE Kongress

Andreas Lachenschmidt (Dipl. Inf.) Leiter Softwareentwicklung

Experte bei iNTENCE für

• Modellbasierte Softwareentwicklung im

AUTOSAR – Umfeld

• Softwaretest

• Architekturreviews

• Optimierung Entwicklungsprozesse

Sebastian Höller (Dipl. Inf. (FH)) AUTOSAR Architekt

Experte bei iNTENCE für

• Softwareentwicklung im AUTOSAR – Umfeld

• Requirements Engineering

• Entwicklung und Konfiguration Basissoftware

Seite 4

Agenda

Der Weg zu besseren

Anforderungen

Idee und Einsatzbeispiele

28. September 2015© iNTENCE automotive electronics Seite 6

Komplexe Funktionen

Umfang festlegen

Entscheidungen treffen

Machbarkeit überprüfen

Mit Stakeholdern kommunizieren

Spezifikation von Funktionen

Der klassische Weg

Zulieferer

Prosa Spezifikation als Basis für den Beginn der SW-Serienentwicklung

28. September 2015

Funktionsspezifikation

Der klassische Weg

Funktion VisionVoller

UmfangDetaillierung Qualität

Anforderungen Lastenheft Pflichtenheft

Prozess Serienentwicklungsprozesse

Entwicklungsstufen A-Muster B-MusterC-

Muster Serie

Zulieferer

Verbesserung der Spezifikation

Zulieferer

Iterative Funktionsspezifikation in Modell und Prosa vor Softwareentwicklung

Impact Analyse von Spezifikationsänderungen am Modell

28. September 2015

Funktionsspezifikation iterativ / inkrementell

Requirements Management Interface

Ziele der Modellbildung

Erlebbarkeit

Funktionsgestaltung

Vollständigkeit

Verbesserung der

Spezifikation durch

Modellbildung

• Funktion vor

Serienentwicklung

sichtbar

• Lücken werden bei der

Entwicklung des Soll-Modells

identifiziert

• Wiedersprüche werden

aufgedeckt

• Idee der Funktion

konkretisieren

• Funktionsumfang

festlegen

Umsetzbarkeit

• Geforderte

Funktionen werden

auf Relevanz und

Machbarkeit geprüft

Testbarkeit

• Einsatz des Soll-

Modells im

Integrations- und

Abnahmetest

Erlebbarkeit der Spezifikation

Modell am PC ausführen als Basis für Absprachen mit Funktionsverantwortlichen

Einsatz des Modell in Demonstratoren

Integration des Modells in Fahrzeugmodelle von Fahrsimulatoren

Integration des Modells in Prototypenfahrzeuge

Simulink Coder

MATLAB / Simulink /

Stateflow

28. September 2015

Ziele der Modellbildung

Erlebbarkeit

Funktionsgestaltung

Vollständigkeit

Verbesserung der

Spezifikation durch

Modellbildung

• Funktion vor

Serienentwicklung

sichtbar

identifiziert

aufgedeckt

konkretisieren

• Funktionsumfang

festlegen

Umsetzbarkeit

• Geforderte

Funktionen werden

auf Relevanz und

Testbarkeit

Modells im

Integrations- und

Abnahmetest

Vollständigkeit: Der Link zwischen Lastenheft und Modell

Vollständigkeit bzw. „Abdeckung“

Lücken in Lastenheft und Modell finden

Verlinkung notwendig

14:30 Uhr: Nachverfolgbarkeit von Anforderungen

Koexistenz von Modell und Lastenheft

Agiler Prozess nahe am Kunden

Modell eine Ergänzung zur Prosa Spezifikation

Rechtliche Verbindlichkeit der Prosa Spezifikation

Mögliche Zusammenarbeitsmodelle

Variante 1: Spezifikation und Abnahmetest

Zulieferer

Ausführbare Spezifikation und Lastenheft parallel

Funktion Vision Umfang Detaillierung

Anforderungen

Lastenheft

Pflichtenheft

Prozess agil Serienentwicklungsprozesse

EntwicklungsstufenA-

MusterB-

Muster…

Ausführbare Spezifikation

Zulieferer

Variante 2: Serien SW-Entwickler erstellt Pflichtenheft während der Analysephase

Ausführbare Spezifikation in Anforderungs-Analysephase

Anforderungen Lastenheft Pflichtenheft

MusterB-

Muster…

Variante 3: Lastenheft / Pflichtenheft und Modell analog zu Funktionserweiterung

während der Integrationsstufen erweitert

Integrationsstufe 1 Integrationsstufe 2

Prototyp vs. Ausführbare Spezifikation

Prototyp ist ein vertikaler technischer Durchstich oder eine horizontale

Demonstration

Ausführbare Spezifikation bildet Anforderungen auf Funktionsebene ab

Applikation

Middleware

Hardware

Prototyp Ausführbare Spezifikation

Feature

Funktion

Fkt. und HW-Design

Beispiele des Einsatzes

HMI Entwicklung

Virtuelle Entwicklung: Human Machine

Interface (HMI) Simulationen

Designs, Animationen und Interaktionen

erlebbar abbilden

Bedienbare Simulation als Vorlage für

Serienentwicklung

Komfortelektronik und

Fahrerassistenzsysteme

Daten- und Kommunikationsorientierte

Funktionen darstellen

Soll-Modell Erstellung, Verbesserung des

Lastenheft

Einsatz des Modells im Test

Quelle: Audi

Verwendung des Modells in der

Testumgebung

Einsatz im Test

Zulieferer

Integrationstest

Abnahmetest

Einsatz der ausführenden Spezifikation im Test

28. September 2015

Funktion

Schnittstellen und Verhalten

Spezifikation

Modell aus Sepzifikationsphase im Test nutzen

Drei Varianten der Modellnutzung evaluiert

Testframework

MathWorks / Vector CANoe Interface

Input Output

Einsatz des Modells als Testobjekt

28. September 2015

Variante 1

Modell wird in Testumgebung als Testobjekt eingesetzt

Testfälle können gegen ausführbare Spezifikation entwickelt werden

Testframework

Input Output

Schnittstelle: z.B. CAN-Bus und CANoe Interface oder Modellschnittstellen

Testframework: CANoe oder Simulink / Stateflow

Testfälle: selbst implementiert oder modelliert und bedatet

Technik und Methodik: Einsatz des Modells als Testobjekt

28. September 2015

Variante 1

Testframework

Input Output

Bewertung: Einsatz des Modells als Testobjekt

28. September 2015

Variante 1

Parallele Entwicklung von Seriensoftware und Testumgebung möglich

Verifizierung der Testumgebung möglich (Positiv Fälle)

Einsatz des Modells zur Generierung der Testfälle

Generierung der Testfälle und Testdaten (Testharness) aus dem Modell

TestfalldatenDUT

Simulink Verification and Validation

Input Output

Testframework

28. September 2015

Variante 2

Technik und Methodik: : Einsatz des Modells zur

Generierung der Testfälle

Variante 2

Schnittstelle: z.B. CAN-Bus und CANoe Interface oder Modellschnittstellen

Testframework: CANoe oder Simulink / Stateflow

Testfälle: Generierung und Bedatung durch MathWorks Model Verifier

TestfalldatenDUT

Input Output

Testframework

Bewertung: Einsatz des Modells zur Generierung der

Testfälle

Schnelle Ableitung von Testfällen und Bedatung möglich

Weitere Bewertung von Hr. Worschow um 15:30

Variante 2

TestfalldatenDUT

Input Output

Testframework

Test-Orakel

Software-

Komponente

Testframework

Input Output

Einsatz des Modells als Test-Orakel

28. September 2015

Variante 3

Soll-Ist Vergleich zwischen Softwarekomponente und Modell

Stimulation von Softwarekomponente und Modell

Vergleich der Ausgaben

Vergleich

Technik und Methodik: Einsatz des Modells als Test-

Orakel

28. September 2015

Abstrahierungs- oder Konkretisierungsfunktionen notwendig

Schnittstelle: z.B. CAN-Bus und CANoe Interface und Modellschnittstellen

Testframework: CANoe und parallel Simulink / Stateflow

Testfälle: Generiert oder manuell erstellt

Test-Orakel

Software-

Komponente

Testframework

Input Output

Bewertung: Einsatz des Modells als Test-Orakel

28. September 2015

Variante 3

Erwarteter Output muss nicht in Testfällen festgelegt werden

Vergleich

Vorteile und Grenzen

Erkenntnisse

Zeit & Kosten

Aufwand Umsetzung Modell & Kommunikation mit Kunden

Toolbeschaffung & Tool-KnowHow

Einsparung durch

Stabilere Anforderungen in höherer Qualität

Fehler werden früh erkannt

Impact Analyse von Änderungen am Modell

Einsatz Modell im Test

Anforderungen

Lastenheft

Pflichtenheft

MusterB-

Muster…

Erkenntnisse

Möglichkeiten und Grenzen der Modellbildung

Wertvolles Mittel zur Kommunikation

Mehrwert des Ansatzes bei neu entwickelten Funktionen am größten früh

Komplexität beherrschen

Überprüfung und Erweiterung bestehender Spezifikationen dennoch sinnvoll

Bei der Modellierung für Einsatzzweck sinnvollen Abstraktionsgrad finden

Aspekte abseits der erlebbaren Funktion nicht exakt abbildbar

zeitliches Verhalten auf dem Target

Dynamik und Genauigkeit von Wertebereichen (Abstraktions- und

Konkretisierungsfunktionen)

HW- und Basis-Software Verhalten

Methode kann auf Widerstand stoßen, wenn Vorteile nicht klar kommuniziert werden

Erkenntnisse

Methodik

Gemeinsames Baselining LH und Modell essentiell

Varianz in der Spezifikation Varianz im Modell; ABER Überprüfung Notwendigkeit

der Varianten möglich

Vorsicht vor Rückkopplung von Umsetzungsdetails aus Modell zurück in die

Spezifikation; Modell ≠ Architektur oder Implementierungsvorgabe der Seriensoftware

Verworfene Idee: Codegenerierung aus Modell entspricht nicht Trennung zwischen

Entwicklung und Test

Agiler Ansatz in Modellentwicklung führt zu besseren Ergebnissen

Mehrere Iterationen und Rückkopplungen zwischen Spezifikations- und

Modellerstellung vorsehen

Enge Zusammenarbeit mit OEM Funktionsverantwortlichen nötig

Abstimmung im 1-2 Wochen Zyklus

Erkenntnisse

Erkenntnisse aus dem Einsatz im Test

Ausführbare Spezifikation als Testorakel oder DUT bedeutet nicht voller Testumfang

Einsatz im Komponententest und Integrationstest sinnvoll

Konkretisierungs- und Abstraktionsfunktion für Einsatz als Testorakel sind essentiell

Mit nötiger Sorgfalt entwickeln

Im 4 Augen Prinzip

Erkenntnisse

Erlebbarkeit

Funktionsgestaltung

Vollständigkeit

Verbesserung der

Spezifikation durch

Modellbildung

• Funktion vor

Serienentwicklung

sichtbar

identifiziert

aufgedeckt

konkretisieren

• Funktionsumfang

festlegen

Umsetzbarkeit

• Geforderte

Funktionen werden

auf Relevanz und

Testbarkeit

Modells im

Integrations- und

Abnahmetest

Mehrwert sofort sichtbar

und erlebbar

Erkenntnisse

Erlebbarkeit

Funktionsgestaltung

Vollständigkeit

Verbesserung der

Spezifikation durch

Modellbildung

• Funktion vor

Serienentwicklung

sichtbar

identifiziert

aufgedeckt

konkretisieren

• Funktionsumfang

festlegen

Umsetzbarkeit

• Geforderte

Funktionen werden

auf Relevanz und

Testbarkeit

Modells im

Integrations- und

Abnahmetest

+ Funktionsverständnis

+ Konzeptverbesserung

+ Basis für Kommunikation Kunde –

Lieferant

+ Komplexität früh „beherrschen“

+ Entscheidungen erleichtern /

ermöglichen

Erkenntnisse

Erlebbarkeit

Funktionsgestaltung

Vollständigkeit

Verbesserung der

Spezifikation durch

Modellbildung

• Funktion vor

Serienentwicklung

sichtbar

identifiziert

aufgedeckt

konkretisieren

• Funktionsumfang

festlegen

Umsetzbarkeit

• Geforderte

Funktionen werden

auf Relevanz und

Testbarkeit

Modells im

Integrations- und

Abnahmetest

Mehrwert tritt sofort ein,

muss aber sichtbar

gemacht werden

z.B. als Projekttagebuch

Erkenntnisse

Erlebbarkeit

Funktionsgestaltung

Vollständigkeit

Verbesserung der

Spezifikation durch

Modellbildung

• Funktion vor

Serienentwicklung

sichtbar

identifiziert

aufgedeckt

konkretisieren

• Funktionsumfang

festlegen

Umsetzbarkeit

• Geforderte

Funktionen werden

auf Relevanz und

Testbarkeit

Modells im

Integrations- und

Abnahmetest

+ Grenzen der Funktion ziehen

+ nötige Detailtiefe besser beurteilen

+ Unschärfe im Lösungsraum reduzieren

+ Themenbereiche außerhalb des Fokus

betrachten

Erkenntnisse

Erlebbarkeit

Funktionsgestaltung

Vollständigkeit

Verbesserung der

Spezifikation durch

Modellbildung

• Funktion vor

Serienentwicklung

sichtbar

identifiziert

aufgedeckt

konkretisieren

• Funktionsumfang

festlegen

Umsetzbarkeit

• Geforderte

Funktionen werden

auf Relevanz und

Testbarkeit

Modells im

Integrations- und

Abnahmetest

+ ca. jede 4 Anforderung

wurde diskutiert

(Widerspruch,

Interpretation)

+ Verweise auf allg.

Lastenhefte

+ „sowieso klar“

Erkenntnisse

Erlebbarkeit

Funktionsgestaltung

Vollständigkeit

Verbesserung der

Spezifikation durch

Modellbildung

• Funktion vor

Serienentwicklung

sichtbar

identifiziert

aufgedeckt

konkretisieren

• Funktionsumfang

festlegen

Umsetzbarkeit

• Geforderte

Funktionen werden

auf Relevanz und

Testbarkeit

Modells im

Integrations- und

Abnahmetest+ Stabilere Anforderungen

bei Start der

Serienentwicklung

+ Änderungen an Modell

validieren spart Zeit und

Kosten

Erkenntnisse

Erlebbarkeit

Funktionsgestaltung

Vollständigkeit

Verbesserung der

Spezifikation durch

Modellbildung

• Funktion vor

Serienentwicklung

sichtbar

identifiziert

aufgedeckt

konkretisieren

• Funktionsumfang

festlegen

Umsetzbarkeit

• Geforderte

Funktionen werden

auf Relevanz und

Testbarkeit

Modells im

Integrations- und

Abnahmetest

Mehrwert erst bei

Testerstellung sichtbar

Erkenntnisse

Erlebbarkeit

Funktionsgestaltung

Vollständigkeit

Verbesserung der

Spezifikation durch

Modellbildung

• Funktion vor

Serienentwicklung

sichtbar

identifiziert

aufgedeckt

konkretisieren

• Funktionsumfang

festlegen

Umsetzbarkeit

• Geforderte

Funktionen werden

auf Relevanz und

Testbarkeit

Modells im

Integrations- und

Abnahmetest

+ Testumgebung früh

verfügbar

+ Einsparungen bei

Erstellung Testumgebung

Literaturverzeichnis

Dr. Grimm, Christoph, „Modellierung, Simulation, Entwurf heterogener Systeme“,

http://www.ti.informatik.uni-

frankfurt.de/lehre/ws0405/modellierung_simulation/v11.pdf (Stand 03.12.2014)

Biberger, Andreas, „Modellbasiertes Entwickeln und Testen einer AUTOSAR

Software Komponente “

Kontakt

a.biberger@intence.de

T 0941.280 460 - 0

Andreas Biberger

www.intence.deBruderwöhrdstr. 29

93055 Regensburg

T 0941.280 460-0

iNTENCE automotive electronics GmbH

a.lachenschmidt@intence.de

T 0941.280 460 - 23

Andreas Lachenschmidt

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Automotive

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