Med conf2011 modellgetriebene_ansätze_in_medizintechnikprojekten_moelle

© Zühlke 2011

Dr. Daniel Mölle

Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten

5. Oktober 2011

© Zühlke 2011

Das Spannungsfeld zwischenEntwicklung und Regulation

5. Oktober 2011Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle

Software-Technik Medizintechnik

innovationsbetont risikobewusst

© Zühlke 2011




kreativ organisiert

© Zühlke 2011




dynamisch prozessorientiert

© Zühlke 2011




innovationsbetont

kreativ

dynamisch

risikobewusst

organisiert

prozessorientiert

© Zühlke 2011

Modellgetriebene AnsätzeDie Grundidee von MD∗


Ausgewählte Entitäten…

Artefakte ableiten.

formal modellieren;

AnforderungenDomäneArchitekturDesign

State MachinesAlgorithmen

…

© Zühlke 2011



menschen- und maschinenlesbar:UML, DSL, …


Artefakte ableiten.

formal modellieren;

© Zühlke 2011



CodeTestfälle

Dokumentation…


Artefakte ableiten.

formal modellieren;

© Zühlke 2011

Modellgetriebene AnsätzeEin sehr, sehr einfaches Beispiel


Stopped

Started

StartS

top

enum State_e { Stopped, Started };

enum Signal_e { Start, Stop };

State_e state = Stopped;

procedure Feed(Signal_e signal)

{

switch (state) {

case Stopped:

if (signal == Start)

then state := Started;

break;

case Started:

if (signal == Stop)

then state := Stopped;

break;

}

}

© Zühlke 2011

MD∗

Modellgetriebene AnsätzeEin Überblick


Model-Driven

Engineering

(MDE)

Model-DrivenArchitecture

(MDA)

Model-Driven[Software]

Development(MD[S]D)

Model-DrivenAnalysis

Model-BasedTesting

Model-DrivenDebugging

Model-DrivenDeployment

© Zühlke 2011

Modellgetriebene AnsätzeMDSD – Typische Entitäten


Komponenten

State Machines

Klassen

© Zühlke 2011

Modellgetriebene AnsätzeMDSD – Eine Variante


GeneratorenTextuelle Modelle Graphische Modelle

Generierter CodeRegulärer Code

Compiler + Linker

Ausführbare Software

© Zühlke 2011

Modellgetriebene AnsätzeMDSD – Eine andere Variante


Compiler + Linker

Ausführbare Software

Eingehängter Code Eingehängter Code


Generierter Code

© Zühlke 2011

MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsAusgewählte Entitäten


Modul

IF 1 IF 2

FSM

Modul

IF 1 IF 2

FSM

Modul

IF 2

FSM

IF 3 IF 3

© Zühlke 2011

MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsFormale Modelle (1)


interface Lifecycle

{

## Start the module

event Start

## Stop the module

event Stop

} interface Sound

{

## Play a sound of frequency

## f Hz for a duration of t ms

event Play(uint16 f, uint16 t)

}

module AudioController

{

has Lifecycle

has Sound

}

© Zühlke 2011

MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsFormale Modelle (2)


statemachine AudioController

{

initial state Stopped

{

on Lifecyle:Start enter Started

}

state Started

{

on Lifecycle:Stop enter Stopped

on Sound:Play

execute PlayAction

}

}

© Zühlke 2011

MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsAbgeleitete Artefakte (1)


<h2>Interfaces</h2>

<h3>Lifecycle</h3>

<table>

<tr><th>Event</th><th>Description</th></tr>

<tr><td>Start</td><td>Start the module</td></tr>

<tr><td>Stop</td><td>Stop the module</td></tr>

</table>

<h3>Sound</h3>

<table>

...

</table>

...

© Zühlke 2011

MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsAbgeleitete Artefakte (2)


procedure AudioController_HandleEvent(Event e)

{

switch (e.Interface)

{

case Lifecycle:

AudioController_HandleLifecycleEvent(e);

break;

case Sound:

AudioController_HandleSoundEvent(e);

break;

default:

FAIL(„Interface not supported.“);

}

}

© Zühlke 2011

Modellgetriebene AnsätzeMDA – Typische Entitäten


Domäne

Architektur

Fließender Übergang zu MDSD

© Zühlke 2011

Modellgetriebene AnsätzeMDA – Das Standardmodell


TransformatorenPlatform-

IndependentModels(PIMs)

Platform-SpecificModels(PSMs)

PlatformDefinitionModels(PDMs)

© Zühlke 2011

Modellgetriebene AnsätzeModel-Based Testing – Typische Entitäten


Algorithmen

State Machines

Klassen

© Zühlke 2011

Modellgetriebene AnsätzeModel-Based Testing – erste Variante



Testcode

© Zühlke 2011

Modellgetriebene AnsätzeModel-Based Testing – zweite Variante



Testcode

Testfälle Testfälle

© Zühlke 2011

MBT-Beispiel: State Machine CheckerModelle


statemachine AudioController

{

initial state Stopped

{

on Lifecyle:Start enter Started

}

state Started

{

on Lifecycle:Stop enter Stopped

on Sound:Play

execute PlayAction

}

}

checks AudioController

{

is Started always reachable?

}

© Zühlke 2011

MBT-Beispiel: State Machine CheckerGenerat


MODULE AudioController

VAR

state: { Stopped, Started };

ASSIGN

init(state) := Stopped;

next(state) := case

state = Stopped : { Started };

state = Started : { Stopped };

esac;

SPEC AG(EF(state = Started))

© Zühlke 2011

Eine kritische Würdigung von MD∗

Der Lückenschluss


Hardware-Treiber

Technische Dienste

Fachliche Dienste

Benutzeroberfläche

Abstraktion

AnforderungenForm

alität

Architektur + Design

© Zühlke 2011


Spezifische Schwachstellen


MDSD: Das Heilsversprechen

MBT: Quantität versus Qualität

MDA: Enorme Abstraktionslast

“Just state diagrams -yes of course!”[SineLaboreRT]

© Zühlke 2011




“[A]n MDA tool is a tool used to develop, interpret, compare, align, measure, verify, transform, etc.

models or metamodels.”[Wikipedia]




© Zühlke 2011




“[Testers] need to be familiar with the model and

its underlying […] mathematics and theories.”

[El-Far & Whittaker]




© Zühlke 2011


Allgemeine Schwachstellen


Abstraktionsfalle

SchwergewichtigeWerkzeuge

Vermischung von EbenenÜberabstraktion

überzogene Erwartungenunterschätzter Aufwand

…

© Zühlke 2011


Allgemeine Schwachstellen


Technische AbhängigkeitOrganisatorische Abh’keitValidierung unmöglich

…

Abstraktionsfalle

SchwergewichtigeWerkzeuge

© Zühlke 2011

Modellgetriebene MedizintechnikLösungswege


Pragmatischer Einsatz

Natürliche Modelle

Bewusste Motivation

Validierung der Generate

© Zühlke 2011

Es gibt einen Weg!

Für die Medizintechnik:

•MDSD ist die nützlichste Ausprägung

•Auch interessant: Test & Deployment

Gute Kriterien für den Einsatz:

•Boilerplate Code

•Konsistenz kritisch

• Strukturinformationen


iX 10/2011: „Medizinisch, praktisch, gut“

Med conf2011 modellgetriebene_ansätze_in_medizintechnikprojekten_moelle

Technology

Transcript of Med conf2011 modellgetriebene_ansätze_in_medizintechnikprojekten_moelle