Systematik zur integrativen Anforderungsanalyse und Testspezifikation für die Entwicklung von Systemen im Automobilbereich / von Carsten Wiecher ; Referent: Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu, Korreferent: Prof. Dr.-Ing. Carsten Wolff]. Paderborn, 2024
Inhalt
- 1 Einleitung
- 2 Forschungsdesign und Aufbau der Arbeit
- 3 Problemanalyse
- 3.1 Kontext der Arbeit
- 3.1.1 Begriffsdefinitionen
- 3.1.2 Systementwicklung im Automobilbereich
- 3.1.3 Advanced Systems Engineering - ASE
- 3.2 Spezifikation und Analyse von Anforderungen
- 3.2.1 Spezifikation von Anforderungen in natürlicher Sprache
- 3.2.2 Spezifikation von Anforderungen in strukturierter natürlicher Sprache
- 3.2.3 Modellbasierte Spezifikation und Analyse von Anforderungen im Automobilbereich
- 3.2.4 Herausforderungen für die Spezifikation und Analyse von Anforderungen
- 3.3 Entwurf und Spezifikation von Tests
- 3.3.1 Verifikation und Validierung (V&V)
- 3.3.2 Spezifikation von Tests in der Automobilindustrie
- 3.3.3 Spezifikation von Testfällen in natürlicher Sprache
- 3.3.4 Herausforderungen für die Spezifikation von Tests
- 3.4 Externalisierung und Wiederverwenden von Lösungswissen
- 3.4.1 Wissenstransfer in Unternehmen
- 3.4.2 Lösungswissen für die Anforderungsspezifikation
- 3.4.3 Lösungswissen für die Testspezifikation
- 3.4.4 Herausforderungen für die Externalisierung und Wiederverwendung von Lösungswissen
- 3.5 Problemabgrenzung
- 3.6 Anforderungen an die Arbeit
- 4 Stand der Technik
- 4.1 Ansätze für die Systemmodellierung
- 4.1.1 Model-Based Systems Engineering (MBSE)
- 4.1.2 Validierung und Verifikation in der Produktentwicklung
- 4.1.3 Kontinuierliche Validierung in der Produktgenerationenentwicklung
- 4.1.4 System of Systems Engineering (SoSE)
- 4.2 Ansätze für die modellbasierte Spezifikation und Analyse von funktionalen Anforderungen
- 4.2.1 UML Sequenzdiagramme
- 4.2.2 Modale Sequenzdiagramme
- 4.2.3 Textuelle Modellierung von Szenarien
- 4.2.4 Scenario Modeling Language for Kotlin (SMLK)
- 4.2.5 Bewertung der Ansätze
- 4.3 Ansätze für den Entwurf und die Spezifikation von Testfällen
- 4.3.1 Dynamischer Test funktionaler Systemeigenschaften
- 4.3.2 Ursache-Wirkungs-Graphen-Analyse
- 4.3.3 Testfallgenerierung aus natürlich sprachlichen Anforderungen
- 4.3.4 Bewertung der Ansätze
- 4.4 Ansätze für die integrative Modellierung von Anforderungen und Tests
- 4.4.1 Test-Driven Modeling (TDM)
- 4.4.2 Behavior-Driven Development (BDD)
- 4.4.3 Bewertung der Ansätze
- 4.5 Ansätze für die Wiederverwendung von Lösungswissen
- 4.5.1 Grundlegende Konzepte
- 4.5.2 Muster im Bereich Anforderungsspezifikation
- 4.5.3 Muster im Bereich Verifikation und Validierung
- 4.5.4 Methodische Ansätze
- 4.5.5 Bewertung der Ansätze
- 4.6 Handlungsbedarf
- 5 Systematik zur integrativen Anforderungsanalyse und Testspezifikation
- 5.1 Aufbau der Systematik
- 5.2 Referenzarchitektur für die Systementwicklung
- 5.2.1 Aufbau der Referenzarchitektur
- 5.2.2 Ontologie und Standpunkte für die integrative Modellierung von Produkt- und Validierungssystem
- 5.2.3 Sichten auf das Modell
- 5.3 Vorgehensmodell
- 5.3.1 Phase 1: Erfassen und Kontextualisieren von Stakeholder-Anforderungen
- 5.3.2 Phase 2: Modellierung des Validierungssystems und Aufarbeitung der Wissensbasis
- 5.3.3 Phase 3: Anforderungsanalyse
- 5.3.4 Phase 4: Konsolidierung der Anforderungs- und Testspezifikationen
- 5.3.5 Methode für die iterative Systemmodellierung
- 5.4 Integrative Anforderungsanalyse und Testspezifikation
- 5.4.1 Methode (TDSS)
- 5.4.2 Formalisierung und Ausführung von Systemanforderungen
- 5.4.3 Testfallgenerierung
- 5.4.4 Inter- und Intrasystemverhalten
- 5.4.5 Anwendungsbeispiel
- 5.5 Wiederverwendung von Lösungswissen
- 5.5.1 Aufbau der Lösungsmuster
- 5.5.2 V&V Basismuster
- 5.5.3 Methodisches Vorgehen für die Externalisierung und Wiederverwendung von Lösungswissen
- 5.5.4 Anwendungsbeispiel
- 5.6 Werkzeugunterstützung
- 6 Evaluierung der Systematik
- 6.1 Ansatz für die formale Anforderungsmodellierung (Iteration 1)
- 6.1.1 Beschreibung der Funktion Derating
- 6.1.2 Umsetzung nach dem etablierten Entwicklungsprozess
- 6.1.3 Anwendung der TDSS Methode in der Steuergeräteentwicklung
- 6.1.4 Vergleich und Bewertung der Ergebnisse
- 6.2 Ansatz für die integrierte Anforderungsanalyse und Testspezifikation (Iteration 2)
- 6.2.1 Beschreibung der Funktion Plug-Interlock
- 6.2.2 Anwendung der Testfallgenerierung
- 6.2.3 Anwendung der Anforderungsmodellierung
- 6.2.4 Bewertung der Ergebnisse
- 6.3 Ansatz für die Systemodellierung und die Wiederverwendung von Lösungswissen (Iteration 3)
- 6.3.1 Beschreibung der Funktion Timer-Charging
- 6.3.2 Anwendung der Systematik - Industrieunternehmen
- 6.3.3 Bewertung der Anwendung
- 6.3.4 Online-Survey und Experten Feedback
- 6.4 Bewertung der Arbeit an den Anforderungen
- 7 Zusammenfassung
- Abkürzungsverzeichnis
- Literaturverzeichnis
- A1 Ontologie aus dem MoSyS Projekt
- A2 Umfrageergebnisse