Der Fachausschuss Q3.4 Software Engineering der DGLR veranstaltet am 6. Oktober 2015 einen eintägigen Workshop zum Thema

"Modellbasierte Softwareentwicklung in der Luft- und Raumfahrt - Was hat sich in der letzten Dekade getan?"

Ort: Institut für Luft- und Raumfahrt, TU München, Garching bei München

Termine

Vortragsanmeldung: 31. Juli 2015

Programm und Benachrichtigung der Vortragenden: 18. August 2015

Anmeldung: bis 2. Oktober 2015

Workshop: 6. Oktober 2015

Programm und Vorträge

Bei Bedarf können die Dokumente zu den jeweiligen Vorträgen bei den Obleuten des Fachausschuss angefordert werden.

Call for Paper

Vor zehn Jahren hat der Fachausschuss Q3.4 bereits einen Workshop zum Thema modellbasierte Softwareentwicklung veranstaltet. Ziel des damaligen Workshops war es, einen Überblick über eingesetzte Werkzeuge und Verfahrensweisen zu erhalten und Erfahrungen aus Projekten weiter zu geben.

Mit dem Einsatz von modellbasierten Verfahren hat man sich einige substantielle Verbesserungen im System- und Softwareentwicklungsprozess versprochen, und es stellt sich nach zehn Jahren die Frage, ob diese Versprechen auch eingelöst wurden:

• Sind Modelle wirklich verständlicher als textuelle Beschreibungen – hat sich der Satz „ein Bild sagt mehr als tausend Worte“ tatsächlich bewahrheitet bei der Entwicklung komplexer Systeme?

• Erhält man durch die Simulation von Modellen qualitativ hochwertigere Systembeschreibungen mit weniger Fehlern in der Spezifikations- und Entwurfsphase gegenüber traditionellen Verfahren?

• In wie weit konnte die aufwändige Softwareentwicklung durch Code-Generierung aus Systemmodellen ersetzt werden?

• Gibt es inzwischen durchgängige Werkzeugketten vom System- zur Softwareentwicklung, wie sie in den Workshops des Fachausschusses aus den Jahren 2009 und 2013 thematisiert wurden.

• Sind die prognostizierten Produktivitätsverbesserungen eingetreten?

• Für den Einsatz von modellbasierter Entwicklungsmethoden für Software, die für sicherheitskritisches Luftfahrtgerät bestimmt ist, wurde Ende 2011 die Richtlinie RTCA DO-331 „Model-Based Development and Verification Supplement to DO-178C and DO-278“ verabschiedet. Gibt es darüber Berichte oder Erfahrungen mit der Interpretation und Auslegung der Richtlinie?

Für den Workshop suchen wir Vorträge und Erfahrungsberichte aus der industriellen Praxis oder der industrienahen Forschung, die sich mit den dargestellten Themen befassen. Jeder Vortrag sollte ca. 30 Minuten dauern, anschließend sind 15 Minuten Diskussion vorgesehen. Zwecks Vorbereitung des Workshops wird um die Zusendung einer Kurzfassung des Vortrags bis spätestens 31. Juli 2015 gebeten.

Für weitere Informationen und zur Vortragsanmeldung stehen Ihnen die Obleute des Fachausschusses Q3.4 zur Verfügung.

Bericht

Am 6. Oktober 2015 fand der jährliche Workshop des Fachausschusses Q3.4 Softwareengineering zum Thema „Modellbasierte Softwareentwicklung in der Luft- und Raumfahrt“ am Institut für Luft- und Raumfahrt der Technischen Universität München in Garching statt.

Zu Beginn begrüßten die Obleute des einladenden Fachausschusses, Richard Seitz und Frank Dordowsky, die fast 50 Workshopteilnehmer aus Forschung, Industrie und von der Bundeswehr.

Vor genau 10 Jahren hat der Fachausschuss einen Workshop zum gleichen Thema veranstaltet, und so war es das Anliegen des Workshops, auf die Entwicklung der modellbasierten Softwareentwicklung in der letzten Dekade zurück zu blicken.

Zu Beginn steckte Prof. Dr. Dr. Manfred Broy von der Technischen Universität München in seiner Keynote den Rahmen des Workshops ab, indem er von den vom BMBF geförderten Forschungsprojekten SPES 2020 und SPES_XT berichtete. Diese Projekte adressieren die aktuellen Probleme der modellbasierten Systementwicklung und haben zum Ziel, eine Methodik und die dazugehörigen Werkzeuge zur durchgängig modellbasierten Entwicklung von eingebetteten Systemen zu entwickeln.

Im zweiten Vortrag „Visualisierung und Kontrolle eines Staublandesystems – SW-Entwicklung mit SCADE“ beschrieb Bernhard Huber von der ESG Elektroniksystem- und Logistik GmbH seine Erfahrung mit der modellbasierten Softwareentwicklung der Anzeige und der Logik eines Landesystems mit den Werkzeugen SCADE Suite und Display von Esterel.

Lars Ebrecht vom Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt stellte in seinem Vortrag „Modellbasierte Entwicklung von Avionik-Anzeigen und -Anwendungen mit ESTEREL SCADE“ zwei Projekte vor: das Anzeige und Bedienkonzept für das experimentelle Flugmanagementsystem (AFMS) und die Realisierung der Standard-Avionik-Anzeigen im A380/A350-Design auf Basis des Luftfahrtstandard ARINC 661 „Cockpit Display System Interfaces to User Systems“ und ging dabei besonders auf Aspekte wie Abstraktion, Komplexität, Konsistenz, Kohärenz sowie Lesbarkeit und Verständlichkeit von Verhaltensmodellen ein.

Dr. Paul Linder von der Diehl Aerospace GmbH stellte in seinem Vortrag die modellbasierte Entwicklung von Level A Software des Slat Flap Control Computer (SFCC) für den Airbus A350 XWB vor. Dabei kam ebenfalls das Werkzeug SCADE von Esterel zum Einsatz. Schwerpunkte des Vortrags waren die Verzahnung von modellbasierter und konventioneller Spezifikation, die Verwendung von Modellierungsregeln und werkzeuggestützter statischer Analyse, und der Einsatz von Simulation zur Modellverifikation.

Während die bisherigen Vorträge auf kommerzielle Werkzeuge setzten, gab Andreas Graf von der itemis AG in seinem Vortrag „Eine Landkarte für die Modellbasierte Softwareentwicklung mit Open-Source Werkzeugen“ einen Überblick über Modellierungswerkzeuge und -Frameworks, die auf dem Eclipse Modeling Framework (EMF) beruhen. Die Landkarte erstreckt sich von der (Meta-)Modellierung mit EMF und UML sowie domänenspezifischen Sprachen über die Modellverwaltung, Modell-Transformationen, Code-Generierung und Editoren bis hin zur Simulation.

Dr. Martin Momberg von Airbus Defence and Space beschrieb in seinem Vortrag „Model-based Design of the Barracuda Flight Control Software: 2005-2015“ einen Ansatz, für die Flight Control Software des Barracuda UAV Technology Demonstrators bereits die Systemrequirements mit SCADE zu modellieren und die Code-Generierung aus SCADE Modellen durch tabellengesteuerte Generierung aus DOORS zu ergänzen. Um die Anzahl der eingesetzten Werkzeuge zu reduzieren, werden langfristig die MATLAB/Simulink Modelle auf die SCADE Suite migriert.

Dr. Norbert Bickel von Airbus Helicopters beschrieb in seinem Vortrag „A New Design of a Helicopter Fly-by-X Flight Control System by Generic Platform Modeling“ die durch werkzeuggestützte Ausprägung erzeugte Instanz einer Flugsteuerungsplattform auf Basis einer generischen Fly-by-X Plattform (X = Wire oder Light). Die generische Plattform wurde im vergangenen Jahr auf dem DGLR Q3.4 Workshop durch Dr. Simon Görke vorgestellt. Das von Dr. Bickel dargestellte Flugsteuerungssystem ist also eine Anwendung der im letzten Jahr beschriebenen generischen Plattform.

Georg Walde von der Technischen Universität Berlin untersuchte in seinem Vortrag „Übersetzbarkeit komplexer Flugsteuerungssoftware von Simulink/Stateflow nach SCADE“ die Machbarkeit der automatischen Übersetzung von Simulink/Stateflow nach SCADE mit dem SCADE Suite Gateway for Simulink, um die Vorteile des qualifizierbaren Code Generators von SCADE zu nutzen. Dabei verwendet er als Anwendungsbeispiel die Flugsteuerungsgesetze für das Luftarbeitsflugzeug Stemme S15, die in den Forschungs- und Technologievorhaben LAPAZ und LAPAZ II entwickelt und im Flugversuch erprobt wurden.

Dr. Elke Salecker von der Model Engineering Solutions GmbH regte in ihrem Vortrag „Absicherung von modell-basierter sicherheitskritischer Avionik-Software“ die Nutzung von Synergien bei Prozessen und Methoden aus der Automobilindustrie und der Avionik an. Sie erklärte die in der Automobilindustrie gebräuchlichen Verfahren zur Absicherung von Spezifikations- und Entwurfsmodellen durch Modellierungsrichtlinien sowie deren Verwaltung und automatisierte Überprüfung durch die Prüfsoftware MXAM.

Viele Vorträge ordnen ihre modellbasierte Entwicklung in das Framework der Richtlinie RTCA DO-331 „Model-Based Development and Verification Supplement to DO-178C and DO-278“ ein.

Richard Seitz vom DGLR Fachausschuss Q3.4 beschloss die Veranstaltung.

Die Vorträge wurden von umfangreichen Fragen und engagierten Diskussionen begleitet, die in den beiden Kaffeepausen und während des Mittagessens fortgesetzt wurden. Die Teilnehmer nutzten auch intensiv die Gelegenheit zu einem allgemeinen Informations- und Gedankenaustausch, was ja ebenfalls eines der Ziele des Fachausschusses ist.

Ein herzliches Dankeschön geht an die Vortragenden für ihre hervorragenden Präsentationen. Ein ganz besonderer Dank geht an die Mitarbeiter des Lehrstuhls für Flugsystemdynamik von Prof. Dr. Holzapfel, Christoph Dörhöfer und Kajetan Nürnberger, für ihre tatkräftige und sehr engagierte Unterstützung bei der Vorbereitung und Durchführung des Workshops. Wir möchten uns auch bei den Firmen Airbus Defence and Space und ESG Elektroniksystem- und Logistik-GmbH für die Übernahme der Kosten für die Verpflegung in den Pausen bedanken sowie bei der Technischen Universität München für die Überlassung des Hörsaals. Schließlich möchten wir uns bei allen Teilnehmern des Workshops bedanken, die durch ihre rege Beteiligung die Veranstaltung erst zu einem Workshop gemacht haben.

Eine Landkarte für die Modellbasierte Softwareentwicklung mit Open-Source Werkzeugen
Andreas Graf, itemis AG

Für die modellbasierte Softwareentwicklung bieten unterschiedliche Open-Source Projekte umfangreiche Funktionalität an. Nicht zuletzt unter dem Dach der Eclipse Foundation finden sich viele Projekte, die den durchgängigen Aufbau einer entsprechenden Werkzeugkette ermöglichen. Dabei ist das Zusammenspiel und die jeweilige Funktionalität der einzelnen Projekte nicht immer auf den ersten Blick ersichtlich. Dieser Vortrag stellt eine "Landkarte" über die wichtigsten
Eclipse-basierten Modellierungswerkzeuge und -Frameworks dar - von der (Meta-)Modellierung mit EMF, UML, domänenspezifischen Sprachen über die Modellverwaltung, Modell-Transformationen, Code-Generierung und Editoren bis hin zur Simulation, dar. Ziel ist es, den Zuhörern einen ersten Wegweiser in das Ökosystem mit seinen Projekten zu geben und einen Eindruck in die Möglichkeiten und Grenzen zu vermitteln.  Dabei werden sowohl die "fertigen" Modellierungswerkzeuge wie Papyrus als auch die Frameworks zur Entwicklung eigener Werkzeuge (Sirius, Xtext) angesprochen.

Model-based Design of the Barracuda Flight Control Software: 2005-2015
Dr. Martin Momberg, Airbus Defence and Space

Since its first flight in 2006 the Barracuda Unmanned Aerial Vehicle Technology Demonstrator has seen major redesigns in its Flight Control Software, both in its architecture and in the methods and tools used in the software development.
This talk highlights selected cornerstones of those changes and discusses the rationales behind.

The talk is given in German with English slides.

Allgemeine Informationen