Der ungebrochene Trend zu immer umfangreicheren und komplexeren Automatisierungssystemen macht auch vor der Leit- und Sicherungstechnik für Eisenbahnen nicht Halt. Ein Beispiel dafür ist die Einführung des europaweit einheitlichen Zugsicherungssystems ETCS (European Train Contral System), das zur Zeit auf ersten Strecken den kommerziellen Betrieb aufnimmt. Einrichtungen wie ETCS zeichnen sich dadurch aus, dass sie Sicherheitsverantwortung für Menschen, Umwelt und Material übernehmen. An ihre Entwicklung sind daher besonders hohe Anforderungen zu stellen. Leider zeigen reale Projekte, dass sich diese Anforderungen unter Verwendung herkömmlicher Entwicklungsmethoden nur mit hohem Aufwand erfüllen lassen. Aus diesem Grund besteht reges Interesse an neuen Ansätzen für die Planung, die Umsetzung und vor allem den Test sicherheitsrelevanter Applikationen. Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Weiterentwicklung der Entwurfsmethoden für derartige Systeme dar. Sie greift aktuelle Forschungsthemen aus dem Umfeld der Modellierungssprache UML (Unified Modeling Language) auf und kombiniert sie zu einem durchgängigen Verfahren für die konsistente System- und Testfallbeschreibung in einem einzigen UML-Modell. Die Modellierung basiert auf den UML-Profilen SysML (System Modeling Language) und U2TP (UML 2 Testing Profile), die beide als offizielle Standards von der OMG (Object Management Group) spezifiziert sind. Diese Dissertation zeigt, wie ausgehend von den genannten UML-Profilen . ein einziges, kombiniertes System- und Testmodell aufgestellt werden kann . Beziehungen zwischen Anforderungen, Implementierung und Testfall hinterlegt werden können . Anforderungsbeziehungen automatisiert ausgewertet werden können, um die Modellkonsistenz sicherzustellen und die Implementierungs- bzw. Testfallabdeckung zu bestimmen . C++-Code für einen digitalen Signalprozessor aus dem Modell generiert wird . Testskripte auf TTCN-3-Basis (Testing and Test Contral Notation, Version 3) automatisch erzeugt werden . eine Werkzeugkette aufgebaut werden kann, die alle angesprochenen Funktionen unterstützt. Zum Nachweis der Umsetzbarkeit des Verfahrens wird im Rahmen einer Fallstudie veranschaulicht, wie sich eine Komponente des eisenbahntechnischen Labors RailSiTe (Rail Simulation and Testing) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in einem kombinierten Testfall- und Systemmodell abbilden lässt. Ergänzend zu den methodisch-theoretischen Grundlagen der kombinierten UML-Modelle und zur umfangreichen Fallstudie werden im Rahmen dieser Arbeit auch begleitende Aspekte des Modellierungsverfahrens betrachtet. Dazu zählen beispielsweise Vergleiche mit anderen Beschreibungsmitteln (z. T. in Form kürzerer Fallstudien) oder die Einbettung objekt-orientierter Modellierung in herkömmliche Entwicklungsprozesse. Im Ergebnis zeigt sich, dass das Verfahren und die Toolkette funktionieren und sich in einem realen Entwicklungsprojekt einsetzen lassen. Die erwarteten Vorteile wie Wiederverwendung von Modellteilen, effizientere Testabläufe, formalere Systembeschreibungen oder die Vermeidung von Notationsbrüchen im Prozess zeigen sich sowohl in der theoretischen Herleitung als auch in der praktischen Anwendung der Methode. Somit ist zu hoffen, dass die hier vorgestellten Techniken künftig auch außerhalb ihres ursprünglichen wissenschaftlichen Umfelds eingesetzt werden.

    The continuous introduction of more sophisticated and more complex automation systems is of high relevance for operations- and control devices for railway applications. One example of Ibis trend is the European Train Control System (ETCS). It is harmonized for all European member states and currently deployed for commercial use on selected lines. Applications like ETCS take responsibility for passengers, environment and the rolling stock material. For this reason, the development of those applications is characterized by high demands on testing, documentation and quality assurance. Unfortunately, real projects have proven to achieve these high demands only with tremendous efforts as long as they stick to their traditional development processes and methods. Therefore, a wide spread exploration for new concepts regarding planing, implementation and - most of all- testing of safety relevant systems is under its way. This thesis contributes to the search for new design methods for such systems. It combines recent achievements in the environment of the Unified Modeling Language (UML) to an integrated approach for a consistent testcase- and system description in a single UML model. The model comprises the UML profiles SysML (System Modeling Language) and U2TP (UML 2 Testing Profile), which are officially specified and released by the Object Management Group (OMG). This thesis shows how based on these two profiles . a single, combined system- and testcase model can be build . relationships between requirements, implementation- and testcase can be established . requirement relationships can be evaluated automatically to ensure model consistency and to determine implementation and testcase coverage . C++-code can be generated directly from the model . TTCN-3-code (Testing and Test Control Notation, Version 3) can be derived automatically from the model . a toolchain can be set up which supports all mentioned functions In order to prove the feasibility of this approach, a case study has been performed which shows how a component of the railway laboratory RailSiTe (Rail Simulation and Testing) of the German Aerospace Center has been described using a combined testcase- and system model. Apart from the case study and from the theoretical basics of combined UML models, this thesis deals with surrounding aspects of the modeling method. This includes comparisons with other means of description or embedding object-oriented modeling in traditional development processes. The overall result is that both the approach and the toolchain are working properly and can be applied in real world projects. The anticipated advantages like re-usage of model items, more efficient testing, more formal system descriptions and avoidance of discontinuous notations in the whole process appeared in the theoretical derivation as well as in the practical usage of the method. So there is reason to believe that this approach will find future applications outside its scientific origin.


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    Titel :

    UML-basierte Testfall- und Systemmodelle für die Eisenbahnleit- und -sicherungstechnik


    Beteiligte:


    Erscheinungsdatum :

    2007


    Format / Umfang :

    142 Seiten, Bilder, Tabellen, Quellen




    Medientyp :

    Hochschulschrift


    Format :

    Print


    Sprache :

    Deutsch