Modellbasierte Formalisierung von Anforderungen für eingebettete Systeme im Automotive-Bereich

Doktorarbeit / Dissertation aus dem Jahr 2008 im Fachbereich Informatik - Angewandte Informatik, Note: Magna Cum Laude, Technische Universität München (Fakultät für Informatik), Sprache: Deutsch, Abstract: Anforderungen sind ein zentrales Arbeitsprodukt im Entwicklungsprozess, mit dem Stakeholder mit sehr unterschiedlichen Bedürfnissen arbeiten müssen. Hierbei kann man vereinfachend unterscheiden zwischen eher informell denkenden und arbeitenden Stakeholdern (beispielsweise Kunden, Marketing, Schulungspersonal), die Anforderungen meist natürlichsprachig formulieren, weil dies die gemeinsame Sprache ist, die alle beteiligten Stakeholder gleichermaßen souverän verstehen und benutzen können, und eher formal geschulten und arbeitenden Stakeholdern, die Anforderungen gerne in einer formal modellierten Form bekommen würden, die sich möglichst nahtlos in ihre Design- oder Testmodelle übertragen lässt. In der Praxis ist es schwer, eine Darstellungsform für Anforderungen zu finden, die den Bedürfnissen beider Gruppen gleichermaßen gerecht wird: Entweder werden Anforderungen informell notiert, sind dadurch inhärent missverständlich, eine systematische Qualitätssicherung ist schwierig und der Übergang zum Design fehleranfällig; oder die Anforderungen werden formal notiert, wodurch eine Validierung durch viele Stakeholder unmöglich wird. In dieser Arbeit wurde daher ein Ansatz zur Formalisierung von Anforderungen entwickelt, der sich dadurch auszeichnet, dass er einerseits informell formulierte Anforderungen schrittweise in eine formalere Form bringt (so dass Anforderungen präziser formuliert sind und Konsistenzsicherung und Vervollständigung leichter ausgeführt werden können) und andererseits die Verständlichkeit der Anforderungen erhält (so dass die Anforderungen weiterhin von informell denkenden Stakeholder verstanden und validiert werden können). Dazu wurde für eine geeignete Teilmenge der Anforderungen für in Fahrzeuge eingebettete Softwaresysteme (nämlich funktionale Nutzeranforderungen) das zugrundeliegende Denkmodell identifiziert und formal definiert, dann eine für die im Requirements Engineering anfallenden Aufgaben geeignete semiformale Darstellungsform des Modells definiert und die Anforderungen entsprechend modelliert. Auf der Grundlage des formalen Modells und der für das Anforderungsmanagement zugeschnittenen semiformalen Darstellungsform konnte eine pragmatische und wirkungsvolle Formalisierungsmethodik für funktionale Nutzeranforderungen erarbeitet werden. Dieses Vorgehen wurde zusammen mit führenden deutschen Automobilherstellern und -zulieferern entwickelt und an einer Fallstudie aus dem Automobilbereich erprobt.