Maged Khalil promovierte erfolgreich zum Thema „Ein Entwurfsmuster-basierter Ansatz zur Systematisierung der Wiederverwendung sicherheitskritischer Systemlösungen in automobilen Applikationen“ bei Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu. Dazu gratulieren wir herzlich!
Zusammenfassung der Arbeit:
Die Wiederverwendung betriebsbewährter Lösungen – etwa von Sicherheitsmechanismen oder Architekturdesigns – ist in der Entwicklung sicherheitskritischer Systeme weit verbreitet, um das Vertrauen in das Design zu erhöhen, den Entwicklungsaufwand zu reduzieren und die Einhaltung von Anforderungen zu fördern. Dennoch erfolgt diese Wiederverwendung nach wie vor weitgehend ad hoc und opportunistisch, da es an Prozessreife, strukturierten Anleitungen und geeignete Werkzeugunterstützung mangelt. Hinzu kommt das Fehlen expliziter Kriterien zur Bewertung von Vollständigkeit, Qualität und Reife der Wiederverwendung, was eine Bestimmung der tatsächlichen Wirkung und Effektivität entsprechender Aktivitäten erschwert.
Diese Dissertation entwickelt ein modellbasiertes Vorgehen zur systematischen Unterstützung der Wiederverwendung sicherheitskritischer, softwareintensiver Systemlösungen in der Praxis. Im Zentrum stehen die strukturierte Erhebung, Erfassung und Modellierung aller für eine korrekte Wiederverwendung erforderlichen Informationen – integriert in jene in der industriellen Praxis genutzten Werkzeuge und Artefakte. Daraus entsteht ein industrietaugliches Rahmenwerk, das eine konsistente und kontextbewusste Wiederverwendung im Entwicklungsalltag ermöglicht. Auf Basis der nutzerzentrierten Prinzipien von Design Patterns (Entwurfsmuster, im Folgenden kurz „Patterns“) wird eine modulare, modellbasierte Pattern-Bibliothek definiert, die Entwicklungsartefakte und strukturierte Argumentationselemente verbindet und zusammen mit geführten Anweisungen in einem holistischen Ansatz integriert. Am Beispiel von Sicherheitsmechanismen im Automotive-Bereich wird hierfür eine wiederverwendbare Pattern-Vorlage entwickelt und in zwei Umgebungen instanziiert: einer domänenunabhängigen Forschungsplattform sowie einem automobilen Modellierungsrahmenwerk. Die Methodik wird anschließend verallgemeinert und in einer mehrjährigen industriellen Langzeitfallstudie bei einem weltweit führenden Tier-1-Automobilzulieferer auf ein breit angelegtes Wiederverwendungsproblem angewandt. Eine systematische Expertenbefragung sowie werkzeuggestützte Reifegradbewertungen validieren die Wirksamkeit und Praxistauglichkeit des Ansatzes. Die modellbasierte Erfassung von Patterns innerhalb ihres praktischen Kontexts bietet mehrere wesentliche Vorteile: sie verbessert die Charakterisierung des Problemraums, ermöglicht eine präzisere und praxisnähere Beschreibung der Wiederverwendungsschritte und stärkt die Abstimmung relevanter interdisziplinärer Artefakte – wodurch die Ko-Evolution von Systemdesignartefakten und Artefakten anderer Disziplinen (z. B. Sicherheitsnachweisen) gefördert wird. Zudem bietet der Ansatz einen Mechanismus zur systematischen Bewertung der Wiederverwendungseignung von Werkzeugketten als auch zur gezielten Identifikation und Schließung methodischer sowie werkzeugspezifischer Lücken.
Die Beiträge dieser Arbeit umfassen eine neuartige Operationalisierung von Design Patterns, ein domänenübergreifend anwendbares Wiederverwendungsrahmenwerk sowie validierte Leitlinien für Organisationen, die Wiederverwendung im industriellen Maßstab systematisch etablieren möchten, und sind somit sowohl für die Wissenschaft als auch für die Praxis von Relevanz.
