Werkzeuggestützte Entwicklung von Koordinationsprotokollen für intelligente mechatronische Systeme

Software ist der heutige Innovationstreiber im Maschinenbau. Vor allem ermöglicht sie die Vernetzung von zuvor eigenständigen Systemen zu einem neuen Gesamtsystem. Darüber hinaus befähigt sie die Systeme, sich an die Änderungen der Umwelt anzupassen. Solche vernetzten Systeme werden intelligente mechatronische Systeme genannt und zeichnen sich u.a. durch einen hohen Grad an Koordination und Kommunikation aus. 

Da mechatronische Systeme häufig in sicherheitskritischen Umgebungen eingesetzt werden, müssen Risiken, die aufgrund von Softwarefehlern entstehen können, möglichst frühzeitig in der Entwicklung vermieden werden. Hinsichtlich der Koordination wurden in Vorarbeiten daher Protokolle für die Modellierungssprache MechatronicUML definiert, die eine zustandsbasierte, asynchrone Nachrichtenkommunikation definieren, sowie eine formale Analyse bezüglich der Fehlervermeidung ermöglichen. Jedoch stellt die Entwicklung solcher Protokolle eine komplexe und aufwändige Aufgabe dar.

Ziel dieses Projekts ist es, den Entwickler bei der Modellierung von Koordinationsprotokollen umfassend zu unterstützen. Hierfür wurden bereits verschiedene Anwendungsbeispiele evaluiert und hieraus wiederverwendbare, anwendungsunabhängige Entwurfsmuster für Koordinationsprotokolle identifiziert. Aktuell gilt es die Protokollspezifikation zu erweitern, sodass nicht nur 1:1 und 1:n, sondern auch m:n Protokolle (und deren formale Analyse) möglich sind. Anschließend soll ein Formalismus erarbeitet werden, um mehrere einfache, wiederverwendbare Protokolle zu einem komplexen, anwendungsspezifischen Protokoll automatisch zu kombinieren. Dabei gilt es die bereits zuvor sichergestellten verifizierten Eigenschaften beizubehalten. Da viele Protokolle wiederkehrende Varianten aufweisen, ist zudem die Einführung eines Variantenmanagements geplant. 

Die in diesem Projekt erstellten Methoden und Spezifikationen werden in die Fujaba Real-Time Tool Suite implementiert.

Ansprechpartner: Stefan Dziwok