DE102009032333A1

DE102009032333A1 - Verfahren zur Prüfung von Modellen

Info

Publication number: DE102009032333A1
Application number: DE102009032333A
Authority: DE
Inventors: Marco Rohe; Uwe Finis; Nino Hoener
Original assignee: LuK Lamellen und Kupplungsbau Beteiligungs KG; LuK Lamellen und Kupplungsbau GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-07-30
Filing date: 2009-07-09
Publication date: 2010-02-18
Also published as: US20100031228A1

Abstract

Verfahren zur Prüfung von Modellen, ob diese Modelle Modellierungsstandards genügen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, ein Computerprogramm, einen Datenträger sowie ein Computerprogrammprodukt.
Im Bereich der modellbasierten Softwareentwicklung werden durch Blockdiagramme oder Flussdiagramme Simulationsmodelle, beispielsweise Steuerungen abgebildet.
Mit Hilfe von Simulationsmodellen – im Rahmen dieser Druckschrift kurz Modelle genannt – können beispielsweise Aktoriken sowie deren Steuerung wie sie beispielsweise zur Betätigung von Fensterhebern, Getrieben oder Kupplungen verwendet werden simuliert werden noch ohne Code zur eigentlichen Steuerung der realen Aktorik generiert zu haben.
Durch eine solche Simulation können Tests des simulierten Objekts – beispielsweise der Aktorik sowie der Steuerung – durchgeführt werden.
Es können Einstellungen gesetzt werden wie beispielsweise Variablennamen und die zugehörigen Datentypen. Ein solches Setzen der Einstellungen kann für jeden Block eines Blockdiagramms separat geschehen.
Anschließend wird üblicherweise mit Hilfe eines Code-Generators der eigentliche Code in einer Programmiersprache wie beispielsweise C erzeugt und anschließend kompiliert, sodass nun ein lauffähiges Programm für beispielweise ein Steuergerät für ein Kraftfahrzeug vorliegt. Nun können Tests der realen Aktorik sowie der Steuersoftware durchgeführt werden.
Im Bereich der modellbasierten Softwareentwicklung werden zur Sicherstellung der Softwarequalität Modellierungsstandards verwendet. Diese Modellierungsstandards müssen bei der Erstellung eines jeden Modells, aus dem später Software generiert wird – wie beispielsweise eines oben erwähnten als Blockdiagramm vorliegenden Steuerung – eingehalten werden und die Einhaltung muss durch eine anschließende Prüfung verifiziert werden. Dabei können auch die für den Code-Generator gesetzten Einstellungen mit überprüft werden. Die hier beschriebene Erfindung dient zur Prüfung der Einhaltung der Modellierungsstandards.
Ein Modellierungsstandard besteht aus mehreren Modellierungsrichtlinie auch kurz Richtlinien genannt. Diese liegen üblicherweise textuell, das heißt in Textform vor.
Bisher wird die Einhaltung der Modellierungsstandards größtenteils durch manuelles Review sichergestellt. Dazu werden vorher Checklisten definiert, die Punkt für Punkt durchgegangen werden und in denen dokumentiert wird, ob dieser Punkt der Checkliste im entsprechenden Modell eingehalten wurde. Darüber hinaus gibt es Programme zur automatisierten Prüfung von Modellierungsstandards. Hierbei sind Programme wie „ModelAdvisor” der Firma Mathworks, „Model Examiner” der Firma MES Model Engineering Solutions und „mint”, der Firma Ricardo bekannt. Diese Programme enthalten Prüfalgorithmen, mittels denen die Einhaltung einer vordefinierten Auswahl von Richtlinien allgemein anerkannter Modellierungsstandards (z. B. MAAB „MathWorks Automotive Advisory Board”) automatisiert geprüft werden kann. Weiterhin enthalten diese Programme eine Schnittstelle, um eigene Prüfalgorithmen in die Programme zu integrieren.
Die manuelle Prüfung der Einhaltung von Modellierungsstandards ist sehr zeitaufwändig, da eine Vielzahl von Blockeinstellungen zu überprüfen ist. Darüber hinaus ist diese Art der Prüfung auch sehr fehleranfällig, da aufgrund der Vielzahl von Einstellungsmöglichkeiten schnell fehlerhafte Einstellungen übersehen werden.
Weiterhin hat die Erfahrung gezeigt, dass firmenspezifische Modellierungsstandards, die manuell geprüft werden, häufig nicht eindeutig – gewissermaßen „weich” – formuliert werden. Dementsprechend werden diese häufig auch unterschiedlich interpretiert und die Qualität der Prüfung hängt stark von dem jeweiligen Prüfer und dessen Verständnis der Modellierungsrichtlinien ab.
Die automatisierte Prüfung von Modellierungsstandards nach dem Stand der Technik hat den Nachteil, dass nur vordefinierte Modellierungsstandards geprüft werden können. Firmenspezifische beziehungsweise projektspezifische Anpassungen und Erweiterungen können somit nicht mit diesen Programmen geprüft werden oder es müssen spezielle Prüfalgorithmen programmiert werden, die dann in die entsprechenden Programme integriert werden. Gemäß dem Stand der Technik müssen also für jeden Einzelfall – sobald sich eine Richtlinie ändert – neue Prüfalgorithmen programmiert werden, was einen hohen Zeit- und Ressourcenbedarf bedeutet.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu entwickeln, mittels dessen auch die Prüfung von Modellen auf Grundlage firmenspezifischer oder projektspezifischer Modellierungsstandards automatisiert, komfortabel und in kurzer Zeit erfolgen kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Computerprogramm gemäß Anspruch 12 sowie einen Datenträger gemäß Anspruch 14 sowie ein Computerprogrammprodukt gemäß Anspruch 15 gelöst.
Durch dieses Verfahren kann somit ein Simulationsmodell automatisiert geprüft werden, ob ein firmenspezifischer oder projektspezifischer Modellierungsstandard eingehalten wird, ohne dass spezielle Prüfalgorithmen bei jeder Änderung innerhalb des Modellierungsstandards programmiert werden müssen, sondern es muss lediglich ein Prüfalgorithmus unabhängig vom jeweils aktuellen, oder vom Anwender gewünschten und vorgegebenen Modellierungsstandard sowie ein Datensatz spezifisch für den gewünschten, vorgegebenen Modellierungsstandard erstellt werden, in dem der Modellierungsstandard in Form von automatisiert abprüfbaren Kriterien enthalten ist. Ändert sich der Modellierungsstandard oder wird ein anderer gewünscht muss nur der die Kriterien enthaltende Datensatz angepasst werden, der Prüfalgorithmus muss nicht verändert werden.
Erfindungsgemäß wird zunächst überprüfet, ob bereits Kriterien, die durch Umformen eines textuellen Modellierungsstandards gebildet sind, vorliegen, die einem vorgegebenen Modellierungsstandard entsprechen. Der vorgegebene Modellierungsstandard kann dabei durch den Anwender vorgegeben werden.
In einem weiteren Schritt wird das Simulationsmodelle, aus dem später Software generiert wird, mittels eines Prüfalgorithmus überprüft, wobei geprüft wird, ob die Kriterien erfüllt sind. Dem Anwender wird das Ergebnis der Prüfung bekannt gemacht.
Erfindungsgemäß bleibt bei Änderung des Modellierungsstandards der Prüfalgorithmus unverändert. Der Prüfalgorithmus bleibt unabhängig von Änderung des Modellierungsstandards unverändert.
Aus dem Simulationsmodell wird, üblicherweise nach erfolgreicher Prüfung, Software generiert.
Liegen noch keine Kriterien vor, die dem vorgegebenen Modellierungsstandard entsprechen – beispielsweise bereits aus diesem gebildet wurden – erfolgt erfindungsgemäß ein Umformen des textuellen Modellierungsstandards in Kriterien, die nun dem vorgegebenen Modellierungsstandard entsprechen.
Ein Modell kann ein Blockdiagramm oder ein Flussdiagramm sein. Auch andere graphische oder nicht-graphische Darstellungen eines Modells sind denkbar.
Ein Blockdiagramm oder ein Flussdiagramm ist aus Elementen aufgebaut die im Rahmen dieser Druckschrift als Objekte bezeichnet werden. Ein Blockdiagramm oder ein Flussdiagramm umfasst solche Objekte.
Ein textuelle Modellierungsstandard umfasst textuelle Modellierungsrichtlinien.
Erfindungsgemäß umfassen die Kriterien Prüfkriterien können aber auch Prüf- und Einschränkungskriterien umfassen.
Erfindungsgemäß erfolgt die Überprüfung des Simulationsmodells derart, das die Objekteigenschaften der Objekte ausgelesen oder bestimmt werden und anschliessend mit den Prüfkriterien auf Übereinstimmung verglichen werden. Liegt zu einem Prüfkriterium auch ein Einschränkungskriterien vor, wird das Prüfkriterium nur auf diejenigen Objekte angewandt für die das Einschränkungskriterium zutrifft.
Erfindungsgemäß wird ein Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung des oben beschriebenen Verfahrens, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird, vorgeschlagen. Ein solches Computerprogramm ist erfinddungsgemäß auf einem maschinenlesbaren Träger gespeichert.
Erfindungsgemäß ist auch ein Datenträger mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen vorgesehen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass das oben beschriebene Verfahren ausgeführt wird.
Erfindungsgemäß ist ein Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Ausführung des oben beschriebenen Verfahren, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird, vorgesehen.
Weiter Vorteil und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der nachfolgenden Figur sowie deren Beschreibung.
1 schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf
1 stellt schematisch den erfindungsgemäßen Verfahrensablauf dar. Im Verfahrensschritt 10 wird überprüft, ob Kriterien vorliegen und ob sie dem vorgegebenen Modellierungsstandard der zur Anwendung kommen soll entsprechen. Ist dies nicht der Fall – liegen keine Kriterien vor oder entsprechen sie nicht dem vorgegebenen Modellierungsstandard – werden die Kriterien im Umformschritt 20 neu ermittelt. Liegen hingegen Kriterien vor die aus dem gewünschten Modellierungsstandard gewonnen wurden, werden die vorliegenden verwendet.
Im Verfahrensschritt 30 werden die Objekteigenschaften des zu prüfenden Modells abgefragt oder bestimmt sowie die Kriterien beispielsweise in Form von Datensätzen eingelesen.
Im Vergleichsschritt 40 wird überprüft, ob die Objekteigenschaften die Kriterien erfüllen.
Ergibt die Prüfung, dass Objekte beispielsweise des Blockdiagramms den Kriterien nicht genügen wird dies angezeigt, sodass das Blockdiagramm korrigiert werden kann. Generell wird das Ergebnis der Prüfung angezeigt, sodass bei Fehlerfreiheit auch eine Dokumentation dazu beispielsweise im Zusammenhang mit der Freigabe des Modells existiert Das erfindungsgemäße Verfahren gliedert sich prinzipiell zwei Schritte.
Im ersten Schritt werden für die textuellen Modellierungsstandards Kriterien aufgestellt, anhand derer die Einhaltung der Modellierungsstandards im Modell bzw. im es bildenden Blockdiagramm geprüft werden können. Diese Kriterien spezifizieren, wie eine oder mehrere Objekteigenschaften eingestellt sein müssen, damit die entsprechende Richtlinie für das jeweilige Objekt eingehalten wurde. Unter Objekt seien dabei beispielsweise die ein Blockdiagramm bildenden Elemente oder die Elemente aus denen ein Flussdiagramm besteht zu verstehen. Dabei sind nur Objekteigenschaften möglich, deren aktuelle Einstellung automatisiert abgefragt beziehungsweise bestimmt werden kann. Objekteigenschaften können dabei entweder direkte Eigenschaften oder indirekt berechnete Eigenschaften des entsprechenden Objektes sein.
Da nicht alle Richtlinien für alle Objekte gültig sind, müssen zusätzlich zu den eigentlichen Prüfkriterien noch Einschränkungskriterien definiert werden, so dass nur die Objekte geprüft werden, für die die Richtlinie auch gültig ist.
Ein Kriterium wird aus einem Eigenschaften-Namen, der durch einen Eigenschaften-Wert spezifiziert wird, gebildet.
Beispiel 1:

Richtlinie: Sum blocks should use the „rectangular” shape.
Einschränkungskriterium: BlockType == Sum
Prüfkriterium: IconShape == rectangular

Beispiel 2:

Richtlinie: The Signal flow in a model is from left to right (Exection: Feedback loop).
Einschränkungskriterium: isFeedbackLoopComponent == false
Prüfkriterium: Orientation == right

In einem weiteren Beispiel kann als Prüfkriterium für einen bestimmten Blocktyp oder für eine gesetzte Einstellung für den Code-Generator der Eigenschaften-Name ein Datei-Name sein, dem nun der tatsächliche Dateiname zugewiesen wird und auf dessen Vorliegen geprüft wird.
Die Modelle liegen üblicherweise grafisch vor, so dass die Einschränkungs- und Prüfkriterien nicht direkt in dieser Form vorliegen. Im Hintergrund des Modells stehen die meisten Objekteigenschaften wie zum Beispiel ”BlockType” vor. Es ist jedoch auch möglich, dass diese Eigenschaften nicht direkt vorliegen, sondern erst mittels eines geeigneten Programms bestimmt werden.
Die Modelle können beispielsweise als Asci-Datei vorliegen, so dass es auch möglich wäre, diese einzulesen. Üblicherweise stehen jedoch API Funktionen zur Verfügung, mittels denen man die Eigenschaften der Objekte erhält.
Das Aufstellen dieser Kriterien erfolgt einmalig bei der Einführung von Modellierungsstandards oder bei Änderungen von Modellierungsstandards. Dabei entsteht aus dem zu prüfenden textuellen Modellierungsstandard ein eindeutiger Datensatz, der die genauen Objekteinstellungen – das heißt die Einstellungen der Objekteigenschaft – enthält, die gesetzt sein müssen, damit die entsprechenden Richtlinien eingehalten werden.
Im zweiten Schritt wird mittels geeigneter Methoden geprüft, ob die definierten Prüfkriterien in den Modellen, aus denen die Software später generiert wird – also beispielweise den Blockdiagrammen – eingehalten werden. Bei den Methoden handelt es sich um spezielle Prüfalgorithmen, die gleiche Objekteigenschaften oder Objekte abprüfen können, und in einer speziellen Software enthalten sind.
Diese Prüfalgorithmen sind dabei aber unabhänigig von dem Inhalt der zu prüfenden Richtlinie und enthalten zum einen Programmbestandteile zum Auslesen oder Bestimmen von Objekteigenschaften und zum anderen Programmbestandteile zum Vergleich der eingestellen Objekteigenschaft mit den spezifizieren Objekteinstellungen. Wenn nun alle Einstellungen im Modell den spezifizierten Einstellungen entsprechen, ist sichergestellt, dass der Modellierungsstandard im entsprechenden Modell eingehalten ist. Eine entsprechende Mitteilung erfolgt durch das Verfahren. Werden Verstöße gegen die Richtlinien detektiert, wird dies dem Anwender ebenfalls mitgeteilt.
Da eine Interpretation des Textes des Modellierungsstandards durch ein Programm zu fehleranfällig wäre, erfolgt die Erstellung eines solchen Datensatzes mit Unterstützung durch ein Programm. Die Kriterien für eine Richtlinie werden mittels eines speziellen Dialogs mit dem Anwender zusammengestellt.
Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens ist, dass nach der Erstellung dieses Datensatzes gewährleistet ist, dass auch alle Standards eindeutig formuliert sind, da das Aufstellen dieser Kriterien zu einer genauen Betrachtung aller Richtlinien führt und nicht eindeutig – gewissermaßen „weich” – formulierte Regeln müssen überarbeitet werden. Somit werden sogenannte „weiche” Richtlinien und ein unterschiedliches Verständnis von Richtlinien von vorne herein verhindert.
Das Verfahren gliedert sich also prinzipiell in zwei Schritte:
Falls erforderlich, einmalige Umformulierung der textuellen Modellierungsstandards in prüfbare Kriterien
Anwendung einer Methode, die einen speziellen Prüfalgorithmus beinhaltet, zur Prüfung des Modells welches aus Objekten besteht, ob die Objekte und damit das Modell die Kriterien erfüllen. Die Methode ist dabei inhaltlich unabhängig von den zu prüfenden Richtlinien bzw. Kriterien.
Das hier beschriebene Verfahren dient zur automatisierten Prüfung von Modellierungsstandards im Rahmen der modellbasierten Software-Entwicklung. Es zeichnet sich im Wesentlichen dadurch aus, dass aus den textuellen Modellierungsstandards im ersten Schritt Kriterien definiert werden. Diese Kriterien spezifizieren, wie eine oder mehrere Objekteigenschaften eingestellt sein müssen, damit die entsprechende Richtlinie für das jeweilige Objekt eingehalten wird.
Anhand dieser Kriterien kann dann mittels geeigneter Algorithmen automatisiert ein Modell, welches oben genannte Objekte umfasst, dahingehend getestet werden, ob alle Kriterien und damit auch alle entsprechenden Richtlinien eingehalten werden. Der Prüfalgorithmus ist dabei unabhänigig von der zu prüfenden Richtlinie, dass heißt bei einer Änderung oder Ergänzung einer Richtlinie muss lediglich der Kriterienkatalog angepasst werden und der eigentliche Prüfalgorithmus kann unverändert weiter verwendet werden.

10: Verfahrensschritt
20: Umformschritt
30: Verfahrensschritt
40: Vergleichsschritt

Claims

Verfahren zur Prüfung eines Simulationsmodells, wobei geprüft wird, ob dieses Simulationsmodell einem vorgegebenen Modellierungsstandard genügt, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte umfasst: • Überprüfen, ob bereits Kriterien, die durch Umformen eines textuellen Modellierungsstandards gebildet sind, vorliegen, die dem vorgegebenen Modellierungsstandard entsprechen, • Überprüfung des Simulationsmodells mittels eines Prüfalgorithmus, wobei geprüft wird, ob die Kriterien erfüllt sind, • Ausgeben des Ergebnisses der Prüfung, wobei bei Änderung des Modellierungsstandards der Prüfalgorithmus unverändert bleibt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Simulationsmodell Software generiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Umformen eines textuellen Modellierungsstandards in Kriterien erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Änderung des Modellierungsstandards die Kriterien angepasst werden, indem Umformen eines textuellen Modellierungsstandards in die Kriterien erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modell ein Blockdiagramm oder ein Flussdiagramm ist.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blockdiagramm Objekte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Flussdiagramm Objekte umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der textuelle Modellierungsstandard textuelle Modellierungsrichtlinien umfasst.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriterien Prüfkriterien umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kriterien Prüf- und Einschränkungskriterien umfassen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Überprüfung des Simulationsmodells derart erfolgt, das die Objekteigenschaften der Objekte ausgelesen oder bestimmt werden und anschliessend mit den Prüfkriterien auf Übereinstimmung verglichen werden.
Computerprogramm mit Programmcode zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
Computerprogramm nach Anspruch 12, gespeichert auf einem maschinenlesbaren Träger.
Datenträger mit elektronisch auslesbaren Steuersignalen, die so mit einem programmierbaren Computersystem zusammenwirken können, dass ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgeführt wird.
Computerprogrammprodukt mit Programmcode zur Ausführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wenn das Programm in einem Computer ausgeführt wird.