Modulare hierarchische Modellierung als Grundlage der Software- und Systementwicklung

Zusammenfassung

Die Entwicklung komplexer eingebetteter Softwaresysteme, wie sie heute beispielsweise in Telekommunikationssystemen, Fahr- oder Flugzeugen oder mit der Steuersoftware von Automatisierungssystemen im Einsatz sind, erfordert ein strukturiertes, modulares Vorgehen und angemessene Techniken zur präzisen Beschreibung von Anforderungen, der Architektur des Systems mit ihren Komponenten, der Schnittstellen zur Systemumgebung und zwischen den internen Komponenten, der Wechselwirkung zwischen gesteuertem und steuerndem Teilsystem und schließlich der Implementierung. Mit dem frühzeitigen und durchgängigen Einsatz geeigneter Modelle (Stichwort UML (,,Unified Modeling Language“) und MDA (,,Model Driven Architecture“)) werden große Hoffnungen verbunden, die Entwicklungsaufgaben beherrschbarer zu gestalten. Dieser Artikel beschreibt die theoretischen Grundlagen für ein konsequent modellbasiertes Vorgehen in Form eines zusammengehörigen, homogenen und dennoch modularen Baukastens von Modellen, der hierfür zwingend erforderlich ist. Besondere Schwerpunkte liegen hierbei auf den Themen

• Schnittstellen,

• Hierarchische Zerlegung,

• Architekturen durch Komposition und Dekomposition,

• Abstraktion durch Schichtenbildung,

• Realisierung durch Zustandsmaschinen,

• Verfeinerung von Hierarchie, Schnittstellen und Verhalten,

• Wechsel der Abstraktionsebenen und

• Integrierte Sicht auf die gesteuerten und steuernden Teilsysteme.

Dieser Baukasten der Modellierung muss wie bei allen anderen Ingenieursdisziplinen einer durchdachten, in sich stimmigen logisch-mathematischen Theorie entsprechen. Die hier vorgestellte Theorie besteht aus einem Satz von Notationen und Theoremen, die eine Basis für wissenschaftlich fundierte, werkzeugunterstützbare Methoden liefern und eine den Anwendungsdomänen (Stichwort Domänenspezifische Sprachen) pragmatisch angepasste Vorgehensweise bringt. Für eine wissenschaftlich abgesicherte Methode steht weniger die syntaktische Form der Modellierungssprache als vielmehr die Modellierungstheorie im Zentrum. Die Repräsentation von Modellen durch textuelle oder grafische Beschreibungsmittel ist ohne Zweifel eine wichtige Voraussetzung für den praktischen Einsatz von Modellierungstechniken, muss aber als komfortabler und grundsätzlich austauschbarer ,,Syntactic Sugar“ gesehen werden.