UML-basierte Testfall- und Systemmodelle für die Eisenbahnleit- und -sicherungstechnik

Knollmann, Volker GND

Die vorliegende Arbeit stellt einen Beitrag zur Weiterentwicklung der Entwurfsmethoden für sicherheitsrelevante Systeme im Bereich der Eisenbahnleit- und -sicherungstechnik dar. Sie greift aktuelle Forschungsthemen aus dem Umfeld der Modellierungssprache UML (Unified Modeling Language) auf und kombiniert sie zu einem durchgängigen Verfahren für die konsistente System- und Testfallbeschreibung in einem einzigen UML-Modell. Die Modellierung basiert auf den UML-Profilen SysML (System Modeling Language) und U2TP (UML~2 Testing Profile), die beide als offizielle Standards von der OMG (Object Management Group) spezifiziert sind. Diese Dissertation zeigt, wie ausgehend von den genannten UML-Profilen * ein einziges, kombiniertes System- und Testmodell aufgestellt werden kann * Beziehungen zwischen Anforderungen, Implementierung und Testfall hinterlegt werden können * Anforderungsbeziehungen automatisiert ausgewertet werden können, um die Implementierungs- bzw. Testfallabdeckung zu bestimmen * Testskripte auf TTCN-3-Basis (Testing and Test Control Notation, Version 3) automatisch erzeugt werden * eine Werkzeugkette aufgebaut werden kann, die alle angesprochenen Funktionen unterstützt. Zum Nachweis der Umsetzbarkeit des Verfahrens wird im Rahmen einer Fallstudie veranschaulicht, wie sich eine Komponente des eisenbahntechnischen Labors RailSiTe(R) (Rail Simulation and Testing) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in einem kombinierten Testfall- und Systemmodell abbilden lässt. Im Ergebis zeigt sich, dass das Verfahren und die Toolkette funktionieren und sich in einem realen Entwicklungsprojekt einsetzen lassen. Die erwarteten Vorteile wie Wiederverwendung von Modellteilen, effizientere Testabläufe, formalere Systembeschreibungen oder die Vermeidung von Notationsbrüchen im Prozess zeigen sich sowohl in der theoretischen Herleitung als auch in der praktischen Anwendung der Methode.

This thesis contributes to the search for new design methods for safety-relevant railway operations and control systems. It combines recent achievements in the environment of the Unified Modeling Language (UML) to an integrated approach for a consistent testcase- and system description in a single UML model. The model comprises the UML profiles SysML (System Modeling Language) and U2TP (UML~2 Testing Profile), which are officially specified and released by the Object Management Group (OMG). This thesis shows how based on these two profiles * a single, combined system- and testcase model can be build * relationships between requirements, implementation- and testcase can be established * requirement relationships can be evaluted automatically to ensure model consistency and to determine implementation and testcase coverage * TTCN-3-code (Testing and Test Control Notation, Version 3) can be derived automatically from the model * a toolchain can be set up which supports all mentioned functions In order to proove the feasibility of this approach, a case study has been performed which shows how a component of the railway laboratory RailSiTe(R) (Rail Simulation and Testing) of the German Aerospace Center has been described using a combined testcase- and system model. Apart from the case study and from the theoretical basics of combined UML models, this thesis deals with surrounding aspects of the modeling method. This includes comparisons with other means of description or embedding object-oriented modeling in traditional development processes. The overall result is that both the approach and the toolchain are working properly and can be applied in real world projects. The anticipated advantages like re-usage of model items, more efficient testing, more formal system descriptions and avoidance of discontinuous notations in the whole process appeared in the theoretical derivation as well as in the practical usage of the method.

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Knollmann, Volker: UML-basierte Testfall- und Systemmodelle für die Eisenbahnleit- und -sicherungstechnik. 2007.

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