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Modellierung von E/E-Systemen

UML und AUTOSAR

30. März 2012, 10:30 Uhr | Von Andreas Graf

Das Meta-Modell von AUTOSAR definiert die notwendigen Konzepte in einem eigenen Modell mit eigener Definition des Austauschformats. Damit ist eine Interoperabilität möglich, die sich mit UML noch deutlich schwieriger gestaltet. Da AUTOSAR sich sinnvollerweise auf ein bestimmtes Einsatzgebiet beschränkt, sind zusätzliche Modellierungsmethoden erforderlich, die die -Lücken füllen. Mit den richtigen Technologien können diese Lücken werkzeuggestützt geschlossen werden.

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AUTOSAR standardisiert die Modellierung software-relevanter Architekturdokumente in der E/E-Entwicklung. Dabei ist die Modellierung von Software auch im Automobil kein Neuland - viele OEMs und Zulieferer beschäftigen sich seit längerer Zeit mit diesem Thema und setzen dabei unter anderem auf den Modellierungsstandard UML (Unified Modeling Language). Dieser ist laut eigener Definition „eine visuelle Sprache zur Spezifikation, Konstruktion und Dokumentation der Arbeitsprodukte von Systemen. Es ist eine Allzweck-Modellierungssprache, die mit allen wichtigen Objekt- und Komponenten-Methoden verwendet werden kann. Sie kann in allen Anwendungsdomänen eingesetzt werden (z.B. Medizin, Finanz, Telekom, Luft- und Raumfahrt) und auf allen Plattformen umgesetzt werden. […] Unter der Patenschaft der OMG (Object Management Group) hat sich die UML zur führenden Modellierungssprache der Software-Industrie entwickelt.“

Wären die AUTOSAR-Modelle damit nicht eigentlich überflüssig, da UML ja überall und mit allen Methoden eingesetzt werden kann? Die Beschreibung der OMG verschweigt, dass UML sehr generisch ist und in der Praxis, insbesondere für den Einsatz in eingebetteten Systemen, angepasst werden muss. Dies geschieht mit Hilfe von Profilen, mit denen sich die Bedeutung der Modellelemente erweitern und neu definieren lässt. So ließen sich zum Beispiel mit Profilen neue Modellierungselemente für Sensoren oder Aktoren einführen. Dabei ist UML sehr komplex und oft schwer zu verstehen. Außerdem betonen Kritiker die oft ungenaue und kaum verständliche Semantik der Modellierungskonzepte. Die OMG bearbeitet diese Schwachpunkte, dennoch ist ein industriespezifischer Standard sinnvoll. Das Ziel der AUTOSAR-Entwicklungspartnerschaft, einen Standard zu schaffen, mit dem Modelle über Werkzeuggrenzen hinweg ausgetauscht werden können, verbietet fast schon von vornherein den Einsatz von UML: Bis heute ist der Austausch von UML-Modellen zwischen Werkzeugen ein nie versiegender Quell von Überraschungen und speziellen Anpassungen.

AUTOSAR schafft hier einen Standard, der genau auf seinen Einsatzzweck zugeschnitten ist. Dennoch löst AUTOSAR UML nicht vollständig ab, denn es deckt nicht alle Schritte im Entwicklungsprozess ab. Hier kann UML eine sinnvolle Ergänzung bieten:

In der Funktionsentwicklung setzten Projekte oft auf Funktionsnetze, die die Struktur einer Funktion logisch beschreiben. Die AUTOSAR-Modelle dagegen beginnen beim Software-Komponenten-Design. Für frühere Phasen gibt es keine Modellierungskonzepte. Die hierbei entstehenden Funktionsnetze können mit UML modelliert werden.
AUTOSAR bietet keinerlei Konzepte für die Modellierung der dynamischen Eigenschaften der Software-Komponenten. Dies wurde bewusst außen vorgelassen, da hierfür bestehende Werkzeuge wie Matlab/Simulink, Ascet oder Zustandsautomaten bei den Herstellern etabliert sind. Diese Zustandsautomaten werden unter anderem in UML-Werkzeugen modelliert, simuliert und getestet. Für die Dokumentation des Verhaltens haben sich auch Sequenzdiagramme bewährt, die neben der reinen Spezifikation auch als Testbeschreibung zum Einsatz kommen.
AUTOSAR modelliert die Software-Komponenten mit ihren Schnittstellen. Die innere Struktur der Software mit ihren Modulen und Abläufen kann weiterhin durch UML erfasst werden.

Auch organisatorische Randbedingungen können eine Verbindung von AUTOSAR mit UML erfordern. Hat ein Unternehmen bereits in die Modellierung mit UML investiert, stellt sich die Frage, wie dieses Investment bei der Einführung von AUTOSAR weitergeschützt werden kann. Entweder müssen die UML-Modelle der Projekte soweit wie möglich nach AUTOSAR migriert oder die AUTOSAR-Entwicklung in die UML-Methode integriert werden.