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Software Reliability Assessment Techniques
for Selected Software-intensive Siemens Products
via Manufacturer-specific Architectural Modelling

Dank der durch Wiederverwendung vorgefertigter und betriebsbewährter Software-Bausteine ermöglichten Einsparung an Entwicklungs- und Zertifizierungskosten gewinnen komponentenbasierte Software-Systeme sowohl wirtschaftlich als auch qualitativ zunehmend an Attraktivität. Selbst im Falle neu zu entwickelnder Module unterstützt das strukturbetonte Bausteinprinzip die Transparenz und somit auch die Verständlichkeit logisch komplexer Entwürfe.

Obgleich diese inzwischen weit verbreitete Vorgehensweise die Konstruktion komplexer Entwurfslogik deutlich erleichtert, erfordert sie gleichzeitig die Anwendung neuer Ansätze zur Überprüfung der Angemessenheit der zwischen Komponenten realisierten Interaktion. Zahlreiche Vorfälle des vergangenen Jahrzehnts weisen auf die zunehmende Gefahr fehlerhafter Schnittstellen zwischen inhärent korrekten Komponenten hin. Einerseits wurden in der Vergangenheit bereits Ansätze zum Erstellen von Testfällen entwickelt, die verschiedene Überdeckungskriterien sowohl auf Ebene des Programmcodes als auch auf Modellebene erfüllen. Diese Testfallmengen sind allerdings nicht zur Herleitung einer quantitativen Zuverlässigkeitsaussage geeignet. Andererseits existiert mit der statistischen Stichprobentheorie bereits ein fundierter Ansatz zur Herleitung eben einer solchen Zuverlässigkeitsaussage. Bei diesem reinen Black-Box-Test wird jedoch die innere Struktur des untersuchten Programms nicht berücksichtigt.

Ziel des Forschungsvorhabens ist es, die Testphase so zu gestalten, dass nicht nur eine möglichst hohe Überdeckung hinsichtlich der Interaktion der Komponenten auf Programmcodeebene erreicht wird, sondern zusätzlich eine quantitative Zuverlässigkeitsbewertung der Software für verschiedene funktionale Anforderungen abgeleitet werden kann. Dazu wurden zunächst verschiedene Teilziele definiert, die sich aus den Voraussetzungen der statistischen Stichprobentheorie und der Überdeckung der Interaktion von Komponenten ergeben. Zum Zweck der Messung der drei identifizierten Teilziele – statistische Unabhängigkeit, Betriebsprofiltreue und Überdeckungsgrad der Interaktion – wurden adäquate Metriken identifiziert. Der neu entwickelte Ansatz evaluiert und kombiniert diese Metriken mittels genetischer Algorithmen, um eine Testfallmenge zu generieren, die sowohl eine fundierte quantitative Zuverlässigkeitsbewertung, als auch eine möglichst hohe Interaktionsüberdeckung zwischen vorgegebenen Komponenten gewährleisten kann.

Das Vorhaben bestand aus folgenden Arbeitsschritten:

Dieses Forschungsprojekt wurde 2015 durch die Fertigstellung einer Dissertation mit dem Titel „Quantitative Bewertung der Softwarezuverlässigkeit unter Berücksichtigung der Komponenteninteraktionen“ und Abschluss des zugehörigen Promotionsverfahrens erfolgreich beendet.


Publikationen
Contact: Dr.-Ing. Matthias Meitner