Combined Modeling of Software and Hardware with Versions and Variants

Produktlinien ermöglichen die Entwicklung variabler, konfigurierbarer Produkte auf Basis von Konfigurationen. Eine valide Konfiguration wird im Problemraum einer Produktlinie abgeleitet, während ihre Realisierbarkeit zu einem Produkt im Lösungsraum entschieden wird. Eine valide, aber nicht realisierbare Konfiguration führt zu einer Inkonsistenz zwischen Problem- und Lösungsraum, da die Menge der tatsächlich baubaren Produkte im Lösungsraum nicht mit der definierten Variabilität im Problemraum übereinstimmt. Für große Produktlinien ist es händisch schwierig zu entscheiden, ob Inkonsistenzen existieren, da die Anzahl der Konfigurationen in Produktlinien exponentiell wächst. ... mehrIn dieser Arbeit wird die Konsistenz von Problem- und Lösungsraum adressiert und zwei formale Methoden auf Basis von Bedingungserfüllungsproblemen vorgeschlagen, um die Menge der Konfigurationen zu berechnen, die sowohl valide als auch realisierbar sind. Die Sampling-Methode entscheidet die Realisierbarkeit für jede Konfiguration aus einer Menge von validen Konfigurationen einzeln. Damit kann im Voraus überprüft werden, welche bestehenden Konfigurationen auch nach einer Softwareaktualisierung noch funktionsfähig sind. Die kombinierte Methode berechnet direkt Konfigurationen, die sowohl valide als auch realisierbar sind, für weitere Produkttests. Beide Methoden werden anhand zweier Fallstudien mit exemplarischen Produktlinien evaluiert. In den Ergebnissen wird gezeigt, dass beide Methoden alle Inkonsistenzen zwischen Problem- und Lösungsraum in den Produktlinienbeispielen identifizieren können.

Product lines allow to derive variable, customisable products based on configurations. While a valid configuration is derived in the problem space of a product line, its realisability to a product is decided in the solution space. A valid but non-realisable configuration leads to an inconsistency between problem and solution space, because the set of actually derivable products in the solution space does not match the defined variability in the problem space. For large product lines, the manual decision about this consistency is infeasible because the number of configurations grows exponentially. ... mehrIn this thesis, we address this decision and propose two formal methods to compute the set of configurations which are both valid and realisable, based on constraint satisfaction problems. The Sampling Method decides the realisability for each configuration in a sample of valid configurations. This allows to check in advance whether an existing configuration will still work after receiving a software update. The Combined Method computes configurations both valid and realisable directly for further product testing. We evaluate both methods in two case studies with exemplary product lines. The results show that both methods can identify all mismatches between the problem and the solution space in the applied product line examples.