Model‐Based Tool Integration and Ontology‐Driven Traceability in Model‐Based Development Environments

Abstract

Den ökande digitaliseringen av både samhälle och industri har gjort system som består av både fysiska och digitala komponenter mer och mer vanliga. Sådana system kallas ofta för cyberfysikaliska, då de består av både av traditionella komponenter och mjukvara. Ett exempel på ett typiskt cyberfysikaliskt system är en modern bil, där systemet för automatisk inbromsning samverkar med de fysiska komponenterna i bilen som utför själva inbromsningen. Ett modernt bromssystem exemplifierar ytterligare en aspekt av dessa system, nämligen att de typiskt är system av system. Det vill säga att systemet består av flera underliggande system med varierande grad av komplexitet.Att utveckla och underhålla sådana system är komplext. Modellbaserade metoder och verktyg spelar därför en viktig roll i design och utvecklingsfasen, där samspelet mellan systemets komponenter modelleras och simuleras med hjälp av verktyg innan testprototyper konstrueras. Dock är modelleringsverktygen ofta komplexa och samverkan mellan verktygen kan därför bli icke-trivial. För närvarande finns inga kompletta verktygskedjor för utveckling och underhåll av sådana system. Det saknas också väletablerade verktyg för att underlätta integreringen av olika modelleringsspråk, modelleringsverktyg samt övrigt verktyg som oftast används under modelleringsprocessen.I avhandlingen har därför behovet av verktyg och metoder som används för att utveckla och underhålla moderna cyberfysikaliska system undersökts. Det övergripande målet har varit att utveckla och undersöka nya utvecklingsmetoder och tillvägagångssätt i projekt där cyberfysikaliska system utvecklas och testas. Dessa inkluderar: Numerisk stabilitet inom cosimulering, avancerad simulationsmodellsanalys, simuleringsbaserad optimering samt ökad spårbarhetsförmåga genom en ontologidriven metod i kontexten modellbaserad utveckling.Avhandlingen bidrar till ökad förståelse inom design, utveckling och validering i följande fyra kategorier:1. En ny ontologidriven metod och ett nytt verktyg för interdisciplinär samarbetsbaserad modellering och spårbarhetsförmåga under hela utvecklingsprocessen av cyberfysikaliska system.2. Ett verktyg för visuell co-modellering och ett co-modelleringsramverk för enhetlig systemsimulering av flera olika modellverktyg.3. Ett tillvägagångsätt och därigenom en metod för modellbaserad dynamisk optimering. Ett analysverktyg för mer effektiv simuleringAvhandlingens fyra huvudsakliga bidrag bidrar till att förenkla arbetet för modellerare i både akademin så väl som i industrin. Verktyget för spårbarhetsförmåga gör det enkelt att koppla krav till komponent, verktyget för visuell co-modellering bidrar till bättre integrering och simulering av olikartade systemkomponenter. På samma sätt ger tillvägagångsättet för modellbaserad dynamisk optimering kunskap kring hur tekniken kan integreras i befintliga verktygskedjor. Slutligen bidrar analysverktyget till att modellerare på ett enklare sätt kan lokalisera potentiella flaskhalsar i systemen de utvecklar.