Virtual integration: A game-theoretic approach

URN to cite this document:: urn:nbn:de:bvb:355-epub-301001
DOI to cite this document:: 10.5283/epub.30100

Schorer, Michael

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Date of publication of this fulltext: 14 Jul 2014 10:23

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Item type:	Thesis of the University of Regensburg (PhD)
Open Access Type:	Primary Publication
Date:	14 July 2014
Referee:	Prof. Dr. Christian Wolff
Date of exam:	16 May 2014
Institutions:	Languages and Literatures > Institut für Information und Medien, Sprache und Kultur (I:IMSK) > Lehrstuhl für Informationswissenschaft (Prof. Dr. Udo Kruschwitz) Informatics and Data Science > Department Human-Centered Computing > Lehrstuhl für Informationswissenschaft (Prof. Dr. Udo Kruschwitz)
Keywords:	virtual integration, automotive software systems, game theory, virtuelle Integration, Spieltheorie
Dewey Decimal Classification:	000 Computer science, information & general works > 004 Computer science
Status:	Published
Refereed:	Yes, this version has been refereed
Created at the University of Regensburg:	Yes
Item ID:	30100

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Abstract (English)

Abstract (English)

Embedded systems are playing a key role to enable the features of todays cars and other road vehicles. Advances in current hardware platforms of these embedded systems and growing implementation of features in software rather than in new hardware modules lead to new and continuously more complex automotive software systems.

The integration process in the course of development of automotive software systems is a crucial and complex phase. An efficient combination of the set of components into a functioning whole is made difficult due to the fine granular and highly interconnected architectural structure of these systems. Also, the high cost pressure and strict safety requirements in the industry have strong impact on the integration phase.

Virtual integration is a proposed methodology, which aims to carry out integration-related activities at an early stage of development. This reduces the pressure during the integration phase and improves the quality of the development process and the resulting software product.

This thesis presents the requirements of a suitable tool chain for the virtual integration and the corresponding reference architecture. The resulting compound information system addresses the following virtual integration subprocesses: Compatibility verification, integration planning, integration monitoring, integration administration and build automation.

The work further features a feasibility study of interface automata for the compatibility verification subprocess of the virtual methodology. Interface automata present a light-weight mechanism to capture interface behavior of software components and incorporate a convenient verification technique, which is based on game-theoretic foundations.

Integration planning is the process of coordination of the integration activities over the development time. A set of integration measurement techniques present a method to measure quality of such integration plans. Integration games are presented as a novel optimization method for integration planning. They capture essential aspects of integration through the succinct game representation and enable optimization by established game solving algorithms.

Translation of the abstract (German)

Eingebettete Systeme spielen eine Schlüsselrolle bei Neuentwicklungen heutiger Automobile. Weiterentwicklungen der heutigen Hardwareplattformen dieser eingebetteten Systeme und die zunehmende Realisierung von Funktionalitäten in Softwaresystemen führen zu neuen und immer komplexeren Automotive-Softwaresystemen.

Der Integrationsprozess in der Entwicklung von Automotive-Softwaresystemen ist eine wichtige und zugleich komplexe Phase. Die effiziente Kombination der benötigten Komponenten eines Systems in ein funktionierendes Ganzes wird durch die fein granulare und hoch vernetzte Architektur erschwert. Zudem wirken sich der hohe Kostendruck in der Automobilindustrie sowie die strikten Sicherheitsanforderungen stark auf die Integrationsphase aus.

Die Virtuelle Integration ist eine Methodik, die darauf abzielt, Aktivitäten, die im Zusammenhang mit der Integration stehen, zu einem frühen Zeitpunkt der Entwicklung durchzuführen. Dies vermindert den Druck während der Integrationsphase und verbessert die Qualität des Entwicklungsprozesses sowie des resultierenden Softwareprodukts.

Diese Arbeit präsentiert Anforderungen an eine zur Virtuellen Integration passenden Werkzeugkette sowie die zugehörige Referenzarchitektur. Das resultierende zusammengesetzte Informationssystem deckt die folgenden Teilprozesse der virtuellen Integration ab: Kompatibilitätsverifikation, Integrationsplanung, Integrationsüberwachung, Integrationsverwaltung und Bild-Automatisierung.

Des Weiteren enthält die Arbeit eine Machbarkeitsstudie zum Einsatz von Interface Automaten im Teilprozess Kompatibilitätsverifikation der Virtuellen Integration. Interface Automaten sind ein schlanker Formalismus, um Schnittstellenverhalten von Softwarekomponenten zu modellieren und sie verfügen über einen Verifikationsmechanismus zur Schnittstellenkompatibilität, der auf spieltheoretischen Konzepten basiert.

Integrationsplanung bezeichnet den Prozess der Koordination der Integrationsaktivitäten im Lauf der gesamten Entwicklungszeit. Die vorgestellten Integrationsmetriken präsentieren eine Methode zur Qualitätsbewertung dieser Integrationspläne. Integrationsspiele stellen hierbei eine neuartige Methode zur Integrationsplanung dar. Sie modellieren grundsätzliche Eigenschaften der Integration mit einer schlanken Spielrepräsentation und ermöglichen die Optimierung der Integrationsplanung durch etablierte Lösungsalgorithmen.

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