Wir setzen Maßstäbe. Unsere Forschungsprojekte.

Die itemis AG ist eines der wenigen Beratungsunternehmen, das selber umfangreich Forschung betreibt. Die von uns durchgeführten Projekte beschäftigen sich überwiegend mit den Methoden und Techniken der modellbasierten Entwicklung, insbesondere für eingebettete Systeme. Dabei haben wir stets im Blick, Forschungsergebnisse in die Praxis zu übertragen und so weiter zu entwickeln. Relevante Praxiserfahrungen werden regelmäßig publiziert und über Veranstaltungen öffentlich diskutiert.

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CBMD

Laufzeit: 07/2017 – 06/2019

Das Forschungsprojekt "Contract-Based Modeling & Design" (kurz: CBMD) wird im Rahmen des ZIM-Förderprogramms beim BMWi durchgeführt. Ziel des Forschungsprojekts ist, den Entwurf und die Entwicklung komplexer technischer Systeme durch die formale Modellierung von sog. Contracts abzusichern. Der Kerngedanke des CBMD-Projekts ist, Systeme als Hierarchie von Komponenten zu modellieren. Dies erlaubt es, bei der automatischen formalen Analyse das Innenleben jeder Komponente und ihr Zusammenspiel mit der Umgebung getrennt voneinander zu analysieren. Zum Austausch von Modellen zwischen Tools verschiedener Hersteller entwickeln die Projektpartner ein gemeinsames Ecore-Metamodell zur Repräsentation von hierarchischen Komponenten-Strukturen und Contracts. Damit kann ein Austausch von Modellen und Resultaten zwischen den beteiligten Tools stattfinden.

Ein Beispiel für die formale Modellierung von Contracts ist die Schnittstellen-Beschreibungssprache Franca IDL, welche die Möglichkeit bietet, Abläufe in Form von Protokollzustandsautomaten zu spezifizieren.

VisTraQ

Laufzeit: 06/2016 – 05/2019

Im Projekt VisTraQ (Qualifizierte Entwicklungsentscheidungen: werkzeuggestützte Methodik zur effizienten Analyse von Entwicklungsartefakten und deren Verknüpfungenbei der Erstellung mechatronischer Systeme) entwickelt die itemis AG zusammen mit dem Fachbereich Softwaretechnik für sicherheitskritische Systeme der TU Ilmenau eine werkzeuggestützte Methodik zur effizienten Analyse von Entwicklungsartefakten und deren Verknüpfungen bei der Erstellung mechatronischer Systeme. Der im Rahmen des Projektes zu entwickelnde Prototyp soll eine intuitive, webbasierte Möglichkeit zur Abfrage und Analyse von Entwicklungsdaten über ein gesamtes Projekt hinweg ermöglichen und dadurch einen wesentlichen Beitrag zu objektiveren und besseren Entwicklungsentscheidungen leisten.

Eines der Projektziele ist die Ermittlung der Informationsbedürfnisse von Projektbeteiligten in einem Entwicklungsprojekt. Hierzu werden Interviews mit Menschen geführt, die in Entwicklungsprojekten unterschiedliche Rollen wahrnehmen. Die Ergebnisse dienen anschließend zur Evaluierung von bestehenden Abfragesprachen und falls nötig zur Entwicklung einer eigenen textuellen und einer eigenen graphischen Abfragesprache für Traceability-Daten. Diese Abfragesprachen sollen es möglichst einfach machen, die relevanten Informationsbedürfnisse von Projektbeteiligten eines Entwicklungsprojekts zu befriedigen. Sie sollen leicht zu erlernen, aber auch mächtig genug sein, um alle wichtigen Abfragen formulieren zu können. Um z. B. auch von der Management-Ebene erstellt und ausgeführt werden zu können, sollen die zugehörigen Abfragen lesbar und verständlich sein.

Ein weiteres Ziel ist es die gewonnenen Erkenntnisse in die Weiterentwicklung des bestehenden itemis Produkts YAKINDU Traceability einfließen zu lassen um dieses umfortschrittliche Analyse- und Reporting-Funktionalitäten zu erweitern.

DSL4X

Laufzeit: 06/2012 – 11/2013

Der Einsatz von domänenspezischen Sprachen bei der Softwareentwicklung ist ein wichtiger Bestandteil im Kampf gegen die immer komplexer werdende IT-Landschaft. Noch vor einigen Jahren war es meist ausreichend, wenn eine Unternehmenssoftware auf einem Betriebsystem ausführbar war. Heute müssen solche Anwendungen in der Cloud verfügbar und von verschiedenen Plattformen aus zugreifbar sein. Softwareentwickler sind leider oft damit überfordert, die verschiedenen plattformspezifischen Programmiersprachen, Bibliotheken und Werkzeuge zu erlernen und schließlich in einem Projekt zu vereinen. Domänenspezifische Sprachen (domain-specific language: kurz DSL), die speziell für die Beschreibung anwendungsnaher Sachverhalte entwickelt werden, sind eine beliebte Möglichkeit, die verschiedenen Plattformen zu vereinheitlichen und unter einer gemeinsamen Schnittstelle für die Anwendungsentwickler zur Verfügung zu stellen.

Ziel Forschungsvorhabens DSL4X (Domain specific languages for X) war die Unterstützung von DSLs durch fortschrittliche Editoren für Plattformen außerhalb von Eclipse.

SPES_XT

Laufzeit: 05/2012 – 04/2015

Im Projekt SPES_XT (Software Plattform Embedded Systems „XT“) wurde die nahtlose, methodische und werkzeugtechnische Integration von Modellierungs- und Analysetechniken für Embedded Systems ausgebaut und vertieft. Ziele von SPES_XT waren die Entwicklung industrietauglicher Lösungen zur Unterstützung von Systemdesignern in einem durchgängigen modellbasierten Entwicklungsprozess.

Das Projekt verfolgte zwei Stoßrichtungen: Erstens, diverse Themen als neue Forschungsfragestellungen in einer Verbundforschung aufzunehmen und einige der Arbeiten, die in SPES 2020 gelaufen waren, noch zu einer Fortsetzung und einem Abschluss zu bringen. Dabei waren die weiterführenden bzw. ergänzenden Themen in SPES_XT stets durch die Anforderungen der Industriepartner getrieben. Zweitens, die erzielten Ergebnisse (sowohl von SPES 2020 als auch die des Nachfolgeprojektes SPES_XT) so aufzubereiten, dass sie in der industriellen Praxis zur Anwendung gebracht werden können. Dabei standen die Akzeptanz der Ansätze bei den Entwicklern und die Berücksichtigung der derzeitigen domänenspezifischen Prozesse und Techniken im Vordergrund.

AMALTHEA

Laufzeit: 07/2011 – 04/2014

Unter dem Projektnamen AMALTHEA (Model Based Open Source Development Environment for Automotive Multi Core Systems) entstand eine Plattform für neue Entwicklungsumgebungen, die auf die Entwicklung von Multi-Core-Systemen ausgelegt ist, den Produktlinienansatz unterstützt und AUTOSAR-konforme Ergebnisse liefert. Um eine automatische Codegenerierung und die Wiederverwendung von Software zu ermöglichen, beruhen die Werkzeuge auf dem Paradigma einer modellbasierten Entwicklung und unterstützen alle relevanten Entwicklungsschritte.

Der Hauptnutzen des AMALTHEA-Projekts war die Reduktion von Entwicklungskosten, da als Projektergebnis erstmals eine vollständige und durchgängige Entwicklungsplattform zur Verfügung stand. Die Projektergebnisse wurden unter der Eclipse Public License öffentlich gemacht. Dadurch konnten sich auch Firmen an der Entwicklung neuer Fahrzeugfunktionen beteiligen, die bisher in diesem Sektor nicht vertreten waren.

LWES

Laufzeit: 07/2011 – 06/2013

Das KMU-Innovativ-Projekt LWES (Language Workbenches for Embedded Systems) untersuchte die Anwendbarkeit von Werkzeugsammlungen zum Definieren und Erweitern von Sprachen für die Erstellung eingebetteter Software. Diese zeichnen sich durch inkrementelle, modulare Spracherweiterung aus und erlauben daher eine sehr enge Integration von Programmiersprachen (hier: C), domänenspezifischen Sprachen und darauf aufbauenden formalen Methoden.

Konkret entwickelten und erprobten die Projektpartner itemis, ForTISS, SICK und BMW Car IT die mbeddr-Plattform, eine auf JetBrains MPS basierende erweiterbare Version von C. mbeddr enthält unter anderem Erweiterungen für Komponenten, Zustandsmaschinen und physikalische Maßeinheiten, ebenso einen Debugger sowie einen Importer für C Model. Checking und SMT Solving sind als Verifikationsmethoden integriert. Endanwender können jederzeit eigene modulare Erweiterungen erstellen.

IMES

Laufzeit: 11/2010 – 10/2013

Modellbasierte Techniken werden bei der Entwicklung von Automotive-Software vorwiegend zur Realisierung und Implementierung eingesetzt. IMES (Integrierte modellbasierte Entwicklung softwareintensiver Systeme) zielte dagegen darauf ab, bereits in der Spezifikationsphase modellbasiert zu arbeiten.

IMES griff Technologien aus vorausgegangenen Arbeiten und Projekten auf, zielte jedoch wesentlich stärker auf die Anpassung dieser Technologien für die praktische Anwendung ab sowie auf den Transfer in die industrielle Nutzung. Diese starke praktische Ausrichtung wurde durch den unmittelbaren Einsatz der entwickelten Techniken in einem Automotive-Teilsystem sichergestellt.

Als weiteres Ziel wurde ein integrierter Ansatz verfolgt, der unterschiedliche Modellierungswerkzeuge auf Basis eines gemeinsamen Produktdatenmodells integriert. Die verschiedenen Werkzeuge adressierten dabei unterschiedliche Entwurfsaspekte, wie etwa Laufzeit-Abschätzungen (z. B. Worst-Case-Execution-Time) oder funktionale modellbasierte Verifikation und Test sowie Qualitätssicherung von Modellen.

Xbase

Laufzeit: 05/2010 – 04/2012

Das frei verfügbare Eclipse-Projekt Xtext bietet einen Werkzeugkasten, um domänenspezifische und allgemeine Programmiersprachen zu implementieren. Die strukturellen Bestandteile einer Anwendung können mit Xtext bereits effizient umgesetzt werden. Die Implementierung der dynamischen Aspekte ist dagegen oft nur mithilfe komplexer Programmiermuster möglich.

In Xbase (Expression language library) wurde daher eine allgemeine, Xtext-basierte Programmiersprache entwickelt, mit der Anwendungsverhalten modelliert und ausgeführt werden kann. Die selektive Wiederverwendung dieser Basissprache schafft für Nutzer den Freiraum, sich bei der Erstellung eigener Programmiersprachen auf die Lösung projektspezifischer Probleme zu konzentrieren. Xbase öffnet somit das sprachorientierte Programmierparadigma für fast alle Aspekte der Anwendungsentwicklung.

VERDE

Laufzeit: 06/2009 – 11/2012

Die steigende Komplexität von Software-intensiven eingebetteten Echtzeitsystemen stellt deren Entwurf vor immer neue Herausforderungen. Die Anforderungen an Qualität und eine schnelle Marktreife (Time-to-market) steigen ebenfalls rasant an. Insbesondere für domänenübergreifende Anwendungen wird erwartet, dass echtzeitfähige eingebettete Software in immer stärkerem Maße komplexe Aufgaben und Funktionen implementiert, wobei sowohl funktionale aber auch strikte nicht-funktionale Vorgaben für Performanz, Leistungsverbrauch u. a. dringend eingehalten werden müssen.

Das Projekt VERDE (Verification-oriented & component-based model Driven Engineering for real-time embedded systems) definierte ein methodisches Rahmenwerk zum iterativen, inkrementellen, verifikationsorientierten Entwurf komponentenbasierter Hardware/Software-Architekturen. Es wurden Schnittstellen definiert, die die Integration und Adaption von Test- und Analysewerkzeugen zur Erfüllung von domänenspezifischen Anforderungen erlauben. Dabei wurde ein offenes Rahmenwerk geschaffen, das flexibel zur Adaption an weitere Applikationsdomänen sowie offen zur Einbindung notwendiger Werkzeuge ist. Daraus resultierte die Möglichkeit, optimierte domänenspezifische Werkzeugketten unter Anwendung domänenübergreifender Werkzeuge und Komponentenmodelle zu verwenden.

AMOR

Laufzeit: 11/2008 – 10/2010

Im Projekt AMOR (Advanced Model Repository) entwickelte itemis gemeinsam mit dem Institut für Angewandte Informatik der Universität Leipzig ein allgemeines Konzept, um Artefakte der modellbasierten Softwareentwicklung zu verwalten. Das von den Technologiepartnern konzipierte Model-Repository wurde prototypisch als Lösung auf Basis von Eclipse umgesetzt. Das Repository, in dem Modelle durchsuchbar, versionierbar und wiederverwendbar abgelegt werden können, wurde zunächst beim Anwendungspartner Intershop Communications AG eingesetzt und getestet.

VireS

Laufzeit: 07/2008 – 06/2011

Im BMBF-Verbundprojekt VireS (Virtuelle Synchronisation von Produktentwicklung und Produktionssystementwicklung) entwickelte itemis ein Modellierungswerkzeug auf Basis von Eclipse zur integrierten Spezifikation von Produkt und Produktionssystem mechatronischer Produkte. Dieses wurde als Open-Source unter dem Dach von Eclipse zur Verfügung gestellt. Die integrierte Spezifikationstechnik, die dieses Werkzeug unterstützt, ist ein Systems-Engineering-Ansatz, der sich insbesondere an Ingenieure in der Vorentwicklung richtet. Die integrierte Modellierung von Produkt und Produktionssystem macht es möglich, Kosten und Robustheit bei sich ändernden Merkmalen bewerten zu können.

Projektpartner waren unter anderem die Universität Paderborn, das Heinz-Nixdorf-Institut Paderborn, die Behr GmbH und Seuffer aus der Automobilbranche, Wincor-Nixdorf sowie OCÉ.

WieMod

Laufzeit: 07/2008 – 06/2010

Das Projekt WieMod behandelte das Thema „Wiederverwendung von Simulationsmodellen“ und hatte das Ziel, mittelständischen Maschinen- und Anlagenbauern den wirtschaftlichen Einsatz der Simulationstechnik zur Zuverlässigkeitserhöhung mechatronischer Systeme zu ermöglichen. Die Simulation sollte insbesondere die interdisziplinäre Entwicklung mechatronischer Systeme unterstützen und dadurch mehrere disziplinspezifische Expertensysteme ersetzen. Zudem hatte dieses Projekt den Schwerpunkt der Kopplung von baukastenbasiertenbasierten Engineeringmethoden und Simulation.

SEMICS

Laufzeit: 01/2008 – 05/2011

Ziel des Projekt SEMICS (Smart Electronic Maritime Information and Communication System) war die Entwicklung und Implementierung eines ganzheitlichen maritimen Informations- und Kommunikationssystems an Bord von Schwergutschiffen. Das System sollte dazu beitragen, Prozesse zu reduzieren, zu vereinfachen und zu digitalisieren und so den administrativen Aufwand der Offiziere der Beluga Shipping GmbH um drei bis vier Stunden täglich zu verringern. Innerhalb des leistungsstarken Konsortiums aus Wirtschaft und Forschung fiel itemis die Aufgabe zu, individuelle Softwareentwicklungswerkzeuge für den Aufbau des neuen Systems bereitzustellen.

Q-ImPrESS

Laufzeit: 01/2008 – 12/2010

Das Ziel des Projektes Q-ImPrESS (Quality impact prediction for evolving service oriented software) war es, die Flexibilität von Software-Systemen zu erhöhen. Ein besonderer Fokus lag auf der qualitätsbewussten Evolution existierender Altsysteme, deren Umstrukturierung zu dienstorientierten Systemen unterstützt wurde. Das Projekt hat die modellbasierte Vorhersage verschiedener Qualitätseigenschaften wie Performanz, Zuverlässigkeit und Wartbarkeit integriert, um die Auswirkungen wichtiger Entwurfsentscheidungen im Voraus aufzuzeigen. Ergebnis sollte eine deutliche Kostensenkung und Risikominimierung bei der Entwicklung und Evolution dienstorientierter Softwaresysteme sein.

Q-ImPrESS versammelte als mittleres zielgerichtetes Projekt der Europäischen Kommission im Bereich Informations- und Kommunikationstechnologien acht markt- und technologieführende Partner aus fünf europäischen Ländern.

MODERN DRIVEN ARCHITECTURE FOR EMBEDDED SYSTEMS

Laufzeit: 01/2006 – 12/2008

Mit dem Forschungsprojekt MDA für eingebettete Systeme untersuchten die drei beteiligten Projektteilnehmer unter der Leitung der itemis AG die Anwendbarkeit und Kombination von MDSD-Methoden auf der einen und modellbasierten Ansätzen aus dem Embedded-Umfeld auf der anderen Seite. Im Zentrum der Untersuchungen standen Open-Source-Entwicklungswerkzeuge, allen voran Eclipse.

INDAPTA

Laufzeit: 08/2005 – 07/2013

Im Rahmen des praxisnahen Forschungsprojekts indapta (Individuelle Adaption im Softwareengineering) wurde ein Modellierungswerkzeug entwickelt,  das eine aktive Einbeziehung von Kunden in den Softwareerstellungsprozess erlaubt. Diese Einbindung des Kunden erfolgt über domänenspezifische Modellierungssprachen. Auf Grundlage so entstandener domänenspezifischer Softwaremodelle werden Fragmente des zu erstellenden Softwarecodes in Anlehnung an die Model Driven Architecture (MDA) automatisiert generiert.