Modellierung und Implementierung großer und komplexer Softwaresysteme
In zahlreichen Branchen wie der Automobilindustrie oder der Finanztechnologie stehen Unternehmen vor der Herausforderung, komplexe technische und soziotechnische Systeme zu entwickeln. Dies erfordert eine sorgfältige Herangehensweise, um eine schnelle Marktakzeptanz und dauerhafte Rentabilität zu gewährleisten. Die Entwicklung hin zu autonomen, interaktiven und dynamisch vernetzten Produkten, die durch Softwareinnovationen vorangetrieben wird, unterstreicht den Bedarf an innovativen, präzisen Methoden im Bereich des Software & Systems Engineering.
Moderne softwareintensive Systeme und Dienste sind geprägt durch eine stetig wachsende Anzahl softwaredefinierter Funktionen, die durch die Verfügbarkeit von Rechenleistung, Bandbreite, Daten und Diensten ermöglicht werden. Dabei stehen Entwickler vor der Herausforderung, widersprüchliche Design-Zwänge und -Ziele zu bewältigen, die sich sowohl aus benutzerzentrierten Anforderungen als auch aus nicht verhandelbaren Vorschriften und Normen ergeben. Gleichzeitig steigt die Nachfrage nach nicht-funktionalen Eigenschaften wie Sicherheit, Robustheit, Verfügbarkeit, Schutz, Privatsphäre und Wartbarkeit. Die Grenzen zwischen einzelnen Systemen und Anwendungsdomänen verschwimmen zunehmend, insbesondere in System-of-Systemen, während Software immer tiefer in komplexe cyber-physische Systeme integriert wird. Hinzu kommt ein hoher Grad an Automatisierung und Autonomie, wobei KI-intensiver Software eine immer größere Rolle zukommt.
Das Engineering von softwareintensiven Systemen muss diese Komplexität bewältigen, was neuartige Konzepte zur Unterstützung einer kontinuierlichen, nahtlosen Entwicklung und Qualitätssicherung über multidisziplinäre Grenzen zwischen Organisationen, Teams, Plattformen und Systemen hinweg erfordert.
Die Entwicklung solcher Lösungen fällt in den Bereich des Software & Systems Engineering (SSE) Forschungsschwerpunktes bei fortiss. Hier untersuchen und bewerten wir Modelle, Methoden und Werkzeuge für das kontinuierliche Engineering und die systematische Evolution von softwareintensiven Systemen und Diensten. Zu diesem Zweck führen wir angewandte und evidenzbasierte Forschung mit relevanten Industrien durch, um Probleme der nächsten Generation in der Software- und Systemtechnik zu lösen.
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Im fortiss Forschungsschwerpunkt Software & Systems Engineering wird die Expertise aus den Kompetenzfeldern Requirements Engineering, Model-based Systems Engineering, Automated Software Testing und dem Center for Code Excellence nahtlos integriert, um fundierte wissenschaftliche Methoden und innovative Lösungen zu entwickeln.
Effizient mit volatilen und heterogenen Anforderungen umgehen
Unser Fachgebiet konzentriert sich auf die Entwicklung praktischer Ansätze zum effizienten Umgang mit multifunktionalen Anforderungen. Diese treten insbesondere in frühen, volatilen, nutzerzentrierten und stark regulierten Umgebungen sowie in datenbasierten Softwareentwicklungsphasen auf.
► Requirements Engineering
Methoden und Werkzeuge zur Beherrschung der Komplexität von cyber-physischen Systemen
Wir erforschen neuartige Methoden, die auf semantisch reichhaltigen Systemmodellen basieren, um die Entwicklungskosten und die Markteinführungszeit für cyber-physische Systeme zu reduzieren. Mit unseren Open-Source-Tools validieren wir unseren Ansatz zur Automatisierung von Designentscheidungen und zur Absicherung von Architekturen und Modellartefakten. Dies erfolgt auf der Grundlage fortgeschrittener Techniken wie formaler Methoden und Simulation.
Expertise für herausragende Softwarequalität
Im Center for Code Excellence forschen wir an neuen Prozessen, Methoden und Werkzeugen für Softwareentwickler, um sie bei ihrer täglichen Arbeit zu unterstützen und eine hohe Softwarequalität und Wartbarkeit zu gewährleisten. Zu diesem Zweck konzentrieren wir uns auf KI-Methoden zur Unterstützung von Entwicklern und bieten automatisierte Bewertungen für Unternehmen.
Rigorose Validierung und Verifizierung für verlässliche und sichere Softwaresysteme
Wir entwickeln Methoden und Werkzeuge zur Gewährleistung der Sicherheit autonomer cyber-physischer Systeme, die KI-Technologien nutzen, um sich an veränderte Umgebungen anzupassen. Der Schwerpunkt liegt auf der Verifikation und Validierung dieser lernfähigen Systeme, wobei formale Methoden und szenariobasierte Tests kombiniert werden, um die Zuverlässigkeit und Sicherheit in realen Anwendungen wie der Automobil- und Luftfahrtindustrie sicherzustellen.
► Software Dependability
Software Engineering für datenintensive Anwendungen
Wir konzentrieren uns auf die Entwicklung von Testautomatisierungswerkzeugen und -praktiken, um das Test-Engineering anwendbarer und effektiver zu machen, einschließlich traditioneller regelbasierter Software sowie anspruchsvoller datengesteuerter KI-basierter Software bis hin zu komplexen cyber-physischen Systemen.
fortiss entwickelt methodische Ansätze zur strukturierten Erhebung und Dokumentation von Anforderungen über verschiedene Domänen hinweg. Mithilfe von Artefaktmodell-Blueprints lassen sich Abhängigkeiten systematisch erfassen und Anforderungen effizient verwalten – eine entscheidende Grundlage für die Entwicklung komplexer Systeme in regulierten Branchen.
Regelwerke enthalten eine Vielzahl an Bestimmungen, die in Software- und Systementwicklungsprozessen berücksichtigt werden müssen. fortiss erforscht halbautomatische Methoden zur Anforderungsextraktion, die Unternehmen dabei unterstützen, Compliance-Vorgaben effizienter zu analysieren und deren Einhaltung nachzuweisen – insbesondere in stark regulierten Bereichen wie Finanz- und Versicherungswesen.
Die Entwicklung moderner Systeme erfordert eine enge Verzahnung von Software und Hardware. fortiss setzt auf KI-gestützte Algorithmen, um Architekturentscheidungen basierend auf Designbeschränkungen und Zielvorgaben zu optimieren. Diese methodische Herangehensweise verbessert die Entwicklungseffizienz und Qualität in Bereichen wie Luftfahrt, Automobilindustrie und Fertigungsindustrie.
fortiss erforscht ML- und suchbasierte Verfahren, die die Erstellung von Testfällen automatisieren und Testprozesse effizienter gestalten. Dies reduziert den Testaufwand erheblich und ermöglicht eine frühzeitige Identifikation potenzieller Fehlerquellen, insbesondere in sicherheitskritischen Bereichen wie der Automobilindustrie.
Die Qualität und Konsistenz von Modellen ist essenziell für die Verlässlichkeit von Software- und Systementwicklungen. fortiss entwickelt methodische Ansätze zur automatisierten Analyse und Optimierung von Modellstrukturen, um Fehler frühzeitig zu erkennen und die Effizienz von Entwicklungsprozessen nachhaltig zu verbessern.
In diesem Whitepaper gibt fortiss einen Überblick über das Requirements Engineering und seine Bedeutung für den Erfolg in Softwareentwicklungsprojekten.
Das Whitepaper gibt einen ausführlichen Überblick über die ISO 21434 Norm im Automobilbereich und bietet einen Ansatz zur Automatisierung der erforderlichen Prozesse zur Risikoanalyse und Sicherheitsnachweise.
Das Whitepaper beschreibt die grundlegenden Herausforderungen und Trends in der Softwaretechnik für bayerische Unternehmen und bietet konkrete Empfehlungen.
Das Whitepaper beleuchtet die Vorteile des modelbasierten Systems-Engineerings (MBSE) für komplexe cyber-physische Systeme, erklärt die Herausforderungen und gibt außerdem eine kompakte Einführung zu MBSE.
Das Whitepaper untersucht die gestiegenen Anforderungen an die Entwicklung heutiger und zukünftiger technischer Systeme und diskutiert die Merkmale von Advanced Systems Engineering (ASE) und Model-based Systems Engineering (MBSE).
Dieses Whitepaper demonstriert, wie modellbasierte Methoden zur Unterstützung der Integration von Safety und Security eingesetzt werden können.