Quantitative Safety Analysis of UML Models

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2010
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Masterarbeit/Diplomarbeit
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Zusammenfassung

Bei der Entwicklung sicherheits-kritischer Systeme, ist die Bewertung von verschiedenen Entwurfsalternativen von großer Bedeutung. Eine solche Bewertung ist in den frühen Entwicklungsphasen eines Systems besonders hilfreich. Trotz der großen Anzahl vorhandener Methoden zur formalen quantitativen Analyse, ist es für System- und Software-Architekten immer noch schwierig diese in ihrer tägliche Arbeit anzuwenden. Dieser Umstand lässt sich vor allem auf das Fehlen von Methoden, welche man direkt auf die Architekturmodelle anwenden kann, zurückführen. Ein weiterer Hinderungsgrund ist, dass die Methoden sehr häufig ein tiefgreifendes Verständnis von formalen Methoden fordern welches in der industriellen Praxis kaum zu finden ist. Unser Ansatz schließt diese Lücke und verbessert die Integration von Methoden zur quantitativen Sicherheitsanalyse in den Entwicklungsprozess. Wir schlagen ein UML Profil vor, welches die Spezifikation von allen Eingangsgrößen, welche für die Analyse benötigt werden, auf der Ebene des UML Modells ermöglicht. Die von uns entwickelte QuantUM Software übersetzt das UML Modell automatisch in das Analyse-Modell. Außerdem, werden die durch die Analyse gewonnen Ergebnisse auf die Ebene der UML Spezifikation gehoben um den Prozess weiter zu unterstützen. Demzufolge wird die Analyse-Ebene, welche das Analyse Modell und die verwendeten formalen Methoden einschließt, vom Benutzer verborgen.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

When developing a safety-critical system it is essential to obtain an assessment of different design alternatives. In particular, an early safety assessment of the architectural design of a system is desirable. In spite of the plethora of available formal quantitative analysis methods it is still difficult for software and system architects to integrate these techniques into their every day work. This is mainly due to the lack of methods that can be directly applied to architecture level models, for instance given as UML diagrams. Another obstacle is, that the methods often require a profound knowledge of formal methods, which can rarely be found in industrial practice. Our approach bridges this gap and improves the integration of quantitative safety analysis methods into the development process. We propose a UML profile that allows for the specification of all inputs needed for the analysis at the level of a UML model. The QuantUM tool which we have developed, automatically translates an UML model into an analysis model. Furthermore, the results gained from the analysis are lifted to the level of the UML specification or other high-level formalism to further facilitate the process. Thus the analysis model and the formal methods used during the analysis are hidden from the user.

Fachgebiet (DDC)
004 Informatik
Schlagwörter
Safety Analysis, Functional Safety, Quantitative Analysis, Probabilistic Model Checking
Konferenz
Rezension
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Forschungsvorhaben
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Zitieren
ISO 690LEITNER-FISCHER, Florian, 2010. Quantitative Safety Analysis of UML Models [Master thesis]
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