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Modellgetriebene Ansätzein Medizintechnikprojekten                             5. Oktober 2011                            ...
Das Spannungsfeld zwischenEntwicklung und Regulation  Software-Technik                                                    ...
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Modellgetriebene AnsätzeDie Grundidee von MD∗                                                                             ...
Modellgetriebene AnsätzeDie Grundidee von MD∗                                      Ausgewählte Entitäten…                 ...
Modellgetriebene AnsätzeDie Grundidee von MD∗                                      Ausgewählte Entitäten…                 ...
Modellgetriebene AnsätzeEin sehr, sehr einfaches Beispiel                                                                 ...
Modellgetriebene AnsätzeEin Überblick                                                       Model-Driven          Model-Dr...
Modellgetriebene AnsätzeMDSD – Typische Entitäten                                      Komponenten                        ...
Modellgetriebene AnsätzeMDSD – Eine Variante      Textuelle Modelle                                                       ...
Modellgetriebene AnsätzeMDSD – Eine andere Variante      Textuelle Modelle                                                ...
MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsAusgewählte Entitäten                               IF 1                    IF 2       ...
MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsFormale Modelle (1)  interface Lifecycle  {    ## Start the module    event Start    ##...
MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsFormale Modelle (2)  statemachine AudioController  {      initial state Stopped      { ...
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MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsAbgeleitete Artefakte (2)  procedure AudioController_HandleEvent(Event e)  {      switc...
Modellgetriebene AnsätzeMDA – Typische Entitäten                                      Domäne                              ...
Modellgetriebene AnsätzeMDA – Das Standardmodell              Platform-                                                   ...
Modellgetriebene AnsätzeModel-Based Testing – Typische Entitäten                                      Algorithmen         ...
Modellgetriebene AnsätzeModel-Based Testing – erste Variante      Textuelle Modelle                                       ...
Modellgetriebene AnsätzeModel-Based Testing – zweite Variante                  Testfälle                                  ...
MBT-Beispiel: State Machine CheckerModelle  statemachine AudioController  {      initial state Stopped      {          on ...
MBT-Beispiel: State Machine CheckerGenerat  MODULE AudioController  VAR      state: { Stopped, Started };  ASSIGN      ini...
Eine kritische Würdigung von MD∗Der Lückenschluss                                                                         ...
Eine kritische Würdigung von MD∗Die Vorzüge                                      Konsistenz von Modell und Generat        ...
Eine kritische Würdigung von MD∗Spezifische Schwachstellen                                                                ...
Eine kritische Würdigung von MD∗Spezifische Schwachstellen                                      MDSD: Das Heilsversprechen...
Eine kritische Würdigung von MD∗Spezifische Schwachstellen                                      MDSD: Das Heilsversprechen...
Eine kritische Würdigung von MD∗Allgemeine Schwachstellen                                                                 ...
Eine kritische Würdigung von MD∗Allgemeine Schwachstellen                                                                 ...
Modellgetriebene MedizintechnikLösungswege                                                                         Pragmat...
Es gibt einen Weg!                                                                         Für die Medizintechnik:        ...
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Med conf2011 modellgetriebene_ansätze_in_medizintechnikprojekten_moelle

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Inhalt:
Modellgetriebene Ansätze (MD*) erfreuen sich in der Software-Technik großer Beliebtheit. Dieser
Vortrag soll klären, inwiefern sich diese Ansätze auch für Medical-Projekte eignen - und was sie dort
leisten können. Zu diesem Zweck wird zunächst erörtert, was sich hinter dem Begriff
"modellgetrieben" verbirgt, woher MD* stammt und welche konkreten Methoden existieren. Im
Hauptteil werden dann prägnante Einsatzbeispiele vorgestellt und im Hinblick auf zwei zentrale
Fragen bewertet: Was ist der Nutzen des Einsatzes - und was ist dabei im regulierten Umfeld der
Medizintechnik zu beachten?

Veröffentlicht in: Technologie
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Med conf2011 modellgetriebene_ansätze_in_medizintechnikprojekten_moelle

  1. 1. Modellgetriebene Ansätzein Medizintechnikprojekten 5. Oktober 2011 Dr. Daniel Mölle © Zühlke 2011
  2. 2. Das Spannungsfeld zwischenEntwicklung und Regulation Software-Technik Medizintechnik innovationsbetont risikobewusstModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  3. 3. Das Spannungsfeld zwischenEntwicklung und Regulation Software-Technik Medizintechnik kreativ organisiertModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  4. 4. Das Spannungsfeld zwischenEntwicklung und Regulation Software-Technik Medizintechnik dynamisch prozessorientiertModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  5. 5. Das Spannungsfeld zwischenEntwicklung und Regulation Software-Technik Medizintechnik innovationsbetont risikobewusst kreativ organisiert dynamisch prozessorientiertModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  6. 6. Modellgetriebene AnsätzeDie Grundidee von MD∗ Anforderungen Ausgewählte Entitäten… Domäne Architektur Design State Machines formal modellieren; Algorithmen … Artefakte ableiten.Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  7. 7. Modellgetriebene AnsätzeDie Grundidee von MD∗ Ausgewählte Entitäten… menschen- und formal modellieren; maschinenlesbar: UML, DSL, … Artefakte ableiten.Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  8. 8. Modellgetriebene AnsätzeDie Grundidee von MD∗ Ausgewählte Entitäten… formal modellieren; Code Artefakte ableiten. Testfälle Dokumentation …Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  9. 9. Modellgetriebene AnsätzeEin sehr, sehr einfaches Beispiel enum State_e { Stopped, Started }; enum Signal_e { Start, Stop }; Stopped State_e state = Stopped; procedure Feed(Signal_e signal) { switch (state) { Start Stop case Stopped: if (signal == Start) then state := Started; break; case Started: if (signal == Stop) then state := Stopped; Started break; } }Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  10. 10. Modellgetriebene AnsätzeEin Überblick Model-Driven Model-Driven Model-Driven Engineering Architecture Analysis (MDE) (MDA) Model-Based Testing Model-Driven Model-Driven [Software] Debugging Development (MD[S]D) Model-Driven Deployment MD∗Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  11. 11. Modellgetriebene AnsätzeMDSD – Typische Entitäten Komponenten Klassen State MachinesModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  12. 12. Modellgetriebene AnsätzeMDSD – Eine Variante Textuelle Modelle Generatoren Graphische Modelle Regulärer Code Generierter Code Compiler + Linker Ausführbare SoftwareModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  13. 13. Modellgetriebene AnsätzeMDSD – Eine andere Variante Textuelle Modelle Generatoren Graphische Modelle Eingehängter Code Eingehängter Code Generierter Code Compiler + Linker Ausführbare SoftwareModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  14. 14. MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsAusgewählte Entitäten IF 1 IF 2 IF 1 IF 2 IF 2 FSM FSM FSM Modul Modul Modul IF 3 IF 3Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  15. 15. MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsFormale Modelle (1) interface Lifecycle { ## Start the module event Start ## Stop the module event Stop } interface Sound { ## Play a sound of frequency ## f Hz for a duration of t ms event Play(uint16 f, uint16 t) } module AudioController { has Lifecycle has Sound }Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  16. 16. MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsFormale Modelle (2) statemachine AudioController { initial state Stopped { on Lifecyle:Start enter Started } state Started { on Lifecycle:Stop enter Stopped on Sound:Play execute PlayAction } }Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  17. 17. MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsAbgeleitete Artefakte (1) <h2>Interfaces</h2> <h3>Lifecycle</h3> <table> <tr><th>Event</th><th>Description</th></tr> <tr><td>Start</td><td>Start the module</td></tr> <tr><td>Stop</td><td>Stop the module</td></tr> </table> <h3>Sound</h3> <table> ... </table> ...Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  18. 18. MDSD-Beispiel: Event-Driven SystemsAbgeleitete Artefakte (2) procedure AudioController_HandleEvent(Event e) { switch (e.Interface) { case Lifecycle: AudioController_HandleLifecycleEvent(e); break; case Sound: AudioController_HandleSoundEvent(e); break; default: FAIL(„Interface not supported.“); } }Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  19. 19. Modellgetriebene AnsätzeMDA – Typische Entitäten Domäne Architektur Fließender Übergang zu MDSDModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  20. 20. Modellgetriebene AnsätzeMDA – Das Standardmodell Platform- Platform- Independent Transformatoren Specific Models Models (PIMs) (PSMs) Platform Definition Models (PDMs)Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  21. 21. Modellgetriebene AnsätzeModel-Based Testing – Typische Entitäten Algorithmen Klassen State MachinesModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  22. 22. Modellgetriebene AnsätzeModel-Based Testing – erste Variante Textuelle Modelle Generatoren Graphische Modelle TestcodeModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  23. 23. Modellgetriebene AnsätzeModel-Based Testing – zweite Variante Testfälle Testfälle Textuelle Modelle Generatoren Graphische Modelle TestcodeModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  24. 24. MBT-Beispiel: State Machine CheckerModelle statemachine AudioController { initial state Stopped { on Lifecyle:Start enter Started } state Started { on Lifecycle:Stop enter Stopped on Sound:Play execute PlayAction } } checks AudioController { is Started always reachable? }Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  25. 25. MBT-Beispiel: State Machine CheckerGenerat MODULE AudioController VAR state: { Stopped, Started }; ASSIGN init(state) := Stopped; next(state) := case state = Stopped : { Started }; state = Started : { Stopped }; esac; SPEC AG(EF(state = Started))Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  26. 26. Eine kritische Würdigung von MD∗Der Lückenschluss Anforderungen Abstraktion Architektur + Design Benutzeroberfläche Fachliche Dienste Formalität Technische Dienste Hardware-TreiberModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  27. 27. Eine kritische Würdigung von MD∗Die Vorzüge Konsistenz von Modell und Generat Analysierbarkeit Erleichterung der KommunikationModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  28. 28. Eine kritische Würdigung von MD∗Spezifische Schwachstellen “Just state diagrams - MDSD: Das Heilsversprechen yes of course!” [SineLaboreRT] MDA: Enorme Abstraktionslast MBT: Quantität versus QualitätModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  29. 29. Eine kritische Würdigung von MD∗Spezifische Schwachstellen MDSD: Das Heilsversprechen “[A]n MDA tool is a tool used to develop, interpret, MDA: Enorme Abstraktionslast compare, align, measure, verify, transform, etc. models or metamodels.” [Wikipedia] MBT: Quantität versus QualitätModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  30. 30. Eine kritische Würdigung von MD∗Spezifische Schwachstellen MDSD: Das Heilsversprechen MDA: Enorme Abstraktionslast “[Testers] need to be familiar with the model and MBT: Quantität versus Qualität its underlying […] mathematics and theories.” [El-Far & Whittaker]Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  31. 31. Eine kritische Würdigung von MD∗Allgemeine Schwachstellen Vermischung von Ebenen Abstraktionsfalle Überabstraktion überzogene Erwartungen unterschätzter Aufwand … Schwergewichtige WerkzeugeModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  32. 32. Eine kritische Würdigung von MD∗Allgemeine Schwachstellen Abstraktionsfalle Schwergewichtige Technische Abhängigkeit Werkzeuge Organisatorische Abh’keit Validierung unmöglich …Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  33. 33. Modellgetriebene MedizintechnikLösungswege Pragmatischer Einsatz Natürliche Modelle Bewusste Motivation Validierung der GenerateModellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011
  34. 34. Es gibt einen Weg! Für die Medizintechnik: • MDSD ist die nützlichste Ausprägung • Auch interessant: Test & Deployment Gute Kriterien für den Einsatz: • Boilerplate Code • Konsistenz kritisch • Strukturinformationen iX 10/2011: „Medizinisch, praktisch, gut“Modellgetriebene Ansätze in Medizintechnikprojekten | Dr. Daniel Mölle 5. Oktober 2011 © Zühlke 2011

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