Im Christian Doppler Labor VaSiCS forschen wir an der Beherrschung von Variabilität in Software-intensiven Cyber-physikalischen Produktionssystemen.

Ein Cyber-Physisches System (CPS) ist ein System in dem physische Komponenten und Softwarekomponenten eng miteinander vernetzt und abhängig von ihrem Betriebskontext und ihrer Umgebung interagieren. Cyber-Physische Systeme sind hochkomplexe, verteilte, Software-intensive Systeme: Software trägt einen wesentlichen Teil zum Entwurf, der Konstruktion, der Inbetriebnahme und der Wartung und Weiterentwicklung (Evolution) solcher Systeme bei. Im CD Labor VaSiCS konzentrieren wir uns im speziellen auf Software-intensive Cyber-Physische Produktionssysteme (SiCPPS). SiCPPS, wie zum Beispiel Stahlwerke oder Fertigungsstraßen, sind wie CPS hochkomplexe, vernetzte Systeme, welche autonom miteinander und mit ihrer Umgebung interagieren um flexibel eine Vielzahl an Produkten entsprechend der Anforderungen ihrer Kunden zu produzieren.

SiCPPS sind hochvariable Systeme von Systemen, die einer permanenten Weiterentwicklung unterworfen sind. Typischerweise bestehen solche Systeme aus einer großen Anzahl heterogener Komponenten (neben Software mechanische, elektronische und mechatronische Komponenten), welche auf verschiedene Arten konfiguriert und kombiniert werden können. Variabilität betrifft dabei nicht nur Hardware- und Softwareartefakte, sondern auch Entwicklungsprozesse, Anwendungsdomänen, sowie Methoden und Werkzeuge. Ein Haupttreiber für Variabilität ist aber klar die Hardware, die sich in allen Artefakten widerspiegelt. Ein weiterer großer Einflussfaktor von Variabilität resultiert aus dem Marktdruck und den Kundenanforderungen, insbesondere bezüglich Flexibilität und Anpassbarkeit. Die Industrie ist daher sehr daran interessiert, die Variabilität zu beherrschen, da sie eine Voraussetzung für die erfolgreiche Wiederverwendung ist, was wiederum dazu beiträgt, die Kosten für Entwicklung, Zertifizierung und Wartung zu senken und die Zeit bis zur Markteinführung zu verkürzen.

In der Industrie hängt der Umgang mit Variabilität jedoch aktuell zu stark von Domänen- und Expertenwissen als auch von für ganz bestimmte Zwecke selbst entwickelten Werkzeugen ab. Diese funktionieren oft nur mit ganz bestimmten Artefakten bzw. Hard- und Softwareplattformen. Existierende Forschungsansätze aus dem Gebiet von SiCPPS beschäftigen sich nicht explizit und systematisch genug mit der Beherrschung von Variabilität. Weiters sind echte Systeme und abstrakte Modellrepräsentationen üblicherweise schlecht integriert. Die Industrie leidet daher seit vielen Jahren unter einem Mangel an Methoden und Werkzeugen, welche sie bei der Beherrschung der Variabilität ihrer Systeme unterstützen. Forschung aus dem Gebiet des Software Engineering (vor allem Softwareproduktlinien und Variabilitätsmanagement bzw. -modellierungsansätze) ist dabei ein guter Startpunkt für weitere Forschung.

Gemeinsam mit dem Industriepartner Primetals Technologies, öffnet eine externe URL in einem neuen Fenster zielt das CD Labor VaSiCS auf angewandte Grundlagenforschung im Bereich SiCPPS ab, im speziellen auf die Erforschung von Methoden und Werkzeugen für die Beherrschung von Variabilität in SiCPPS. Ein Hauptfokus liegt dabei auf der automatisierten Handhabung von Variabilität, zum Beispiel auf der Analyse existierender SiCPPS Artefakte aus dem Entwurfs- und Entwicklungsprozess solcher Systeme um automatisiert Variabilitätsinformationen zu extrahieren und modellieren. Ein weiterer Aspekt ist das Generieren und Konfigurieren verschiedener Artefakte auf Basis dieser Modelle, vor allem um künftige Änderungen in Hard- und Softwareplattformen besser unterstützen zu können.