Unterstützung des Änderungsmanagements variantenreicher existierender Steuerungssoftware mittels statischer Codeanalyse für Unternehmen des Maschinen- und Anlagenbaus (CHANGE aPS)

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Professor Dr. Bernhard Beckert; Professorin Dr.-Ing. Birgit Vogel-Heuser
• Fachliche Zuordnung: Softwaretechnik und Programmiersprachen ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung seit 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 508985913

Automatisierte Produktionssysteme (aPS), d.h. Maschinen und Anlagen, sind langlebige Systeme, die in der Regel durch echtzeitfähige speicherprogrammierbare Steuerungen gesteuert werden, die gemäß der Norm IEC 61131-3 programmiert werden. Aufgrund des wachsenden durch Steuerungssoftware realisierten Funktionsumfangs gewinnt deren geplante Wiederverwendung weiter an Bedeutung. Häufig werden neue Kundenanforderungen bzw. Forderungen nach zusätzlichen Funktionen auch aus den Disziplinen Mechanik und Elektrotechnik durch Softwareanpassungen erfüllt. Softwareänderungen werden dabei jedoch häufig noch mittels Copy-Paste-Modify durchgeführt, was undokumentierte Varianten und Versionen sowie höhere Wartungskosten zur Folge hat. Im Rahmen von „Change aPS“ wollen wir die Ergebnisse aus unseren DFG-geförderten Vorgängerprojekten RED SPLAT (Restrukturierung und Ähnlichkeitsanalyse von aPS-Steuerungssoftware, durchgeführt von der TUM) und IMPROVE APS (Regressionsverifikation von aPS-Steuerungssoftware, gemeinsam durchgeführt von TUM und KIT) kombinieren, in das Partnerunternehmen teamtechnik transferieren und erweitern. Dies ist sowohl für den Automobil- als auch für den nach GAMP zu zertifizierenden Medizintechnikbereich des global-führenden Maschinen- und Anlagenbauunternehmens teamtechnik vorgesehen. Die Kombination der getrennt entwickelten Methoden zu einem synergetischen Ansatz ermöglicht eine Steuerungssoftwareanalyse, die sowohl syntaktische als auch semantische Klonidentifikation einschließt: Zunächst erfolgt die syntaktische (strukturelle) Analyse zur Identifikation geänderter Stellen im Code und damit die Einschränkung des Untersuchungsbereichs. Im zweiten Schritt folgt eine semantische (verhaltensorientierte) Analyse von Softwareänderungen mittels Regressionsverifikation. Dazu werden z.B. in geführten Interviews reale Steuerungssoftwareänderungen mit den Änderungsgründen sowie Metadaten wie z.B. Kommentare und Namenskonventionen erhoben. Diese zusätzlichen Informationen werden zur Identifikation von semantischen Code-Klonen genutzt. Der entwickelte Ansatz soll in den Steuerungssoftware-Entwicklungsprozess von teamtechnik eingebettet werden. Die zusammengeführten Methoden werden prototypisch, einschließlich einer visuellen Unterstützung für die Beteiligten (Anwendungsentwickler, Inbetriebnehmer und Manager) implementiert. Dadurch kann der Ansatz im Entwicklungsworkflow von teamtechnik hinsichtlich seiner Anwendbarkeit und Effektivität evaluiert werden. Die gewonnenen Erkenntnisse liefern neue Hinweise für die Forschung zur Identifikation syntaktischer und insbesondere semantischer Code-Klone in Steuerungssoftware.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen (Transferprojekt)
• Anwendungspartner: teamtechnik Maschinen und Anlagen GmbH