A tárgy célkitűzése, hogy bemutassa a modellalapú rendszertervezés alapvető folyamatait és eszközeit. Ismerteti a specifikáció- és követelménymodellezés alapjait, a funkcionális és extrafunkcionális nézőpontokat integráló modellalkotást, a platform/infrastruktúra modellezést, a modellalapú telepítést, a verifikáció és validáció folyamatát és technikáit (pl. statikus analízis, tesztelés), valamint az automatikus modelltranszformációk és kódgenerátorok szerepét (teszt-, kód/kódkeret-, konfiguráció-, telepítési leíró, dokumentáció-, monitor-generálás). A tárgy alkalmazási példáit az üzleti rendszerek, illetve az intelligens komponensek integrációján alapuló beágyazott rendszerek területéről veszi.

A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgató képes lesz:

1. felsorolni az informatikai rendszerek követelményeik, működési környezetük, struktúrájuk és viselkedésük, architektúrájuk, valamint a futtatóplatformjaik modellezési feladatait,
2. megfogalmazni az informatikai rendszerekkel szembeni követelményeket szabatos formában,
3. használni a rendszertervezés legfontosabb szabványos rendszermodellező nyelveinek eszközkészletét,
4. alkalmazni a rendszertesztelés során a specifikációalapú teszttervezési technikákat.

1-2. hét: Rendszertervezési alapok és követelménymodellezés

A modellalapú tervezés alapfogalmai (fejlesztési folyamatok, követelmény nyelvek, modellek, platformok, verifikáció és validáció), rendszerfejlesztési folyamatok (V modell vs. agilis módszerek), szolgáltatásbiztonság fogalma. A SysML nyelv.

Funkcionális és extrafunkcionális követelmények modellezése és analízise. Nyomonkövethetőség fogalma.

Strukturális modellek: architektúra ill. logikai komponens tervezés. Építkezés funkcionális blokkokból. Interfész és adattípus tervezés, komponensek közötti kommunikációs útvonalak, kódgenerátorok strukturális modellekhez.

Logikai és fizikai adatok modellezése: Jólformáltsági kényszerek. Profilok. Fizikai paraméterek modellezése (Modelica).

5-6. hét: Szolgáltatásbiztonság és hibatűrés

Hibatűrés alapfogalmak: hiba, hibaok, hibajelenség, rendelkezésre állás vs. megbízhatóság redundancia fajtái szerepe, tervezési minták.

Szolgáltatásbiztonság kiértékelése: kockázat analízis, hibafa, hibamód és hatás analízis (FMEA), megbízhatósági analízis.

Viselkedési modellek: adatfolyammodellek (aktivitás diagram), forgatókönyvek (interakció diagram), viselkedési modellek szemantikája.

Reaktív rendszerek: komponensek állapot alapú viselkedésmodellje; kódgenerátor viselkedési modellekhez.

9-10. hét: Platform modellezés és telepítés

Platform és infrastruktúra modellek: Komponens integrációs technológiák, partícionált alkalmazások, infrastruktúra modellek, elosztott architektúrák. Modern platformok (kitekintés): AUTOSAR, MARTE, Cloud.

Modellvezérelt telepítés: extrafunkcionális követelmények kielégítése (teljesítmény, átbocsátóképesség, kapacitásbecslés és erőforrás-allokálás, időbeliség: WCET, ütemezhetőség rendelkezésre állás, memória, optimalizálás,), robosztus partícionálás, konfigurációs leírók automatikus generálása.

11-12. hét: Rendszerverifikáció és validáció

V&V áttekintés: tipikus V&V feladatok áttekintése és helye fejlesztési folyamatban. Követelmény-alapú tesztek definiálása. Specifikáció-alapú teszttervezési technikák.

Modellalapú teszttervezés (integrációs, funkcionális, extra-funkcionális): modellalapú tesztelés és tesztgenerálás. Tesztelési célok, architektúra és tesztesetek specifikálása. UML2 Testing Profile.

Modelltranszformáció és kódgenerátorok: feladata és csoportosítása, főbb megközelítések, gráfalapú technikák, sablon alapú kódgenerátorok (pl. Acceleo / Xtend).

Ipari alkalmazások: Modellvezérelt tervezés kritikus beágyazott rendszerekben (pl. autóipar/ repülőgépipar, kiberfizikai rendszerek). Szolgáltatásbiztos üzleti rendszerek tervezés és telepítése.

A hallgatók az alábbi témákból végeznek el (számítógépes vagy tantermi) gyakorlatot egy komplex rendszer tervezése kapcsán:

Emellett a gyakorlati órákon biztosítunk lehetőséget házi feladat konzultációra.