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Die Vorgehensweise der Modellerstellung
Bei der Beschreibung großer, komplexer physikalischer Systeme gelangt man zu hoch komplexen
mathematischen Modellen. Ihr Anteil ist in stetigem Wachstum begriffen. Neben einer
immer größeren Anzahl von Anforderungen an Systemneuentwicklungen sind auch bestehende
Systeme im Hinblick auf eine verbesserte Prozessführung detaillierter zu analysieren.
Auch erlaubt die steigende Leistungsfähigkeit verfügbarer Rechnersysteme die Betrachtung
umfangreicher Modelle, die bislang nicht mit vertretbarem Aufwand zu simulieren waren
[Pan-99].
Gerade bei der Entwicklung und Behandlung solcher Modelle kann die Anwendung generischer
Konzepte von großer Bedeutung für die Entwurfseffizienz und Qualität sein. Denn
neben der Einsparung des Entwicklungsaufwandes von Neuentwürfen reduziert der Einsatz
bereits vorhandener, getesteter Modelle die Häufigkeit von Fehlern.
Unter generischer Erzeugung komplexer mathematischer Modelle sollen (wie im allgemeinen
Falle eines Software-Entwicklungsprozesses [Ave et al.-98]) alle Methoden, Techniken und
Werkzeuge verstanden werden, die bei der Neuentwicklung eines Systems die Wiederverwendung
unterstützen. Wieder verwendet werden sollen Erfahrungen aus vorangegangenen Entwicklungsprozessen,
allgemeines Domänenwissen, Entwicklungsschritte und vor allem
bereits existierende Produkte.
Im Falle der mathematischen Modellbildung handelt es sich bei den Produkten um mathematische
Modelle. Letztere können Komponenten oder vollständige Systeme beschreiben. Sie
können in Form mathematischer Spezifikationen oder in Form implementierter Codes vorliegen.
Die Nutzung generischer Konzepte bei der Modellerstellung bedeutet nicht, dass der komplette
Erstellungsprozess automatisiert werden kann. Vielmehr ist es das Ziel, die Arbeit des
Modellentwicklers bei der Erstellung eines physikalischen Ersatzmodells durch eine wiederverwendungsorientierte
Vorgehensweise zu unterstützen. Basierend auf dem physikalischen
Ersatzmodell kann dann eine automatische Codegenerierung erfolgen.
Eine Besonderheit der Anwendungsdomäne mathematische Modellbildung ist, dass ein hoher
Anteil fachspezifischen Domänenwissens zur Modellbildung, Regelungstechnik und Simulation
notwendig ist. Es liegt aber auch eine Vielzahl häufig wiederkehrender, ähnlicher Problemstellungen
vor. Daher erscheint die Nutzung wiederverwendungsorientierter Konzepte
lohnend.
Zur Realisierung eines möglichst hohen Wiederverwendungsanteils bei der Modellerstellung
sind verschiedene Konzepte von Vorteil, die in den folgenden Abschnitten beschrieben werden.
Die Systemdekomposition anhand des V-Modells (Abschnitt 2.3) führt zu einer komponentenbasierten
Beschreibung und elementaren, wiederverwendbaren Bausteinen [MeLi-00a].
Die Bausteine sind in einer geeigneten Bibliotheksstruktur (Abschnitt 2.5) zu hinterlegen.
Darüberhinaus sind auch komplexere Bausteine in der Bibliothek zu speichern, die bereits das
Resultat der Komposition elementarer Bausteine darstellen.
Die Ausprägung der Schritte Selektion, Adaption und Komposition in der Anwendungsdomäne
(Abschnitt 2.5) sind Voraussetzung für das Wiederauffinden und die Wiederverwendung
der Bausteine. Die Anwendung einer Top-Down-orientierten Vorgehensweise
(Abschnitt 2.4) bewirkt, dass bei der Selektion möglichst komplexe Teilprozessmodelle der
Bibliothek ausgewählt werden. Erst im Falle eines Nichtauffindens einer geeigneten Komponente
ist die Granularität der Beschreibung zu erhöhen. Im schlimmsten Fall sind aus-
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