Institute of Information Security and Dependability (KASTEL) – Application-oriented Formal Verification
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Interdisziplinäres (Pro-)Seminar

Formal System Engineering

Veranstaltungstyp: Proseminar Seminar (BSc)
Zielgruppe: Informatik, BSc ETIT, BSc
Lehrstuhl: Prof. Beckert Prof. Sax
Dozenten Dr. Alexander Weigl Vitus Lüntzel, M. Sc.
ECTS: 3 4
Semester: Semester 2024 VVZ
Ilias-Kurs:
Platzvergabe: über Wiwi-Portal bei der Anmeldung
Themenvergabe Bei der Anmeldung im WiWi-Portal.
Folien

Beschreibung

System-Engineering ist die Disziplin vom ganzheitlichen Entwurf von cyber-physikalischen Systemen (CPS), wie Bohrmaschinen, Waschmaschinen bis hin zu Autos und Fabrikanlagen. Solche Systeme sind durch eine Verwachsung von Hardware und Software klassifiziert. Traditionell wurde die Entwicklung von CPS von Elektroingenieure und Maschinenbauer übernommen. Dabei lag dann der Fokus auf der Steuer- und Leistungselektronik bzw. die Konstruktion der Hardware, welche dann die Anforderungen an die Normen für Betriebssicherheit und Funktionaler Sicherheit einzuhalten hat. Der traditionelle Entwicklungsprozess kommt aber an seine Grenzen: Unter anderem nimmt der Einsatz von Software in der Systemsteuerung zu. Ebenso werden die Anforderungen und die Systeme komplexer. Zum Beispiel fahren in einer S-Klasse 100 Mio. Lines of Code mit. Neue Verfahren und Methoden im System-Engineering werden erforderlich um die neue Komplexität in Hinblick auf die Sicherheit zu beherrschen.

Formale Methoden kommen aus der Informatik-Mathematischen Domäne und bieten die Möglichkeit zur präzisen und eindeutigen Modellierung von Systemen und Anforderungen, sodass ein mathematischer stichfester Nachweis (Beweis) über die Zuverlässigkeit möglich sind. Aufgrund der Möglichkeit von Abstraktion in der Modellierung können Formale Methoden frühzeitig im System-Engineering eingesetzt werden, und somit können Fehler bereits in frühen Phasen des Systementwurfs und Anforderungserstellung gefunden werden.

In diesem Seminar möchten daher die Formale Methoden im Einsatz für das System-Engineering beleuchten.

Dieses Seminar ist interdisziplinär und richtet sich an Studierende im Bachelorstudiengang der Elektrotechnik und Informatik. Die betreuenden Lehrstühlen sind Prof. Sax (ITIV) und Prof. Beckert (KASTEL), die die jeweilige Anerkennung im Studiengang sicherstellen. Das Seminar wird als Proseminar (M-INFO-101181, Pflichtveranstaltung) an der Informatik Fakultät anerkannt oder als Seminar „Grundlagen Eingebetteter Systeme“ (M-ETIT-105356) in der Elektrotechnik.

Teileistungen im Seminar

  • Zwischenvortrag (5 min + 5 min, unbenotet)
  • Hauptvortrag (20 min + 10 min, benotet)
  • Ausarbeitung: Review (unbenotet)
  • Peer-Review (Abgabe von zwei Reviews, unbenotet)
  • Ausarbeitung: Camera-Ready (benotet)

Regelungen und Unterschiede

Studiengang ETITInformatik
ECTS 43
Abgabe 6 Seiten4-6 Seiten
Die Länge sind Empfehlungen und sollten möglichst eingehalten werden in Bezug auf Textumfang. Viele und größere Abbildungen können vergrößern den Seitenumfang.
Anmeldefrist
im Campus-System		 09.06.202430.04.2024

Terminplan

Terminplan als Google-Calender
  1. Anfang März Anmeldung für Informatik (Vorgabe der Fakultät) Platzvergabe per Losverfahren durchgeführt. Proseminar ist voll belegt!
  2. 15.04.2024 Start der Vorlesungszeit
  3. 17.04.2024, 14:00 Uhr Gebäude 30.10 R339 Kick-Off für ETIT-Studierende für das Seminar: Embedded System-Engineering
  4. 22.04.2024, 13:05 Uhr (bis 13:55 Uhr) Gebäude 50.34 R236 Gemeinsames Kick-Off (für alle Studiengänge ETIT/Informatik) Vorstellung der Formalidäten. Erscheinen sinnvoll. Bitte abmelden, wenn ein erscheinen nicht möglich ist!
  5. 30.04.2024, tbd Erstes Feed-In Veranstaltung zu Literaturrecherche & Co.
  6. 30.04.2024 Anmeldefrist für ETIT-Studierende
  7. tbd. Zweite Feed-In Veranstaltung
  8. 06.06.2024, 15:45 Uhr, B50.34R236 Kurzvorträge (Teilleistung)
  9. 09.06.2024, EoD Anmeldefrist Informatik
    Abmeldefrist für ETIT und Informatik
  10. 08.-12.07.2024 Hauptvorträge im Block
  11. 17.07.2024 Vorlesungsfreie Zeit
  12. 31.08.2024, EoD Abgabe der Ersten Version zur Begutachtung
  13. 18.09.2024, EoD Abgabe der zwei Reviews von anderen Einreichungen
  14. 30.09.2024, EoD Abgabe der Ausarbeitung

Konsultieren Sie mindestens vor den Teilleistungen bitte Ihren Betreuer. Folgende Zeitfenster sind dafür geeignet:

  • KW 18-20 Einzel-Betreuungstermin zum Kurzvortrag
  • KW 25-27 Einzel-Betreuungstermin zum Vortrag
  • KW 31-35 Einzel-Betreuungstermin zur Ausarbeitung

Themen

Themenvergabe läuft im präferenz-basiertem Losverfahren bei der Anmeldung. Die Themen 1-3 werden von Herrn Lüntzel und die Themen von 4-6 von Herrn Dr. Weigl betreut.

  1. The Last Decade in Review: Tracing the Evolution of Safety Assurance Cases through a Comprehensive Bibliometric Analysis, Sivakumar et al.
  2. MMINT-A 2.0: tool support for the lifecycle of model-based safety artifacts, Di Sandro et al.
  3. Using Formal Notations to Augment a Hazard Analysis Method, Rashid and McGregor
  4. PFL: a Probabilistic Logic for Fault Trees, Nicoletti et al.
  5. Compositionality of Component Fault Trees, Greiner et al.
  6. A compositional semantics for Repairable Fault Trees with general distributions, Monti et al.

Offenere Themen für die ETIT-Studierende:

  1. Imlementation of an EMF metamodel for FTA
  2. How to build a Safety Assurance Case