Institut für Informationssicherheit und Verlässlichkeit (KASTEL) – Anwendungsorientierte Formale Verifikation
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Interdisziplinäres (Pro-)Seminar

Formal System Engineering

Veranstaltungstyp: Proseminar Seminar (BSc)
Zielgruppe: Informatik, BSc ETIT, BSc
Lehrstuhl: Prof. Beckert Prof. Sax
Dozierende Dr. Alexander Weigl Vitus Lüntzel, M. Sc.
ECTS: 3 4
Semester: Wintersemester 2023/2024
Ilias-Kurs: LINK
Submissions: kit-fse2023.hotcrp.com
Platzvergabe: über Wiwi-Portal beim Kick-Off
Themenvergabe Bei der Kick-Off-Verstanstaltung. Reihenfolge der Vergabe wird gelost.
vorläufige 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		 09.11.202301.12.2023

Terminplan

  1. bis 06.10.2023 Anmeldung für Informatik (Vorgabe der Fakultät) Platzvergabe per Losverfahren durchgeführt. Teilnahmeangebote wurden versendet!
  2. 20.10.2023 Bestätigung der Anmeldung für Informatik (Vorgabe der Fakultät)
  3. 23.10.2023 Start der Vorlesungszeit
  4. 26.10.2023, 14:00 Uhr Gebäude 30.10 R339 Kick-Off für ETIT-Studierende für das Seminar: Embedded System-Engineering
  5. 27.10.2023, 13:05 Uhr Gebäude 50.34 R236 Gemeinsames Kick-Off (für alle Studiengänge ETIT/Informatik) mit Themenvergabe für dieses Seminar
  6. 09.11.2023 Erstes Feed-In Veranstaltung zu Literaturrecherche & Co.
  7. 09.11.2023 Anmeldefrist ETIT
  8. tbd. Zweite Feed-In Veranstaltung
  9. 30.11.2023, 15:45 Uhr, B50.34R236
    29.11.2023, 14:00 Uhr, B50.34R010 Kurzvorträge
  10. 01.12.2023 Anmeldefrist Informatik
  11. KW 3-4 Einzel-Betreuungstermin zum Vortrag
  12. 05.-09.02.2024 Hauptvorträge im Block
  13. 17.02.2024 Vorlesungsfreie Zeit
  14. 25.02.2024 Abgabe der Ersten Version zur Begutachtung
  15. 10.03.2024, EoD Abgabe der zwei Reviews von anderen Einreichungen
  16. KW 11-13 Einzel-Betreuungstermin zur Ausarbeitung
  17. 31.03.2024, EoD Abgabe der Ausarbeitung

Themen

Themenvergabe läuft im Losverfahren während des Kick-Offs-Events.

  1. A Formal Basis for Safety Case Patterns, Ewen Denny & Ganesh Pai
  2. AdvoCATE: An Assurance Case Automation Toolset, Ewen Denney, Ganesh Pai & Josef Pohl
  3. PFL: a Probabilistic Logic for Fault Trees, Stefano M. Nicoletti, Milan Lopuhaä-Zwakenberg, E. Moritz Hahn, Mariëlle Stoelinga auf der FM 2023
  4. Fast Dynamic Fault Tree Analysis by Model Checking Techniques, Matthias Volk; Sebastian Junges; Joost-Pieter Katoen
  5. Compositionality of Component Fault Trees Simon Greiner, Peter Munk, Arne Nordmann
  6. A compositional semantics for Repairable Fault Trees with general distributions Raul E. Monti, Pedro R. D'Argenio, Carlos E. Budde
Offenere Themen für die ETIT-Studierende:
  1. Imlementation of an EMF metamodel for FTA
  2. How to build a Safety Assurance Case