VL1 + 1 Übung

Question 1

Produktentstehungsprozess (PEP)

Answer 1

Der Produktentstehungsprozess ist eine systematische Abfolge von Schritten und Aktivitäten, die zur Produktidee, Planung, Konzeption, Entwicklung, Herstellung und Wartung sowie dem Betriebsende eines neuen oder verbesserten Produkts führen. Dieser Prozess umfasst alle Lebensphasen eines Produkts und variiert je nach Branche.

Question 2

Software Engineering

Answer 2

Software Engineering ist die Teildisziplin der Informatik, welche sich
mit der Erarbeitung und Anwendung von Prinzipien, Methoden und
Werkzeugen zur Entwicklung, zur Herstellung, zum Betrieb und zur
Wartung von komplexen Softwaresystemen befasst.

Question 3

alle Lebensphasen eines Produkts
(картинка с 7 фазами проекта)

Answer 3

Produktidee, Produktplanung, Produktkonzept, Entwicklung, Herstellung, Betrieb/Wartung, Betriebs-/Lebenssende

Question 4

Softwaresystem

Answer 4

Softwaresystem ist ein System von miteinander kommunizierenden Komponenten auf Basis von Software und Teil eines Computersystems. Ein Softwaresystem besteht aus einer Reihe separater Programme, Konfigurationsdateien, System- und Benutzerdokumentation.
Merkmale von Softwaresystemen:
-kann vereinfacht in Systemsoftware, Betriebssysteme, Anwendungssoftware sowie weiterer Software kategorisiert werden (Могут быть упрощены и категоризированы как системное программное обеспечение)
-beschreibt Sicht eines Entwicklers auf Dekomposition einer Software mit Prinzipien des Software Engineering

Question 5

Bedeutung von Software Engineering für softwareintensive Systeme

Answer 5

Fehler in reinen Softwareprodukten häufig nicht sicherheitskritisch, z.B.
▪ Fahrplanapps/-auskünfte
▪ fehlerhafte Webseiten/-apps

Betrachtung softwareintensiver Systeme ggf. sicherheitskritisch, z.B.
▪ Flugzeuglandung LH 2904
▪ Selbstzerstörung Ariane 5

Softwareanteil in softwareintensiven Systemen (z.B. für Strahlentherapie, Fahrassistenz) birgt Gefährdungspotential ohne Software Engineering

Question 6

softwareintensives System

Answer 6

Ein softwareintensives System ist ein System aus Soft- und Hardware, in der Software die bedeutende und essentielle Rolle für Betrieb, Funktionalität sowie Leistung spielt.

Question 7

Case Trends

Answer 7

-Connected (Vernetzung des Fahrzeugs mit weiteren Fahrzeugen und Infrastruktur) –> Softwareanteil durch neue Dienstleistungen
-Autonomes (Autonomes Fahren und hochautomatisierte Fahrfunktionen) –> Softwareanteil steigt durch Fahrassistenz
-Shared (Mobilität als Dienstleistung, statt besitzt von Fahrzeugen/Hardware) —> Stellenwert der Hardware (z.B Design) sinkt
-Electric (Elektrische Fahrzeugantriebe und Reduktion der Antriebsstrangkomplexität) → mechanische Komplexität steigt kaum noch

Question 8

Annual Percentage Value Added in Automotive Industry

Answer 8

2020 - 26%, 2025 - 51 %, 2030 - 69%

Question 9

Lines of Code als Softwaremetrik

Answer 9

▪ häufige Methode zur Messung der Komplexität
▪ reine Anzahl der Codezeilen keine genaue
Darstellung der tatsächlichen Komplexität

Question 10

Weitere Faktoren für Komplexität

Answer 10

▪ Code-Struktur, Algorithmen, Abhängigkeiten, Anzahl der Funktionen und Variablen
▪ Verschachtelung von Kontrollstrukturen, Wartbarkeit, Dokumentation, Designprinzipien
▪ statische Codeanalyse ermöglicht tiefgehende Untersuchung der Softwarestruktur

Question 11

Dimensionen der Komplexität (измерения сложности)

Answer 11

Durch Implementierung bedingt: Die Komplexität der Funktionen, die Komplexität der Datenstrukturen und die Komplexität der Algorithmen hängen davon ab, wie sie in das System eingebunden sind.
Durch Anwendungskontext bedingt: Die Komplexität des zeitabhängigen Verhaltens, die Komplexität der Systemumgebung und die Komplexität der Benutzerinteraktion hängen vom konkreten Einsatzgebiet und den Anforderungen ab.

Question 12

Komplexität

Answer 12

Komplexität bezeichnet die Herausforderung, Software oder Softwaresysteme zu verstehen oder zu steuern, aufgrund der vielen verschiedenen Elemente im System, ihrer unterschiedlichen Wechselwirkungen und des oft unvorhersehbaren Verhaltens.

Question 13

Systemumgebung

Answer 13

Die Systemumgebung ist die Gesamtheit aller externen Faktoren, die ein Softwaresystem oder softwareintensives System umgeben und das
Verhalten beeinflussen können. Die Berücksichtigung der
Systemumgebung ist für nutzergerechte Entwicklung, Herstellung, Wartung sowie den effizienten Betrieb von Software notwendig.
Beispiele externe Faktoren
▪ Hardware (z.B. Computerhardware) und Software (z.B. Betriebssystem)
▪ Menschen (Human Factors später vertieft) und organisatorische Aspekte
▪ Daten und Netzwerke, insbesondere bei hochvernetzen Systemen

Question 14

Herausforderungen bei hochvernetzten Systemen

Answer 14

Hohe Vernetzung mit externen Systemen
▪ Dynamisches Umfeld während Laufzeit
▪ Co-Entwicklung Software und externe Systeme mit verschiedenen Reifegraden
▪ Anforderungen im nicht-funktionalen Bereich („Qualitätsanforderungen“)
▪ Hohe Notwendigkeit für frühes Testen
▪ Hohe Anforderungen an funktionale
Sicherheit bei Vielzahl Abhängigkeiten

Question 15

System

Answer 15

Ein System ist eine Anordnung von Elementen, die gemeinsam ein Verhalten besitzen, die die Bestandteile nicht aufweisen (Emergenz). Es ist durch seine Systemgrenze von der Systemumgebung abgegrenzt, erfüllt einen definierten Zweck und besitzt eine vorgegebene Funktion.

Question 16

Funktionales Konzept

Answer 16

Der Zweck des Systems wird von außen bestimmt.
Zweck des Systems: Wird von außen bestimmt, basierend darauf, wie es funktioniert und welche Zustände es hat.
Funktion des Systems: Entsteht durch Interaktionen mit der Umgebung (z. B. andere Systeme, Benutzer, Hardware).
Grenzen des Systems: Der Zweck und die Funktion werden an den Grenzen des Systems festgelegt, durch die Schnittstellen und Daten (Ein- und Ausgaben).

Question 17

Strukturelles Konzept

Answer 17

Strukturelle Zusammensetzung des Systems
▪ Anordnung von Elementen und deren Relationen
▪ Elemente betrachtet als Blackbox sofern Zerlegung ausreichend für Verständnis des Systems / Zwecks

Question 18

Hierarchisches Konzept

Answer 18

Tieferes Systemverständnis durch Bildung von Teilsysteme
▪ Elemente können als Teilsysteme verstanden werden
▪ Betrachtung der Teilsysteme als Whitebox und Zerlegung
▪ Rekursive Anwendung des hierarchischen Konzepts
möglich (Systemanalyse)

Question 19

Holistisches Konzept

Answer 19

Entstehung von Emergenz
▪ Betrachtung des Systems als Ganzes und nicht nur als
Summe der Elemente
▪ Systemeigenschaften, über die die Elemente einzeln
betrachtet nicht verfügen
▪ Beispiel: Taschenlampe (Batterie und Lampe leuchten
einzeln betrachtet nicht)

Question 20

Emergenz

Answer 20

Emergenz ist das Phänomen, bei dem komplexe Systeme Eigenschaften, Muster oder Verhalten aufweisen, die auf der Ebenen ihrer Bestandteile nicht vorhanden oder nicht unmittelbar vorhersehbar sind. Diese Systemeigenschaften entstehen durch die Wechselwirkungen der einzelnen Elemente in einem System. (пример автомобиль)

Question 21

Systems Engineering

Answer 21

Systems Engineering ist ein transdisziplinärer und integrativer Ansatz, der sicherstellt, dass alle Teile eines Systems richtig zusammenarbeiten, um die gewünschten Ziele zu erreichen. Es bezieht sich auf die ganzheitliche Betrachtung eines Systems und berücksichtigt dabei alle technischen, wissenschaftlichen und organisatorischen Aspekte, um das System effizient zu entwickeln, zu betreiben und zu warten.

Question 22

Verifikation und Validierung

Answer 22

Verifikation und Validierung:

Verifikation bezieht sich auf den Prozess, durch den überprüft wird, ob das System spezifizierte Anforderungen erfüllt. Dies könnte beispielsweise bedeuten, dass die Softwarefunktionen gemäß den definierten Spezifikationen arbeiten. „Bauen wir das Produkt richtig?“
Validierung hingegen bezieht sich darauf, ob das entwickelte System tatsächlich die Bedürfnisse und Anforderungen des Kunden erfüllt. Es bestätigt, dass das entwickelte System das Richtige tut.„Bauen wir das richtige Produkt?“

Question 23

Was wird unter einem Softwareprodukt verstanden und grenzen Sie dies zum allgemeinen Begriff Software ab?

Answer 23

Ein Softwareprodukt ist das Ergebnis eines Entwicklungsprozesses, das für mehrere Kunden oder den allgemeinen Markt bestimmt ist. Im Gegensatz dazu bezeichnet der Begriff “Software” allgemein jede Art von Software, unabhängig davon, ob sie als Produkt oder Einzelanfertigung entsteht. Der Unterschied liegt darin, dass Softwareprodukte wiederholt verkauft werden, während einmalige Entwicklungen als Projekte bezeichnet werden.

Question 24

Erklären Sie, warum professionelle Softwareentwicklung nicht nur die Programme einschließt, die für Kunden entwickelt werden.

Answer 24

Professionelle Softwareentwicklung umfasst nicht nur die Erstellung von Kundensoftware, sondern auch verschiedene Methoden und Prinzipien, um qualitativ hochwertigen und wartbaren Code zu gewährleisten. Da die Entwicklung oft vom Budget, Zeitrahmen und Projektumfang des Kunden abhängt, erfordert sie auch sorgfältige Planung und Projektmanagement, um die gewünschten Ziele effizient zu erreichen.

Question 25

Warum ist es effizienter, Pair Programming zu nutzen, als zwei unabhängige Programmierer?

Answer 25

Pair Programming ist effizienter als zwei unabhängige Programmierer, da es die Fehlerrate reduziert und die Qualität des Codes verbessert. Durch die Zusammenarbeit können Probleme schneller erkannt und behoben werden, da beide Programmierer kontinuierlich Code überprüfen und Feedback geben können, was zu robusterem und wartungsfreundlicherem Code führt.

Question 26

Anwendungskontext und Branchen

Answer 26

Software ist relevant für Produktentwicklung in allen Branchen. Anwendungsbereiche neben reinen softwarebasierten IT-Produkten z.B. Luftund Raumfahrt, Verteidigung, Medizintechnik und Automobilindustrie. Model-Based Software Engineering als Schlüsselkompetenz für Komplexitätsbeherrschung in Entwicklung von Softwaresystemen und softwareintensiven Systemen → meist Software im Anwendungskontext

Question 27

Systemdenken

Answer 27

▪ Systemdenken ist als Prozess und Ansatz zur Problemlösung definiert
▪ Systemische Analyse / Synthese, um in Systemen Wechselwirkungen
zwischen Elementen zu untersuchen
Kernbegriffe:
▪ Systemgrenze / Systemumgebung
▪ Elemente / Wechselwirkungen (Relationen)
▪ Systemeigenschaften / Funktionen
▪ Digitale Modelle / Systemmodell
▪ Blackbox / Greybox / Whitebox

Question 28

Trennung von Problem- und Lösungsraum

Answer 28

Problemraum
▪ dient dem Erfassen, Analysieren und Verstehen
des zu lösenden technischen Problems
▪ Anwendungskontext und Zweck definieren
▪ Formulierung lösungsneutraler Anforderungen
Lösungsraum
▪ dient zur Beschreibung und technischen
Darstellung einer Software-/Systemlösung
▪ Fokus liegt auf Software-/Systemfunktionen
▪ Definition logischer und technischen
Komponenten / Module sowie Schnittstellen

Question 29

Funktionale Dekomposition

Answer 29

Die funktionale Dekomposition ist ein Prinzip, bei dem diese Funktionen des Systems in kleinere, handhabbare Teilfunktionen zerlegt werden, die unabhängig entwickelt und gewartet werden können.
Angewandte Systemkonzepte:
▪ Funktionales Konzept
▪ Hierarchisches Konzept

Question 30

Modularisierung

Answer 30

▪ Gliederung von Elementen von Software / System nach ähnlichen Merkmalen
▪ im Software Engineering ist ähnliches Merkmal meist die Funktionalität:
- Gliederung nach Input / Output-Verhalten
- Gliederung nach funktionalen Schnittstellen
▪ Komplexität wird gekapselt und extern nur über Schnittstellen kommuniziert
Angewandte Systemkonzepte: Funktionales Konzept

Question 31

Strukturierung

Answer 31

Strukturierung im Software Engineering ist das Prinzip, Software in logische, funktionale Module zu unterteilen, um Komplexität zu reduzieren und die Wartbarkeit zu verbessern. Jedes Modul hat klare Schnittstellen, die den Austausch von Daten und Funktionen ermöglichen, wodurch das System flexibler und erweiterbar wird.
▪ Angewandte Systemkonzepte
- Strukturelles Konzept
- Holistisches Konzept

Question 32

Kombination einzelner Prinzipien

Answer 32

▪ Kombination möglich z.B.
▪ Trennung von Problem- und Lösungsraum
▪ funktionale Dekomposition
▪ Modularisierung & Strukturierung
→ ermöglicht rekursive Spezifikation des Softwaresystems („Zig-Zagging-Approach“)
▪ Kombinationen je nach konkreter Aktivität in Prozessmodellen
▪ „Prinzipien-Baukasten“ als Metamodell für Software Engineering Aktivitäten

Question 33

Methoden

Answer 33

Abgeschlossenes Vorgehen zur Anwendung in
spezifischen Situationen. In Software beschreibt es einen Teilalgoritmus. Kann auch als strukturierte Vorgehensweise verstanden werden.

Question 34

3 Gemeinsamkeiten und 3 Unterschiede zwischen Software Engineering und Programmierung

Answer 34

Gemeinsamkeiten
1. Ziel der Softwareerstellung: Beide wollen funktionierende Software entwickeln, die den Nutzern passt.
2. Nutzung von Programmiersprachen: Sowohl im Software Engineering als auch in der Programmierung werden Programmiersprachen verwendet, um die Software zu schreiben.
3. Problemlösung: Beide konzentrieren sich darauf, konkrete Probleme zu lösen und passende Lösungen zu erstellen.
Unterschiede:
1. Software Engineering beinhaltet unter Anderem die strukturierte Planung, Analyse, Umsetzung und Abnahme von Software, während Programmierung sich nur mit der Umsetzung beschäftigt.
2. Programmierung kann als Teil des Software Engineerings betrachtet werden, das wiederum eine Disziplin der Informatik ist.
3. Software Engineering bezieht sich oft auf das Entwickeln von großen, komplexen Systemen, die Teamarbeit und Koordination erfordern. Programmierung hingegen wird oft als Einzelaktivität betrachtet, die in kleineren Aufgaben durchgeführt wird.

Question 35

Mars Climate Orbiter

Answer 35

Die Sonder der NASA kam bei einer Mission dem Mars zu nah und wurde durch die Reibungshitze mit der Atmosphäre zerstört. Grund war eine Konstante, die statt im metrischen im imperiellen Maßsystem verwendet wurde. Der Fehler entstand durch eine fehlerhafte Kommunikation mit dem US-amerikanischer Rüstungs- und Technologiekonzern Lockheed Martin, der für das Navigatinossystem zuständig war.

Question 36

Flugzeuglandung LH 2904

Answer 36

Der Hersteller ging davon aus, dass das Flugzeug den Boden erst richtig berührt, wenn das Fahrwerk mit mindestens 12 Tonnen belastet wird und die Räder sich drehen. Auf der nassen Landebahn war aber so viel Wasser auf der Fläche, dass das Flugzeug zwar landete, die Räder sich aber sehr langsam drehten. Deshalb dachte der Bordcomputer, das Flugzeug sei noch nicht richtig auf dem Boden, und verhinderte, dass die Bremsen aktiviert wurden.die Bedingungen in der Software berücksichtigten nicht alle möglichen Szenarien. Insbesondere wurden Bedingungen wie Aquaplaning auf nassen Landebahnen nicht richtig erfasst.

Question 37

Absturz der Ariane 5

Answer 37

Der Jungfernflug der Ariane 5-Rakete endete in einer Explosion. Grund dafür ist ein Fehler in einem Programm. Bei dem Startvorgang kamm es zum arithmetischen Überlauf einer Variable, was zu dem Absturz des
Navigationscomputers führte. Die daraufhin ausgegebenen diagnostischen Daten wurden als massive Kursabweichung interpretiert. Daraufhin zerriss die Rakete beim Versuch den vermeidlichen Fehler zu korrigieren, was wiederum die Selbstzerstörung auslöste. Nicht nur der Überlauf der Variable, sondern
auch der darauf folgende Absturz der Systeme sind Fehler in der Software.

Question 38

Therac-25

Answer 38

Der Softwarefehler betraf ein Flag, das die Positionsprüfung des Wolframtargets signalisieren sollte, aber es wurde während der Einstellungsphase ständig erhöht und bei einem Überlauf auf 0 zurückgesetzt. Wenn der Bediener zu diesem Zeitpunkt die Datenübernahme startete, übersprang das System die Prüfung, ob das Wolframtarget im Strahlengang war.

Question 39

Softwareintensive Systeme sind gekennzeichnet…

Answer 39

Softwareintensive Systeme sind gekennzeichnet durch die Komplexität der Algorithmen, der Systemumgebung und des zeitabhängigen Verhaltens.

Question 39

Herausforderungen von softwareintensive Systeme

Answer 39

Herausforderungen
▪ Entwicklung, Betrieb und Wartung von Softwarekomponenten in softwareintensiven Systemen erfordert sorgfältige Anwendung von Software Engineering Prinzipien
▪ Zusammenarbeit zwischen Softwareingenieuren und weiteren Fachexperten ist aufgrund Komplexitätsbeherrschung für Zuverlässigkeit, Sicherheit und Effizienz notwendig