Kritikus kiberfizikai rendszerek koszimuláció-alapú megbízhatósági vizsgálata heterogén szimulációs környezetben
A kritikus kiberfizikai rendszerek az élet egyre több területén megtalálhatóak és fontos funkciókat nyújtanak számunkra. Ilyenek többek között az autóipari, a vasúti, az űripari és villamos energetikai alkalmazások is, amelyek esetén kiemelten fontos a megbízható és biztonságos működés. Emiatt a kritikus kiberfizikai rendszerek fejlesztése során elsődleges szempont a robosztus, hibatűrő architektúrák tervezése és verifikálása. Mivel az architektúra hibáinak javítása egyre nehezebb a fejlesztés előrehaladtával, ezért kiemelten fontos a rendszerben hibák hatásainak a minél korábbi kiértékelése a fejlesztési folyamat során. Emiatt a kritikus kiberfizikai rendszerek fejlesztése során előszeretettel használják a modellvezérelt tervezési paradigmát és szimuláció-alapú verifikációs technikákat.
Komplex kiberfizikai rendszerek vizsgálata esetén a fizikai rendszerek megépítése és tesztelése helyett hatékonyabb, olcsóbb és gyorsabb megoldás lehet szimulációkat készíteni, amely használatával a hibák a tervezés korai fázisaiban is hatékonyan megtalálhatóak. A fizikai rendszerek modellezése során a megfelelő absztrakciót kiválasztva átlátható és kezelhető modelleket kaphatunk, amelyek támogatják a mérnöki megértést. Azonban a mérnöki gyakorlatban a rendszer különböző aspektusait a rendszernek más és más modellező nyelvek és eszközök segítségével reprezentálhatják. A rendszer architektúra heterogén természete problémát jelenthet a verifikáció során.
Egy rendszer megbízhatóságának vizsgálata során a legkülönbözőbb külső és belső eseményekre, azaz hibákra kellhet felkészülni, többek között tranziens kommunikációs és mérési hibák, permanens hardver hibák és gyártási hibák is megjelenhetnek. Létezhetnek olyan kritikus hiba kombinációk, amelyek hatására a rendszer veszélyes állapotba kerülhet. A rendszer működésének vizsgálatakor célom volt az architektúrák biztonságosságának kiértékelése és a variánsok összehasonlítása.
Dolgozatomban bemutatok egy új és innovatív rendszertervezési megközelítést, amely lehetővé teszi a szoftver és hardver komponensek hibatűrésének verifikációját a szoftveres, hardveres, környezeti és hibamodellek koszimulációjának segítségével. A lehetséges hibák vizsgálatának céljából támogatjuk a folytonos állapotú és idejű fizikai rendszermodellek hiba modellekkel való kibővítését. A hardveres és szoftveres megoldások szorosan összekapcsolódnak, egy rendszer hardveres és szoftveres részét együtt szükséges kezelni, így koszimulációs módszert alkalmaztam szabványos interfészeken keresztül. A modellezésben lehetőség van a környezet hatásának figyelembe vételére is. A megközelítésem alkalmazhatóságát esettanulmányok segítségével vizsgáltam.
szerző
-
Dóra Márton
Villamosmérnöki szak, alapképzés
alapképzés (BA/BSc)
konzulensek
-
Dr. Vörös András
egyetemi docens, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék -
Nagy Simon József
Doktorandusz, Méréstechnika és Információs Rendszerek Tanszék