A kötelező előtanulmányi rend az adott szak honlapján és képzési programjában található.

A tárgy célkitűzése, hogy bemutassa a modellalapú rendszertervezés alapvető folyamatait és eszközeit. Ismerteti a specifikáció- és követelménymodellezés alapjait, a funkcionális és extrafunkcionális nézőpontokat integráló modellalkotást, a platform/infrastruktúra modellezést, a modellalapú telepítést, a verifikáció és validáció folyamatát és technikáit (pl. statikus analízis, tesztelés), valamint az automatikus modelltranszformációk és kódgenerátorok szerepét (teszt-, kód/kódkeret-, konfiguráció-, telepítési leíró, dokumentáció-, monitor-generálás). A tárgy alkalmazási példáit az üzleti rendszerek, illetve az intelligens komponensek integrációján alapuló beágyazott rendszerek területéről veszi.

A tantárgy követelményeit eredményesen teljesítő hallgató képes lesz:

1. felsorolni az informatikai rendszerek követelményeik, működési környezetük, struktúrájuk és viselkedésük, architektúrájuk, valamint a futtatóplatformjaik modellezési feladatait,
2. megfogalmazni az informatikai rendszerekkel szembeni követelményeket szabatos formában,
3. használni a rendszertervezés legfontosabb szabványos rendszermodellező nyelveinek eszközkészletét,
4. alkalmazni a rendszertesztelés során a specifikációalapú teszttervezési technikákat.

1-2. hét: Rendszertervezési alapok és követelménymodellezés

A modellalapú tervezés alapfogalmai (fejlesztési folyamatok, követelmény nyelvek, modellek, platformok, verifikáció és validáció), rendszerfejlesztési folyamatok (V modell vs. agilis módszerek), szolgáltatásbiztonság fogalma. A SysML nyelv.

Funkcionális és extrafunkcionális követelmények modellezése és analízise. Nyomonkövethetőség fogalma.

3-4. hét: Strukturális modellek

Strukturális modellek: architektúra ill. logikai komponens tervezés. Építkezés funkcionális blokkokból. Interfész és adattípus tervezés, komponensek közötti kommunikációs útvonalak, kódgenerátorok strukturális modellekhez.

Logikai és fizikai adatok modellezése: Jólformáltsági kényszerek. Profilok. Fizikai paraméterek modellezése (Modelica).

5-6. hét: Szolgáltatásbiztonság és hibatűrés

Hibatűrés alapfogalmak: hiba, hibaok, hibajelenség, rendelkezésre állás vs. megbízhatóság redundancia fajtái szerepe, tervezési minták.

Szolgáltatásbiztonság kiértékelése: kockázat analízis, hibafa, hibamód és hatás analízis (FMEA), megbízhatósági analízis.

7-8. hét: Viselkedési modellek

Viselkedési modellek: adatfolyammodellek (aktivitás diagram), forgatókönyvek (interakció diagram), viselkedési modellek szemantikája.

Reaktív rendszerek: komponensek állapot alapú viselkedésmodellje; kódgenerátor viselkedési modellekhez.

9-10. hét: Platform modellezés és telepítés

Platform és infrastruktúra modellek: Komponens integrációs technológiák, partícionált alkalmazások, infrastruktúra modellek, elosztott architektúrák. Modern platformok (kitekintés): AUTOSAR, MARTE, Cloud.

Modellvezérelt telepítés: extrafunkcionális követelmények kielégítése (teljesítmény, átbocsátóképesség, kapacitásbecslés és erőforrás-allokálás, időbeliség: WCET, ütemezhetőség rendelkezésre állás, memória, optimalizálás,), robosztus partícionálás, konfigurációs leírók automatikus generálása.

11-12. hét: Rendszerverifikáció és validáció

V&V áttekintés: tipikus V&V feladatok áttekintése és helye fejlesztési folyamatban. Követelmény-alapú tesztek definiálása. Specifikáció-alapú teszttervezési technikák.

Modellalapú teszttervezés (integrációs, funkcionális, extra-funkcionális): modellalapú tesztelés és tesztgenerálás. Tesztelési célok, architektúra és tesztesetek specifikálása. UML2 Testing Profile.

13. hét: Automatizálási technikák

Modelltranszformáció és kódgenerátorok: feladata és csoportosítása, főbb megközelítések, gráfalapú technikák, sablon alapú kódgenerátorok (pl. Acceleo / Xtend).

14. hét: Esettanulmányok

Ipari alkalmazások: Modellvezérelt tervezés kritikus beágyazott rendszerekben (pl. autóipar/ repülőgépipar, kiberfizikai rendszerek). Szolgáltatásbiztos üzleti rendszerek tervezés és telepítése.

A gyakorlati órák tartalma:

A hallgatók az alábbi témákból végeznek el (számítógépes vagy tantermi) gyakorlatot egy komplex rendszer tervezése kapcsán:

• Követelményanalízis: követelmények rögzítése és nyomonkövethetősége.
• Rendszermodellezés: strukturális modellek.
• Szolgáltatásbiztonság analízise
• Viselkedési modellek
• Platform modell és allokáció
• Modellalapú rendszertesztelés.
• Kódgenerátorok, modelltranszformációk.

Emellett a gyakorlati órákon biztosítunk lehetőséget házi feladat konzultációra.

• A szorgalmi időszakban: a hallgatóknak 3-4 fős csapatokban egy több fázisból álló, összetett rendszertervezési feladatot kell elkészíteni házi feladatként, amely fázisonként külön kerül beadásra és értékelésre.
• Egy fázisból a lehetséges pontok legalább 40%-át el kell érni az adott fázis elfogadásához.
• Az aláírás feltétele, hogy a fázisok legalább (lefelé kerekített) kétharmada el legyen fogadva.
• A házi feladatra kapott pontszám az elfogadott fázisok a hallgató számára legkedvezőbb - lefelé kerekített - kétharmadára kapott pontjainak összege [normál pontok].
• A minimálisan teljesítendő számú fázisokon túli elfogadott házi feladat fázisokra kapott, megadott limit feletti pontok javíthatják a végleges jegyet, ha az legalább elégséges [extra pontok].
• A vizsgaidőszakban: a kurzus létszámától függően írásbeli vagy szóbeli vizsga.
• A tantárgy teljesítéséhez a vizsgát is külön legalább 40%-os szinten teljesíteni kell.
• Írásbeli vizsga esetén a vizsga két részből áll, melyeket külön-külön is 40%-os szinten teljesíteni kell.
  
• A vizsgajegy a vizsga (50%) és a házi feladat (50%) súlyozásából áll elő, legalább elégséges teljesítés esetén az esetleges extra pontok [max. 15%] jóváírásával.

A házi feladat egyes fázisai nem javíthatók, nem pótolhatók és nem adhatók be késedelmesen.

A féléves házi feladattal kapcsolatban a félév során konzultációs lehetőséget biztosítunk. Ezen felül a gyakorlatok során lehetőség lesz a tárggyal kapcsolatos kérdések megválaszolására.

A tárgy honlapján elérhető segédanyagok. A kitett anyagok az annotált előadás fóliákon kívül tartalmaznak a legfontosabb részekre szöveges és esetenként eszközhasználathoz kapcsolódóan videóalapú eszközkezelési útmutatókat.

Ajánlott irodalom:

M. Brambilla, J. Cabot, M. Wimmer: Model driven software engineering in practice. Morgan & Claypool, 2012.

Sebastien Gerard; Jean-Philippe Babau; Joel Champeau (eds): Model Driven Engineering for Distributed Real-Time Embedded Systems. Wiley, 2005.

Tim Weilkiens: Systems Engineering with SysML/UML: Modeling, Analysis, Design. Morgan Kaufmann, 2008.

Sanford Friedenthal, Alan Moore, and Rick Steiner: A Practical Guide to SysML: The Systems Modeling Language , Second Edition,   Morgan Kaufmann, 2011.

Kapcsolódó OMG szabványok: SysML, UML MARTE profile

A tananyag mélyebb megértésére a házi feladat egyes részfázisaihoz kapcsolódó extra részfeladatok megoldásával nyílik lehetőség. Ezek az extra részfeladatok segítenek jobban megérteni az előadáson kevésbé részletezett ismereteket is.

IMSc pontokat csak a jelest elért hallgatók szerezhetnek. IMSc pontok a következő módon szerezhetők:

• azokért a házi feladatokra kapott extra pontokért, amik nélkül is jelest szerezne a hallgató,
• kiegészítő feladatok a házi feladat egyes részfázisaihoz,
• az oktatókkal egyeztetett opcionális otthoni feladat.

A tárgyban összesen 20 IMSc pont szerezhető a fenti tevékenységekkel a félév elején hirdetett megoszlásban.

Az IMSc pontok megszerzése a programban nem résztvevő hallgatók számára is biztosított.