Seminar Eclipse Papyrus – Papyrus for Robotics und RobMoSys

Das Seminar behandelt komponentenbasierte Robotikmodellierung mit Papyrus for Robotics im RobMoSys-orientierten Vorgehen. Services, Ports, Daten, Verhalten, Plattformzuordnung, Varianten und Integrationsverträge werden zu einem überprüfbaren Robotiksystemmodell verbunden.

Inhaltsverzeichnis

• Lernziele und fachliche Einordnung
• Schrittweise Seminarinhalte
• Praxisübungen und Laborszenarien
• Zielgruppe und Voraussetzungen
• Didaktik und Arbeitsweise

Lernziele

• RobMoSys-orientierte Rollen, Artefakte und Modellierungsebenen einordnen.
• Robotikkomponenten mit Services, Ports und Verträgen strukturieren.
• Daten, Kommunikation und reaktives Verhalten konsistent modellieren.
• Komponenten auf Zielplattformen zuordnen und Varianten beherrschen.
• Ein integriertes Modell für Validierung, Simulation und Implementierungsübergabe erstellen.

Schrittweise Seminarinhalte

1. RobMoSys-Vorgehen und Modellgrenzen

Schwerpunkt: Rollen, Tier-Ebenen, Komponentenlieferanten, Systemintegratoren, Verträge und Verantwortlichkeiten.

1. Fragestellung, Systemgrenze und Entscheidungskriterien für den Themenblock „RobMoSys-Vorgehen und Modellgrenzen“ festlegen.
2. Folgende Größen, Rollen, Elemente und Annahmen werden strukturiert: Rollen, Tier-Ebenen, Komponentenlieferanten, Systemintegratoren, Verträge und Verantwortlichkeiten.
3. Das Analyse- oder Entscheidungsmodell in Papyrus schrittweise aufbauen und mit prüfbaren Daten versehen.
4. Alternativen, Randbedingungen, Lücken und widersprüchliche Annahmen mit definierten Szenarien untersuchen.
5. Als Arbeitsergebnis ein Rollen- und Artefaktmodell für das Robotikprojekt dokumentieren und als nachvollziehbare Entscheidungsbasis freigeben.

2. Komponenten und Services

Schwerpunkt: Komponententypen, Service Definitionen, Service Requests, Ports, Verträge und Wiederverwendung.

1. Modellierungsziel, Abgrenzung und Qualitätskriterien für den Themenblock „Komponenten und Services“ festlegen.
2. Folgende Modellelemente, Beziehungen und Regeln werden strukturiert: Komponententypen, Service Definitionen, Service Requests, Ports, Verträge und Wiederverwendung.
3. Das Modell in Papyrus schrittweise anlegen, verknüpfen und in geeigneten Repräsentationen darstellen.
4. Semantik, Konsistenz, Vollständigkeit, Lesbarkeit und Fehlerfälle mit definierten Prüfschritten kontrollieren.
5. Als Arbeitsergebnis eine strukturierte Robotikkomponentenbibliothek dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Modellierungsstandard überführen.

3. Kommunikation und Datenmodelle

Schwerpunkt: Nachrichten, Datentypen, Ereignisse, Anfrage-Antwort, Publish-Subscribe und Semantik.

1. Modellierungsziel, Abgrenzung und Qualitätskriterien für den Themenblock „Kommunikation und Datenmodelle“ festlegen.
2. Folgende Modellelemente, Beziehungen und Regeln werden strukturiert: Nachrichten, Datentypen, Ereignisse, Anfrage-Antwort, Publish-Subscribe und Semantik.
3. Das Modell in Papyrus schrittweise anlegen, verknüpfen und in geeigneten Repräsentationen darstellen.
4. Semantik, Konsistenz, Vollständigkeit, Lesbarkeit und Fehlerfälle mit definierten Prüfschritten kontrollieren.
5. Als Arbeitsergebnis ein konsistentes Kommunikations- und Datenmodell dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Modellierungsstandard überführen.

4. Verhalten und Zustandsautomaten

Schwerpunkt: Komponentenmodi, Zustände, Transitionen, Events, Guards, Fehlerzustände und Recovery.

1. Modellierungsziel, Abgrenzung und Qualitätskriterien für den Themenblock „Verhalten und Zustandsautomaten“ festlegen.
2. Folgende Modellelemente, Beziehungen und Regeln werden strukturiert: Komponentenmodi, Zustände, Transitionen, Events, Guards, Fehlerzustände und Recovery.
3. Das Modell in Papyrus schrittweise anlegen, verknüpfen und in geeigneten Repräsentationen darstellen.
4. Semantik, Konsistenz, Vollständigkeit, Lesbarkeit und Fehlerfälle mit definierten Prüfschritten kontrollieren.
5. Als Arbeitsergebnis ein überprüfbares reaktives Komponentenverhalten dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Modellierungsstandard überführen.

5. Systemkomposition und Integration

Schwerpunkt: Komponenteninstanzen, Connectoren, Servicekompatibilität, Abhängigkeiten und Integrationsgrenzen.

1. Modellierungsziel, Abgrenzung und Qualitätskriterien für den Themenblock „Systemkomposition und Integration“ festlegen.
2. Folgende Modellelemente, Beziehungen und Regeln werden strukturiert: Komponenteninstanzen, Connectoren, Servicekompatibilität, Abhängigkeiten und Integrationsgrenzen.
3. Das Modell in Papyrus schrittweise anlegen, verknüpfen und in geeigneten Repräsentationen darstellen.
4. Semantik, Konsistenz, Vollständigkeit, Lesbarkeit und Fehlerfälle mit definierten Prüfschritten kontrollieren.
5. Als Arbeitsergebnis eine vollständige Robotiksystemkomposition dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Modellierungsstandard überführen.

6. Deployment und Plattformzuordnung

Schwerpunkt: Rechenknoten, Middleware, Geräte, Netzwerke, Ressourcenanforderungen und Allokationen.

1. Modellierungsziel, Abgrenzung und Qualitätskriterien für den Themenblock „Deployment und Plattformzuordnung“ festlegen.
2. Folgende Modellelemente, Beziehungen und Regeln werden strukturiert: Rechenknoten, Middleware, Geräte, Netzwerke, Ressourcenanforderungen und Allokationen.
3. Das Modell in Papyrus schrittweise anlegen, verknüpfen und in geeigneten Repräsentationen darstellen.
4. Semantik, Konsistenz, Vollständigkeit, Lesbarkeit und Fehlerfälle mit definierten Prüfschritten kontrollieren.
5. Als Arbeitsergebnis ein nachvollziehbares Deploymentmodell dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Modellierungsstandard überführen.

7. Varianten, Parameter und Wiederverwendung

Schwerpunkt: Produktvarianten, Konfigurationen, optionale Komponenten, Parameterwerte und Bibliotheksregeln.

1. Modellierungsziel, Abgrenzung und Qualitätskriterien für den Themenblock „Varianten, Parameter und Wiederverwendung“ festlegen.
2. Folgende Modellelemente, Beziehungen und Regeln werden strukturiert: Produktvarianten, Konfigurationen, optionale Komponenten, Parameterwerte und Bibliotheksregeln.
3. Das Modell in Papyrus schrittweise anlegen, verknüpfen und in geeigneten Repräsentationen darstellen.
4. Semantik, Konsistenz, Vollständigkeit, Lesbarkeit und Fehlerfälle mit definierten Prüfschritten kontrollieren.
5. Als Arbeitsergebnis ein kontrolliertes Varianten- und Konfigurationsmodell dokumentieren, fachlich abnehmen und in einen wiederholbaren Modellierungsstandard überführen.

8. Validierung und Toolchain-Übergabe

Schwerpunkt: Modellregeln, Schnittstellenprüfung, Szenarien, Simulation, Codegenerierung und Integrationsabnahme.

1. Beteiligte Systeme, Modellgrenzen und Integrationsziele für den Themenblock „Validierung und Toolchain-Übergabe“ erfassen.
2. Folgende Schnittstellen, Daten und Abbildungsregeln werden festgelegt: Modellregeln, Schnittstellenprüfung, Szenarien, Simulation, Codegenerierung und Integrationsabnahme.
3. Die Modell-, Daten- oder Toolverbindung schrittweise konfigurieren und mit repräsentativen Artefakten durchführen.
4. Rundlauf, Datenverlust, Referenzen, Fehlerbehandlung und Wiederholbarkeit mit Positiv- und Negativfällen prüfen.
5. Als Arbeitsergebnis einen validierten Übergabestand für die weitere Toolchain dokumentieren und in einen kontrollierten Integrationsprozess überführen.

Praxisübungen und Laborszenarien

• Modellierung einer Robotikkomponente mit Services und Ports.
• Erstellung eines reaktiven Zustandsmodells mit Fehlerbehandlung.
• Komposition mehrerer Komponenten und Prüfung ihrer Serviceverträge.
• Zuordnung auf eine Beispielplattform mit Variantenentscheidung.

Zielgruppe und Voraussetzungen

Zielgruppe: Robotikentwicklung, Systemintegration, Embedded Engineering, MBSE, Softwarearchitektur und technische Forschung und Entwicklung.

Voraussetzungen: UML- und Komponentenmodellierungskenntnisse sowie Grundverständnis verteilter oder eingebetteter Robotiksysteme.

Didaktik und Arbeitsweise

Die Themenblöcke verbinden Fachkonzept, Demonstration, eigenständige Modellierung, Qualitätsprüfung und Dokumentation. Ein durchgängiges Laborszenario sorgt dafür, dass die Ergebnisse technisch und methodisch zusammenpassen.