J. Kloos

Fraunhofer Institute for Experimental Software Engineering IESE, Kaiserlautern, Rheinland-Pfalz, Germany

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  • J. Kloos, T. Hussain, R. Eschbach
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    ABSTRACT: One important aspect of the quality assurance process of safety-critical embedded systems is verifying the appropriateness, correctness of the implementation and effectiveness of safety functions. Due to the rapid growth in complexity, manual verification activities are no longer feasible. This holds especially for testing. A popular method for testing such complex systems is model-based testing. Recent techniques for model-based testing do not sufficiently take into consideration the information derived from the safety analyses like Failure Mode and Effect Analysis and Fault Tree Analyses (FTA). In this paper, we describe an approach to use the results of FTA during the construction of test models, such that test cases can be derived, selected and prioritized according to the severity of the identified risks and the number of basic events that cause it. This approach is demonstrated on an example from the automation domain, namely a modular production system. We find that the method provides a significant increase in coverage of safety functions, compared to regular model based testing.
    Software Testing, Verification and Validation Workshops (ICSTW), 2011 IEEE Fourth International Conference on; 04/2011
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    ABSTRACT: One aspect often neglected during the development of autonomous mobile robots is the systematic validation of their overall behavior. Especially large robots applied to real-world scenarios may cause injuries or even human death and must therefore be classified as safety-critical. In this paper, a generic approach to defining and executing purposeful test runs using domain-specific languages (dsls) is presented. Test cases can be defined in an appropriate test description language (first dsl). These test cases can be derived automatically using a model-based testing approach, for which a test model has to be created. Hence, a second dsl for the creation of the test model is presented. It is further shown how the generated test cases are automatically executed and evaluated. The paper concludes with the application of the approach to the autonomous off-road robot ravon.
    KI 2010: Advances in Artificial Intelligence, 33rd Annual German Conference on AI, Karlsruhe, Germany, September 21-24, 2010. Proceedings; 01/2010
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    ABSTRACT: We are surrounded by ever more dependable systems, such us driving assistance systems from the automotive domain or life-supporting systems from the medical domain. Due to their increasing complexity, not only the development of but also the quality assurance for such systems are becoming increasingly difficult. They may cause various degrees of harm to their environment. Hence, in order to reduce risks associated with these systems, development as well as quality assurance normally use risk analysis as a basis for constructive and analytical measures against these risks. One of the aims of quality assurance is fault detection and fault forecasting. In this paper, the authors present indicator-based inspections using Goal Indicator Trees, a novel risk-oriented quality assurance approach for fault detection. It can be used to detect faults of different types, like safety faults or security faults. Starting from typical risk analysis results like FMECA and FTA, the approachsystematically derives quality goals and refines these goals into concrete quality indicators that guide the indicator-based inspection. Quality indicators can be mapped to concrete checklists and concrete inspection goals in order to support inspectors checking artifacts in a fine-grained way with respect to certain quality properties. The approach is explained and demonstrated with respect to the quality property safety, but tends to be generalizable to further quality properties.
    Software Engineering 2010 - Fachtagung des GI-Fachbereichs Softwaretechnik, 22.-26.2.2010 in Paderborn; 01/2010
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    Johannes Kloos, Robert Eschbach
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    ABSTRACT: This paper considers the problem of model-based testing of a class of safety-critical systems. These systems are built up from components that are connected a network-like structure. The number of possible structures is usually large. In particular, we consider the following issue: For many of these systems, each instance needs its own set of models for testing. On the other hand, the instances that should be tested will have to be chosen so that the reliability statements are generally applicable. Thus, they must be chosen by a domain expert. The approach in this paper addresses both of these points. The structure of the instance of system under test is described using a domain-specific language, so that a domain expert can easily describe a system instance for testing. At the same time, the components and composition operators are formalized. Using a structure description written in the DSL, corresponding test models can be automatically generated, allowing for automated testing by the domain expert. We show some evidence about the feasibility of our approach and about the effort required for modelling an example, supporting our belief that our approach improves both on the efficiency and the expressivity of current compositional test model construction techniques.
    Electronic Notes in Theoretical Computer Science. 01/2010;
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    ABSTRACT: We are surrounded by ever more systems with high dependability requirements, such as driving assistance systems from the automotive domain or life-supporting systems from the medical domain. The increasing complexity of these systems makes it more difficult not only to develop them, but also to perform quality assurance on them. Hence, in order to improve their quality, respectively reduce the potential harm associated with these systems, systematic quality assurance should be performed. In this paper, the authors present so-called Goal Indicator Trees (GITs), which support inspectors in performing an inspection, thereby assuring the quality of certain artifacts and consequently improving the quality of the overall system. The focus of this paper is the development of the GITs. The approach is explained and demonstrated with respect to the quality property safety, but it can be generalized to further quality properties.
    36th EUROMICRO Conference on Software Engineering and Advanced Applications, SEAA 2010, Lille, France, September 1-3, 2010; 01/2010
  • Johannes Kloos, Robert Eschbach
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    ABSTRACT: In this work, we present a results from case study ontesting a highly configurable, safety-critical system from therailway domain using model-based risk-oriented testing. Inthe construction of the system and test models, we face thefollowing problems: (i) A domain expert will usually not beknowledgeable in the construction of system models, but hasvery detailed knowledge which configurations of the systemwill be especially critical (e.g., prone to head-on collisions).Thus, a method for the construction of system and testmodels from domain-specific descriptions is necessary. (ii)The system model shall be validatable against the system’srequirements. (iii) The verification of the system modelagainst safety requirements should be possible. We willdemonstrate an approach based on DSLs, compositionalconstruction of Mealy machines and a proof technique asa solution to these three problems.
    Software Testing Verification and Validation Workshop, IEEE International Conference on. 03/2009;
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    ABSTRACT: In dieser Arbeit stellen wir erste Ideen für ei-ne Methode zur automatischen Ableitung risikoreicher Testfälle vor. Diese Testfälle werden aus Modellen abgelei-tet, die speziell zum Testen erstellt wurden. Das hier vorge-stellte Verfahren ist eine Anpassung des modellbasierten statistischen Testens für risikoreiche Systeme. Dabei ver-wenden wir Markov-Ketten, die das Nutzungsverhalten beschreiben. Diese Markov-Ketten werden so verändert, dass nur risikoreiche Testfälle, die eine realistische Nutzung des Systems darstellen, erzeugt werden. Dadurch kann die Zuverlässigkeit des Systems in kritischen Situationen ermit-telt werden.
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    ABSTRACT: Dieser Bericht fasst die Arbeiten und die Ergebnisse des Deliverables D-5.3 zusammen. Es stellt die Übertragung des Verfahrens von D-5.1 und D-5.2 auf kontinuierliches Monitoring dar. Hierzu werden Methoden aus der statistischen Qualitätskontrolle verwendet, um Änderungen in den Zuverlässigkeits- und Risikoaussagen über das Systems zu erkennen und auf diese Art das zugrunde liegende Testmodell anzupassen. Bei starken Abweichungen können dann diagnostische Testfälle durchgeführt werden, um die Zuverlässigkeitwerte des Systems neu zu bestimmen oder Fehler zu finden.
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    ABSTRACT: Dieses Dokument ist ein Bericht zu AP-5.1. Es betrachtet Verfahren zur bedingten Durchführung von Testfällen unter Verwendung des Wissens, das aus der vorherigen Ausführung anderer Testfälle gewonnen wurde. Hierzu wird ein Verfahren entwickelt, das während der Ausführung der Testsuite solche Testfälle erkennt, die keine weitere Information liefern würden, und deren Ausführung unterbindet.
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    ABSTRACT: Dies Dokument stellt ein Prozessmodell für einen durchgängigen Prozess des risikominimierenden Tests und Vorschlag für die Migration existierender Prozesse (Prozessverbesserung) vor. Das Ziel dieses Projekts ist es, eine komplette Integration der Prozesskette von den Anforderungen bis zur Automatisierung von Testfällen aufzuzeigen. Dieser Prozess besitzt einen hohen Grad an Automatisierung. Das Ziel liegt in der Erstellung eines Anforderungserfassungs- und Testprozesses einschließlich dessen Dokumentation und Publikation in einer praxistauglichen Verfahrensvorschrift. Zur besseren Anwendung der einzelnen Techniken werden diese in ihrem Zusammenhang beschrieben und in einen Software-Entwicklungsprozess eingeordnet.
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    ABSTRACT: Dieses Dokument beschreibt die Arbeiten und Ergebnisse des Deliverables D-5.2. Dieses untersucht die gängigen Techniken der dynamischen Testfallpriorisierung auf ihre Eignung im Rahmen des ranTest-Projektes und erarbeitet eine geeignete Lösung. Als Grundlage hierzu dienen die Ergebnisse aus den vorangegangenen Arbeitspaketen zur statischen Priorisierung und automatischen Ableitung von Testfällen. Dabei wurden die Testfälle mittels einer Markov-Kette, welche das Benutzungsmuster des zu testenden Systems statistisch beschreibt, entsprechend ihrer Auftretenswahrscheinlichkeit ausgewählt. Darauf aufbauend soll in diesem Arbeitspaket nun eine dynamische Neupriorisierung der Testfälle gefunden werden, welche die Ergebnisse von bereits durchgeführten Testfällen und Änderungen am zu testenden System berücksichtigt. Die dynamische Priorisierung wird so lange wiederholt, bis eines der Endkriterien erfüllt ist.
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    ABSTRACT: Beim modellbasierten Testen komplexer Systeme stößt man häufig auf das Problem, dass die Modellierung des Benutzer- und Umgebungsverhaltens in einem einzigen Modell nur sehr umständlich durchzuführen ist und dass die Möglichkeiten zur Wiederverwendung und Modellevoluation sehr gering sind. Aus diesem Grund untersuchen wir, in welcher Form man Benutzungsmodelle mit Hilfe kompositionaler Methoden aus einfacheren Modellen zusammensetzen kann.
    Fraunhofer IESE.
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    ABSTRACT: In diesem Bericht sind testrelevante Entwicklungen und Trends in der Fahrzeugindustrie beschrieben. Dabei wurde eine Literaturrecherche in den aktuellen Ausgaben der industrierelevanten Fachzeitschriften ATZelektonik und Hanser automotive durchgeführt.
    Fraunhofer IESE.
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    ABSTRACT: In this paper, a method is presented that allows to automatically generate test cases for risk-based testing of safety-critical systems. This is done through the systematic construction or refinement of risk-based test models. Our approach works for almost all kinds of model-based testing. In this paper, we use Model-based Statistical Testing as model-based test technique. Statistical testing uses Markov chain test models to describe the stimulation and usage profile of the system under test (SUT). In our method, the test models are refined in such a way that only critical test cases can be generated. The reliability of the SUT can be estimated for critical situations
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    ABSTRACT: Beim modellbasierten Testen komplexer Systeme stößt man häufig auf das Problem, dass die Modellierung des Benutzer- und Umgebungsverhaltens in einem einzigen Modell nur sehr umständlich durchzuführen ist. Die Möglichkeiten zur Wiederverwendung und Modellevolution sind außerdem sehr gering. Aus diesem Grund wird untersucht, in welcher Form man Benutzungsmodelle mit Hilfe kompositionaler Methoden aus einfacheren Modellen zusammensetzen kann. Inhalt dieses Dokuments sind sowohl die mit Industriepartnern ermittelten Anforderungen an diese Technik als auch ein Konzept, wie man Modelle in einer für die Durchführung der Komposition zuträglichen Art darstellen kann. In den folgenden Dokumenten werden dann die entsprechenden Spezifikationstechniken, Auswertungsverfahren und Werkzeuge dokumentiert.