Konzipierung und prototypische Implementierung eines Continuous Integration-Systems zur Steigerung der Softwarequalität im heterogenen Umfeld der Herstellung von mikroprozessorgesteuerten Prothesen

Abstract

Aufgrund der rapiden technischen Weiterentwicklung von Prothesensystemen für die untere Extremität ist der Umfang der in den elektronischen Prothesen integrierten embedded Software in den vergangenen Jahren enorm angestiegen. Aus diesem Grund, aber auch da es sich bei mikroprozessorgesteuerten Prothesen um sicherheitskritische Systeme handelt, bei denen im Fehlerfall die Gesundheit oder das Leben von Menschen gefährdet wird, muss man der Qualitätssicherung von embedded Software große Bedeutung beimessen. Eine Maßnahme für effektive Qualitätssicherung ist Continuous Integration (CI), welche den Prozess der Integration von Softwarekomponenten verbessert und eine Reihe von qualitätssichernden Maßnahmen regelmäßig und automatisiert durchführt. Ziel dieser Arbeit ist es, die Qualität der immer umfangreicher werdenden embedded Software eines Unternehmens der Orthopädiebranche, welches hochmoderne, elektronische Prothesensysteme herstellt, zu steigern. Um dies zu ermöglichen, soll ein CI-System entsprechend konzipiert und prototypisch implementiert werden. Hierfür wurde zunächst die aktuelle Literatur des Fachgebiets untersucht, um das notwendigeWissen über Softwarequalität und den State-of-the-Art von CI-Systemen zu erlangen. Auf Basis einer umfangreichen Analyse des firmentinternen Test- und Entwicklungsprozesses und den Ergebnissen der Literaturrecherche wurden im nächsten Schritt Anforderungen an das System, welches sich so homogen wie möglich in das Unternehmensumfeld einbetten lassen soll, definiert. Die anschließende Implementierung setzt die zuvor erhobenen Anforderungen in die Praxis um. Abschließend wurde evaluiert, inwiefern das entwickelte System eine Qualitätssteigerung für die embedded Software darstellt. Das Ergebnis ist ein umfangreiches CI-System, welches im allabendlichen Build-Prozess, dem sogenannten -Nightly Build-, eine Reihe von qualitätssichernden Maßnahmen, wie die Kompilierung des Quellcodes, statische Code-Analysen und Modultests durchführt. Die integrierte Anbindung an ein projektspezifisches Versionsmanagementsystem ermöglicht dem System dabei laufenden Zugriff auf den aktuellen Entwicklungsstand. Nach Abschluss des Nightly Builds wird ein detaillierter Report mit den Resultaten des Build-Prozesses an definierte Stakeholder übermittelt. Durch die laufende Qualitätskontrolle im Rahmen des Nightly Builds wird zu einer Qualitätssteigerung der embedded Software beigetragen.

With the swift technical progression of lower limb prosthetics in recent years, the size of the software, which is integrated into prostheses, has grown rapidly. For this reason and because an electronic prosthesis is a safety-critical system, in which errors can jeopardize the health of people, a lot of attention must be given to quality assurance. One measure for effective quality assurance is -Continuous Integration- (CI), which improves the integration of software components and regularly and automatically executes a set of quality assurance measures. The main goal of this thesis was to enhance the quality of the growing embedded software developed by an organization of the orthopedic industry, which produces ultramodern, electronic prosthesis systems, by designing and implementing a CI System. Based on current literature of the subject and an analysis of the test and development process of the company, requirements for a state of the art CI system, which should be able to be embedded in the business environment as homogeneously as possible, got specified. In the next step, those quality-enhancing requirements got implemented. Finally it was evaluated, to what extend the developed system actually increases the quality of the embedded software. The result is a comprehensive CI system that executes a build process every evening, the so called -Nightly Build-, which contains a number of quality assurance measures, such as the compilation of the source code and the execution of static code analysis and unit tests. The integrated connection to a project-specific version management system allows the system ongoing access to the current state of development. After completion, a detailed report with the results of the build process gets transmitted to defined stakeholders.