Entwicklung und Erprobung eines Dienstleistungskonzepts zur Integration von Simulationen in die Kernreaktor-Fernüberwachung

Abstract

Das in dieser Arbeit vorgestellte Dienstleistungskonzept ermöglicht eine einfache und neuartige Integration von Software-Komponenten in komplexen Software-Systemen. Funktionalitäten der einzelnen Komponenten werden als Dienstleistungen angeboten und können von anderen Komponenten nachgefragt werden. Dienstleistungen werden syntaktisch und protokollar einheitlich aufgerufen, was eine große Flexibilität und den Einsatz in Systemen ermöglicht, die situationsbedingt agieren, reagieren und kommunizieren können müssen. Laufende Dienstleistungen können angehalten, wieder aufgenommen und abgebrochen werden. Die Umsetzung erfolgte in C++, stützt sich auf CORBA als Verteilungsmechanismus, ist voll multi-threading-fähig und verfügt über die Fähigkeit, nach einem Ausfall verlorengegangene Dienstleistungen wiederherzustellen und in das laufende System einzugliedern. Das Dienst-leistungsframework wurde unter den Gesichtspunkten Flexibilität, Erweiterbarkeit, Klarheit und unter Ausnutzung moderner, objektorientierter Software-Technologien entwickelt. Es ist vom jeweiligen Anwendungsgebiet und den übertragenen Informationsobjekten unabhängig. Das Dienstleistungsframework wird im komplexen System der Kernreaktor-Fernüberwachung eingesetzt. In diesem sicherheitskritischen Überwachungssystem mussten die Einzelschritte zur Simulation der Ausbreitung, Deposition und Wirkung von luftgetragenen, radioaktiven Nukliden bisher von Menschen koordiniert werden. Diese Einzelschritte werden nun als rechnergestützte Informationsdienstleistungen in das System integriert und sind ohne weiteres menschliches Zutun ständig nutzbar. Als Makroarchitektur wurde für das System ein am Institut konzipiertes und entwickeltes Multi-Agenten-System gewählt. Dabei ist das Dienstleistungsframework das verbindende Rückgrat des Multi-Agenten-Systems. Erfahrungen auf Systemebene werden diskutiert. Dabei geht es vor allem um die Verteilung von Systemwissen und den damit verbundenen Wartungsaufwand und die Gegenüberstellung von eher prozeduralen und eher regelbasierten Vorgängen.

In this dissertation a framework for distributed software services is developed. This allows the easy integration of software components in complex systems. The capabilites of the components are offered as services, which can be consumed by others. Services share a common and generic interface, which increases flexibility and the potential use in systems that have to act, react and communicate flexibly. Services can be suspended, resumed and terminated at run-time. The service framework has been implemented in C++ and uses CORBA as distribution mechanism. It is fully multi-threaded and provides recovery mechanisms in order to safe computation time after a crash. The implementation aims at high flexibility, extensibility, clarity and the use of modern, object-oriented software technologies. The framework is independent of the actual domain and of the data objects that need to be exchanged. The service framework is used in the large-scale Remote Nuclear Reactor Monitoring System of Baden-Württemberg. This mission-critical system simulates the dispersion and deposition of radioactive nuclides and their effects on humans. In the past, the single steps of the simulation had to be co-ordinated by humans. Now, they are provided as automated information services, integrated into the system and are always available. For the system, a special multi-agent system has been employed. The service framework is the backbone of that multi-agent system. Some experiences and insights on the system level are discussed, which cover mainly the distribution of system knowledge and its impact on maintenance costs as well as procedural vs. rule-based problems and approaches.