A framework for co-simulation of human–machine interfaces in Cyber-Physical Systems (CPS) is presented. The framework builds on formal (i.e. mathematical) methods. It aims to support the work of formal methods experts in charge of modelling and analysing safety-critical aspects of user interfaces in CPS. To carry out these modelling and analysis activities, formal methods experts usually need to engage with domain experts that may not fully understand the mathematical details of formal analysis results. The framework presented in this work mitigates this communication barrier by allowing formal methods experts to create interactive prototypes driven by formal models. The prototypes closely resemble the visual appearance of the system being developed. They can be used to discuss details of the formal analysis effort without showing any mathematical detail. An existing prototyping toolkit based on formal methods is used as baseline technology. Novel functionalities are developed for automatic generation of interactive prototypes supporting the Functional Mockup Interface (FMI), a de-facto standard technology for simulation of complex systems. Using the FMI interface, the prototypes can be integrated with simulations of other system components. The architecture of the framework is presented, along with a verification of core aspects of its functionalities. A case study based on a medical system is used to demonstrate the capabilities of the framework.

中文翻译：

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基于FMI的人机界面协同仿真的框架

提出了一种用于在网络物理系统（CPS）中进行人机界面协同仿真的框架。该框架建立在形式（即数学）方法上。它旨在支持负责建模和分析CPS用户界面安全关键方面的形式方法专家的工作。为了进行这些建模和分析活动，形式方法专家通常需要与可能无法完全理解形式分析结果的数学细节的领域专家合作。通过允许正式方法专家创建由正式模型驱动的交互式原型，本文中提出的框架减轻了沟通障碍。原型与正在开发的系统的外观极为相似。它们可用于讨论形式分析工作的细节，而无需显示任何数学细节。现有的基于形式化方法的原型工具包被用作基准技术。开发了用于自动生成支持功能模型接口（FMI）的交互式原型的新颖功能，该模型是用于复杂系统仿真的事实上的标准技术。使用FMI接口，可以将原型与其他系统组件的仿真集成在一起。介绍了该框架的体系结构，并验证了其功能的核心方面。基于医疗系统的案例研究用于演示框架的功能。开发了用于自动生成支持功能模型接口（FMI）的交互式原型的新颖功能，该模型是用于复杂系统仿真的事实上的标准技术。使用FMI接口，可以将原型与其他系统组件的仿真集成在一起。介绍了该框架的体系结构，并验证了其功能的核心方面。基于医疗系统的案例研究用于演示框架的功能。开发了用于自动生成支持功能模型接口（FMI）的交互式原型的新颖功能，该模型是用于复杂系统仿真的事实上的标准技术。使用FMI接口，可以将原型与其他系统组件的仿真集成在一起。介绍了该框架的体系结构，并验证了其功能的核心方面。基于医疗系统的案例研究用于演示框架的功能。以及对其功能的核心方面的验证。基于医疗系统的案例研究用于演示框架的功能。以及对其功能的核心方面的验证。基于医疗系统的案例研究用于演示框架的功能。