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Oliver Alt
Modellbasierte Systementwicklung mit SysML
Inhalt
6
Vorwort
12
1 Einleitung
14
1.1 Wer sollte dieses Buch lesen?
16
1.2 Wie geht es weiter?
17
1.3 Webseite zum Buch
17
Teil I: Grundlagen
18
2 Systems Engineering
20
2.1 Was ist ein System?
20
2.2 Systems Engineering
21
2.2.1 Architektur
22
2.2.2 Anforderungen
23
2.2.2.1 Funktionale Anforderungen
23
2.2.2.2 Nichtfunktionale Anforderungen
24
2.2.2.3 Anforderungen und Architektur gehören immer zusammen
24
2.2.2.4 Gute Anforderungen formulieren
26
2.2.3 Systemverhalten
27
2.3 Das Systems-Engineering-Schema
29
3 Modellbasierte Entwicklung
32
3.1 Modell, Abstraktion und Sicht
32
3.2 Modellgetriebene Architektur
35
3.3 Metamodelle
37
3.4 Domänenspezifische Modellierung
38
3.5 Profile
39
3.6 Arbeitsprodukte der modellbasierten Entwicklung
41
4 SysML
42
4.1 Was ist SysML?
42
4.2 SysML ist die Basis der Systementwicklung
43
4.3 SysML und UML
45
4.4 Grundkonzepte der Objektorientierung
45
4.4.1 Klassen und Objekte
46
4.4.2 Vererbung
47
4.4.3 Spezielle Instanzen: Parts
49
4.4.4 Blöcke und Properties
49
4.5 Trennung von Modell und Sicht
51
4.6 SysML-Diagramme
53
4.6.1 Diagrammrahmen
54
4.6.2 Das Paketdiagramm
54
4.6.3 Das Blockdefinitionsdiagramm
55
4.6.4 Das interne Blockdiagramm
59
4.6.5 Das parametrische Zusicherungsdiagramm
60
4.6.6 Das Anwendungsfalldiagramm
62
4.6.7 Das Anforderungsdiagramm
64
4.6.8 Das Sequenzdiagramm
66
4.6.9 Das Aktivitätsdiagramm
67
4.6.9.1 Das Tokenkonzept der Aktivitätsdiagramme
69
4.6.9.2 Der Kontrolloperator
71
4.6.10 Das Zustandsdiagramm
72
4.7 Weitere SysML-Konstrukte
73
4.7.1 Die Allokation
73
4.7.2 Viewpoints und Views
74
4.7.3 Profile
75
4.7.4 Elemente, die nur auf Diagrammen und nicht im Modell vorkommen
75
4.8 Was SysML nicht ist ...
76
Teil II: Praktische Anwendung
78
5 Werkzeugauswahl und -einsatz
80
5.1 Kriterien für die Werkzeugauswahl
81
5.2 Werkzeuginfrastruktur
84
5.3 Werkzeugtest und -freigabe
84
5.4 Enterprise Architect
85
5.4.1 Bearbeitung der Modelle
87
5.4.2 Erweiterte Funktionen
88
5.4.2.1 Erstellung von Profilen
88
5.4.2.2 Erstellung von Add-ins
92
5.4.3 Die Rolle von Add-ins und Werkzeugen im Entwicklungskontext
95
6 Definition des Entwicklungskontexts
96
6.1 Prozesse sind zwingend notwendig
96
6.2 Das allgemeine V-Modell
98
6.3 Prozessmodelle und Entwicklungsnormen
99
6.3.1 CMMI, SPICE und Automotive SPICE
100
6.3.2 Systems-Engineering-Handbuch des INCOSE
103
6.3.3 ISO 61508 und ISO 26262
104
6.4 Funktionale und technische Entwicklung
105
6.4.1 Funktionale Entwicklung
106
6.4.2 Technische Entwicklung
107
6.4.2.1 Technisch-physikalische Architektur
108
6.4.2.2 Technische Wirkkettenarchitektur
109
6.5 Architekturbaukasten
114
6.6 Abstraktionsebenen
115
6.7 Validierung und Verifikation
119
6.8 Nachverfolgbarkeit
120
7 Beispielhafte Anwendung
122
7.1 Ein neuer Entwicklungsauftrag
122
7.2 Eine erste Kontextabgrenzung
123
7.3 Technisches Wirkkettenmodell
125
7.3.1 Kapselung von Komponenten
127
7.3.2 Dekompositionssicht
129
7.3.3 Architekturbasierte Anforderungsfindung
130
7.3.4 Integration des Tests
132
7.4 Physikalisches Modell
134
7.5 Allokation
136
7.6 Erweiterung der Kundenwünsche
138
7.6.1 Technisches Wirkkettenmodell
138
7.6.2 Physikalisches Modell
139
7.7 Verhaltensmodellierung
140
7.8 Fazit
145
8 Unterstützende Prozesse und Konzepte
146
8.1 Versionierung und Baselining
147
8.1.1 Versionierung und Baselining von Modellen
148
8.1.2 Versionierung von Hilfswerkzeugen
149
8.2 Wiederverwendungskonzepte
149
8.3 Variantenmanagement
152
8.3.1 Featuremodellierung
153
8.3.1 Variantengenerierung
154
8.4 Werkzeugintegration
157
8.4.1 Integration von Anforderungen
158
8.4.2 Einbindung der FMEA
158
8.4.3 Einbindung funktionsorientierter Entwicklung
161
8.5 Dokumentengenerierung
162
8.6 Modellüberprüfung und Metriken
163
8.6.1 Formale Modellierungsregeln
163
8.6.2 Metriken
164
9 Modelldetails
166
9.1 Modellstruktur
166
9.2 Auftrennung des Systems in Bausteine
170
10 Einführung von modellbasierter Systementwicklung
174
10.1 Paradigmenwechsel erforderlich
174
10.2 Managementunterstützung
175
10.3 Besetzung der Rollen mit den richtigen Mitarbeitern
176
10.4 Schulungen
176
10.5 Durchgängige Werkzeugkette
177
10.6 Praxiserfahrung ist wichtig
178
11 Ausblick
180
11.1 Metamodellierung
180
11.2 Modelltransformation
184
11.2.1 QVT
185
11.2.2 Modell-zu-Text-Transformation
189
11.3 Object Constraint Language
191
11.4 Modellsimulation
192
11.5 Modellbasiertes Testen
192
11.6 Modellvisualisierung als Stadtplan
193
11.7 Starke Verknüpfung von Anforderungen und Architektur
194
11.8 Nutzung neuer Benutzerschnittstellen
195
11.9 Schlussbemerkung
196
A Modellierungsregeln
198
A.1 Namenskonventionen für Modellelemente
199
A.2 Architekturkomponenten
199
A.3 Architekturschnittstellen (Flow Ports)
200
A.4 Verknüpfungen
200
A.5 Modellstruktur
201
B Einordnung in SPICE
202
C Schnellreferenz Systemmodellierung
206
Stichwortverzeichnis
216
Literatur
212
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