WP4-33: Systementwicklung 7.Semester Vorlesung 3: Aktivitätendiagramm

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1 Fakultät Bauingenieurwesen Institut für Bauinfrmatik, Prf. Dr.-Ing. Scherer WP4-33: Systementwicklung 7.Semester Vrlesung 3: Aktivitätendiagramm Prf. Dr. Raimar J. Scherer 1

2 Allgemeines BIM-basiertes Kperatinsszenari crdinatin pint i crdinatin pint j design sessin designer 1,:Architektur designer 2: Statiker crdinatin persistent cmmn data mdel i persistent cmmn data mdel j check-ut temprary inf HKL, alternative 1 check-in HKL, alternative 2 lcal cnslidated design 2

3 Verallgemeinertes Kperatinsdiagramm- Aktivitätendiagramm Architektur Gebäudeentwurf z.b. Nemetschek Allplan?? Kstenberechnung Mengenermittlung z.b. ARRIBA Statik Tragwerksplanung z.b. Sfistik 1) Welche Aktivitäten sind (für Infrmatinsaustausch) erfrderlich? 2) Welche Infrmatinen werden benötigt und wie sind sie miteinander verknüpft? 3) Wie ist der Infrmatinsfluss (Kmmunikatin)? 4) Wer/Was bearbeitet welche Infrmatinen (Planungsumgebung)? 5) (Snstige) Randbedingungen aus Planungsumgebung und Fachdmäne? TGA HKLS-Planung z.b. DDS-CAD Systemanalyse anhand Aktivitätendiagramm 1. Schritt der Datenmdellerstellung ist ein Aktivitätendiagram (ISO10303-STEP 3

4 Eine allgemeine Methde zur Systembeschreibung ist IDEF0 Representatin des (integrierten) Systems aus Funktins-rientierter Sicht Eine Funktin ist definiert durch: Eingabe Ausgabe Steuerung Mittel (Methde, Akteur etc.) IDEF0 Integrated Definitin fr Functin Mdeling IDEF0 = Mdellierungssprache assziierte Regeln und Techniken zur Entwicklung strukturierter grafischer Representatinen eines Systems der Unternehmens IDEF0 wurde im Rahmen des Integrated Cmputer-Aided Manufacturing (ICAM) Prgramms der US-Luftwaffe entwickelt und basiert auf der ICAM- Architektur 4

5 Unterstützender Text Geschichte vn IDEF0 Während der 1970er suchte das U.S. Air Frce Prgram fr Integrated Cmputer Aided Manufacturing (ICAM) nach Möglichkeiten um die Prduktivität der Prduktin durch systematische Anwendung der Cmputertechnlgie zu verbessern. Als Resultat entwickelte das ICAM Prgramm eine Serie vn Techniken, die als IDEF (ICAM Definitin) Techniken bekannt sind, und die flgendes beinhalten:: IDEF0, zur Entwicklung eines Funktinsmdells. Ein Funktinsmdell ist eine strukturierte Repräsentatin vn Funktinen, Aktivitäten der Przessen des mdellierten Systems der Fachgebiets. IDEF1, zur Entwicklung eines Infrmatinsmdells. Ein Infrmatinsmdell repräsentiert die Struktur und die Semantik vn Infrmatin des mdellierten Systems der Fachgebiets. IDEF2, zur Entwicklung eines Dynamischen Mdells. Ein dynamisches Mdell repräsentiert die zeitabhängigen Verhaltens-Charakteristika des mdellierten Systems der Fachgebiets. 1983, erweiterte das U.S. Air Frce Integrated Infrmatin Supprt System Prgramm die IDEF1 Infrmatinsmdellierungstechnik weiter zur IDEF1X (IDEF1 Extended), einer semantischen Datenmdellierungstechnik. IDEF0 und IDEF1X werden weitgehend durch Regierung, Industrie und Geschäftssektren genutzt um die Mdellierungsansträngungen in einem breiten Bereich vn Geschäfts- und Anwendungsfeldern zu unterstützen. 5

6 Anwendung vn IDEF0 Für neue Systeme kann IDEF0 zur Verbesserung der Entwurfsarbeit verwendet werden, erstens für die Definitin vn Anfrderungen und Spezifikatin der Funktinen und dann zum Entwurf einer Implementierung, die die Anfrderungen erfüllt und die Funktinen ausführt. Für bestehende Systeme kann IDEF0 zur Analyse der Systemfunktinen, des Systemverhaltens und der Mechanismen, die zu ihrer Ausführung führen, verwendet werden. 6

7 Funktin Eine Aktivität, Przess der Transfrmatin wird in IDEF0 als Rechteck mdelliert Beschrieben durch ein Verb, das den Inhalt der Aktivität beschreibt Funktins- Name 7

8 Input Reale Objekte der Daten die zur Ausführung der Funktin ntwendig sind Bezeichnet durch ein Substantiv Input Funktins- Name 8

9 Output Objekte der Daten, die das Resultat der Funktin nach Transfrmatin des Inputs sind Bezeichnet durch ein Substantiv Funktins- Name Output 9

10 Steuerung Bedingungen, die zur Prduktin eines krrekten Outputs erfrderlich sind Bezeichnet durch Substantiv Steuerung Funktins- Name 10

11 Mechanismus Mechanismus (Persn, Gerät der Daten), der die Funktin ausführt Bezeichnet durch ein Substantiv Funktins- Name Mechanismus 11

12 Erweiterte Systembeschreibung (IDEF0) Die zwei grundlegenden Mdell-Kmpnenten sind Funktinen und Daten/Objekte, die mit diesen Funktinen in Wechselwirkung stehen Steuerung Input Funktins- Name Ouput Mechanismus Rechtecke repräsentieren Funktinen die angeben was erreicht werden sll. Der Funktinsname ist ein Verb Pfeile repräsentieren Daten der Objekte, die vn der Funktinen benötigt der durch sie prduziert werden. Jeder Pfeil wird durch ein Substantiv benannt. 12

13 Dekmpsitin in Sub-Systeme Subsysteme können geschachtelt der sequenziell sein Allgemein Tp-Level Kntext Diagramm 0 A0 Eltern Diagram Elterndiagramme repräsentieren einen höheren Abstraktinsgrad als Kinddiagramme Detailliert 1 2 A-0 Dieses Rechteck ist Elter dieses Kinddiagramms Kind Diagramm 3 4 A4 A0 13

14 Unterstützender Text Tp-Level Kntext Diagramm Jedes Mdell sll ein Tp-Level Kntext-Diagramm haben, auf dem der Sinn des Mdells durch eine einzige Funktin und seine Begrenzenden Inputs, Outputs, Steuerungen und Mechanismen repräsentiert wird. Dieses Kntext-Diagramm erhält die Nummer A-0. Die Pfeile auf diesem Diagramm führen zu nicht mit abgebildeten Funktinen ausserhalb des Mdellierungsgebiets. Sie definieren den Mdellfkus. Da das ganze Mdell hier durch ein einziges Rechteck repräsentiert wird, ist der beschreibende Name in diesem Rechteck sehr allgemein. Das selbe gilt für die Schnittstellenpfeile, da diese ebenfalls die gesamte Menge an externen Schnittstellen zum mdellierten Gegenstand repräsentieren. Das A-0 Diagramm definiert außerdem den Anwendungsbereich bzw. die Anwendungsgrenzen und die Ausrichtung. Das A-0 Kntext-Diagramm sll auch kurze Erläuterungen bezüglich der Sichtweise und des Zwecks des Mdells geben, die helfen sllen die Erstellung und die Begrenzung des Mdells zu unterstützen. Die wichtigsten Aspekte werden in der ersten Hierarchieebene mdelliert und werden in Subfunktinen aufgeteilt bis alle relevanten Details adäquat ausgedrückt sind. Jede Subfunktin wird individuell durch ein Rechteck repräsentiert, wbei ein Elternrechteck durch Kinddiagramme auf dem nächst niedrigeren Ebene detailliert wird. Alle Kinddiagramme müssen im Geltungsbereich des Kntext-Diagramms der übergerdneten Ebene liegen. 14

15 Unterstützender Text Kind-Diagramm Die einzige Funktin des Kntext-Diagramms der übergerdeten Ebene kann durch Erstellung vn Kind-Diagrammen in Sub-Funktinen zerlegt werden. Jede dieser Sub-Funktinen kann wiederum in Kind-Diagrammen zerlegt werden. Aus einem gegebenen Diagramm können einige, keine der alle Funktinen zerlegt werden. Jedes Kinddiagramm enthält Kindfunktinen und Pfeile, die zusätzliche Details zur Verfügung stellen. Das Kinddiagramm, das aus der Zerlegung einer Funktin stammt umfasst den selben Mdellbereich wie die Elternfunktin. Daher kann das Kinddiagramm als Inhalt der Elternfunktin betrachtet werden. 15

16 Unterstützender Text Eltern-Diagramm Ein Eltern-Diagramm enthält eine der mehrere Eltern-Funktinen. Jedes nrmale (nicht-kntext) Diagramm ist auch ein Kind-Diagramm, da es per Definitin eine Elternfunktin detailliert. Damit kann ein Diagramm swhl ein Eltern-Diagramm als auch ein Kind- Diagramm sein. Desgleichen kann eine Funktin swhl eine Eltern-Funktin als auch eine Kind- Funktin sein. Die primäre hierarchische Beziehung besteht zwischen der Eltern-Funktin und der Kind-Funktin, die die Eltern-Funktin detailliert. 16

17 Dekmpsitin in Sub-Systeme Ein Diagramm enthält maximal 6 und mindestens 3 Funktinen A43 A4 1 Diese Nummerierung zeigt, dass die Funktin detailliert wurde 2 3 A43 17

18 Geklammerte Pfeile C1 ( ) I1 ( ) ( ) O1 ( ) M1 Die Klammerung eines Pfeils am Rechteck bedeutet, dass die Daten der Objekte, die durch diese Pfeile ausgedrückt werden nicht ntwendig für das Verständnis nachflgender Dekmpsitinsebenen sind und daher nicht im Kinddiagramm enthalten sind. 18

19 Geklammerte Pfeile ( ) ( ) ( ) ( ) Die Klammerung am ungebundenen Ende bedeutet, dass die Daten der Objekte am nächst höheren (Eltern) Dekmpsitinsgrad nicht ntwendig sind und daher nicht mit der Eltern-Funktin verbunden sind. 19

20 Nummerierung vn Funktinen 0 Jede Funktin sll in der rechten unteren Ecke innerhalb des Rechtecks nummeriert werden. Dieses Nummerierungssystem ist erfrderlich, um die eindeutige Identifikatin der Funktinen innerhalb des Diagramms swie Verweise darauf zu ermöglichen. Sie werden auch zur Referenzierung auf die Funktinen aus textuellen Beschreibungen der Diagramme benutzt. Die Funktinsnummer für die alleinstehende Funktin auf dem A-0 Kntextdiagramm hat die Nummer 0 (null). Die Nummern für die Funktinen in allen anderen Diagrammen sllen 1,2,3 bis max. 6 sein. 20

21 Verweis-Nummern 0 A0 Eine Verweisnummer steht an der rechten unteren Ecke außerhalb des Rechtecks. Sie kennzeichnet die Funktin als Eltern-Funktin und ist gleichzeitig die Diagrammnummer des Kind-Diagramms. Die Verweisnummer wird angeführt vn der Diagrammnummer des Elterndiagramms geflgt vn der Nummer der Elternfunktin, die detailliert werden sll. z.b.: die Verweisnummer der Funktin 2 im Diagramm A25 ist A

22 Output Output kann Steuerung werden A Output kann Input werden A 22

23 Bündelung und Gabelung Die Kmbinatin vn Pfeilen (Bündelung) zu einem Pfeil der die Separatin eines Pfeils in mehrere Pfeile (Gabelung) wird durch die Pfeilvereinigungs- bzw. Pfeilverzweigungssyntax ausgedrückt. C A B A B C Bündelung der Pfeile B und C zu Pfeil A Gabelung des Pfeils A resultiert in Pfeilen B und C 23

24 Beispiel: Tp-Level-Diagramm Bauwesen (allg.) Vrsicht: Ist kein IDF0 Sndern ein Przessmdell 24

25 Kperatinsszenari Bauherr Gebäudeplanung Kperatinsszenari Planungsvrleistungen Planungsergebnis A1 Planer, Fachplaner A0 Przess Gebäudeplanung 25

26 Kperatinsszenari Bauherr Architekturplanung Architekturentwurf Bauherr A11 Architekt Statiker A12 Tragwerksentwurf Statikplanung TGA- Planung TGA- Planer Bauherr A13 TGA-Entwurf Bauherr A14 Ksten Bauherr Kstenplanung Kstenplaner Planungskrdinatin A15 Prjektleiter A1 Kperatinsszenari 26

27 Kperatinsszenari Bauherr Architekturplanung Architekturentwurf Bauherr Architekt A11 Statiker A12 Tragwerksentwurf Statikplanung TGA- Planung TGA- Planer Bauherr A13 TGA-Entwurf Bauherr A14 Änderungsanfrderungen an Ksten Ksten Bauherr Kstenplanung Kstenplaner Planungskrdinatin A15 Prjektleiter Änderungsanfrderungen an Statik Änderungsanfrderungen an Architektur Änderungsanfrderungen an TGA A1 Kperatinsszenari 27

28 Kperatinsszenari - Statik CAD-Zeichnungen Prtklle Bauherr Ermitteln und Zusammenstellen der TW- Elemente A121 Textdkumente/ Skizzen Tragwerkselemente Tragwerks- Entwurf Baugrund A122 CAD-System Änderungsanfrderungen an Entwurf Tragwerksmdell Lage Nutzung DIN 1055 Lastermittlung A123 Textdkumente/ Skizzen Tab- Kalkulatin Belastung Baugrund Tragwerks- Mdellierung u. -Berechnung Berechnungssfware A124 Berechnungsmdell Last-/Schnittgrößenmdell Schnittgrößen/ Verfrmungen DIN/EC A125 Tragwerksbemessung CAD- Zeichnungen Statische Berechnung CAD-System A12 Statik-Planung 28

29 Kperatinsszenari - Statik Bauherr CAD-Zeichnungen Prtklle Ermitteln und Zusammenstellen der TW- Elemente A121 Textdkumente/ Skizzen Architekturentwurf Tragwerksentwurf Tragwerkselemente Tragwerks- Entwurf Baugrund A122 CAD-System Änderungsanfrderungen an Entwurf Tragwerksmdell Lage Nutzung DIN 1055 Lastermittlung A123 Textdkumente/ Skizzen Tab- Kalkulatin Tragwerksentwurf Tragwerksanalyse Belastung Baugrund Tragwerks- Mdellierung u. -Berechnung Berechnungssfware A124 Berechnungsmdell Last-/Schnittgrößenmdell Schnittgrößen/ Verfrmungen DIN/EC A125 Tragwerksbemessung CAD- Zeichnungen Statische Berechnung CAD-System A12 Statik-Planung 29

30 Kperatinsszenari - Statik Architekturmdell CAD-Zeichnungen Prtklle Bauherr Ermitteln und Zusammenstellen der TW- Elemente A121 Textdkumente/ Skizzen Prduktdatenmdell IFC? Tragwerksmdell Tragwerkselemente Tragwerks- Entwurf Baugrund A122 CAD-System Änderungsanfrderungen an Entwurf Tragwerksmdell Lage Nutzung DIN 1055 Lastermittlung A123 Textdkumente/ Skizzen Tab- Kalkulatin Belastung Baugrund Tragwerks- Mdellierung u. -Berechnung Berechnungssfware A124 Berechnungsmdell (z.b. FE-Struktur) Last-/Schnittgrößenmdell Bemessungsmdell Berechnungsmdell Last-/Schnittgrößenmdell Schnittgrößen/ Verfrmungen DIN/EC A125 Tragwerksbemessung CAD- Zeichnungen Statische Berechnung A12 30 Statik-Planung CAD-System

31 Beispiel: Planungsphasen nach HOAI Aufgestellt vn Prf Menzel Uni Cllege Crk 31

32 Beispiel: Planungsphasen nach HOAI 32

33 Beispiel: Planungsphasen nach HOAI 33

34 Beispiel: Planungsphasen nach HOAI 34