Modellbasierte Entwicklung (MDA)

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1 odellierung 2004: odellbasierte odellbasierte Entwicklung (DA) Erfahrungsbericht aus EADS Projekten arburg Vorstellung Kölsch & Altmann Software & anagement Consulting GmbH Software & anagement Consulting, Beratung, Projektabwicklung, Schulung Ca. 40 A Standorte: ünchen, Düsseldorf Kunden: Siemens, EADS, Vodafone, Bosch, AGFA, Datev, E Plus,... Perlacher Str. 21 D ünchen Deutschland Tel.: 089/ FAX: 089/ DA - 2

2 odellierung 2004: odellbasierte Überblick Agenda Umfeld/Rahmenbedingungen Systemmodellierung mit UL Projektdatenbank Automatisierung Tooling Lessons learned Probleme/Hinweis Positive Erfahrung DA - 3 otivation DA Rahmenbedingungen Entwicklung sehr komplexer Systeme Entwicklung/Integration unterschiedlicher Anwendungssysteme, HW, Betriebssysteme Hohe Parallelität und Realzeitanforderungen Berücksichtigung beim Vorgehen Teile des System als Unterauftrag Verschiedene Entwicklungsstandorte Entwicklungsstandards (V-odell) Lange Einsatzdauer Aufsetzen auf (Alt-)Systemen DA - 4

3 odellierung 2004: odellbasierte otivation DA Was ist oft verbesserungswürdig? Nur unpräzise Systemspezifikation und Softwarevorgaben Auswirkungen von Änderungen unklar Dokumentengetriebene Entwicklung Komplexität schwer handhabbar "local heroes" halten Wissen Unklares Test/Nachweiskonzept Fehler treten erst bei Integration auf DA - 5 otivation DA Lösungsansatz RE/R Inkrementelles Vorgehensweise (Ausbaustufen) Systemmodellierung mit UL Verschiedene Abstraktionsstufen des Systems Aufbau einer Projektdatenbank Toolunterstützung Automatische Dokumentengenerierung DA - 6

4 odellierung 2004: odellbasierte Requirements Engineering R, odellierung und Test Aufgaben Erfassen der Anforderungen Kategorisierung und Strukturierung der Anforderungen Tracebarkeit der Anforderungen sicherstellen Grundlagen für odellierung und Systemnachweis legen R-DB Systemanforderung Kundenanforderung Nachweis-DB Acceptance Test Case System Test Case Segment Test Case odell-db System Use Case Package DA - 7 Requirements anagement Anforderungsarten Grundidee Anforderung Funktionale Anforderung (Use Case) <<bezieht sich auf>> Nichtfunktionale Anforderung Sicherheit Qualität Performance Umwelt Logistik... Leistungskenngröße DA - 8

5 odellierung 2004: odellbasierte Requirements anagement Konzept der Use Cases Systemname UC A UC B Nutzen des Konzepts: Zielgruppe (Anwender) beteiligen Beschreibung aus Sicht der Anwender durchführen Anforderungen strukturieren Systemgrenzen festlegen odell der Anforderungen darstellen Detaillierte Beschreibungen GUI Prototyp DA - 9 Konzept der Use Cases Use Case Beschreibung - Vorgehen 3. Change anagement unter ReqPro (History, Discussions) 2. Import to ReqPro 1. Beschreibung mittels Word-Template DA - 10

6 odellierung 2004: odellbasierte Use Cases und Systemzustände Zusammenhang von Use Cases Power_On HOCHLAUF Entry / System hochfahren [ System fehlerfrei ] POWER_OFF Shutdown / System herunterfahren Shutdown / System herunterfahren WARTUNG Kdo_B1 / Software downloaden do / Ersatzteile testen Wartung einnehmen Use Case BEREIT New_User / Benutzer verwalten Operationell einnehmen OPERATIONELL On_A1 / Use Case A_1 On_A2 / Use Case A_2 On_A2 / Use Case B Idle einnehmen Set Training Bereit einnehmen Training einnehmen TRAINING do / Trainingsszenario erzeugen DA - 11 Konzept der Use Cases Business Object odell Business oder Domain Objects (BO) beschreiben die Konzepte des Anwendungsbereichs BO odel definiert BOs und deren Beziehungen Use-Cases operieren mit BOs. Use-Cases odell und BO odell ergänzen einander! Tracebarkeit von Use-Cases auf BOs. <<Domain>> Karte <<Domain>> PIN bezieht sich auf Konto verwaltet Gueltigkeit BLZ Kontonummer 0..n 1 Kontonr 1..n 1 <<Domain>> Bank BLZ DA - 12

7 odellierung 2004: odellbasierte Konzept der Use Cases Einsatz des Use Case-odells Use Case-odell dient zusätzlich als Grundlage für die Identifikation von Objekten Beschreibung des dynamischen Verhaltens anuale, Dokumentation Qualitätsprüfung (Testfälle) Projektmanagement Analyse Design Implementierung und Test Use Case odell DA - 13 Konzept der Use Cases Nichtfunktionale Anforderungen Tracebarkeit der nichtfunktionalen Anforderungen bis auf Code-Ebene dank UL Id UREQ Bargeld abheben UREQ 103 Geldausgabe des AT innerhalb max. 10 Sekunden UREQ 231 Die PIN ist im SPY.X Verfahren verschlüsselt <<realizes>> : K a rte n le s e r : E in g a b e e in h e it : K u n d e : AT S te u e ru n g e in g e g e b e n K a rte ( ) p r u e fe n L e s b a rk e it( ) pr u e fe n G u e ltig k e it( ) e ing e b e n P IN ( ) p ru e fe n P in ( ) UREQ 250 AT muß bis -10 C störungsfrei funktionieren a u s g e w a e h ltb a rg e ld a b h e b u n g ( ) a bh e b e n B a rg e l d ( ) DA - 14

8 odellierung 2004: odellbasierte otivation DA Lösungsansatz RE/R Inkrementelle Vorgehensweise (Ausbaustufen) Systemmodellierung mit UL Aufbau einer Projektdatenbank Toolunterstützung Automatische Dokumentengenerierung DA - 15 Iterativ, inkrementell Systementwicklung ehrere lauffähige Ausbaustufen Erweiterungen werden schrittweise durchgeführt Laufende Erweiterung der Toollandschaft möglich Risiko-minimierend Schnelles Feedback Erfahrungsgewinn Code, DDL, IDL Requirements Analyse <<model>> Detailliertes UCodel <<model>> Design odel Design <<model>> Analyse odel DA - 16

9 odellierung 2004: odellbasierte Iterativ, inkrementell Systementwicklung Iterativ, inkrementelle Vorgehensweise im Grossen SE1 SE2 SE3 SE4 (SE 5) SE9 SE8 SE7 SE6 SE 5 Version 1.o DA - 17 Inkrementelle Vorgehensweise aus SE Sicht Analyse, Entwurf SE1 SE2 SE3 SE4 (SE5) Verifizierung, Ergänzung SE1 + SE2 Inkrement 1 Inkr 2... Inkrement n Realisierung, Integration SE9 SE8 SE7 SE6 SE5 Vorteile: Komplexitätsbewältigung Stufenweise Integration Flexible Reaktion auf Anforderungsänderungen Lerneffekt durch Feedbackschleifen Qualitätsteigerung durch kontinuierlichen Testprozeß (frühe odellchecks!) Qualitätsteigerung durch wiederholtes Testen (Regressionstests) Inkrement n beinhaltet die Funktionalität aller vorherigen Inkremente Zeit DA - 18

10 odellierung 2004: odellbasierte Inkrementelles Vorgehen aus P Sicht aktives Risikomanagement kontrollierbarere Planungszeiträume sichtbarer Entwicklungsfortschritt (Zwischenergebnisse) Soviel Planung wie nötig, sowenig wie möglich Roadmap Feinplanung für 4-8 Wochen (z.b. auf Use Case Basis) definierte Ziele (basierend auf odellinformationen) Projektstart Anforderungs übersicht ermittelt Risiken analysiert Architektur einflußfaktoren ermittelt Orcale DB eingerichtet SBS-Schnittstelle festgelegt Servercluster eingerichtet Architektur Prototyp erstellt SAR Prozessierung lauffähig 28/1/03 1/3/03 1 1/4/03 2 1/5/03 1/6/03 1/11/03 3 Zeit DA - 19 otivation DA Lösungsansatz RE/R Iterativ, inkrementelle Vorgehensweise (Ausbaustufen) Systemmodellierung Aufbau einer Projektdatenbank Toolunterstützung Automatische Dokumentengenerierung DA - 20

11 odellierung 2004: odellbasierte Systemmodellierung Erfassung aller Systemaspekte und Zusammenhänge issionsplaner ission planen : Bediener : : Nwob realizes Starten_Ard( ) Deckel_Heben( ) Deckel_Heben_Return( ) Aktivieren_Nog( ) Heben_Klappe( ) assign <<process>> <<process>> Fachlogik RDBS <<Subsystem>> <<use-case package>> <<Subsubsystem>> Use Case View Paradis <<Subsystem>> <<process>> Ablaufsteuerung REQ4712: Das issionsplaner muss... können REQ4711: Das System muss innerhalb von 4 sec... REQ4713: Das CAN- BUS B452-A muss verwendet werden. located <<location>> Steuerzentrale Funk <<location>> Vehikel Integrated UC <<location>> Vehikelfunk CAN-Bus <<location>> GPS ReqPro Rose Link DA - 21 Systemmodellierung Vorgehen Architekturentwurf issionsplaner ission planen : Bediener : : Nwob Starten_Ard( ) Deckel_Heben( ) Deckel_Heben_Return( ) realizes <<Segment Ebene 1>> <<use-case package>> <<Segment Ebene 2>> Use Case View Paradis Top down Aktivieren_Nog( ) Heben_Klappe( ) assign <<Segment Ebene 1>> Bottom up <<process>> Fachlogik <<process>> RDBS <<process>> Ablaufsteuerung located <<location>> Steuerzentrale Funk <<location>> Vehikel <<location>> Vehikelfunk CAN-Bus <<location>> GPS DA - 22

12 odellierung 2004: odellbasierte Architekturmodellierung mit UL Verschiedene Abstraktionsebenen Systemebene <<System>> Demonstrator 1. Verfeinerung <<Segment Ebene 1>> Nwob <<Segment Ebene 1>> <<Segment Ebene 1>> Wera 2. Verfeinerung <<Segment Ebene 2>> New_Pad <<Segment Ebene 2>> Paradis <<SW-Einheit>> Wera-Steuerung <<HW-Einheit>> Wera-HW Konkretes SW-Implementierunsmodell ( > Klassen ) DA - 23 Systembreakdown mit UL Zusammenhang Systembreakdown : : Nwob : Bediener Starten_Ard( ) Deckel_Heben( ) Deckel_Heben_Return( ) Aktivieren_Nog( ) Heben_Klappe( ) <<Segment Ebene 1>> <<use-case package>> Use Case View <<Segment Ebene 2>> Paradis <<Segment Ebene 1>> Starten_Ard Bediener Aktivieren_Nog <<Segment Ebene 1>> Nwob ::Use Case View::UseCaseDiagram DA - 24

13 Desktop Class Diagram: Logical View / DependenciesOfDesktop UGS-SGS-Interface System Concept s Useranager global SystemState anager Custom eranager issi onpl ananager coding SGSSubtaskanager GeoDataProcessing Custom erinterface Task anager DataIngestionAndCataloguea nager Archiveanager UGSSubtask anager Request anager ProductGeneration ObjectAndAOI anager GeoDataVisualisationanager essage (from DomainObjects) - typ : essagetypet - description : java.lang.string - codenumber : int - timestampofessage : java.util.date - IID1 : java.lang.string - timestampofoperationalerror : long Cli pp edhei gh to del - area : Geo Grid Aligne drect angl e - fi lename : String = NULL - htype : Height modeltypet = SRT (Level 1) +conflictessage 0..* SGSSubtaskSceneRequest # altitudeofobject : int = 0 # centerofscene : CoordinateOnEllipsoid # earliesttimestamp : Date # latesttimestamp : Date # maximalangleofincidence : Double = 57 # mi ni malangl eofincidence : Doubl e = 23 # scenelevel : SceneOutputLevelT = Level 1A # sceneode : SceneodeT = Slipmode # sceneresol ution : SceneResol utiont = WRC # scenetyp : SceneTypeT = Einzelbild # sensororientation : SensorOrientationT = arbitrary # sgsprocessingtype : int # typeofarc : ArcTypeT = arbitrary # maximalazimuth : Double = 360 # mi ni malazimuth : Double = 0 # scenereference : String # IID1 : String SGSSubtaskScene # archivesarrawdata : Boolean = FALSE # selectedarea : Area # deletiondate : Date # workingstate : SGSSubtaskSceneWorkStateT = neu 1 SGSSubtask # CNTRYCODE : String # currenttimestate : SubtaskTimeStateT # currentworkstate : SubtaskWorkStateT # FSCLAS : String = S # FTITLE : String # lastchanging : Date # latestcompletiondate : Date # planningstate : SGSSubtaskPlanningStateT = passiv # prioritylevel : SubtaskPriorityLevelT # requestid : Integer # sgscomment : String # sgsgroup : int # sgssubtasktype : SGSSubtaskTypeT = Bildauftrag - shorttitle : String # subtaskid : Integer # subtaskpassnumber : Integer # subtaskpasstotal : Integer # TGTID : String # timestate : SGSSubtaskTimeStateT = Fertigstellung im Plan 1 SGSSubtaskSceneConf - al titudeofobject : int = 0 - areacovered : Area - baseli ne : int - completiondate : Date - latestcancel Ti me : Date - sceneintersectionangle : Double - sensororientation : SensorOrientationT - typeofarc : ArcTypeT ConfirmationForImage - angleofincidence : Double = 57 - beari ngofsensor : Doubl e - geodazimuth : Double = 0 - IID1 : Stri ng - satellitenumber : int - scenereference : String - sgsti mestamp : Date SGSSubtaskReprocessi ng - areaofimage : Area - workingstate : SGSSub ta skrepwo rkst atet = neu 1 SGSSubtaskReprReq - a ltitud eofob je ct : Double = 0 - dataatsgs : Boolean = false - inp utscen ele ve l : Scene In putlevelt = Level 1A - o utputsce nel evel : Scen eou tputlevelt = Leve l 1B - reprocessingreference : St ring = NULL - sg sp ro ce ssi ngtype : int = 1 - scenereference : String - IID1 : Strin g odellierung 2004: odellbasierte Systemmodellierung Durchgängige Systemmodellierung Detailierung Rückwirkungen Frühe Erkennung von konzeptuellen Fehlern Klare Richtlinien notwendig! DA - 25 Systemmodellierung Schnittstellenprüfung Proxy-Elemente <<Segment>> <<Segment>> Nwob <<Segment>> Ard_Init() Ard_Shutdown() Ard_Starte_AktionX() Reset()... <<Proxy>> Nwob urdl_do_x() Do_Y() Heben_Deckel()... proxies <<Segment>> Nwob urdl_init() urdl_do_x() Do_Y()... DA - 26

14 odellierung 2004: odellbasierte otivation DA Lösungsansatz RE/R Iterativ, inkrementelle Vorgehensweise (Ausbaustufen) Systemmodellierung mit UL Aufbau einer Projektdatenbank Toolunterstützung Automatische Dokumentengenerierung DA - 27 Lösungsansatz Projektdatenbank odellierung in UL Benutzer Anforderungen aintenance Projekt Datenbank Logistik Firmen Anforderungen Hardware... breakdown Ergebnisse gemäß Vorgehensmodell DA - 28

15 odellierung 2004: odellbasierte Lösungsansatz Projektdatenbank Nutzung des Systemmodells/ Automatisierungsmöglichkeiten Konsistenzprüfungen Tracing Dokumentationsgenerierung Testfallgenerierung CORBA-Unterstützung Generierung von Datenzugriffsschicht Roundtrip-Engineering etriken Entwickler Code Generator Programm Tester Projektleiter IDL Generator Projekt Datenbank DDL Generator DB Generator ClassTest Generator DA - 29 Konsistenzprüfungen Konsistenzprüfungen syntaktisch Prüfungen Korrekte UL odellierung? semantische Prüfungen Einhaltung von Konventionen Einhaltung von odellierungsrichtlinien Schnittstelleneinhaltung Tool-übergreifende Konsistenz automatisiert Konsistenzchecks Requirements Datenbank Konsistenzchecks UL Datenbank Konsistenzchecks Testfall Datenbank Konsistenzchecks DA - 30

16 odellierung 2004: odellbasierte Toolunterstützung Aktueller Stand Vernünftige Integration aller (!) Werkzeuge Vernünftiges Arbeiten möglich Umfangreiche Automatisierungsmöglichkeiten - HW Entwurf nicht gut unterstützt - Round Trip Engineering nur bedingt - Einarbeitungsaufwand in Gesamttoolpalette DA - 31 Lessons Learned Probleme/Hinweise Disziplinierte Prozess-Anwendung nötig Klare Richtlinien für Anwendung jeder ethode/tools Regelmäßige modellbasierte Reviews Wöchentliche Fortschrittskontrolle odellpflege auf allen Ebenen Lernaufwand entoring durch Poweruser Abhängigkeit von Verfügbarkeit der IT-Infrastruktur Konzeptentwicklung jeweils 1 Phase vor Umsetzung DA - 32

17 odellierung 2004: odellbasierte Lessons Learned Positive Erfahrung Hoher Wiederverwendungsgrad auf allen Ebenen Richtlinien, Architekturkonzepte, Anforderungsvarianten, Patterns, Subsysteme, Design annigfache odellnutzung für Sekundäraktivitäten QS/Nachweis, Informationsquelle/P, Hilfesysteme Hoher Anteil von generiertem Code Schnelle Einarbeitung auf odellebene Relative problemlose odellaktualisierung auf Codeebene Aktuelle Dokumentation DA - 33 Lessons Learned Referenzprojekte SAR-Lupe EFA 2000 DB Sostar X GAST Roland LS Polyphem Trifom Zeus DA - 34

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