FUNKTIONSORIENTIERTE ANALYSE UND DESIGN VON SYSTEMEN. FG Requirements Engineering Franken, Erlangen , Referent: Ralf Bongard

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1 FUNKTIONSORIENTIERTE ANALYSE UND DESIGN VON SYSTEMEN FG Requirements Engineering Franken, Erlangen , Referent: Ralf Bongard

2 Dipl. Ing. Ralf Bongard Berater / Coach / Trainer

3 Funktion Radio Hören 1932: Blaupunkt Autosuper AS-5 Antenne Lautsprecher Autobatterie Foto: Blaupunkt Lenkradbedienung Folie 3

4 Funktion Radio Hören 2009: Satellitenautoradio Spracherkennung Audioverstärker Bedienelement Satellitenreceiver Zentrale Steuereinheit Folie 4

5 Zunehmende Vernetzung der Funktionen Radio hören Einparkhilfe Telefonieren Audioverstärker Bedienelement Satellitenreceiver Zentrale Steuereinheit Spracherkennung Folie 5

6 Zunehmende Komplexität der Systeme Die Komplexität der Systeme nimmt mit jeder Produktgeneration zu. Die zunehmende Komplexität der Systeme geht einher mit einer zunehmenden Vernetzung der Komponenten. Funktional Technisch Folie 6

7 Teile und Herrsche Problem: Der Mensch kann nur eine begrenzte Anzahl (5-7) von Elementen simultan erfassen. Ziel: System in beherrschbare Elemente zerteilen Dekomposition des Systems The optimal piece structure is always small pieces loosely joined [Tom De Marco] Folie 7

8 Dekomposition Dekompositionsansätze Komponentenorientiert Zerlegung des physikalischen Systems in wiederverwendbare Komponenten Funktionsorientiert Zerlegung der Kundenerlebbaren Funktionen in wiederverwendbare Funktionsblöcke detektieren aufbereiten Bedienwunsch erkennen Energie bereitstellen verstärken wiedergeben Folie 8

9 Warum Anforderungsmanagement und Architektur? Klassendiagramm (UML) Blockdiagramm (SysML) <<block>> <<block>> Zustand 1 Zustand 1 <<block>> 3 Perspektiven einer Anforderung Zustand 1 Zustandsdiagramm Funktionsperspektive Aktion Aktion Aktivitätsdiagramm Folie 9

10 Modellierung von Funktionen Komponenten und Systeme sind real. Radio hören <<use case>> Radio hören Funktionen haben einen abstrakten Charakter und können nur innerhalb von Modellen materialisiert werden. Für die Modellierung von Funktionen bietet sich hier die standardisierte Modellierungssprache SysML an. Folie 10

11 Analyse & Design mit SysML Anforderungs- Definition funktionaler Systementwurf technischer Systementwurf Zielsetzung klären Systemkontext klären Anwendungsfälle identifizieren Anwendungsfälle essenziell beschreiben Funktionsabläufe entwickeln Funktionale Architektur Funktionale Gruppen / Blöcke bilden Technische Architektur Funktionale Gruppen / Blöcke partitionieren Komponentenspezifikation Implementierung Folie 11

12 FAS: Funktionale Architektur von Systemen 1. Schritt Radio hören Folie 12

13 1. Schritt: Identifizieren der Kundenfunktionen (1/2) Identifizieren der Systemanwendungsfälle uc [package] Use Cases [Autoradio (Basic)] <<System>> Autoradio (Basic) Rundfunksendeanstalt <<continuous use case>> Radio hören Radio aktivieren Sender einstellen Kunde Auto Batterie Lautstärke ändern Radio deaktivieren Folie 13

14 1. Schritt: Identifizieren der Kundenfunktionen (2/2) Use Cases detaillieren funktionaler Anforderungen Radio hören <<continous use case>> Radio hören vor Kollision warnen Einparkhilfe Kunde <<continous use case>> Telefongespräch führen Telefonieren Folie 14

15 2. Schritt: Identifizieren der Technische Funktionen Grundprinzip funktionale Dekomposition System E Eingabe (Sensor) V Verarbeitung A Ausgabe (Aktuator) E V V A E V Folie 15

16 2. Schritt: Identifizieren der Technische Funktionen Aktivitätsdiagramme zur Darstellung der Wirkkette : detektieren {stream} <<continuous>> :Broadcastsignal {stream} <<continuous>> : Kunde <<continous use case>> Radio hören : aufbereiten : verstärken : wiedergeben {stream} <<continuous>> {stream} <<continuous>> {stream} <<continuous>> unverstärkt : verstärkt : :Schall Folie 16

17 2. Schritt: Identifizieren der Technische Funktionen Darstellung der Funktionalen Dekomposition Radio hören Komposition Existenzabhängiges Teil von detektieren aufbereiten verstärken wiedergeben <<domain block>> Broadcastsignal <<domain block>> <<domain block>> _low <<domain block>> <<domain block>> Schall Telefongespräch führen Empfangssignal verstärken Folie 17

18 3. Schritt: Funktionale Blöcke bilden Funktional clustern Radio hören detektieren aufbereiten verstärken wiedergeben <<domain block>> Broadcastsignal <<domain block>> <<domain block>> _low <<domain block>> <<domain block>> Schall Telefongespräch führen Empfangssignal verstärken verstärken Folie 18

19 3. Schritt: Funktionale Blöcke bilden anhand von Heuristiken Gruppierungsmerkmale bestehender Gliederungen übernehmen Abstrakte und sekundäre Anwendungsfälle bilden eine Funktionsgruppe Funktionen mit gleichen Systemakteuren bilden eine Funktionsgruppe Funktionsaufrufe deuten auf eine fachliche Kohäsion hin Funktionen mit gemeinsamen Daten/Objekten bilden eine Funktionsgruppe System detektieren aufbereiten verstärken wiedergeben Folie 19

20 4. Schritt: Partitionieren auf physikalische Architektur 1932: Blaupunkt Autosuper AS-5 System detektieren aufbereiten verstärken wiedergeben <<allocate>> <<allocate>> <<allocate>> <<Block>> Antenne <<Block>> Autoradio <<Block>> Lautsprecher Folie 20

21 4. Schritt: Partitionieren auf physikalische Architektur 2009: Satellitenautoradio System detektieren aufbereiten verstärken wiedergeben <<allocate>> <<allocate>> <<allocate>> <<allocate>> <<Block>> Antenne <<Block>> Tuner <<Block>> Audioverstärker <<Block>> Lautsprecher Folie 21

22 Der funktionsorientierte Ansatz ist lösungsneutral! Wiederverwendung Ihrer Anforderungen und Architekturen! Folie 22

23 Konzepte mit höherer Wiederverwendung! Folie 23

24 Der Kunde rückt wieder mehr in den Fokus! Man verkauft niemals eine Ware, sondern eine Idee die Idee Ihrer Dienstleistung zur Wunscherfüllung des Kunden Heinz M. Goldmann ( ) Folie 24

25 Toolunterstützung Magicdraw, NoMagic Open Source PlugIn FAS4MD Tutorial, Demo Video und Benutzerhandbuch verfügbar Artisan Studio, Atego Kostenlose Toolerweiterung Enterprise Architect, Sparx Systems Open Source PlugIn FAS4EA Derzeit noch als Beta Version Folie 25

26 Weitere Informationen Die FAS Methodik wird im Rahmen der FAS- Arbeitsgruppe der GfSE entwickelt. Auch Nicht-Mitglieder sind herzlich zur Mitarbeit eingeladen! Homepage: XING Gruppe: Gruppen/Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE)/Funktionale Architekturen für Systeme (FAS) Demo Video des FAS-Plug-Ins für Magicdraw: e=youtu.be Folie 26

27 Fragen? Funktionsorientierte Analyse und Design von Systemen BONGARDconsulting Bruderhofstrasse München Telefon +49 (89) Fax +49 (89) Mobil +49 (172) info@bongard-consulting.de