SysML Die Zukunft des Systems Engineering?

Transkript

1 ECC 2012 Winterthur 5. Juni 2012 SysML Die Zukunft des Systems Engineering? Omar Naas, Senior Consultant, EVOCEAN GmbH

2 1934 Citroën 2CV Citroën Direktor Pierre-Jules Boulanger definierte 7 Anforderungen, welche der Konstrukteur André Lefèbvre bei der Entwicklung des 2CV im Jahre 1934 erfüllen musste! 2 - EVOCEAN

3 7 Anforderungen an den ersten 2CV Das Fahrzeug soll Platz für zwei Bauern in Stiefeln sowie für einen Zentner Kartoffeln oder ein Fässchen Wein bieten. Das Fahrzeug soll mindestens 60 km/h fahren können. Das Fahrzeug soll nur drei Liter Benzin auf 100 km verbrauchen. Das Fahrzeug soll selbst schlechteste Wegstrecken bewältigen können. Das Fahrzeug soll so einfach zu bedienen sein, dass selbst ein(e) ungeübte(r) Fahrer(in) problemlos mit ihm zurecht kommt. Das Fahrzeug muss ausgesprochen gut gefedert sein, sodass ein Korb voll mit Eiern eine Fahrt über holprige Feldwege unbeschadet übersteht. Das Fahrzeug soll wesentlich billiger sein als der Traction Avant. 3 - EVOCEAN

4 2012 Anforderung an ein modernes Fahrzeug Ein heutiger Mittelklassewagen ist ein interdisziplinäres, hoch integriertes mechatronisches System: > Anforderungen > funktionale Anforderungen Hohe Sicherheitsanforderungen 4 - EVOCEAN

5 Trend zu hoher Integration und starker Vernetzung von interdisziplinären Systemen Der Anwender erwartet von jeder Produktgeneration mehr Funktionalität und einfachere Bedienbarkeit Eine bessere Integration der Systemkomponenten ist erforderlich Integration wiederum bedeutet eine Zunahme der Komponentenvernetzung Eine Zunahme der Komplexität ist die Folge. 5 - EVOCEAN

6 Beherrschen der Komplexität Abstrakter Problem: Der Mensch kann nur wenige Element (< 7) gleichzeitig erfassen und bearbeiten. Konkreter Lösung: Zerlegen des Systems in beherrschbare Elemente Systemanalyse auf verschiedenen Abstraktions-Ebenen Vollständige Traceability von der Anforderung bis zu den Komponenten 6 - EVOCEAN

7 Datenbankbasierte Entwicklung Dokumentenbasiert: Datenbankbasiert: Office Toollandschaft Modellbasierte SysML/UML Tools 7 - EVOCEAN

8 Überblick über die SysML SysML ist eine von OMG (Object Management Group) entwickelte System-Modellierungssprache, welche auf der SW-Modellierungssprache UML basiert. Eigenschaften von SysML: SysML ist ein UML Profile System Struktur- und Verhaltensmodellierung möglich Anforderungsmodellierung möglich Systembetrachtung auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen möglich Simulation der Modelle möglich Durchgängige Traceability von der Anforderung bis zur Komponente Quelle: EVOCEAN

9 Diagramme und Modell in der SysML -Blockdefinitionsdiagramm -Internes Blockdiagramm -Paketdiagramm -Parametric-Diagramm -Aktivitätsdiagramm -Sequenzdiagramm -Zustandsdiagramm -Anwendungsfalldiagramm -Graphisch -Tabellarisch Strukturdiagramme Verhaltensdiagramme Anforderungsdiagramme SysML Modell Ein Diagramm zeigt immer einen festgelegten Aspekt des Modells 9 - EVOCEAN

10 SysML Diagramme 10 - EVOCEAN

11 Von der Anforderung zur Komponente 1. Anforderungen erfassen 2. Anwendungsfälle identifizieren 4. Funktionale Architektur erstellen 5. Physikalische Architektur erstellen 3. Anwendungsfälle detaillieren 11 - EVOCEAN

12 Ein Beispiel: Park Distance Control PDC Display Zentrales PDC Steuergerät Ultraschall Distanzsensoren Akustische Distanzsignalisierung 12 - EVOCEAN

13 1. Schritt: Anforderungen erfassen 13 - EVOCEAN

14 Tabelarische Darstellung der Anforderungen 14 - EVOCEAN

15 2. Schritt: Anwendungsfälle identifizieren 15 - EVOCEAN

16 Anwendungsfälle mit den Anforderungen verlinken 16 - EVOCEAN

17 Traceability von der Anforderung zum Anwendungsfall 17 - EVOCEAN

18 Schritt 3: Anwendungsfälle detaillieren 18 - EVOCEAN

19 Schritt 4: Funktionale Architektur erstellen Um das Gerüst der Aktivität darzustellen können die meisten SysML Tools aus dem Aktivitätsdiagramm ein Strukturdiagramm erstellen EVOCEAN

20 Schritt 4: Funktionale Architektur erstellen Nach bestimmten Regeln können möglichst optimale Funktionen abgeleitet werden EVOCEAN

21 Schritt 4: Funktionale Architektur erstellen Anhand der identifizierten Funktionen und der Zuweisung der Aktivitäten kann die interne Struktur der Funktion erstellt werden EVOCEAN

22 Schritt 4: Funktionale Architektur erstellen Mit dem Sequence Diagramm wird der funktionale Ablauf dargestellt; so lassen sich die Schnittstellen der Funktion ermitteln EVOCEAN

23 Schritt 5: Physikalische Architektur erstellen Dekomposition des Park Distance Control Systems in seine Komponenten (Produktbaum) EVOCEAN

24 Schritt 5: Physikalische Architektur erstellen Zuweisung der logischen Funktionen an die physikalischen Komponenten Traceability herstellen EVOCEAN

25 Schritt 5: Physikalische Architektur erstellen Anhand der Zuweisung der Funktionen kann die interne Struktur des physikalischen Systems erstellt werden EVOCEAN

26 Traceability mit Relationmap visualisieren Mit Relationmaps lassen sich beliebig festgelegte Beziehungen zwischen Modellelementen verfolgen. Sehr hilfreich für Impact Analysen bei Change Requests EVOCEAN

27 Weiteres Vorgehen SysML bietet viele Möglichkeiten, das Verhalten und die Struktur des Systems weiter zu konkretisieren: Funktionsverhalten mit Zustandsmaschinen beschreiben Komponenten mit textuellen Anforderungen spezifizieren SW Architektur mit UML Klassendiagrammen erstellen Modellsimulation mit Parametrics erstellen Testfälle modellieren etc EVOCEAN

28 SysML Die Zukunft des Systems Engineering? Vorteile der SysML: Weit verbreiteter und breit gestützter Standard Modellierung des System von der Anforderung bis zur Komponente möglich Volle Traceability von der Anforderung bis zur Komponente (und weiter) möglich Gleichzeitiges Arbeiten im Team möglich Ein Tool von der Anforderung bis zur Komponente (und weiter) Wird durch verschiedene Tools unterstützt (keine Tool-Vendor Abhängigkeit) 28 - EVOCEAN

29 Fragen und Antworten Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Omar Naas Senior Consultant Anforderungsmanagement & Systems Engineering Dipl. Ing. FH Mobile: Web: EVOCEAN