Systems Engineering mit SysML/UML (eBook)

Tim Weilkiens ist Bereichsleiter Systems-Engineering bei der Beratungsfirma oose Innovative Informatik GmbH. Seine Schwerpunkte sind die Modellierung und Entwicklungsprozesse. Er ist für oose GmbH Repräsentant bei der OMG, arbeitet dort u. a. aktiv an der UML-Spezifikation und ist Koautor der SysML-Spezifikation. Junior Ben hat ihn tatkräftig beim Schreiben der 2. Auflage des Buches unterstützt. Sie erreichen beide unter twe@system-modellierung.de.

Vorwort zur 3. Auflage 7
Vorwort zur 2. Auflage 9
Geleitwort von Richard Mark Soley 11
Inhaltsverzeichnis 17
1 Einleitung 22
1.1 Vorweg 22
1.1.1 Passt das Buch zu mir? 24
1.1.2 Was bietet mir das Buch? 26
1.1.3 Wie ist das Buch entstanden? Und danke! 26
1.1.4 Wie lese ich das Buch? 28
1.1.5 Wohin geht der Weg? 28
1.2 Systems Engineering 31
1.2.1 Was ist Systems Engineering? 32
1.2.2 Systems-Engineering-Prozesse 36
1.2.3 Der Systems Engineer 38
1.2.4 Historie des Systems Engineering 40
1.2.5 International Council on Systems Engineering 41
1.2.6 Systems Engineering in Deutschland 42
1.3 Modellbasiertes Systems Engineering (MBSE) 43
1.3.1 Die Sprachen UML und OMG SysML 44
1.3.2 BPMN 47
1.3.3 MATLAB/Simulink 48
1.3.4 Modelica 48
1.3.5 Specifcation and Description Language (SDL) 49
1.4 Randnotizen 49
1.4.1 AUTOSAR 49
1.4.2 Capability Maturity Model Integration (CMMI) 50
1.4.3 Industrie 4.0 51
1.4.4 ISO/IEC 15288 52
1.4.5 Product Lifecycle Management (PLM) 53
1.4.6 Requirement Interchange Format (ReqIF) 54
1.4.7 STEP 55
1.4.8 V-ModellR XT 56
2 Pragmatischer Modellierungsprozess SYSMOD 59
2.1 Fallbeispiel 63
2.2 Die Systemidee 65
2.3 Systemidee und Systemziele beschreiben 69
2.4 Basisarchitektur festlegen 73
2.5 Anforderungen ermitteln 75
2.5.1 Stakeholder identifizieren 76
2.5.2 Anforderungen aufnehmen 81
2.6 Systemkontext modellieren 91
2.6.1 Systemakteure identizieren 93
2.6.2 System/Akteur-Objektuss modellieren 101
2.6.3 Systeminteraktionspunkte identifizieren 108
2.7 Anwendungsfälle modellieren 112
2.7.1 Anwendungsf?alle identizieren 114
2.7.2 Anwendungsf?alle essenziell beschreiben 126
2.7.3 Systemprozesse beschreiben 132
2.7.4 Anwendungsfälle redundanzfrei modellieren 137
2.7.5 Anwendungsfallabläufe modellieren 143
2.7.6 Objektuss modellieren 153
2.8 Fachwissen modellieren 162
2.9 Logische Architektur modellieren 168
2.9.1 System/Akteur-Interaktion modellieren 171
2.9.2 Systemschnittstellen ableiten 174
2.9.3 Systemstrukturen modellieren 180
2.9.4 Zustandsmodell erstellen 190
2.9.5 Physische Produktarchitektur modellieren 194
2.10 Randnotizen 197
2.10.1 Modellmanagement 197
2.10.2 Variantenmanagement 199
2.10.3 SYSMOD-Zickzackmuster 204
2.10.4 Funktionale Architektur 205
2.10.5 Agiles Systems Engineering 207
2.10.6 Datenaustauschformate 208
2.10.7 SYSMOD-Intensit?atsmodell 209
2.10.8 Modellsimulation 212
2.10.9 Testen 212
2.10.10 System of Systems (SoS) 214
2.10.11 Modellierungsmuster 216
2.10.12 Tod des Akteurs! Lang lebe der Akteur! 222
3 UML – Unified Modeling Language 223
3.1 Historie 224
3.2 Aufbau und Konzepte 227
3.3 Das Klassendiagramm 230
3.3.1 Classifier 231
3.3.2 Klasse 232
3.3.3 Eigenschaft 234
3.3.4 Operation 237
3.3.5 Assoziation 238
3.3.6 Aggregation und Komposition 240
3.3.7 Objektspezifikation 242
3.3.8 Abhägigkeitsbeziehung 243
3.3.9 Abstraktionsbeziehung 244
3.3.10 Generalisierung 245
3.3.11 Signal 248
3.3.12 Datentypen 248
3.3.13 Assoziationsklasse 250
3.4 Das Kompositionsstrukturdiagramm 251
3.4.1 Eigenschaft 253
3.4.2 Konnektor 254
3.4.3 Port 254
3.5 Das Anwendungsfalldiagramm 256
3.5.1 Anwendungsfall 257
3.5.2 Akteur 261
3.5.3 Enthältbeziehung 263
3.5.4 Erweiterungsbeziehung 265
3.6 Das Aktivit?atsdiagramm 266
3.6.1 Aktivit?at 266
3.6.2 Aktion und Pin 270
3.6.3 Aktivitätskante 276
3.6.4 Aktivitätspartition 278
3.6.5 Parametermenge 279
3.6.6 Entscheidung und Zusammenführung 280
3.6.7 Mengenverarbeitung 282
3.6.8 Splitting und Synchronisation 283
3.6.9 Start- und Endknoten 286
3.6.10 Unterbrechbarer Aktivitätsbereich 288
3.6.11 Zentralpuer und Datenspeicher 289
3.7 Das Zustandsdiagramm 290
3.7.1 Zustandsautomat 291
3.7.2 Zustand 292
3.7.3 Transition 296
3.7.4 Auslöser und Ereignis 298
3.7.5 Start- und Endzustand 300
3.7.6 Pseudozustand 301
3.8 Die Interaktionsdiagramme 305
3.8.1 Interaktion 306
3.8.2 Lebenslinie 307
3.8.3 Nachricht 309
3.8.4 Kombiniertes Fragment 311
3.8.5 Interaktionsreferenz 314
3.8.6 Zustandsinvariante 315
3.8.7 Zeitliche Zusicherungen 317
3.9 Das Paketdiagramm 318
3.9.1 Paket 318
3.9.2 Importbeziehung 319
3.10 Sonstige Modellelemente 320
3.10.1 Diagrammrahmen 320
3.10.2 Erweiterungsmechanismus Stereotyp 321
3.10.3 Informationsuss 326
3.10.4 Kommentar 326
3.10.5 Modell 327
3.10.6 Zusicherung 328
4 SysML – Systems Modeling Language 331
4.1 Historie 333
4.2 Aufbau und Konzepte 334
4.3 Das Anforderungsdiagramm 336
4.3.1 Anforderung 337
4.3.2 Ableitungsbeziehung 339
4.3.3 Enthältbeziehung 340
4.3.4 Erfüllungsbeziehung 341
4.3.5 Kopiebeziehung 343
4.3.6 Prüfbeziehung 346
4.3.7 Verfeinerungsbeziehung 347
4.3.8 Verfolgungsbeziehung 349
4.3.9 Testfall 350
4.3.10 Tabellennotation 351
4.4 Die Zuteilung 352
4.4.1 Zuteilungsbeziehung 353
4.4.2 Zuteilungspartition 356
4.4.3 Tabellennotation 357
4.5 Die Blockdiagramme 358
4.5.1 Systembaustein 359
4.5.2 Port 365
4.5.3 Assoziationsbaustein 368
4.5.4 Bindungskonnektor 369
4.5.5 Einheit und Basisgröße 370
4.5.6 Einschränkende Referenz und Pfadendemultiplizität 371
4.5.7 Objektuss 374
4.5.8 Schnittstellenbaustein 375
4.5.9 Werteverteilung 376
4.5.10 Wertetyp 377
4.6 Das Zusicherungsdiagramm 378
4.6.1 Zusicherungsbaustein 379
4.7 Das Anwendungsfalldiagramm 381
4.8 Das Aktivitätsdiagramm 382
4.8.1 Aktivit?atsbaum 383
4.8.2 Kontrolloperator 385
4.8.3 Rate 386
4.8.4 Spezielle Objektknoteneigenschaften 387
4.8.5 Wahrscheinlichkeit 389
4.8.6 Zeitliche Zusicherungen 390
4.9 Das Zustandsdiagramm 391
4.10 Die Interaktionsdiagramme 392
4.11 Allgemeine Modellierungselemente 393
4.11.1 Begründung 393
4.11.2 Diagrammrahmen 394
4.11.3 Gruppe 396
4.11.4 Modellsicht und Standpunkt 397
4.11.5 Problem 399
4.11.6 Stakeholder 400
5 Systems-Engineering-Pro lSYSMOD 403
5.1 Akteurskategorien 404
5.2 Aktivitäten 406
5.3 Erweiterte Anforderung 407
5.4 Spezielle Anwendungsfälle 411
5.5 Benutzerschnittstelle 412
5.6 Disziplinenspezifische Elemente 413
5.7 Gewichtete Beziehungen 414
5.8 Erweiterter Stakeholder 416
5.9 System und Subsystem 418
5.10 Spezielle Systembausteine 419
5.11 System- und Zusicherungskontextelement 420
5.12 Systemprozess 421
5.13 Varianten 423
5.14 Ziel 425
6 OMG Certified Systems ModelingProfessional (OCSMP) 427
6.1 Sinn und Unsinn von Zertifizierungen 427
6.2 Der Zertifizierungsprozess 429
6.3 Das OCSMP-Zertifizierungsprogramm 432
6.4 Andere Zertifizierungsprogramme 434
6.5 OCSMP Model User 434
6.5.1 OCSMP-Basiselemente der SysML 435
6.5.2 Coverage-Map OCSMP Model User 436
6.5.3 Referenzen 438
6.5.4 Beispielfragen 440
6.6 OCSMP Model Builder Fundamental 444
6.6.1 Coverage-Map OCSMP Model Builder Fundamental 444
6.6.2 Referenzen 445
6.7 OCSMP Model Builder Intermediate 445
6.7.1 Coverage-Map OCSMP Model BuilderIntermediate 446
6.7.2 Referenzen 448
6.8 OCSMP Model Builder Advanced 448
6.8.1 Coverage-Map OCSMP Model Builder Advanced 448
6.8.2 Referenzen 450
A Anhang 451
A.1 Glossar 451
A.2 SysML auf Deutsch 479
A.3 Veraltete Konzepte der SysML 486
A.3.1 Standardport und Objektussport 486
A.3.2 Modellsicht und Standpunkt 489
A.3.3 Einheit 490
A.4 Lösungen 491
Literaturverzeichnis 493
Index 499
www.dpunkt.de 0