Management Präsentation

Status: 21.10.2016

Authors: Peter Gersing (GPP) / Jan Philipps (Validas)

Agenda

1. Das SPEDiT Projekt– Partner

– Ziele

2. SPES – Software Platform for Embedded Systems– Viewpoint Requirements

– Viewpoint Functional

– Viewpoint Logical

– Viewpoint Technical

– Integration der Viewpoints

3. Lernkonzept

4. Interessierte?

2

Das SPEDiT Projekt

3

Das SPEDiT Projekt kombiniert bewährte SPES* Methoden mit

neuesten Trainingskonzepten und einem Paket von Tool- und

Beratungs-Unterstützung für eine erfolgreiche MBSE Einführung in

Ihrer Firma

MBSE = Modell-based Systems Engineering

*SPES = Software Platform for Embedded Systems

SPEDiT = SPES Dissemination & Transfer

Consulting

Tools

Training

MethodenErfolgreiche

MBSE

Einführung

SPEDiT Projekt Partner

4

IndustrieForschung

Wissenschaftliche Teams der Methodenforschung haben sich mit

Trainings- und Tool-Experten zusammengeschlossen um neueste

MBSE-Forschungsergebnisse in die Praxis zu überführen

MBSE = Modell-based Systems Engineering

SPEDiT Projekziele

5

• Trainingsmaterialien für die neu entwickelten MBSE

Methoden nach SPES

• Nutzung modernster Lehrmedien für die Trainings

• Durchgehende Toolketten für die Anwendung von

SPES Methoden

• Konzepte für die Unterstützung von Einführung

und Training

• Pilotprojekte im industriellen Umfeld

• Lizenzierungsmodelle

• Consulting Projekte (außerhalb SPEDiT)

Software Platform for Embedded Systems (SPES)

6

Technical

Viewpoint

Logical

Viewpoint

Functional

Viewpoint

Requirements

Viewpoint

System

F2F1

C1

C2

C3Bus

ECU1 ECU2

Mit seinen strukturierten Methoden, garantiert SPES höchste Standards in Bezug auf

durchgehende Designs und Validierung komplexer Systeme

Die Fokussierung der Modelle auf vier Viewpoints kombiniert mit reichhaltigen

Valedierungsmethoden stellt die Konsistenz und die Nachvollziehbarkeit sicher

Modellierungsziele sind die Dokumentation / Spezifikation der ...

• operationellen Umgebung des Systems (Kontext)

• Ziele des Systems und zugehöriger Szenarien

• zur Zielerreichung notwendigen, lösungsbezogenen Anforderungen

Modelle

Unterstützte

Aktivitäten

Viewpoint „Requirements“

7

Kontext

environment

model

«flowPort»

Crane1ActionSignal

«flowPort»

Crane2ActionSignal

«flowPort»

DeliveryBandSignal

«flowPort»

SensorSignal

«flowPort»

SupplyBandSignal

«flowPort»

SystemOutput

«flowPort»

UserInput

Zylinderkopffertigungsanlage

«flowPort»

Crane1ActionSignal

«flowPort»

Crane2ActionSignal

«flowPort»

DeliveryBandSignal

«flowPort»

SensorSignal

«flowPort»

SupplyBandSignal

«flowPort»

SystemOutput

«flowPort»

UserInput

User

Env ironment

Crane1 (extern)Crane2 (extern)

SupplyBand (extern)Deliv eryBand (extern)

SensorSignal

«flow»

DeliveryBandSignal

«flow»SupplyBandSignal

«flow»

Crane2ActionSignal

«flow»

Crane1ActionSignal

«flow»

SystemOutput

«flow»

UserInput

«flow»

Ziele

<< hardgoal >>

Transport von Werkstücken

gewährleisten ()

<< softgoal >>

Kolli lsionen

vermeiden ()

<< hardgoal >>

Werkstück

transportieren ()

<< hardgoal >>

Produktionsstofftransport

gewährleisten ()

<< hardgoal >>

Werkstücke

erkennen ()

<< hardgoal >>

Vermessen von

Produktionsstoffen ()

<< hardgoal >>

Zeitgleiche

bearbeitung ()

<< hardgoal >>

Rohstoff

transportieren ()

+

«Contribution»

++

«Contribution»

--

«Contribution»

Szenarien

system

scenarios

SupplyBand IOAdapter

(from 2.1.2. Ziele / Szenarien "IOAdapter")

UserInteraction

(from 2.3.2. Ziele / Szenarien "UserInteraction")

eingeschaltet

Ansteuerung

berechnen

loop SupplyBand ansteuern

[OperationOn]

[!OperationOn]

ausgeschaltet

OperationOn()

Sensor()

SupplyBand()

!OperationOn()

SupplyBand IOAdapter

(from 2.1.2. Ziele / Szenarien "IOAdapter")

UserInteraction

(from 2.3.2. Ziele / Szenarien "UserInteraction")

eingeschaltet

Ansteuerung

berechnen

loop SupplyBand ansteuern

[OperationOn]

[!OperationOn]

ausgeschaltet

OperationOn()

Sensor()

SupplyBand()

!OperationOn()

SupplyBand IOAdapter

(from 2.1.2. Ziele / Szenarien "IOAdapter")

UserInteraction

(from 2.3.2. Ziele / Szenarien "UserInteraction")

eingeschaltet

Ansteuerung

berechnen

loop SupplyBand ansteuern

[OperationOn]

[!OperationOn]

ausgeschaltet

OperationOn()

Sensor()

SupplyBand()

!OperationOn()

Lösungsbezogene

Anforderungen

solution-oriented

system

requirements

R1

RN

Sensor

AutoMode

OperationOn

Crane1Action

Crane2Action

SupplyBand

DeliveryBand

Funktionen des TransportationController

Sensor

AutoMode

OperationOn

Crane1Action

Crane2Action

SupplyBand

DeliveryBand

Sensor

AutoMode

Bewegungsauftrag

Crane1

Bewegungsauftrag

Crane2OperationOn

Sensordaten v erarbeiten

Sensor

AutoMode

Bewegungsauftrag

Crane1

Bewegungsauftrag

Crane2OperationOn

SupplyBand

DeliveryBandOperationOn

Förderbandbewegungen

berechnenSupplyBand

DeliveryBandOperationOn

Crane1ActionBewegungsauftrag

Crane1

Wegpunkte für Crane1

berechnen

Crane1ActionBewegungsauftrag

Crane1

Crane2ActionBewegungsauftrag

Crane2

Wegpunkte für Crane2

berechnen

Crane2ActionBewegungsauftrag

Crane2

«block»

UserInput

«block»

OperationOn

«block»

AutoMode

«block»

Sensor

«block»

Crane1Sensor

«block»

Crane2Sensor«block»

SupplyBandSensor

«block»

Deliv eryBandSensor

«block»

SensorSignal

«block»

Crane1SensorSignal

«block»

Crane2SensorSignal«block»

SupplyBandSensorSignal

«block»

Deliv eryBandSensorSignal

«block»

SystemOuput

«block»

Action

«block»

Crane1Action

«block»

Crane2Action

«block»

SupplyBandAction

«block»

Deliv eryBandAction

«block»

ActionSignal

«block»

Crane1ActionSignal

«block»

Crane2ActionSignal

«block»

SupplyBandActionSignal

«block»

Deliv eryBandActionSignal

+Raw Data translated by IOAdapter +Translated Signal

+determins

Determination

+determined

+Bus-conformant Data translated by IOAdapter +Raw Signal

+represented Information

Representation

+Displayed data

Initial

Anlage eingeschaltet

Anlage ausgeschaltet

Final

AutoMode ManualMode

Initial

[UserInput = AutoMode]

[UserInput = !AutoMode]

[UserInput: einschalten][UserInput:

terminieren]

[UserInput:

einschalten]

• Systematische Gewinnung von Anforderungen

• Durchgängige Dokumentation / Spezifikation von Anforderungen

• Validierung von Anforderungen

Modellierungsziele sind die ...

• Integration der funktionalen Anforderungen in eine umfassende Systemspezifikation

• Beschreibung des Systemverhaltens aus einer Black-Box Sicht (Code, Zustandsmaschinen)

• Modellierung von Abhängigkeiten zwischen Systemfunktionen (Feature Interaction)

• Dekomposition von Nutzerfunktionen (Functional White Box Model)

Modelle

Unterstützte

Aktivitäten

Viewpoint „Functional“

8

System

Funktionen

Black Box Sicht

(aus VP RE)

«flowPort»

Crane1ActionSignal

«flowPort»

Crane2ActionSignal

«flowPort»

DeliveryBandSignal

«flowPort»

SensorSignal

«flowPort»

SupplyBandSignal

«flowPort»

SystemOutput

«flowPort»

UserInput

Zylinderkopffertigungsanlage

«flowPort»

Crane1ActionSignal

«flowPort»

Crane2ActionSignal

«flowPort»

DeliveryBandSignal

«flowPort»

SensorSignal

«flowPort»

SupplyBandSignal

«flowPort»

SystemOutput

«flowPort»

UserInput

User

Env ironment

Crane1 (extern)Crane2 (extern)

SupplyBand (extern)Deliv eryBand (extern)

SensorSignal

«flow»

DeliveryBandSignal

«flow»SupplyBandSignal

«flow»

Crane2ActionSignal

«flow»

Crane1ActionSignal

«flow»

SystemOutput

«flow»

UserInput

«flow»

Projektion

Funktions-

Hierarchie

Funktions-

netze

• Abstrakte Beschreibung der Realisierung

• Generierung von Testfällen und Verifikationsbedingungen

• Funktionale Prototypen

Viewpoint „Logical“

9

Modellierungsziele sind die ...

• logische Beschreibung der Lösung durch Zerlegung in Komponenten

• Zuordnung von Funktionen zu logischen Einheiten

• Definition des vollständigen Systemverhaltens

• Realisierungs-unabhängige Lösung und Wiederverwendbarkeit von logischen Teilsystemen

Modelle

Unterstützte

Aktivitäten

Teilsystem

Verhalten

Teilsystem

SchnittstelleSystem

Funktionen

Teilsystem Architektur

Mapping

• Verifikation des Systemverhaltens

• Simulation

Viewpoint „Technical“

10

Modellierungsziele sind die ...

• Optimierung der Ziel-Hardware und Systemressourcen (ECUs, Busse, Aktor, Sensoren)

• Definition von (Software-)Tasks und Scheduling

• Beschreibung der verteilungsspezifischen Kommunikation

• Hardware spezifische Systembeschreibung

Modelle

Unterstützte

Aktivitäten

Ziel-Hardware

Technical Perspective

Capture

Task

airTemp

CtrlTask

Scheduler

temp control

Var1

tempVal

Var2

tempSel

ECU

temp

Data

Logical Perspective

AirTempControl

control

Capture

temp

Temp

Data

<<allocate>>

Logisches

Teilsystem

Mapping

ProcessingResource

:Concurrency

Resource

:Concurrency

Resource

:SchedulerSlot :SchedulerSlot

:Scheduler

:Concurrency

Resource

:Scheduler

:SchedulerSlot

:SchedulerSlot

Task und

Schedule

ComputingResource

app-task1:Taskcom:Task

app-task2:Task

bus-drv:Task

Signal1

Signal2

Message1 Frame1

payload Frame1header

Message1payloadheader

Signal1 Signal2

Kommunikation

• Zuordnung logischer Teilsysteme zu Hardware-Komponenten

• Verifikation (Echtzeitanalysen, Scheduling, …)

• Embedded System Deployment

Integration der Viewpoints

11

Modellierungsziele sind die ...

• Modelle der verschiedenen Viewpoint semantisch zueinander in Beziehung zusetzen

• Durchgängigkeit in der Methodik zu erreichen um die Konsistenz sicherzustellen

VP „Technical“ VP „Logical“VP „Functional“ VP „Requirements“

System

F2F1

C1

C2

C3

Bus

ECU1 ECU2

Beispielhafte Querbeziehungen zischen den Viewpoints

Lernkonzept

12

Das SPEDiT Projekt erstellt umfangreiches Lehrmaterial unter Anwendung modernster

Lernplattformen für zugeschnittene Seminare und Online Trainings

• Lerninhalte werden frei verfügbar (Open Source)

– Lizenzierung: Creative Commons CC BY

• Integration in Lernplattformen

– Moodle (Uni Ulm) – Referenzplattform

– PTC University (PTC)

– Schaeffler Lernumgebung

• Standardisierte Schnittstelle für das Lernmaterial

– SCORM (Shareable Object Reference Model) Version 2004

– Ermöglicht nahtlose Integration in jedes SCORM fähige Lernmanagement System

– Lernblöcke als kleinste shareable Unit (SCORM Package)

• Unterstützte Werkzeuge

– AutoFOCUS 3

– PTC Integrity (b-Version)

Interessiert?

13

Jede Organisation hat ihre eigenen Prozesse, Tools und Besonderheiten. Das SPEDiT

Projekt hat zum Ziel für die Einführung der SPES Methoden eine anpassungsfähige

Unterstützung vorzubereiten.

Folgende Möglichkeiten gibt es bei dem Vorgang mitzuwirken:

1. Interviews:

Lassen Sie uns wissen, welche Erfahrungen Sie mit

MBSE schon gemacht haben und welche

Unterstützung Sie für eine Einführung benötigen

2. Associated Partner:

Nutzen die Expertise im SPEDiT Team um die SPES

Methoden in Ihren Betrieb auszuprobieren

3. Information im Internet:

http://spedit.in.tum.de/

Backup

14

Der “SPES* Modeling Framework”

15

*SPES = Software Platform for Embedded Systems

16

Beziehung V-Prozessmodell und

SPES Artefakt-Modell

Umfassende System Architektur

System Notation (Terminologie)

Modellierungstheorie (FOKUS)

Re

qu

irem

ents

Technische Architektur

Logische (Sub-) System Architektur

Funktionale Architektur

Konte

xt

System Design

Architecture

Implementation

Verification

Integration

DeliveryReqirements

Analysis

Toolin

g

Analy

sen