Entwicklung eines Praxisleitfadens für das modellbasierte ...

Entwicklung eines Praxisleitfadensfür das modellbasierte Requirements Engineeringsoftwareintensiver eingebetteter SystemeEva Geisberger 1 , Matthias Kirchmayr 2 , Mark Müller 3 , Thorsten Weyer 41 Technische Universität München, Software & Systems EngineeringD-80333 München, geisberger@in.tum.de2 Daimler AG, Group Research & Advaced Engineering,D-89081 Ulm, matthias.kirchmayr@daimler.com3 Robert Bosch GmbH, Corporate Sector Advance Engineering (CR/AEC1)D-70442 Stuttgart, mark.mueller2@de.bosch.com4 Universität Duisburg-Essen, Software Systems EngineeringD-45117 Essen, thorsten.weyer@sse.uni-due.deEinleitungIm Entwicklungsprozess von Softwaresystemen und speziellin der Entwicklung softwareintensiver eingebetteterSysteme (siES) kommt dem Requirements Engineering(RE) die Aufgabe zu, die Anforderungen an das zu entwickelndeSysteme zu gewinnen, zu spezifizieren, abzustimmen,zu verwalten und die angemessene Umsetzungder Anforderungen verfolgbar zu machen. Aufgrund dersteigenden Komplexität siES, insbesondere in der Automobilentwicklung,wird dabei zunehmend deutlich, dasseine an die spezifische Entwicklungssituation angepasstemethodische Unterstützung des RE notwendig ist. Im VerbundprojektREMsES wird gegenwärtig ein Praxisleitfadenfür das modellbasierte RE von siES erarbeitet.Anforderungen an den LeitfadenDer Leitfaden zielt darauf ab, das RE für siES in der Praxiszu unterstützen und dabei die spezifischen Gegebenheitenim Automobilbau (wie z.B. das OEM-Zuliefererverhältnis) zu berücksichtigen (vgl. [2]). Ausdieser Zielsetzung leiten sich folgende Anforderungen anden Leitfaden ab: R-1 (Relevante Informationen): Berücksichtigungaller notwendigen Informationen, die als Eingabefür das RE dienen bzw. die im RE erarbeitet werden.R-2 (Generierung von Anforderungsdokumenten): Unterstützungder Generierung von Anforderungsdokumentenfür das System und für abgrenzbare Ausschnitte des Systems.R-3 (Komplexitätsreduktion): Komplexitätsreduktionim RE für siES, um z.B. die Abstimmung zwischen Stakeholdern(z.B. OEM und Zulieferer) zu vereinfachen. R-4(Verfolgbarkeit): Sicherstellung der Verfolgbarkeit zwischenAnforderungen sowie zwischen Anforderungen undderen Ursprung und zwischen Anforderungen und derenUmsetzung. R-5 (Anpassbarkeit): Anpassbarkeit des Leitfadensan domänen-, unternehmens- und projektspezifischeGegebenheiten.Grobstruktur des LeitfadensDer REMsES-Leitfaden setzt sich aus drei Hauptbestandteilenzusammen (vgl. Abb. 1).-Artefaktmodell-VorgehensmodellGrobgranularesVorgehenFeingranulareAufgabenProduktmanagementProjektmanagementEntwicklung…Artefakttyp-Umfeldmodellartefaktbezogene SchnittstellendefinitionAbb. 1: Grobstruktur des REMsES-LeitfadensDie Basis des Leitfadens bildet das REMsES-Artefaktmodell, welches die relevanten Typen dokumentierterInformationen (Artefakttypen) in mehrere, auf dieAnwendungsdomäne angepasste Abstraktionsebenenstrukturiert. Das REMsES-Vorgehensmodell definiert dasgrobgranulare Vorgehen im RE für siES bestehend ausAktivitäten (z.B. „Analyse der operationellen Umgebung“)und deren Abfolge. Ergänzend zum grobgranularen Vorgehenwerden im REMsES-Vorgehensmodell durch Aufgaben(z.B. „Erstellung einer Liste externer Akteure“)feingranulare Tätigkeiten definiert, die artefaktbezogendurch Eingaben, Verarbeitungsschritte und Ausgabeartefaktespezifiziert sind. Jede Aufgabendefinition umfasstdabei eine genauere Charakterisierung der Situation im REfür siES, in welcher diese Aufgabe zweckmäßig ausgeführtwerden sollte – zusammen mit Hinweisen zur Adaptionder Aufgabe hinsichtlich spezifischer Projektsituationen.Das REMsES-Umfeldmodell legt die für das RE relevantenUmfeldprozesse fest (z.B. Produkt-, Projektmanagement)und detailliert die Beziehungen des RE zu denUmfeldprozessen durch die Nennung von Artefakten, diezwischen dem RE und den verschiedenen Umfeldprozes-

sen ausgetauscht werden. Dabei müssen sowohl Eingabenaus den Umfeldprozessen für das RE als auch die für dieUmfeldprozesse relevanten Ausgabeartefakte des RE betrachtetwerden.Strukturierung des ArtefaktmodellsR-1 bis R-5 sind elementaren Anforderungen an das Referenzmodellund stellen die Basis für die Definition adäquaterStrukturierungsprinzipien für das zu erarbeitende Artefaktmodelldar (vgl. [1]). Abb. 2 illustriert die beiden zentralenStrukturierungsprinzipien und die daraus resultierendenKlassifikation von Artefakten im RE siES.Gesamtsystem(GS)Funktionsgr.(FG)SP-1: nach „Systemabstraktionsebenen“Hardw./Softw.(HW/SW)SP-2: nach „Betrachtungsaspekten“Kontext Anforderungen EntwurfGS-KontextFG-KontextHW/SW-KontextGS-AnforderungenFG-AnforderungenHW/SW-Anforderungen-ArtefaktmodellGS-ArchitekturFG-ArchitekturHW/SW-ArchitekturAbb. 2: Struktur des REMsES-ArtefaktmodellsSP-1: Strukturierung nach „Systemabstraktionsebenen“:Zur Komplexitätsreduktion im RE werden im Artefaktmodelldrei Systemabstraktionsebenen unterschieden. Auf derGesamtsystemebene wird das geplante System als „BlackBox“ angesehen, d.h. die interne Struktur des geplantenSystems wird nicht betrachtet. Auf der Funktionsgruppenebenewerden logische Funktionscluster betrachtet. DieHW/SW-Ebene trägt dem Umstand Rechnung, dass im REfür siES eine umfassende Abstimmung der Anforderungenmit der Entwicklung von Mechanik, Elektronik und Elektriknotwendig ist.SP-2: Strukturierung nach „grundlegenden Betrachtungsaspekten“:Bei der Strukturierung des Artefaktmodellsnach grundlegenden Betrachtungsaspekten wird zwischenKontext, Anforderungen und Entwurf unterschieden. AufBasis der Informationen über den Kontext (insb. die Ziele)des jeweiligen Entwicklungsgegenstandes werden dessenAnforderungen u.a. mit Hilfe der Use-Case- und Szenariomodellierungdefiniert. Das Artefaktmodell berücksichtigtdarüber hinaus die Beziehung zwischen Anforderungenund dem die Anforderungen erfüllenden Architekturentwurf.Beispielsweise liefert der Entwurf auf der Gesamtsystemebeneeine Architektur der erforderlichen Nutzungsfunktionen(Dienste) des zu entwickelnden Systemsund ihres Verhaltens.Bearbeitete TeilprojekteBasierend auf der Struktur des Leitfadens wurden verschiedeneTeilprojekte identifiziert, die getrennt voneinanderbearbeitet und über das Artefaktmodell integriert werden.Zu diesen Teilprojekten gehören u.a.:TP1) Kontextanalyse und Kontextverfeinerung: Der Kontexteines siES definiert die Ziele und wesentlichen funktionalenund qualitativen Anforderungen an das System.Neben organisatorischen und wirtschaftlichen Aspektenbilden die Architekturbestandteile des umgebenden Systemssowie Funktionsprinzipien und Gesetzmäßigkeiten inder Umgebung wichtige Aspekte im Kontext des Systems.TP2) Verfeinerung von Zielen und Szenarien: Im RE fürsiES werden Ziele- und Szenarien-Modellierungsansätzeeingesetzt, um die Gewinnung, Dokumentation und Abstimmungvon Anforderungen zu unterstützen. Im Rahmendieses Teilprojekts wird eine Unterstützung für die Verfeinerungvon Szenarien und assoziierter Ziele über die dreiSystemabstraktionsebenen hinweg erarbeitet.TP3) Entwicklung lösungsorientierter Anforderungen:Dieses Teilprojekt betrachtet die Ableitung detaillierterAnforderungen an Funktionen, Struktur und Verhalten desgeplanten Systems. Die Arbeiten zielen darauf ab, eineUnterstützung für die systematische Ableitung solcherAnforderungen aus anderen Artefakten des Artefaktmodellszu erarbeiten und die Ableitung lösungsorientierterAnforderungen nachvollziehbar zu machen.TP4) Dekomposition des Gesamtsystems über die Abstraktionsebenenhinweg: Innerhalb dieses Teilprojektes wirdeine Unterstützung der Dekomposition des Gesamtsystemsin Subsysteme über die drei Systemabstraktionsebenenerarbeitet, die auf Kontextinformationen und spezifiziertenAnforderungen beruhen.TP5) Abhängigkeitsanalyse auf der Nutzungsebene: ImRahmen dieses Teilprojektes wird ein teilautomatisierterAnsatz zur Erkennung unerwünschter Wechselwirkungenzwischen Systemfunktionen (Feature Interaction) auf Basisdes Architekturentwurfs und der zugehörigen Anforderungenund Kontextinformationen erarbeitet.AusblickGegenwärtig ist der REMsES-Leitfaden in der industriellenErprobung. Die Arbeiten werden im Rahmen desBMBF Projekts ‚REMsES’ (01 IS F06 D) gefördert.Referenzen[1] N. Bramsiepe, M. Broy, E. Geisberger, J. Grünbauer, G. Halmans,B. Penzenstadler, K. Pohl, T. Schmidt, E. Sikora, W.Sitou, T. Weyer: Kernbestandteile des Leitfadens, Zielsetzungenund Forschungsfragstellungen. REMsES-Konsortium, München 2007.[2] H. Wußmann, M. Diestelmann, K. Pohl, M. Broy, F. Houdek:Leitfaden für modellbasiertes Requirements Engineering und-Management softwareintensiver Eingebetteter Systeme.Vorhabensbeschreibung zur BMBF-Softwareinitiative „SoftwareEngineering 2006“, Eningen 2005.