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Wie wird aus Anforderungen eine Software-Architektur?

| Autor / Redakteur: Peter Schedl* / Martina Hafner

Der Harmony-Prozess bildet eine Brücke zwischen Anforderungsanalyse, funktionaler Analyse und Systemdesign.
Der Harmony-Prozess bildet eine Brücke zwischen Anforderungsanalyse, funktionaler Analyse und Systemdesign. (Bild: ClipDealer)

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Mit der Harmony-Methode hat IBM ein Designverfahren entwickelt, das auf modellbasierte Entwicklung und frühzeitige Absicherung durch ausführbare Modelle setzt. Stetige Verifikation begleitet die einzelnen Entwicklungsschritte.

Jahrelang wurde die Entwicklung von Produkten über die Mechanik- und Elektronikkomponenten bestimmt. Die eingebettete Software hatte nur einen kleinen Anteil, der üblicherweise von einem einzigen Entwickler programmiert wurde. Entsprechend gering war auch die Bedeutung der Software, besonders im Hinblick auf die Qualität.

Mittlerweile hat sich dies dramatisch gewandelt - die Software übernimmt immer größere Anteile der gesamten Produktfunktionalität und somit auch immer öfter sicherheitskritische Funktionen. Vor diesem Hintergrund bekommen auch die Techniken der Softwareentwicklung sowie die Integration in den Produktentwicklungszyklus eine völlig neue Bedeutung.

Architekturerstellung als Herausforderung

Typische Fragestellungen sind dann: „Wie komme ich zu einer Produkt- oder Systemarchitektur und wie stelle ich die Nachverfolgbarkeit über die verschiedenen Ebenen sicher?“ Letzteres wird gerade bei der Entwicklung sicherheitskritischer Systeme wichtig, da die entsprechenden Standards genau dies aus gutem Grund einfordern.

Zum Thema der Nachverfolgbarkeit oder Traceability sei hier nur gesagt, dass es primär eine Frage der Werkzeugunterstützung darstellt und es mit OSLC (Open Services for Lifecycle Collaboration) [1] einen herstellerunabhängigen, werkzeugübergreifenden Standard gibt, der unter anderem auch genau dies leistet.

Vorstellung der Harmony-Methode

Bleibt die Frage: „Wie komme ich zu einer Architektur?“ IBM hat mit der Harmony-Methodik [2] eine erprobte Vorgehensweise, die genau diese beantwortet. Harmony wird seit über 10 Jahren in der Industrie eingesetzt und laufend angepasst. Somit kann von einer ausgereiften Vorgehensweise gesprochen werden.

Harmony setzt auf modellbasierte Entwicklung und auf frühzeitige Absicherung durch Ausführung der Modelle. Sie besteht aus zwei Teilen, die sowohl einzeln als auch in Kombination in Projekten eingesetzt werden können. Der eine Teil (Harmony ESW) verfolgt einen agilen Ansatz mit sehr kleinen Iterationen, welcher für die Softwareentwicklung gerade auch im eingebetteten Umfeld entwickelt wurde. Der andere (Harmony SE) verfolgt einen parallelisierten Ansatz mit größeren Iterationen, der ursprünglich für System Engineering gedacht war.

In Kombination ergibt sich somit eine erste Phase zur Definition einer ersten Systemarchitektur, gefolgt von kleinen Iterationen innerhalb der einzelnen Domänen (wie etwa Softwareentwicklung). Auch neue Methoden wie SAFE (Scaled Agile Framework) [3] folgen einem vergleichbaren Ansatz. Es hat sich aber gezeigt, dass gerade in der Produktentwicklung, speziell vor dem Hintergrund der Entwicklung nach dem V-Modell, Harmony SE auch zur Erstellung der Softwarearchitektur verwendet wird, um anschließend in eine abgesicherte Implementierung zu gehen.

Inside Harmony: 1. Anforderungsanalyse

Harmony besteht aus den Phasen Anforderungsanalyse, Funktionale Analyse und Design Synthese (Bild 1).

Ausgangsbasis für das weitere Vorgehen ist ein Anforderungsdokument, etwa in Form eines Spezifikationsdokuments des Kunden oder Auftraggebers. Dies wird in ein Anforderungsmanagementwerkzeug wie DOORS zur weiteren Analyse importiert, in eine Systemspezifikation überführt und die System Use Cases identifiziert.

Harmony verwendet als Notation neben textuellen Requirements eine sehr vereinfachte SysML Notation mit reduziertem Umfang an Diagrammen und auch Elementen, wie beispielsweise den Use Cases. Durch den Einsatz in zahlreichen Projekten hat sich dieses Subset bewährt und kann als Profil im Tool eingestellt, durch die reduzierte Auswahl, den Einstieg erleichtern.

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