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
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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
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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/
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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