Modellbasierte Anforderungsspezifikation sicherheitskritischer ...

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5 % der späteren Fehler aufgedeckt, so dass diese in nachfolgende Phasen der Systementwicklung (Bereich 2 im Diagramm) verschleppt werden. Dort werden sie zum überwiegenden Teil erst während des Abnahmetests oder sogar erst beim Betrieb des Systems entdeckt (im Bereich 3). Besonders deutlich werden die wirtschaftlichen Auswirkungen dieses Phänomens, wenn man zusätzlich berücksichtigt, welche Kosten durch die Behebung der Fehler auftreten. Diese steigen deutlich, wenn die Fehlerbehebung in eine späte Lebenszyklusphase fällt. Dieser Zusammenhang wird in vielen Literaturquellen beschrieben, so beispielsweise in einer Publikation des Amerikanischen Verteidigungsministeriums [DOD95, S. 111], und wird im unteren Diagramm in Abbildung 2.1 grafisch dargestellt. Die eingekreisten Zahlen im unteren Diagramm verweisen dabei auf die Entwicklungsphasen im oberen Diagramm und verknüpfen somit die Aussagen beider Grafiken 2 . So lässt sich aus dem Diagramm ablesen, dass ein Fehler, der sich erst beim Systemtest offenbart, zwischen 10 und 100 mal mehr Kosten erzeugt, als ein Fehler, der bereits bei der Erstellung der Anforderungsspezifikation aufgedeckt wird. Aus diesen Fakten lässt sich daher die folgende Aussage ableiten: • Während der Erstellung der Anforderungsspezifikation werden - bezogen auf das letztendlich realisierte System - die meisten Fehler eingebracht. • Diese werden jedoch überwiegend erst sehr viel später im Entwicklungsprozess erkannt und behoben, wobei sie erhebliche Kosten verursachen können. • Fazit: In der Verbesserung der Anforderungsspezifikation liegt somit ein großes Optimierungspotenzial für den gesamten Lebenszyklus eines Systems. In den letzten Jahren wurden aus diesem Grund in verschiedenen Arbeiten Konzepte und Ideen vorgestellt, wie die Beschreibung von Systemanforderungen verbessert werden könnte. Diese Arbeiten hatten dabei oftmals die Anpassung bestimmter Beschreibungsmittel, wie z.B. der Unified Modeling Language (UML) zum Inhalt oder haben diese um bestimmte Eigenschaften - wie eine formal definierte Semantik [ARA05] - erweitert. Allerdings erfordern neue Beschreibungsmittel auf Grund ihrer Andersartigkeit auch eine neue Herangehensweise an die Gesamtaufgabe der Spezifikation von Systemanforderungen. Davon betroffen sind sowohl die Struktur und Gliederung der Anforderungsspezifikation an sich, als auch die Prozesse zu deren Erstellung. Im Folgenden wird daher auf Basis der Erkenntnisse vorhergehender Arbeiten ein Gesamtkonzept entworfen, das erstmalig ein semi-formales, modellbasiertes Beschreibungsmittel mit einer Prozessvorgabe zur Erstellung von Anforderungsspezifikationen kombiniert. Dabei werden die Ergebnisse des durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderten Projektes OPRAIL [OPR06] aufgegriffen und weiterentwickelt. Die wesentlichen Eckpunkte dabei sind: • Nutzung eines modellbasierten Ansatzes für die Analyse- und Erstellungs-Phase der Anforderungsspezifikation, wobei modellimmanente Konsistenz- und Adäquatheitsprüfungen um explizite Verifikations- und Validierungstechniken ergänzt werden • Berücksichtigung der Erfordernis zur langfristigen Archivierbarkeit von Spezifikationen im Eisenbahnwesen durch die Übernahme der relevanten Modellbestandteilen in einen dokumentenorientierten Spezifikationsrahmen 2 Auch wenn die einzelnen Phasen in beiden Diagrammen unterschiedlich benannt sind, lassen sie sich zu größeren Entwicklungsschritten zusammenfassen, die durch die eingekreisten Zahlen in den Diagrammen identifiziert werden. 5
• Beschreibung eines durchgängigen Prozesses, der mit einer informellen Vorphase der Anforderungsentwicklung beginnt und den gesamten Lebenszyklus der Anforderungsspezifikation abdeckt. Dadurch soll letztendlich die Möglichkeit geschaffen werden, im Eisenbahnumfeld semi-formale, modellbasierte Anforderungsspezifikationen einzuführen und damit die oben genannte Optimierung des gesamten Produktlebenszyklus zu erreichen. Diese Arbeit gliedert sich in drei Hauptkapitel. In Kapitel 3 wird zunächst die aktuelle Situation beschrieben, darauf aufbauend die Problemstellung analysiert und in Kapitel 4 ein Lösungsweg vorgeschlagen. Kapitel 5 umfasst die Beschreibung einer semi-formalen, modellbasierten Anforderungsspezifikation als eines der beiden Kernelemente des vorgeschlagenen Konzepts. Eine iterativ-inkrementelle Prozessvorgabe zur Erstellung des Anforderungsmodells als zweites Kernelement ist Inhalt des Kapitels 6. In Kapitel 7 wird als Abschluss der erreichte Arbeitsstand dokumentiert und ein Ausblick auf zukünftig mögliche Arbeiten gegeben. 6
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Seite 18 und 19: und Testmodell und erweitert somit
Seite 20 und 21: für LST-Modulverträge für die De
Seite 22 und 23: Im Kontext des BMW-Prinzips lässt
Seite 24 und 25: • Die zweite Unterklasse umfasst
Seite 26 und 27: Abbildung 4.1.: Herunterbrechen der
Seite 28 und 29: Insgesamt ergibt sich somit die in
Seite 30 und 31: Abbildung 5.1.: Einordnung des funk
Seite 32 und 33: 5.1.1.3. Objektorientierung im Eise
Seite 34 und 35: • Eignung für das Systems Engine
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Seite 38 und 39: Für die Anzahl der Ebenen gibt es
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Seite 42 und 43: (a) Das funktionale Konzept betrach
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Seite 46 und 47: dd [Modell] Data[ Systemabgrenzungs
Seite 48 und 49: • die Folgen von Gefährdungen zu
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Seite 54 und 55: Im Rahmen des Anforderungsmodells k
Seite 56 und 57: Inhaltselement SysML-Sprachelement
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hat beispielsweise Arabestani in [A
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Abbildung 5.11.: Einordnung des Sys
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wird - sofern möglich - eben diese
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act [Aktivitaet] Druckluft erzeugen
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• Kontinuierliche Übertragung vo
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in einer Aktionssprache an den Kont
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der Subsystemarchitektur (siehe 5.1
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Verhaltensmuster Senden von Signale
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5.1.4.5. Subsystem-Struktur/Whitebo
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enthalten ist. So verfügt die beis
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Inhaltselement Diagrammart SuB Port
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77 Abbildung 5.22.: Beispielhafte E
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5.1.5. Konsistenzregeln Für die in
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5.1.5.2. Konsistenz der Akteure Die
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dd [Paket] Konsistenzen [ Allokatio
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Diese Aufstellung zeigt, dass es si
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87 Abbildung 5.29.: Prinzip der Ver
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6. Inkrementell-iterativer Erstellu
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zen, wenn die Arbeitsschritte durch
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6.1.3. Einordnung in den Gesamtlebe
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Von Nach Ausgetauschte Information
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Ein solches Anforderungsprofil best
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den könnte. Vielmehr soll diese ja
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Letztendlich lässt sich keine eind
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103 Abbildung 6.7.: Rekursive Anwen
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NoMagic in der Version 14.0 zum Ein
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Ideenskizzen, implizite Vorstellung
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bdd [Modell] Data[ Kontexktkommunik
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111 Abbildung 6.12.: Detaillierung
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vom BÜ die Anzeige des Befahrbarke
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bdd [Modell] Data[ Kontexktkommunik
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act [Aktivitaet] P2 Spezifikation S
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Entwicklungsziel angestrebt werden,
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Als Ergebnis liefert der Subprozess
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diagramm dargestellte Soll-Kommunik
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Testfallgenerierung ein bei der man
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Weiterhin wird im Beispielmodell an
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6.4.2. S2 - Systemfunktionssicht be
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schriebene Vorgehen an: • Zunäch
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die Szenariensicht ist: Letztere ze
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Abbildung 6.24.: Automatisierter Ve
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act [Aktivitaet] S7 Subsystemsicht
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nicht auszugehen. Die zusätzliche,
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7. Zusammenfassung, Ergebnisse und
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de ein iterativ-inkrementelles Vorg
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Literaturverzeichnis [ALE02] ALEXAN
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[ISO19005] Norm ISO 19005-1. Docume
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[WES00] WEISSTEIN, Eric W.: Determi
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dd [Modell] Data[ Systemabgrenzungs
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dd [Modell] Data[ Szenariensicht ]
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dd [Modell] Data[ Subsystemsicht ]
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B. Metamodell-Aktivitätsdiagramme
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act [Aktivitaet] S1 Systemabgrenzun
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act [Aktivitaet] S3 Szenariensicht
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act [Aktivitaet] S5 Systemverhalten
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act [Aktivitaet] S8 Nicht-funktiona
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