Modellbasierte Anforderungsspezifikation sicherheitskritischer ...

Beschreibungsmittel für verschiedene konzeptuelle und dynamische Aspekte eines Systems und
basiert dabei auf dem objektorientierten Paradigma, das ein System als eine Menge interagierender
Objekte versteht. Die einzelnen Aspekte eines Systems können in der UML durch insgesamt
13 verschiedene Diagrammarten beschrieben werden, die die Struktur eines Systems (z.B. in
Klassen- und Komponentendiagrammen) und dessen Verhalten (in Aktivitätsdiagrammen, Zustandsdiagrammen,
Sequenzdiagrammen, etc.) erfassen. Umfassende, weiterführende Informationen
zu den Diagrammarten, der Syntax und Semantik der UML finden sich in zahlreichen
Literaturquellen, z.B. in [RQZ07], weswegen hier nicht weiter darauf eingegangen wird.
Die UML wird durch die Object Management Group (OMG) verwaltet und weiterentwickelt.
Aktuell liegt die UML-Spezifikation in der erheblich umfangreicheren Version 2.1.2 2 vor. Die
Sprachdefinition untergliedert sich dabei in drei wesentliche Elemente:
• Die Infrastructure Definition definiert die internen Bestandteile, aus denen sich die UML
zusammensetzt [OMG07-3]
• Die Superstructure Definition [OMG07-2] legt die eigentlichen, vom Anwender nutzbaren
Sprachelemente auf Basis der Infrastructure Definition fest
• Die vom IBM entwickelte Object Constraint Language (OCL), die in die UML-Spezifikation
aufgenommen wurde, um bestimmte Zusicherungen, wie z.B. Invarianten in Klassendiagrammen
oder Bedingungen in Sequenzdiagrammen ausdrücken zu können [OMG06-1].
Daneben existiert noch eine Spezifikation für den Austausch von grafischen Diagramminformationen
mit der Diagram Interchange Specification.
Die UML hat mittlerweile weiter Verbreitung im ingenieurwissenschaftlichen und industriellen
Umfeld gefunden und wird durch eine fast unüberschaubare Zahl an Werkzeugen, ergänzenden
Tools und sonstigen Produkten unterstützt. Allerdings ist sie nach wie vor sehr durch Konzepte
aus der Softwareentwicklung geprägt, was für Ingenieure ohne Informatik-Hintergrund abschreckend
wirken kann. Diese Ausrichtung zeigt sich auch in den einzelnen Sprachelementen:
zwar können diese durch die semantische Umdeutung auch für die Spezifikation von kompletten
Systemen verwendet werden, allerdings fehlen dafür wiederum wesentliche Elemente, wie
beispielsweise kontinuierliche Stoff- und Informationsflüsse, parametrische Beschreibungen von
mathematischen Funktionen und die Einbindung von textlichen Requirements.
Dieser Mangel wurde erkannt und führte zur Entwicklung einer speziellen Sprache für die Spezifikation
von Systemen, der auf der UML basierenden SysML [OMG07-1]. Sie ist besonders für
die Spezifikation der Anforderungen, des Verhaltens, der Struktur sowie der Randbedingungen
komplexer Systeme entwickelt worden und zielt weniger auf software-orientierte Problemstellungen
ab als die UML. Die SysML eignet sich daher besser, wenn über die konkrete Realisierung
eines Systems und die Verteilung der Funktionalität auf Hardware und Software noch nichts
bzw. wenig bekannt ist. Da die SysML auf der UML basiert, besteht eine Abhängigkeit zwischen
beiden Sprachen. Das Verhältnis zwischen UML und SysML lässt sich dabei durch die folgenden
drei Aussagen definieren und ist in Abbildung 3.1 grafisch dargestellt:
• Zahlreiche UML-Konstrukte wurden direkt in die SysML übernommen und werden dort
mit gleicher inhaltlicher Bedeutung verwendet (als „UML4SysML”), wurden aber teilweise
umbenannt.
• Einige Konstrukte der UML werden für die SysML nicht benötigt
2 Im Rahmen dieser Arbeit wird jedoch die frühere Version 2.1.1 der UML-Spezifikation verwendet, die zum Zeitpunkt
der Modellierungsarbeiten aktuell war. Um Versionskonflikte in Referenzen zu vermeiden, wurde entschieden,
auch nach Veröffentlichung der neueren Version 2.1.2 weiterhin die Version 2.1.1 zu verwenden.
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