Internes Blockdiagramm

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Interne Blockdiagramme (engl. Internal Block Diagram, kurz ibd) werden in der Modellierungssprache Systems Modeling Language (SysML) im Bereich des Systems Engineering eingesetzt. Verwendet werden diese Diagramme zur Darstellung der internen Struktur eines Systembausteins (engl. block) mit Hilfe von Rollen bzw. Parts und sind dem Strukturdiagramm untergeordnet. Mit dementsprechenden SysML-Tools können interne Blockdiagramme mit der Vorlage des Blockdefinitionsdiagramms (engl. block definition diagram) erstellt werden.

Entstehung

Die SysML entstand aus der für Software spezifizierten Modellierungssprache Unified Modeling Language (UML). Mit ihr können Systeme unabhängig von ihrer spezifizierten Eigenschaft modelliert werden. Die in der UML unter dem Namen Kompositionsstrukturdiagramm bekannte Diagrammart für die Beschreibung der internen Strukturen von Klassen wurde nach den Anforderungen der SysML erweitert und trägt den Namen Internes Blockdiagramm. Während das Kompositionsstrukturdiagramm nur die Beziehungen von Objekten mit Hilfe von Rollen bzw. Parts beschreibt, wurde das Interne Blockdiagramm um folgende Funktionen erweitert:

  • Darstellung von Eigenschaften eines Systembausteins
  • Notation beliebiger Schachtelungstiefen
  • Informationsobjektflüsse zwischen Elementen

UML vs. SysML im Kontext des internen Blockdiagramms

Die oben genannten Systembausteine sind Stereotypen der UML-Klasse und beschreiben die statische Struktur eines Systems. Ebenso wie eine UML-Klasse besitzt der Systembaustein Attribute mit einem zugehörigen Datentyp sowie Operationen und kommuniziert mit anderen Systembausteinen mit Hilfe von Assoziationen. Ebenso wie im Kompositionsstrukturdiagramm werden die interne Struktur der UML-Klassen bzw. der SysML-Systembausteine auf der Rollenebene beschrieben. Der gemeinsame Kern ohne die oben genannten Erweiterungen beinhaltet hauptsächlich die Darstellung von zulässigen, unzulässigen sowie verpflichtenden Objektbeziehungen abhängig von ihrer Rolle. Dies ist weder mittels des UML-Klassendiagramms noch des SysML Blockdefinitionsdiagramms möglich, welche lediglich die Typen beschreiben, bei denen die Beziehungen in jedem Kontext zulässig sind. Das interne Blockdiagramm besitzt automatisch alle Eigenschaften und Möglichkeiten des UML-Kompositionsstrukturdiagramms. Diese werden in den meisten Fällen lediglich anders bezeichnet.

Eigenschaften und deren Notation

In den folgenden Unterkapiteln werden die Eigenschaften und deren Notation von internen Blockdiagrammen dargestellt. Zusätzlich ist die jeweilige vorhandene Beziehung zu dem UML-Kompositionsstrukturdiagramm erläutert, sofern vorhanden.

Rolle

Die in der UML gleichnamige Rolle oder auch Part genannt stellt eine Struktur in Relation eines Systembausteins dar. Dargestellt wird die Rolle als Rechteck innerhalb des Systembausteins. Der Unterschied zu einem Systembaustein besteht darin, dass der Name der Rolle nicht unterstrichen ist. Die Zahl in der oberen rechten Ecke zeigt die Multiplizität. Das Rechteck wird gestrichelt dargestellt, wenn die Rolle nicht von dem Systembaustein besessen wird. Für mehr Informationen siehe die Unterschiede zwischen Assoziation bzw. Aggregation und Komposition.

Konnektor

Als Konnektoren werden die Beziehungen zwischen Rollen bezeichnet, über welche die Kommunikation untereinander stattfindet. Besitzen die zu den Rollen gehörenden Systembausteine Assoziationen untereinander, entspricht der Typ des Konnektors dem Typ der Assoziation. In diesem Fall spricht man davon, dass der Konnektor getypt ist. Ist keine Multiplizität am Konnektorende angegeben, ist diese simultan der Rolle.

Zuteilung

Aus dem Systems Engineering stammt die Zuteilung, die mit der UML-Abstraktion gleichzusetzen ist. Mit Hilfe dieser können Elemente unterschiedlicher Bereiche, wie bspw. Informationsobjektflüsse, gekoppelt werden. Zu den frei projektierbaren objektspezifischen Typen gibt es 3 Allgemeine:

  • Verhaltenszuteilung: Teilt einem Systembaustein ein Verhalten mit, welches er umzusetzen hat.
  • Strukturzuteilung: Unterscheidung von logischen und physikalischen Strukturen.
  • Objektflusszuteilung: Verbindung eines Informationsobjektflusses in einem internen Blockdiagramm mit einem Objektfluss in einem Aktivitätsdiagramm.

Objektflussport/Objektflussspezifikation/Informationsobjektfluss

Der SysML-Objektflussport (engl. flow port) ist der Stereotyp des UML-Ports. Laut Tim Weilkiens in Systems Engineering mit SysML/UML beschreibt der Objektflussport einen Interaktionspunkt eines Systembausteins mit seiner Umgebung, über den Objekte in oder aus dem Baustein fließen können. Ein Objektflussport gehört immer dem Systembaustein. Er besitzt einen klein geschrieben Namen, einen Typ sowie eine Multiplizität und wird als kleines Quadrat am Systembaustein dargestellt.

Mittels der Objektflussspezifikation (engl. flow specification), die simultan der UML-Schnittstelle ist, wird die Kommunikationsmethode des Objektflussports erläutert, welche die ausgetauschten Daten beschreibt.

Weiterhin gibt Weilkiens an, dass der Informationsobjektfluss (engl. item flow), der dem UML-Informationsfluss gleich ist, ein spezieller Informationsfluss ist, der im internen Blockdiagramm an einem Konnektor beschreibt, dass konkrete Objekte transportiert werden. Zusammenfassend kann man laut Weilkiens sagen, während der Objektflussport die eventuell fließenden Objekte beschreibt, besagt der Informationsobjektfluss, was wirklich fließt.

Verschachtelung

Eine Erweiterung gegenüber der UML ist die Darstellung von Verschachtelungstiefen. Die Elemente werden demnach ineinander verschachtelt dargestellt. Mitteld Konnektoren können auch Elemente über mehrere Verschachtelungsgrenzen hinweg miteinander verbunden werden.

Assoziationsbaustein/Assoziationsende-Eigenschaft

Der Assoziationsbaustein (engl. association block) ist Stereotyp der UML-Assoziationsklasse, welche die strukturelle Eigenschaft einer Assoziation beschreibt. Durch die SysML gibt es im internen Blockdiagramm die Möglichkeit, die Struktur des Bausteins zu beschreiben. Die Assoziationsende-Eigenschaft (engl. participant property) ist die UML-Eigenschaft. Beschrieben wird damit das Ende einer Assoziation in der internen Struktur eines Strukturblocks. Ist die Assoziationsende-Eigenschaft gestrichelt dargestellt, besitzt sie eine Referenz.

Beispiel

Auszug "ibd Block" aus der OMG SysML Notationsübersicht eines internen Blockdiagramms
Auszug "ibd Association Block" aus der OMG SysML Notationsübersicht eines internen Blockdiagramms

Die erste Abbildung auf der rechten Seite zeigt einen Auszug aus der OMG SysML Notationsübersicht. Es ist ein internes Blockdiagramm mit dem Namen Block dargestellt, welches einige Möglichkeiten der Notation aufzeigt. Genauer gesagt, es sind die Beziehungen zwischen mehreren Rollen erläutert.

In der zweiten Abbildung wird ein weiterer Auszug aus der oben genannten Notationsübersicht mit einem Assoziationsbaustein dargestellt. Es zeigt die unterschiedlichen Teilnehmer (engl. participant) einer Rolle. Die beiden Teilnehmer besitzen die Assoziationsende-Eigenschaft, welche mittels des gestrichelten Rahmens angezeigt wird.


Siehe auch

  • Object Management Group: http://www.omg.org/spec/UML/2.3/Infrastructure OMG Unified Modeling LanguageTM (OMG UML), Infrastructure. Version 2.3, OMG Document Number: formal/2010-05-03 (englisch)
  • Object Management Group: OMG Systems Modeling Language (OMG SysMLTM). Version 1.2 2010, OMG Document Number: formal/2010-06-01 (englisch)
  • Object Management Group: OMG Systems Modeling Language (OMG SysMLTM)Specification. Final Adopted Specification, OMG Document Number: ptc/06-05-04 (englisch)

Literatur

Weblinks

Efrd43 10:02, 16. Feb. 2012 (CET)