MBSE

Aus THM-Wiki
Wechseln zu: Navigation, Suche

Model-Based Systems Engineering (MBSE) ist eine zusammenfassende Bezeichnung für einen interdisziplinären Ansatz des Systems Engineering, der bewährte Vorgehensweisen des traditionellen Systems Engineering mit strikten visuellen Modellierungstechniken verbindet.

Dabei behandelt MBSE den Entwurf, die Spezifikation sowie die Verifikation und Validierung von komplexen Systemen in einem Systemmodell, das den gesamten Entwicklungsprozess begleitet und die Quelle der wesentlichen Entwicklungsartefakte zu Anforderungen, Architektur und Test darstellt.

Einleitung

Der zunehmende Bedarf des Marktes an immer komplexeren Systemen, bei gleichzeitig immer kürzeren time-to-market Zeiten, größerem Kostendruck sowie höheren Anforderungen an die Qualität der Systeme, stellt für viele Projekte eine zunehmende Herausforderung dar.

Ein langjähriger Trend, dieser Komplexitätssteigerung zu folgen besteht darin, die Entwicklungstechniken anhand von modellbasierten Ansätzen zu optimieren, was vor allem von der Software-Gemeinde, besonders seit der Einführung der Unified Modeling Language (UML) in den 90er Jahren, praktiziert wird. Dementsprechend geht MBSE nicht aus einer neu entwickelten Idee hervor, sondern ist als logische Konsequenz des beschriebenen Trends hin zu modellbasierten Ansätzen für den Bereich des Systems Engineering zu sehen.

Entwicklung

Entstehungsgeschichte

Einen zentralen Meilenstein innerhalb der Entstehungsgeschichte des MBSE stellt die 1993 von A. Wayne Wymore aufgestellte mathematische Systemtheorie dar, welche als Basis für die Entwicklung von Modellen für umfangreiche, komplexe Systeme angesehen wird.

Seitdem helfen die wachsende Computertechnologie und die Einführung von Modellierungsstandards dabei, MBSE als Standardverfahren für die Umsetzung des Systems Engineering Prozesses zu etablieren. Sie bilden für MBSE die Grundlage, um diverse Modelle bereitstellen zu können, mit denen sich komplexe Systeme vollständig spezifizieren und analysieren lassen.[1]

2007 definierte das International Council on Systems Engineering (INCOSE) MBSE als “the formalized application of modeling to support system requirements, design, analysis, verification and validation activities beginning in the conceptual design phase and continuing throughout development and later life cycle phases.”[1] Nach dieser Definition deckt MBSE mit dem Entwurf, der Spezifikation sowie der Verifikation und Validierung eines komplexen Systems in einem Systemmodell den gesamten System-Entwicklungslebenszyklus (engl. Systems Development Life Cycle (SDLC)) ab. Das aufgestellte Systemmodell im Kontext des MBSE beinhaltet alle Informationen der genannten Entwicklungsphasen und besteht aus Elementen, die Anforderungen, Design-Konzepte, Testfälle und Wechselbeziehungen dieser Elemente repräsentieren.

System Architecture Tetrad - Reproduced by Permission © 2003-2011 PivotPoint Technology Corp.[2]

Als zukünftige Perspektive prognostiziert das INCOSE in seiner ebenfalls im Jahre 2007 veröffentlichten Studie INCOSE VISION 2020 eine weitere Verbreitung des MBSE, was vor allem von der zukünftigen Entwicklung der sich gegenseitig ergänzenden MBSE-Technologien - Modellierungssprache, Modellierungsprozess, Modellierungswerkzeug und Architektur-Framework - abhängig ist, die einer weiteren Standardisierung unterzogen werden müssen.[3]

Als explizite Beispiele aus dem Bereich der Modellierungssprachen werden dort folgende Punkte genannt:[3]

Beispiele für Architektur-Frameworks aus dem industriellen und militärischen Sektor sind gemäß der genannten Studie:[3]

Stand 2007 sieht INCOSE das Problem des MBSE darin begründet, dass die bestehenden Methoden und Prozesse in der Praxis noch nicht in den Gesamtprozess des Systems Engineering integriert sind, sondern für Einzelfälle praktiziert werden. Als Folge wurden viele proprietäre Werkzeuge und Methoden entwickelt, ohne auf eine notwendige Standardisierung zu achten. Dieses Problem, den Mangel an zusammenwirkenden MBSE-Standards zu beheben, stellt zukünftig aus Sicht der INCOSE die größte Herausforderung dar.[3]

Allgemein zeigt die am 15. Juni 2008 von INCOSE veröffentlichte INCOSE MBSE Roadmap deren Vision, die die Zukunft des Systems Engineering als modellbasiert bezeichnet.[4] Diese Vision basiert maßgeblich auf den Vorteilen, die INCOSE sowie einige Mitglieder der Gemeinschaft der Systemingenieure im modellbasierten gegenüber dem 2008 vornehmlich praktizierten dokumentenbasierten Ansatz sehen. Eine Liste dieser Vorteile stellt Sanford Friedenthal in seinem Buch A Practical Guide to SysML: The Systems Modeling Language zusammen. Sanford nennt darin vor allem eine verbesserte Kommunikation zwischen den System-Entwicklern, ein vermindertes Entwicklungsrisiko, sowie die Steigerung von Produktivität und Qualität.

Aktuelle Aktivitäten

Stand September 2011 zeigen die Aktivitäten der in 2007, im Zuge des INCOSE International Workshop ins Leben gerufenen MBSE-Initiative, dass weiterhin intensiv an der Zukunftsdisziplin MBSE gearbeitet wird. Die MBSE-Initiative wird dabei durch das INCOSE sowie die OMG Systems Engineering Domain Special Interest Group (OMG SE DSIG) unterstützt.

Das Ziel der Initiative besteht darin, MBSE für die Praxis zu unterstützen, zu verbessern und zu institutionalisieren, um die Ziele der 2007 veröffentlichten Studie INCOSE VISION 2020 durch die Industrie und durch Standardisierung, wissenschaftliche Beteiligung in Forschung, Prozesse und Methoden, Werkzeuge und Technologien sowie Lehre und Bildung zu erreichen.

Intern organisiert sich die MBSE-Initiative in Challenge- und Activity-Teams, wobei sich die erstgenannte Gruppe auf die Demonstration der Anwendung von MBSE konzentriert, um spezielle Problemstellungen zu lösen. Activity-Teams hingegen legen den Fokus darauf, bestimmte Aspekte des MBSE voranzutreiben. Weiterhin bestehen Kooperationen zu den Werkzeugherstellern sowie Arbeitsgruppen der INCOSE, die die Aktivitäten der MBSE-Teams unterstützen.[1]

Quellen

  1. 1,0 1,1 1,2 "MBSE Wiki", Website, September 2011.
  2. "SysML-Forum (Relation between SysML and MBSE)", Website, September 2011.
  3. 3,0 3,1 3,2 3,3 "INCOSE SE Vision 2020", Website, September 2007.
  4. "INCOSE MBSE Roadmap", PDF, Februar 2009.

Weiterführende Literatur

  • Tim Weilkiens: Systems Engineering mit SysML/UML. dpunkt.verlag, Heidelberg 2009, ISBN 978-3-89864-577-5.
  • Sanford Friedenthal: A Practical Guide to SysML: The Systems Modeling Language. Morgan Kaufmann / The OMG Press, Burlington 2009, ISBN 978-0-12378-607-4.

Weblinks

Wichtige Systems Engineering Organisationen

Weiterführende Weblinks

Dhab07 10:02, 16. Feb. 2012 (CET)