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Model Driven Development: Wie SW Entwicklung mit Modellen im Team funktioniert

Architektur-Modelle in SysML und UML werden heute industrieübergreifend eingesetzt aber im Bereich des SW Designs und Entwicklung gibt es immer noch Vorbehalte bzw. Mythen. Anhand eines Beispiels zeigen wir wie “Konsistenz zw. Design und Implementierung”, “Modellieren im Team”, “Codegenerierung aus UML für Embedded Systeme” und “Testen ohne Target HW” mit Rhapsody geht.

 

Peter Schedl, IBM Engineering Program Manager
Peter Schedl ist seit mehr als 20 Jahren im Bereich der Entwicklung mechatronischer Systeme tätig. Bereits in seinen Anfängen erkannte er den Wert eines ganzheitlichen System-, HW- & SW-Architekturdesigns.
Er hat Erfahrung in der Anwendung von Methoden und Werkzeugen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie über den gesamten Anwendungslebenszyklus.
Derzeit konzentriert er sich darauf, Kunden bei ihrer digitalen Transformation einschließlich KI-Technologie zu unterstützen.

Patrick Weber, IBM Engineering TechSales
Patrick Weber ist ein erfahrener Systemingenieur. Er verfügt über mehr als 15 Jahre Erfahrung in der Entwicklung eingebetteter Systeme, insbesondere im Automobilbereich, wo er als Entwickler und Architekt tätig war.
Patrick kam 2008 zu IBM und arbeitet seitdem als technischer Vertrieb für Model Based Systems Engineering in den Bereichen Luft- und Raumfahrt & Verteidigung, Automobilindustrie und Medizin.

Enterprise Model Management: Product model management captures and manages 1D models for faster innovation

Warum ist Produktmodell-Management wichtig? Um ein komplexes Produkt wie ein Auto herzustellen, sind ca. 10.000 Entscheidungen erforderlich. Viele dieser Entscheidungen finden Eingang in Modelle (z. B. 0D, 1D, 2D, 3D). Der Verlust eines 2D-/3D-Modells bedeutet, dass Sie nicht mehr in der Lage sind, das Produkt herzustellen. Darum sollen die integrierten Kontrollmechanismen die Modelle verwalten. Dasselbe gilt jetzt für andere Typen von Modellen wie Matlab/Simulink und LMS Amesim. Leistung, Kosten, Zuverlässigkeit etc. sind allesamt entscheidend für die Bereitstellung eines Qualitätsprodukts. Dennoch werden immer noch 1D-Modelle auf Desktops oder offenen freigegebenen Laufwerken gespeichert. Wenn Modelle nicht gefunden oder wiederverwendet werden können, können Sie nicht sicher sein, ob Sie die richtige Modellversion verwenden. Teamcenter ermöglicht das effiziente Management von 1D-Modellen zusammen mit anderen Produktmodellen für schnellere Innovation mit größerem Einblick in Ihre domänenübergreifenden Daten und Prozesse.

Seriencode, Testumgebung und Dokumentationen aus einem Modell ohne Nachbearbeitung

Was sind die erforderliche Modellinhalte eines Projektes und welche Ergebnisse werden daraus generiert?

Modellbasierte Werkzeuge unterstützen i.d.R. lediglich die Beschreibung von Anforderungen, Daten und Funktionalitäten und können daher auch nur die dementsprechenden Code-Teile generieren.

Reale Projekte umfassen jedoch weitaus mehr Vorgaben/Informationen und erfordern unterstützende Hilfsmittel, die Entwickler im Projektverlauf benötigen (z.B. Metadaten, GUI/HMI, Kommunikation bzw. Online-Visualisierung, Offline-Simulation, Protokollier-SW, Testszenarien … ).

Diese werden normalerweise separat von Hand oder mit anderen Tools erstellt. Gravierende Nachteile sind dabei mehrere Designquellen (Redundanz) und damit keine (brauchbare) Wiederverwendbarkeit, erhöhte Fehlermöglichkeiten und letztendlich ein größerer Entwicklungsaufwand.

Der Vortrag zeigt anschaulich anhand realisierter Projekte, wie durch gezielte Erweiterungen der UML bereits im Modell eine vollständige Beschreibung des Systems erfolgt. Daraus wird Applikations-Code eine umfassende Test- und Simulationsumgebung (mit/ohne Target) und umfangreiche Dokumentationen erzeugt – ganz ohne Nachbearbeitung.

Model Driven Development: Wie SW Entwicklung mit Modellen im Team funktioniert

Architektur-Modelle in SysML und UML werden heute industrieübergreifend eingesetzt aber im Bereich des SW Designs und Entwicklung gibt es immer noch Vorbehalte bzw. Mythen. Anhand eines Beispiels zeigen wir wie “Konsistenz zw. Design und Implementierung”, “Modellieren im Team”, “Codegenerierung aus UML für Embedded Systeme” und “Testen ohne Target HW” mit Rhapsody geht.

 

Peter Schedl, IBM Engineering Program Manager
Peter Schedl ist seit mehr als 20 Jahren im Bereich der Entwicklung mechatronischer Systeme tätig. Bereits in seinen Anfängen erkannte er den Wert eines ganzheitlichen System-, HW- & SW-Architekturdesigns.
Er hat Erfahrung in der Anwendung von Methoden und Werkzeugen in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Automobilindustrie über den gesamten Anwendungslebenszyklus.
Derzeit konzentriert er sich darauf, Kunden bei ihrer digitalen Transformation einschließlich KI-Technologie zu unterstützen.

Patrick Weber, IBM Engineering TechSales
Patrick Weber ist ein erfahrener Systemingenieur. Er verfügt über mehr als 15 Jahre Erfahrung in der Entwicklung eingebetteter Systeme, insbesondere im Automobilbereich, wo er als Entwickler und Architekt tätig war.
Patrick kam 2008 zu IBM und arbeitet seitdem als technischer Vertrieb für Model Based Systems Engineering in den Bereichen Luft- und Raumfahrt & Verteidigung, Automobilindustrie und Medizin.

Model-Based Product Line Engineering mit SysML v2

Die neue SysML v2 ist seit vielen Jahren in Arbeit. Nun befindet sie sich auf der Zielgeraden. Ich werde einen kurzen Einblick in den neuen Standard geben und den aktuellen Stand vorstellen.

Mit der SysML v2 können grundsätzlich die gleichen Konzepte wie mit SysML v1 modelliert werden. Die Umsetzung ist aber anders und es gibt noch etliche weitere Features, die die SysML v1 nicht bietet.

Ich greife ein Feature heraus, das anders ist und ein brennendes Problem der SysML v1 löst: die Modellierung von Varianten. Wir werfen einen Blick auf der Problem in der SysML v1 und ich zeige Ihnen dann, wie es in der SysML v2 gelöst wird.

Modellgetriebene Dokumentation, Basiskonzepte, Vorgehensweise, Anwendungsbeispiele

Neben der Generierung von vollständig lauffähigem Quellcode aus Modellen hat sich die automatisierte Dokumentation als einer der wichtigsten Anwendungsfälle modellgetriebener Vorgehensweisen herausgestellt. Dabei wird mehr als bei den bereits lange angewendeten Generatoren für die API wie DoxyGen, Wert auf die projektbegleitenden Dokumentationen gelegt. In diesem Workshop werden  die Basiskonzepte, Vorgehensweisen und Anwendungsbeispiele für die automatisierte Herstellung von Dokumenten  zur Beschreibung der Systemanforderungen, der Projektorganisation, des Berichtswesens, der Systemdokumentation (Hardware und Software) sowie unterstützender Dokumente für die Erstellung von Testszenarien vorgestellt. Mit den Teilnehmern sollen Möglichkeiten der automatisierten oder teilautomatisierten Generierung von Benutzerdokumentationen für eingebettete Systeme diskutiert werden.

Dr. Wladimir Schamai: Mehrwert von Modellierung und Simulation für die Produktentwicklung

Modellierung und Simulation (M&S) ist eine Kernkompetenz, auf die Engineering-Unternehmen heutzutage nicht verzichten können. Dies betrifft vor allem die Produktentwicklung, bei der die Zeit vom Projektstart bis zur Markteinführung eine tragende Rolle spielt.

Dank des Fortschrittes bei der Entwicklung von M&S-Methoden und -Werkzeugen innerhalb der letzten Jahre (z. B. Model-Based Design oder Multi-Disciplinary Design Optimization) und des Anstieges der verfügbaren Rechenleistung (High Performance Computing), ist es heute möglich, die Zeit für Neuentwicklungen drastisch zu reduzieren. Darüber hinaus machen es der Einsatz von agilen Arbeitsmethoden und die Werkzeugunterstützung von Austauschformaten (z. B. FMI) möglich, Innovation voranzutreiben und auf Kundenbedürfnisse schneller einzugehen.

Die konzernweite Danfoss M&S-Initiative nutzt diesen Fortschritt, um neue Services für Kunden anzubieten, schnellere Iterationen bei der Entwicklung von Hardware und Software zu ermöglichen, sowie mittels M&S, Produktionsabläufe zu optimieren. Dieser Vortrag berichtet über die Vorteile für Danfoss, die sich aus dem zunehmenden und systematischen Einsatz von M&S ergeben, sowie den Mehrwert, den unsere M&S Kompetenzen für Kunden ermöglichen.

Dr. Wladimir Schamai hat an der Linköping Universität in Schweden im Bereich Computer and Information Science promoviert und war 11 Jahre bei Airbus Group im Bereich Research & Technology mit dem Fokus auf Model-Based Systems Engineering tätig. In seiner jetzigen Position als Head of Modeling & Simulation (M&S) bei Danfoss leitet er eine konzernweite M&S-Initiative, die zum Ziel hat, mittels Modellierung und Simulation schnellere Produktenwicklungszyklen zu ermöglichen und neue Services anzubieten.

 

Prof. Dr. Andreas Vogelsang: Und wo soll ich anfangen? Wie Einführung von MBSE in Organisationen klappen kann.

Viele Unternehmen versuchen die zunehmende Komplexität ihrer Produkte durch den Einsatz von modellbasierten Ansätzen in den Griff zu bekommen. In den sogenannten SPES Projekten haben wir dazu in den letzten 10 Jahren eine umfassende und durchgängige Methodik für das Thema MBSE erarbeitet, die inzwischen in vielen Firmen berücksichtigt wird.

Die Einführung von MBSE Ansätzen generell ist jedoch eine große Herausforderung, die nicht auf einen Schlag erfolgen sollte. Rahmenwerke zur Prozessverbesserung, wie z.B. CMMI, helfen bei der Einführung kaum weiter, da diese Ansätze zu generisch und oft auch zu „schwergewichtig“ sind.

Wir stellen ein Reifegradmodell vor, das speziell auf die Einführung von MBSE zugeschnitten ist. Das Modell definiert eine Reihe von Fähigkeiten, die durch den Einsatz von Modellen erlangt werden. Diese Fähigkeiten adressieren die für die Entwicklung relevanten Bereiche Kontext-, Anforderungs-, Funktions- und Systemmodellierung, sowie Integration und Testen. Auf Basis dieses Modells wird bewertet, wo ein Unternehmen bei der Einführung von MBSE steht und in welchen Bereichen es sich lohnt Modellbasierung voranzutreiben. Dabei berücksichtigt das Modell Ziele und Gegebenheiten des Unternehmens.

Prof. Dr. Andreas Vogelsang ist Professor für Software & Systems Engineering am Institut für Informatik der Universität zu Köln. Er hat 2015 an der TU München promoviert und war von Mitte 2016 bis Mitte 2020 an der TU Berlin Juniorprofessor für Automotive Software Engineering sowie Leiter der Software Engineering Abteilung am Daimler Center for Automotive IT Innovations. Professor Vogelsang forscht im Bereich Requirements Engineering, Model-based Systems Engineering und Data-driven Systems Engineering. 2018 wurde Vogelsang zum Junior-Fellow der Gesellschaft für Informatik (GI) ernannt und 2019 zum „Nachwuchswissenschaftler des Jahres“ von academics und dem DHV gekürt.