Begriffe des Systems Engineerings – Teil 4 Architekturbeschreibungen – die ISO/IEC/IEEE 42010:2011 - KEM

Begriffe des Systems Engineerings – Teil 4

Architekturbeschreibungen – die ISO/IEC/IEEE 42010:2011

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Systems Engineering als Paradigma für die Produktentwicklung, die Prozesse der ISO 15288 und das modellbasierte Systems Engineering als Ausgangspunkt für die Aktivitäten im Projekt – das wurde in den letzten Ausgaben der develop3 systems engineering diskutiert. Wie kann das alles handhabbar und verständlich zusammenwirken? Eine saubere Architekturbeschreibung ist das zentrale Element eines erfolgreichen Projekts. Die ISO/IEC/IEEE 42010 präsentiert Best Practices, um Architekturen von Systemen zu beschreiben – egal ob Mechatronik, Software oder von Unternehmen.

Christian Tschirner ist Bereichsleiter Kommunikation, Sascha Ackva Mitglied des Vorstands der GfSE

Ceci n’est pas une pipe – das bekannte Ölbild des Malers René Magritte zeigt ein (für das Erscheinungsjahr nahezu photorealistisches) Abbild einer Pfeife, untertitelt mit dem französischen Satz „Ceci n’est pas une pipe“, zu Deutsch: Dies ist keine Pfeife. Magritte beschreibt mit seinem Bild die Beziehung zwischen dem tatsächlichen Objekt, seiner Bezeichnung und seiner graphischen Repräsentation – Sie sehen keine Pfeife, sondern nur ihr Bild.

Genauigkeit der Begriffe

Warum dieser kleine Exkurs? Gerade beim Thema ‚Architektur‘ ist Genauigkeit gefragt. Die ISO/IEC/IEEE 42010 Systems and Software Engineering – Architecture Description schafft ein einheitliches Verständnis für die Begriffe im Kontext einer Systemarchitektur. Das Bild der Pfeife deutet da auf ein häufiges Missverständnis hin: Wir sagen meist Architektur – meinen aber die Architekturbeschreibung eines Systems.

Konzept der ISO 42010

Die ISO/IEC/IEEE 42010 liefert ein Rahmenwerk für die Beschreibung, Organisation und Darstellung von Architekturbeschreibungen. Sie löste 2007 die IEEE 1471 Recommended Practice for Architectural Description of Software-Intensive Systems ab und adressiert seitdem jegliche Systeme – insbesondere natürlich technischer Art. Die ISO 42010 wird unabhängig von technischen Konzepten, Modellierungssprachen oder Werkzeugen beschrieben. Diese Neutralität ermöglicht die Übertragung auf das eigene Unternehmen und schafft somit eine einheitliche Arbeitsgrundlage. Unter einer Systemarchitektur versteht die Norm die fundamentalen Konzepte oder Eigenschaften eines Systems, also beispielsweise wie es in seine Umgebung eingebettet ist, was seine konstituierenden Elemente und ihre Interaktionen sind sowie die Prinzipien, nach denen es entwickelt und organisiert wird. Eine Architektur ist etwas Abstraktes, ihre Beschreibung dagegen ein konkretes Arbeitsprodukt in der Produktentwicklung.

Das Modell der Architekturbeschreibung

Kern der ISO ist eine Ontologie. Elementar ist hier das Zusammenspiel zwischen einem Stakeholder, dem betrachteten System (‚System-of-Interest’) und der Architekturbeschreibung: Einer oder viele Stakeholder der Architekturbeschreibung haben unterschiedliche Interessen an einem System. Die daraus abgeleiteten Concerns finden dann Berücksichtigung in der der Architekturbeschreibung. Der Begriff Concern ist etwas ungelenk definiert als ‚any topic of interest’ – beispielsweise die Funktionalität, die Struktur, das Verhalten des Systems (weitere Concerns in der Infobox).

Zur Befriedigung eines Concerns wendet die ISO 42010 das Konzept der ‚Separation of Concerns’ an – jeder Concern wird durch eine einzelne View (Sicht) dargestellt, also einen konkreten Ausschnitt der Architekturbeschreibung in einer hierfür geeigneten Darstellungsweise. Das kann etwa für den Systemingenieur eine Wirkkette sein, für den Elektrotechniker das Blockschaltbild und für den Projektmanager durchaus eine N2-Matrix. Die in den verschiedenen Views zum Ausdruck gebrachten Inhalte können sich durchaus überschneiden – da sie jeweils ausdrücken, was für den konkreten Stakeholder ‚von Interesse’ ist. Wie die View dargestellt und erarbeitet wird, wird durch den Viewpoint (Standpunkt) bestimmt. Dieser definiert die Konventionen zur Erstellung, Interpretation und Analyse der Views. Das sind etwa Sprachen, Notationen, Modellart, Modellierungsmethoden oder Analysetechniken. Ein Architecture Viewpoint ist somit im Prinzip eine Beschreibung der Methode zur Erstellung einer konkreten View.

Verwendung von Architekturbeschreibungen

Eine konsistente Architekturbeschreibung, über die verschiedenen Views hinweg, ist oberstes Ziel in der Produktentwicklung. Modellbasiertes Systems Engineering (MBSE) bietet hierfür in vielen Fällen die notwendige Herangehensweise. Die Architekturbeschreibung als solches ist kein Selbstzweck und stiftet für sämtliche Stakeholder und zu unterschiedlichen Zeitpunkten im Systemlebenszyklus erheblichen Nutzen. Die ISO nennt hierfür zahlreiche Beispiele. Diese zeigen auch, warum die Architekturbeschreibung ein solch kritischer Punkt in einem Projekt ist. Die Architekturbeschreibung…

  • bildet die Basis für die Systementwicklung und sämtliche Entwicklungsaktivitäten
  • dient als Grundlage zur Evaluation unterschiedlicher Realisierungsmöglichkeiten eines Systems
  • ist eine hervorragende Dokumentation für die Entwicklung, aber auch für den Service
  • wird genutzt, um Input für Simulationswerkzeuge abzuleiten oder Analysen während der Produktentwicklung durchzuführen
  • ist Kommunikationsmedium zwischen unterschiedlichsten Partnern im Projekt und auch zum Kunden
  • ist die Grundlage für ein erfolgreiches Projektmanagement – also beispielsweise die Zeit- und Budgetplanung.

Das Konzept der ISO 42010 erscheint zunächst sehr abstrakt. Wenn man sich allerdings ein wenig mit ihrer Darstellungsform und Intention beschäftigt, erkennt man, dass die ISO wirklich ein hervorragendes Gerüst ist, um die Zusammenarbeit vieler Stakeholder, ihrer Aufgaben und Darstellungsweisen zu organisieren und verständlich zu machen. Im Kern müssen Entwicklungsorganisationen erkennen, dass eine Architekturbeschreibung zentraler Ausgangspunkt der Zusammenarbeit ist und dass es viele gültige Darstellungsformen gibt – nur müssen sie organisiert und klar strukturiert sein. Den richtigen Zugang bietet die ISO 42010.


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Zu dieser Rubrik

‚In erster Linie geht es um Kommunikation‘ – das war der Titel der Titelstory der ersten Ausgabe der develop3 systems engineering, heute KEM Systems Engineering. Tatsächlich wird die Bedeutung von Kommunikation in Projekten häufig unterschätzt. Projekte sind heute höchst interdisziplinär und im Regelfall über Zeitzonen, Kulturkreise und Sprachräume verteilt. Die präzise und konsistente Verwendung von Begriffen wird somit zur Schlüsselkompetenz. Eine der ersten Aufgaben des Systems Engineers im Projekt ist deshalb die Schaffung eines Vokabulars, das eine eindeutige Kommunikation fördert. Zur Unterstützung dieser Aufgabe veröffentlichen wir in enger Zusammenarbeit mit der Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE) e.V. in jeder Ausgabe der KEM Systems Engineering Definitionen zu relevanten Begriffen des Systems Engineerings; Ausgangspunkt hierfür ist die deutsche Übersetzung V. 3.2.2 des Handbuchs Systems Engineering des International Council on Systems Engineering (INCOSE).

kem.redaktion@konradin.de


INFO

Mögliche Concerns

Die ISO 42010 nennt einige mögliche Concerns von Stakeholdern: Funktionalität, Machbarkeit, Gebrauch, Features, Systemeigenschaften, Struktur, Verhalten, Performance, Ressourcenverbrauch, Security, Komplexität, Modularität…


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