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Letzte Änderung:
24.05.2017

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Modellbasiertes Softwaredesign
UML und SysML

Als freier Berater und Entwickler schätze ich die Vorzüge der UML seit vielen Jahren sehr. Dem stetig wachsenden Markt mit immer leistungsfähigeren Werkzeugen und Code-Generatoren schenke ich daher große Aufmerksamkeit. Die Entwicklungszeiten verkürzen sich mit ihrer Unterstützung ganz erheblich.

Neben der Softwareentwicklung unterstütze ich kleine und mittelständische Unternehmen bei der Einführung modellbasierter Entwicklungsmethoden im Bereich der eingebetteten Systeme.

Unified Modeling Language — UML

Der MDA-Workflow

Die Unified Modeling Language wurde von der Object Management Group (OMG) entwickelt. UML dient der grafischen Beschreibung von Strukturen und Abläufen in objektorientierten Softwaresystemen. Sie bietet zahlreiche standardisierte Struktur- und Verhaltensdiagramme – vom Klassen- bis zum Timing-Diagramm.

UML gilt heute als De-facto-Norm zur Beschreibung von Softwaresystemen. Im Juni 2003 wurde die zweite Version von der OMG vorgestellt. Diese wurde nochmals um diverse Diagrammtypen erweitert.

Ein Bild sagt mehr als tausend Worte

Ein großer Vorteil der UML ist ihre Unabhängigkeit von konkreten Programmiersprachen, Hardwareplattformen und Modellierungswerkzeugen. Mit Hilfe eines CASE-Tools wird das zu entwickelnde Softwaresystem zunächst am Bildschirm modelliert. Die Werkzeuge generieren daraus automatisch den Quelltext in der gewünschten Programmiersprache, etwa in Java, C++ oder C.

Auch die umgekehrte Richtung ist möglich: Aus vorhandenen Quelltexten, der z.B. aus früheren Projekten stammt, können die dazugehörigen UML-Diagramme erzeugt und weiterverwendet werden. Ein Roundtrip Engineering wird auf diese Weise ermöglicht. Für den Austausch von UML-Modellen zwischen verschiedenen Werkzeugen dient das "XML Metadata Interchange"-Format (XMI).

Weitere Vorzüge der UML sind:

  • Verbesserte Kommunikation innerhalb von Projekten. UML-Diagramme dienen als gemeinsame Sprache aller Projektbeteiligten (Management, Entwickler, Auftraggeber usw.)
  • Mehr Transparenz. Auch neue Mitarbeiter können sich in komplexe Systeme schneller einarbeiten.
  • Designfehler werden schon frühzeitig entdeckt.
  • Einzelne Komponenten oder ganze Systeme können einfacher wiederverwendet und an neue Zielplattformen angepasst werden.
  • Durch einen beschleunigten Entwicklungsprozess sind Produkte schneller am Markt.
  • Systeme können besser an geänderte Anforderungen der Kunden, die sich oft während eines Projekts ergeben, angepasst werden.

Trotz aller Vorteile wurde laut Venture Data Corporation (VDC) in 2004 erst in 14 Prozent aller Projekte im Embedded-Umfeld die UML eingesetzt. Eine der Hauptursachen für diese Zurückhaltung liege in fehlenden bzw. nicht passenden Entwicklungswerkzeugen, die die Anforderungen der Entwickler erfüllen. Bis 2007 soll die Anzahl der Projekte, in denen UML bei der Entwicklung von Embedded Systems zum Einsatz kommt, bereits auf 25 Prozent ansteigen.

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Model Driven Architecture — MDA

MDA ist nach der UML der nächste logische Schritt des Abstraktionsgedankens bei der Systementwicklung. Aus zunächst plattformunabhängigen Modellen, bei denen nur die funktionalen Systemanforderungen berücksichtigt werden, werden plattformspezifische abgeleitet, in die auch die technischen Anforderungen einfließen.

Weitere Information zum Thema MDA finden Sie als PDF-Dokument unter folgendem Link: Model Driven Architecture.

SysML für komplexe Systeme

Die SysML leistet auch bei der Entwicklung eingebetteter Systeme wertvolle Dienste

Die Systems Modeling Language (SysML) basiert auf der UML 2. Sie unterstützt das Systems Engineering bei Spezifikation, Anforderungsanalyse, Systemspezifikation, Entwurf, Verifikation und Validierung zur Entwicklung komplexer Systeme, insbesondere solcher im Embedded-Bereich. SysML stellt die folgenden Diagrammtypen zur Verfügung, die überwiegend von der UML übernommen wurden: Aktivitätsdiagramme (Modellierung des Systemverhaltens), Blockdefinitionsdiagramme (Modellierung der Systemstruktur), interne Blockdiagramme (Modellierung der internen Komponentenstruktur), Paketdiagramme (Modellierung der Systemorganisation in Form von Paketen), parametrische Diagramme (Modellierung Parameter-Abhängigkeiten zwischen Strukturelementen), Anforderungsdiagramme (Modellierung von Systemanforderungen und ihrer Beziehungen zu anderen Elementen), Sequenzdiagramme (Modellierung des Systemverhaltens und möglicher Interaktionen), Zustandsdiagramme (Modellierung der Systemzustände) sowie Anwendungsfalldiagramme (Modellierung funktionaler Anforderungen aus Sicht der Systemanwender). Weitere Informationen zur SysML sind unter dem Link SysML-FAQ zu finden.

Copyright © 2017 Ingenieurbüro & Informatikbüro Barheine - Embedded Systems

Dipl.-Inf. Olaf Barheine, Freiberufler/Freelancer, IT-Consultant, Entwickler

Ettlingen bei Karlsruhe, Baden-Württemberg, Germany

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