Ein modellbasierter Ansatz zur verzahnten Entwicklung von Anforderungen und Architektur über mehrere Abstraktionsstufen hinweg

Die Disziplinen Requirements Engineering und Architekturentwurf haben eine herausragende Bedeutung für die erfolgreiche Entwicklung softwareintensiver eingebetteter Systeme in Branchen wie dem Automobilbau, der Energietechnik, der Luftfahrt und der Medizintechnik. Bei der Systementwicklung führen Inkonsistenzen in der Spezifikation, die erst während der Integrations- und Testphase aufgedeckt werden, zu einem erheblichen Korrekturaufwand und zu Projektverzögerungen. Anforderungsingenieure und Architekten benötigen daher einen systematischen Entwicklungsansatz, um die Systemanforderungen, die Systemarchitektur sowie die Komponentenanforderungen durch den Entwicklungsprozess hindurch zueinander konsistent zu halten. Der in dieser Dissertation vorgestellte Ansatz zielt auf die verzahnte Entwicklung und Abstimmung der Anforderungen und der Architektur in der Konzeptphase eines softwareintensiven eingebetteten Systems ab: Stakeholderziele und wesentliche kundenrelevante Systemeigenschaften werden in Form eines Zielmodells erfasst. Das gewünschte Zusammenwirken des Systems mit Menschen, physikalischen Größen und anderen Systemen wird durch Nutzungsszenarien beschrieben. Das intendierte Lösungskonzept wird als Architekturmodell dargestellt, das die wesentlichen Komponenten und Schnittstellen des Systems abbildet. Der Ansatz unterstützt die Spezifikation der Anforderungen und der Architektur über zwei Abstraktionsstufen - Systemebene und Komponentenebene - hinweg. Die einzelnen Spezifikationsbestandteile werden durch klar definierte Beziehungen miteinander verknüpft. Konsistenzbedingungen sind sowohl innerhalb der System- und der Komponentenebene als auch zwischen den beiden Ebenen definiert. Der Ansatz unterstützt zudem eine Formalisierung der Anforderungen mittels grafischer Modelle und stellt Verfahren zur automatisierten Konsistenzprüfung bereit. Die Anwendbarkeit und Nützlichkeit des Ansatzes werden anhand eines Fallbeispiels aus der Automobildomäne demonstriert - der Entwicklung von Anforderungen und Architektur für ein Fahrerassistenzsystem.