Methode für Embedded Computer-Based Systems Analysis (ESCAM)

Ziel:

Diese Methode basiert auf einer systematischen Analyse der Interaktion eines eingebetteten Systems mit seiner Umgebung. Daraus kann eine Anforderungsspezifikation für statische und dynamische Systemaspekte abgeleitet werden.

Beschreibung:

ECSAM ist eine Requirements-Engineering- und Modellierungsmethode für computerbasierte Systeme. Hierzu bietet die Methode eine systematische Analyse der Interaktion des Systems mit seiner Umgebung und erlaubt, hieraus systematisch Anforderungen an das System abzuleiten. Ergänzt um die strukturierte Zerlegung in konzeptionelle Subsysteme erlaubt der Ansatz weiterhin, alle relevanten statischen und dynamischen Systemaspekte auf unterschiedlichen Abstraktionsebenen zu spezifizieren. Das Hauptprodukt der Methode ist somit eine (Anforderungs-)Spezifikation des zu entwickelnden Systems und seiner Teilsysteme.

Grundlegende Konzepte

ECSAM unterscheidet die E- und S-Modellebene. Auf der E-Ebene wird das System als Black-Box innerhalb seiner späteren Einsatzumgebung spezifiziert und somit die Grenzen und Schnittstellen festgelegt. Gleichzeitig werden dynamische Aspekte, die das gewünschte externe Systemverhalten beschreiben, modelliert.

Die Ergebnisse der Analyse der E-Ebene dienen als Ausgangsbasis zur Entwicklung einer White-Box-Sicht (S-Ebene), die den internen Aufbau des Systems aus einzelnen Subsystemen spezifiziert und weitere rekursive Verfeinerungen erlaubt. Die Analyse von Beziehungen zwischen diesen verfeinerten Subsystemen, aber auch die Ableitung konkreter Systemanforderungen an diese, stellt in ECSAM eine wichtige Aufgabe dar.
Zur Spezifikation der einzelnen Ebenen verwendet ECSAM unterschiedliche Modell- beziehungsweise Sichttypen. So kann zum einen das konzeptionelle Modell vom Entwurfsmodell abgegrenzt werden, zum anderen können statische Modelle und Verhaltensmodelle voneinander abgegrenzt werden.

Das konzeptionelle Modell spezifiziert Familien von Systemen und kann auf verschiedene Entwurfsarchitekturen, die ähnliche Funktionalitäten realisieren, übertragen werden. Hierdurch wird auch Wiederverwendung unterstützt.
In ECSAM wird das konzeptionelle Modell durch drei Sichten beschrieben. Die „konzeptionelle Architektur“ beschreibt den konzeptionellen Aufbau des Systems aus Subsystemen, deren Funktionalität und Schnittstellen. Die Sicht der „funktionalen Fähigkeiten“ beschreibt Aktivitäten, die die Systemfunktionalität realisieren. Die „Betriebszustände“ definieren schließlich Zustände des Systems und entsprechende Übergänge zwischen ihnen. Zusammenfassend dienen die letzten beiden Sichten somit der Spezifikation des dynamischen Verhaltens.

Das ECSAM-Entwurfsmodell beschreibt gegenüber dem konzeptionellen Modell den Entwurf eines konkreten Systems aus Hard- und Softwarekomponenten, aber auch dynamische Systemaspekte und Bedingungen hinsichtlich der Qualitätsanforderungen.

Vorgehen

ECSAM definiert einen vollständigen Prozess zur Entwicklung der Systemspezifikation. Die wesentlichen Schritte sind hierbei:

1. Definition des Systemauftrags, seines Umfangs und seiner externen Anforderungen und Rahmenbedingungen
   
2. Definition von Systemgrenzen, Identifizierung von externen Systemen und ihrer Interaktion mit dem neuen System
   
3. Identifizierung von extern sichtbaren Systemfähigkeiten (E-Ebene)
   
4. Bestimmung der wesentlichen, extern sichtbaren Systemzustände, der Übergänge zwischen ihnen, sowie der in jedem Zustand jeweils möglichen Systemfähigkeiten
   
5. Spezifikation von Prozessen der Systemumgebung und Ableitung von Anwendungsfällen (Use Cases), welche die Zusammenarbeit zwischen System und Umgebung beschreiben
   
6. Systematische Ableitung von Betriebsszenarien des Systems
   
7. Herausfinden der externen Anforderungen aller Stakeholder an das System und Vorbereitung einer externen Systemspezifikation
   
8. Simulation des externen Systemverhaltens mit Hilfe geeigneter CASE-Werkzeuge
   
9. Entwicklung der externen Systemspezifikation basierend auf den bisher erstellten Umgebungsmodellen
   
10. Identifizierung von konzeptionellen Subsystemen, ihren Fähigkeiten und deren wesentlichen Informationsflüssen
    
11. Bestimmung der wesentlichen internen Zustände (S-Ebenen-Zustände)
    
12. Spezifikation der systeminternen dynamischen Prozesse und ihrer Aufrufe (S-Ebenen-Prozesse)
    
13. Simulation des internen Systemverhaltens, basierend auf den dynamischen Modellen
    
14. Spezifikation der Top-Level-Entwurfsarchitektur und Abbildung der Elemente des konzeptionellen Modells auf diese Architektur
    
15. Verfeinerung der Systemanforderungen

Diese Technik erfüllt folgende Praktiken:

Kundenanforderungen dokumentieren
Funktionale Anforderungen erheben
Entwickleranforderungen dokumentieren
Sichtenbasierte Dokumentation

Literaturverweis:

ESCAM