Quasar-Dokumentenstruktur
Ziel:
Die Quasar-Dokumentenstruktur bietet eine theoriegeleitete und praktisch bewährte Struktur für Anforderungsdokumente in der Automobilindustrie. Durch die Modularisierung der Informationseinheiten, die von verschiedenen Stakeholdern im Anforderungsprozess genutzt werden, dient diese Methode der Effizienzsteigerung.
Beschreibung:
Herkömmliche Anforderungsdokumente im Umfeld eingebetteter Systeme und hier insbesondere im Bereich der Fahrzeugelektronik weisen Untersuchungen zufolge häufig folgende Schwachstellen auf:
- System- und Softwarenanforderungen sind nicht klar getrennt. Hierdurch werden die Verantwortlichkeiten der Software innerhalb des Gesamtsystems nicht klar. Dies birgt die Gefahr einer impliziten und unfundierten Ableitung der Softwareanforderungen durch die Entwickler.
- Benutzer- und Entwickleranforderungen sind nicht klar getrennt. Dies erschwert eine frühe Validierung, aber auch das spätere Testen, und aufgrund der mangelnden Betrachtung des Entwicklungskontextes auch eine leichte Änderung und Wiederverwendung. Des Weiteren werden Anforderungen hinsichtlich der Entwicklung zu früh getroffen, was gegebenenfalls gute Lösungen von vorne herein ausschließt.
- Wettbewerbsrelevantes Unternehmenswissen ist nur schwer zu schützen.
- Die Software von Steuergeräten enthält oftmals wettbewerbsrelevantes Wissen des Unternehmens. Ein einfacher Austausch der Dokumente zwischen Unternehmen und Zulieferern ist daher nicht möglich.
- Der Entwurf wird bereits durch die Anforderungen zu sehr eingeschränkt.
- Anforderungen werden oftmals direkt konkreten Steuergeräten zugewiesen, was in unentdeckten Ressourcenkonflikten münden kann.
Die QUASAR-Struktur für Anforderungsdokumente zielt genau auf die Lösung dieser Problemfelder ab.
- Trennung von System- und Softwareanforderungen
- Trennung von Benutzer- und Entwickleranforderungen
- Unterstützung für erleichterte Zulieferverträge durch Kapselung wettbewerbsrelevanten Wissens
- Beschreibung von funktionalen Anforderungen unabhängig von deren Zuweisung auf konkrete Steuergeräte
Grundlegende Konzepte
Der QUASAR-Struktur für Anforderungsdokumente liegen drei wesentliche Konzepte zugrunde. Diese werden nachfolgend erläutert.
Die Dokumentationsstruktur
Folgende Anforderungsdokumente werden voneinander abgegrenzt:
- Systemlastenheft (System Requirements)
- Systempflichtenheft (System Specification)
- Softwarelastenheft (Software Requirements)
- Softwarepflichtenheft (Software Specification)
Das konzeptionelle Modell
Der QUASAR-Dokumentenstruktur liegt ein konzeptionelles Systemmodell zugrunde, das sich in den Dokumenteninhalten unmittelbar widerspiegelt (Tabelle 1). Das konzeptionelle Modell unterscheidet hierbei, wie Abbildung 1 zeigt, Problem-, Technologie- und Software-Ebene (P-, T-, S-Ebene).
[Abbildung 1: Konzeptionelles Modell]
Die Problem-Ebene beinhaltet die überwachten und kontrollierten Umgebungsvariablen und die Systemanforderungen. Letztere beschreiben das Systemverhalten in Form der Reaktion des Systems auf Änderungen der überwachten Variablen durch Änderung der kontrollierten Variablen.
Die Technologie-Ebene verfeinert die Problem-Ebene durch Abstraktion von indirekten Umgebungsvariablen und fokussiert ausschließlich auf direkte Variablen, also solche, die konkret erfasst oder manipuliert werden können.
Hierzu werden Annahmen getroffen, wie direkte Variablen indirekte Variablen ersetzen können (z.B. Personenidentität durch PIN).
Die Software-Ebene spezifiziert schließlich den Teil des Systems, der durch Software realisiert wird. Die Eingabe- und Ausgabegerätvariablen beschreiben die Schnittstelle der Software. Mit Hilfe der Treiber wird eine Abstraktion von technischen Details der Geräteverariablen erreicht. Die Treiberspezifikation beschreibt dabei die Abbildung zwischen Treiber- und Gerätevariablen, während die Kontrollerspezifikation das eigentliche Verhalten des Kontrollers im Hinblick auf die Treibervariablen spezifiziert.
Dokument Teil des konzeptionellen Entwurfs Systemlastenheft Problem-Ebene Systempflichtenheft Technologie-Ebene Softwarelastenheft Gerätevariablen, Gerätespezifikationen, Systemspezifikationen Softwarepflichtenheft Treibervariablen, Treiberspezifikationen
Die Dokumentenstruktur
Alle QUASAR-Dokumente folgen demgleichen Aufbau:
- Überblick zum Verständnis des Dokuments (natürliche Sprache)
- Kontextbeschreibung zum Hintergrund der Anwendung (natürliche Sprache)
- Variablen und ihre Abbildung (Beschreibungsvorlagen)
- Funktionale Anforderungen (Beschreibungsvorlagen oder Diagramme)
- Nichtfunktionale Anforderungen (natürliche Sprache)
- Projektanforderungen (natürliche Sprache)
Vorgehen
Das Vorgehen der QUASAR-Dokumentationsmethode besteht in der Erstellung der vier Dokumente aus Abschnitt 2.1 nach der vorgegebenen Struktur aus Abschnitt 2.3.
Erstellung Systemlastenheft
Informelle Beschreibung aller Umgebungsvariablen, die innerhalb der funktionalen Anforderungen von Bedeutung sind.
Beschreibung der funktionalen Anforderungen mittels Use Cases und Use-Case-Diagrammen.
Erstellung SystempflichtenheftTabellarische Beschreibung aller direkten Umgebungsvariablen und deren Abbildung auf indirekte Umgebungsvariablen.
Beschreibung der funktionalen Anforderungen mittels Zustandsdiagrammen und Funktionsnetzen.
Erstellung SoftwarelastenheftTabellarische Beschreibung aller Gerätevariablen und deren Abbildung auf direkte Umgebungsvariablen.
Beschreibung der funktionalen Anforderungen als Verfeinerung der Zustandsdiagramme und Funktionsnetze im Hinblick auf die Gerätevariablen.
Erstellung SoftwarepflichtenheftTabellarische Beschreibung aller Treibervariablen und deren Abbildung auf direkte Gerätevariablen.
Beschreibung der funktionalen Anforderungen als Verfeinerung der Zustandsdiagramme und Funktionsnetze.
Diese Technik erfüllt folgende Praktiken:
Entwickleranforderungen dokumentierenKundenanforderungen dokumentieren
Standards und Dokumentenstruktur benutzen
Sichtenbasierte Dokumentation