Dani Mannes

Die Architektur ist ein Modell, das mit UML/SysML ausgedrückt wird

Nach Mannes‘ Erfahrung konzentrieren sich agile Entwicklungsteams oft auf die sprintbasierte Bereitstellung von User Stories und dem dazugehörigen Arbeitscode. Konventionelle Teams hingegen beginnen die Entwicklung oft mit einer intensiven Architektur- und Designphase. Für ihn stellt sich dabei die Frage: Gehören Architektur und Design der Vergangenheit an oder lassen sich Architekturmodellierung und agiles Arbeiten miteinander verbinden?

Laut Mannes sind viele Kunden von ACTL in der Verteidigungsindustrie an wasserfallbasierte Prozesse gewöhnt. Der Grund dafür sind oft vertragliche Einschränkungen und die vermeintliche Notwendigkeit für Systemingenieure, Risiken zu minimieren und die Entwicklung in großem Maßstab durch eine vorgefertigte Systemarchitektur zu steuern. Die Realität sieht jedoch so aus, dass sich die Architektur und die Entwürfe oft ändern, wenn die Implementierung beginnt, so dass die Architektur und der Entwurf veraltet sind. Aufgrund dieser Änderungen müssen Dokumente wie die System-Subsystem-Spezifikation (SSS), das System-Subsystem-Design-Dokument (SSDD), die Software-Anforderungsspezifikation (SRS) und das Software-Design-Dokument (SDD) mehrmals umgeschrieben oder aktualisiert werden, um den tatsächlichen Anforderungen und dem Design zu entsprechen. Doch wie kann dieser Aufwand vermieden werden?

Die Antwort ist laut Mannes ganz einfach: Indem man die Architektur als ein mit UML/SysML ausgedrücktes Modell betrachtet. Für ihn ist die Architektur eine vereinfachte Beschreibung sowohl der statischen als auch der dynamischen Aspekte des Systems. Sie wird für die Kommunikation im Team, für Diskussionen und als Referenz bei der Erweiterung des Systems verwendet. Mannes: „Wenn Sie über Architektur sprechen wollen, wie sieht dann die Architektur aus? Nun, unsere Antwort ist, dass die Architektur ein Modell ist, das mit UML/SysML ausgedrückt wird. Das Modell dient auch als Wissensbasis, aus der die erforderlichen Dokumente generiert werden können. Und mit Lemon Tree kann das Modell zusammen mit den vertraglich geforderten Dokumenten versioniert werden.“

Aber das Modell ist nur ein Kommunikationsmittel und kein Ziel oder Selbstzweck. Deshalb müsse das Modell nicht die komplette Lösung beschreiben, sondern nur die dafür notwendigen Aspekte:

• Erörterung der aktuellen groß angelegten Struktur und Mechanismen
• Bewertung der Auswirkungen aktueller Entscheidungen
• Sicherstellung, dass die verschiedenen Systemteile klar getrennt und ihre Schnittstellen gut definiert sind und dass die Teile zusammen zum aktuellen Umfang der Systemfunktionalität beitragen

Von Methoden und Prozessen bis zum MBSE

In seinen beiden Trainingsangeboten (UML bzw. MBSE/SysML) vermittelt ACTL primär Methoden und Prozesse. Nur wenn der Werkzeugeinsatz ausdrücklich gewünscht wird, erweitert man die Schulung entsprechend. „Wir wollen die Interessenten langsam an das Thema Modellierung heranführen und aufzeigen, wo Ihnen die Modellierung am meisten bringt. So schaffen wir die grundlegenden Voraussetzungen, die sich dann mit Werkzeugen wie Enterprise Architect und LemonTree umsetzen lassen.“

Im Bereich MBSE hat ACTL derzeit zwei große Projekte, von den eines auf Enterprise Architect setzt und wo auch LemonTree gut hineinpassen würde. „Der internationale INCOSE Verband ist in Israel zum Thema MBSE sehr aktiv. Aber noch ist das Bewusstsein bei den Unternehmen dafür zu gering entwickelt“, sieht Mannes noch viel Arbeit vor sich liegen, die nun gemeinsam mit LieberLieber noch besser bewältigt werden soll. 

Der deutsche Landtechnik-Familienkonzern CLAAS erwirtschaftete 2021 mit rund 11.900 Mitarbeitern 4,8 Mrd. Euro Umsatz. Innerhalb der Gruppe ist die CLAAS E-Systems für die Entwicklung der elektrischen und elektronischen Systeme der Landmaschinen zuständig. Enterprise Architect wird dort bereits seit vielen Jahren als Standard Editor für die Modellierung von SysML und UML Modellen verwendet. Nun wurde auch LemonTree in die Engineering Toolkette aufgenommen. Für die Realisierung der zukünftigen Digitalisierungsprojekte stehen damit leistungsfähige Werkzeuge bereit, um die erforderlichen Entwicklungsprozesse und Methoden zielgerichtet und effizient anzuwenden.

Dipl.-Ing. (FH) Theodor Jäger

Systems Engineering einfacher machen

Als Jäger vor etwa zweieinhalb Jahren zu CLAAS E-Systems kam, konnte er bereits auf mehr als 20 Jahre Erfahrung in der Entwicklung mechatronischer System zurückblicken. Bei einem Sauerländer Automobilzulieferer entwickelte er in verschiedenen Rollen und Positionen mechatronische Systeme in internationalen Projekten. Als Coach für Prozesse, Methoden und Tools begleitete er dort zuletzt Projekt-Teams bei der Modellierung ihrer Systeme in SysML. Ein besonderes Anliegen ist es Jäger, Systems Engineering einfach zu machen. Er hält sich dabei an den Physiker und Nobelpreisträger Richard Feynman: „If you cannot explain it in simple terms, you don’t understand it.“ Jäger übersetzt das im Hinblick auf MBSE und erläutert: „Die Leute brauchen auch für MBSE eine Aufbereitung und Vermittlung, die in die heutige Arbeitswelt passt. Einfach, mit eingängigen Erklärungen, prägnanten Bildern, in kleinen Einheiten. Einen zehnseitigen Text liest heute kaum noch einer. Auch wenn der Nutzen einer Aktivität nicht gleich deutlich wird, sinkt die Motivation. Nur wenn es sinnvoll und einfach ist, und im besten Fall auch noch Spaß macht, werden neue Methoden und Prozesse in der Organisation akzeptiert und auch über Standortgrenzen hinweg in die alltägliche Anwendung gebracht.“

Mähdrescher von CLAAS – Bild: CLAAS

Enge Zusammenarbeit mit LieberLieber rund um Modelle

Die Zusammenarbeit mit LieberLieber gestalte sich sehr gut, etwa durch den gebotenen schnellen Support, eine gemeinsame Sprache und Zeitzone. Nicht zuletzt aber auch durch gegenseitige Wertschätzung und Vertrauen. Für Jäger ist die Unterstützung hinter den Werkzeugen über Support und Consulting essentiell: „Es gibt immer wieder einmal Fragen, die sich besser gemeinsam klären lassen. Das spart Zeit und Kosten. Und es bleibt mehr Zeit für das Engineering, um hochkarätige Leistungen zu erbringen. Auch individuelle Anpassungen werden von LieberLieber rasch realisiert. Darüber hinaus sind die Lizenzkosten moderat und die Anwender kommen mit den Werkzeugen sehr gut zurecht.“

Dr. Konrad Wieland, Geschäftsführer von LieberLieber: „Wir kannten Theodor Jäger bereits aus Projekten in der Automobilindustrie und freuen uns sehr, nun mit ihm bei den großen Digitalisierungsvorhaben bei CLAAS mitwirken zu können. Auch die Landtechnik steht vor großen Umwälzungen, die denen in der Automobilindustrie ähneln. So sind etwa neue und strengere gesetzliche Normen und Standards, gerade im Bereich Safety & Security, in der Landtechnik ein Thema, die sich aber mit MBSE und unseren Werkzeugen sehr gut meistern lassen. Wir werden jedenfalls unseren Service und Support weiter ausbauen, um auch CLAAS bestmöglich zu unterstützen.“

Gesetzliche Vorschriften sicher umsetzen

In der Fahrerkabine einer landtechnischen Maschine laufen alle Informationen zusammen und werden für den Bediener bereitgestellt. Alle Maschinenaktivitäten werden aus der Kabine heraus in Gang gesetzt und viele sind sicherheitsrelevant. Der Entwicklungsprozess für Landmaschinen muss daher die ISO 25119 erfüllen, den Standard für funktionale Sicherheit in der Landtechnik. Funktionale Sicherheit gibt es aber nur, wenn die Software genau das tut, wofür sie gebaut wurde. Und genau das sichert die ISO 21434, der Standard für Cybersecurity von Road Vehicles, ab. „Die Modellierung der Systemarchitekturen mit Enterprise Architect und der Einsatz von LemonTree für den Modellvergleich bzw. die Modellversionierung unterstützen uns hierbei systematisch und schaffen damit eine wichtige Arbeitsgrundlage für die Erfüllung dieser Standards“, so Jäger abschließend.

Gemeinsames Automotive-Pilotprojekt

Im gemeinsamen Pilotprojekt von msg Plaut und LieberLieber geht es um die Systemmodellierung in SysML bei einem Tier 1 Autozulieferer, der also den Autohersteller direkt beliefert. Der Zulieferer beschäftigt sich mit voll-elektrischen Antriebssystemen (Inverter, Getriebe und E-Motor). Bei der Einführung der Systemmodellierung des e-Drive-Systems wird er im MBSE von msg Plaut unterstützt, die sich wiederum zu Fragen rund um den Einsatz der Modellierungswerkzeuge (vor allem bezüglich LemonTree) laufend mit LieberLieber austauschen. Wesentliche Ziele der Modellierung sind die Strukturierung der Systemfunktionen im Hinblick auf die Wiederverwendbarkeit in der Plattform und die Verbesserung der Dokumentation. Zudem soll die Modellierung möglichst einfach in die bestehende Prozess- und Tool-Landschaft eingebaut werden.

Als Modellierungs-Plattform kommt Enterprise Architect zum Einsatz, modelliert wird in SysML. Ein Application Lifecycle Management (ALM) Tool dient dazu, Anforderungen und Diagramme immer aktuell zu halten, es wird auch für die Reviews der SysML-Diagramme verwendet. Für das verteilte Arbeiten setzt man auf Git (Versionierung) und LemonTree (Zusammenführung von Modellen im Einklang mit Konfigurationsmanagement nach ISO 26262). Das Modell wird in erster Linie für das Plattform-Projekt entwickelt, das die Basis für Kundenprojekte in der Angebots- und Entwicklungsphase ist. Dabei gilt es allerdings, kundenspezifische Schnittstellen und Design-Lösungen (z.B. bei der Auswahl von Sensortechnologien) zu berücksichtigen.

Florian Wagner, MSc, arbeitet bei msg Plaut als Business Consultant in der Business Unit Manufacturing: „Die bisherigen Erfahrungen mit MBSE beim Autozulieferer zeigen eine Verbesserung der Requirements-Qualität und der Wiederverwendbarkeit von Modellteilen über verschiedene Kundenprojekte. Die verwendeten Diagramme führen darüber hinaus zu einem besseren Verständnis der Funktionen und damit zu tiefergehenden Erkenntnissen aus den Reviewprozessen. Das wird vor allem bei der Schulung von neuen Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern in den Projekten ein Vorteil sein.“

Florian Wagner, MSc, bei seinem Impulsvortrag anlässlich des MBSE Summit 2022 in Traunkirchen

Gemeinsame Auftritte stärken die Wahrnehmung der neuen Partnerschaft

Florian Wagner betreibt seit dem ersten Corona-Lockdown den virtuellen Safety-Corner (https://safetycorner.wagnerflorian.eu/index.php/de/), der auch bei msg Plaut inzwischen sehr beliebt ist. „Ich wollte mich mit Personen mit spezifischen Fachkenntnissen im Safety-Bereich austauschen und diese auch einer breiteren Fachöffentlichkeit bekannt machen. Im ersten Corona-Lockdown hatte ich dann Zeit, das Projekt zu starten, das sich sehr positiv entwickelt.“ Da trifft es sich gut, dass auch LieberLieber die Community im Bereich MBSE stärken will und daher gemeinsam mit der Johannes Kepler Universität Linz den 1. MBSE Summit in Traunkirchen veranstaltete (23. + 24. Juni 2022). Dort wurden mehrere Arbeitsgruppen ins Leben gerufen, die zu „MBSE und Sicherheit“ begann mit einem Impulsvortrag von Wagner. „Die Stärkung der Community rund um modellbasiertes Systems Engineering ist für beide Unternehmen ein wichtiges Anliegen. Daher freuen wir uns sehr, mit Florian Wagner von msg Plaut einen ausgewiesenen Experten gefunden zu haben, der die Arbeit im Sicherheits-Arbeitskreis aktiv mitgestalten wird. So besetzen wir gemeinsam dieses für die Industrie so wichtige Thema und arbeiten vereint daran, die vielen Vorteile von MBSE auf breiterer Basis zu vermitteln“, erklärt Konrad Wieland.

Bei einem gemeinsamen Vortrag in der Handelskammer Schweiz-Österreich-Liechtenstein (HK SÖL) widmeten sich die beiden Unternehmen darüber hinaus kürzlich dem Thema Cyber Security. Daniel Siegl, Florian Wagner und Borislav Nikolov (msg Plaut) zeigten dabei anhand von Praxisbeispielen die neuen Möglichkeiten der automatisierten Analyse von Bedrohungen und der Bewertung von Risiken. Hier steht mit ThreatGet ein Produkt zur Verfügung, das vom Austrian Institute of Technology (AIT) und der Lieber.Group gemeinsam entwickelt wurde. Mit ThreatGet lässt sich ein Entwicklungsprozess von Anfang an auf Cyber-Bedrohungen hin analysieren und bewerten. Dieser Ansatz wird durch neue gesetzliche Anforderungen gerade auch in der Autoentwicklung immer wichtiger werden.

Das UML-Modell ist der Quellcode

CodeBot ist ein Full-Stack-Applikationsgenerator, der eine Datenbank, den Code für die Benutzeroberfläche und eine API, die die Bildschirme mit der Datenbank verbindet, innerhalb von Minuten erstellt. Der Low-Code-Ansatz von CodeBot ermöglicht es Entwicklerteams, parallel zu arbeiten und schnell funktionierende Webanwendungen zu liefern, die aus Enterprise Architect UML-Modellen generiert werden. Die schnelle Iteration zwischen Modell und funktionierendem Code ermöglicht UX-Optimierung und Verfeinerung, die durch das laufende Feedback der Kunden immer weiter vorangetrieben wird.

Mit LemonTree kann jede dieser Entwicklungsschritte (Iteration) verwaltet und versionskontrolliert werden, was es den Entwicklern erleichtert, parallel zu arbeiten. Um die Synergien der Produkte einfach nutzen zu können, werden CodeBot und LemonTree ab sofort zu einem Paketpreis angeboten.

Doug Rosenberg, Gründer und CEO von Parallel Agile: „Die Fähigkeit von CodeBot, komplette Full-Stack-Web-Applikationen zu generieren und bereitzustellen, bedeutet, dass das UML-Modell der Quellcode ist. Wenn das Modell der Code ist, ist es unerlässlich, modernste Versionskontrollwerkzeuge und -techniken zu verwenden. Wir freuen uns über die Partnerschaft mit LieberLieber und darüber, dass wir nun ein Paket anbieten können, das Lemon Tree und CodeBot gemeinsam enthält.“

Mit LemonTree 3.0 lassen sich Modelle und deren Diagramme fein-granular vergleichen, um eine vollständige und konsistente Zusammenführung zu gewährleisten.

Agile Entwicklung mit Modellen

Wie der Name schon sagt, unterstützt Parallel Agile den parallelen agilen Prozess, bei dem jeder Entwickler seinen eigenen Anwendungsfall zugewiesen bekommt. Damit können viele Personen gleichzeitig an einer Applikation arbeiten und die Systeme entwickeln sich schnell weiter. Da die Lücken zwischen Modell, Code und fertigen Systemen durch das schrittweise Vorgehen aber immer kleiner werden, wird es besonders wichtig, Versionskontrollstrategien für die entstehenden Enterprise Architect Modelle einzusetzen. LemonTree schafft dabei den Durchbruch in der Modellverwaltung, und erlaubt es, Enterprise Architect Modelle einfach in Git-Repositories zu speichern und zu versionieren, mit voller Unterstützung für Feature-Branches und die Zusammenführung verschiedener Modell-Versionen.

Daniel Siegl, bei LieberLieber für die Partnerbetreuung und den Markt USA verantwortlich: „Ich kenne Doug Rosenberg von vielen Veranstaltungen und weiß, dass er ein begeisterter Enterprise Architect Anhänger und ein außergewöhnlicher Erfindergeist ist. Mit der Entwicklung von CodeBot ist ihm nun mit seinem Team ein besonders vielversprechender Schritt gelungen. Wir freuen uns ganz besonders, dass wir mit LemonTree zum wachsenden Erfolg des neuen Produktpakets beitragen können. Die Liste möglicher Nutzer ist lang und wir werden nach Kräften dazu beitragen, um den gemeinsamen Markterfolg bestmöglich zu unterstützen.“

Mit dem Ziel der Modernisierung ihrer Geschäfts- und IT-Landschaft setzt die NATO auf das kürzlich vorgestellte Framework NAFv4. Für die Nutzung dieses Rahmenwerks mit dem UAF Metamodell verwenden die Deutsche Bundeswehr und die Schweizer Armee Enterprise Architect (Sparx Systems) als Standard-Modellierungswerkzeug. Nun wurde auch LieberLieber LemonTree im Rahmen von Studien zu Architekturwerkzeugen mit positivem Ergebnis untersucht.

Während viele Unternehmen noch zögern, durch den Aufbau einer Unternehmens-Architektur (Enterprise Architecture) den Schritt in das digitale Zeitalter zu wagen, nutzt die NATO bereits die 4. Version des NATO Architecture Framework (NAFv4) für diesen Zweck. Das Framework wurde so konzipiert, dass es von den NATO Mitgliedsstaaten und Partnern entsprechend eigener Anforderungen erweitert werden kann. Diese Möglichkeit nutzen etwa Deutschland und die Schweiz. Sie verwenden für die Nutzung des Rahmenwerks mit dem UAF Metamodell Enterprise Architect als Standard-Modellierungswerkzeug, da dieses auch in anderen NATO-Staaten bzw. bei NATO-Partnern und in der Industrie weit verbreitet ist.

Christian Freihoff, vom Systemarchitekten des IT-Systems Bundeswehr, und Beat Lang von der Schweizer Armee wirken auf NATO Ebene intensiv am NAFv4 mit und sind verantwortlich für die nationalen Erweiterungen: „Das von uns für den Enterprise Architect entwickelte NAFv4-Profil steht allen Interessierten kostenlos zur Verfügung, um die Verbreitung und Kompatibilität von UAF-basierten NAFv4-Architekturen zu fördern.“

Internationale Standards einbezogen
Das NAFv4 ist nun voll kompatibel zu internationalen Architekturstandards von ISO/IEC/IEEE, The Open Group und OMG. Anstelle eines proprietären Metamodells wie bei der Vorgängerversion entschied man sich für die Adaption der bestehenden und verbreiteten Metamodelle ArchiMate (The Open Group) und UAF (OMG). Das von Deutschland und der Schweiz entwickelte NAFv4 MDG implementiert das UAF DMM der OMG. Die Modellierungsrichtlinien für UAF sind bereits veröffentlicht, die für ArchiMate werden in Kürze fertiggestellt. Darüber hinaus ist auch die Entwicklung eines Austauschmechanismus im Gange.

Umfang von NAF wurde bewusst eingeschränkt
Da Umfang und Ausdruckskraft des von der OMG definierten Unified Architecture Frameworks UAF deutlich über die Bedürfnisse des NAF in seiner derzeitigen Form hinausgehen, wurden das bestehende Domänen-Metamodell und die damit erstellbaren Ansichten bewusst eingeschränkt. So enthält das UAF mehr als 60 Architektursichten über zehn Reihen und elf Spalten, das NAFv4 dagegen nutzt nur 47 Sichten über fünf Reihen und neun Spalten. Die Verbindung zwischen UAF und NAFv4 bleibt aber vollständig erhalten. So wird sichergestellt, dass die Architektursichten des UAF effizient genutzt werden, um Kohärenz und Vollständigkeit sicherzustellen und gleichzeitig die Rückverfolgbarkeit von wichtigen Zielen bis hin zu physischen Ressourcen zu ermöglichen.

Praxisbeispiel veranschaulicht die Funktionsweise des NAFv4
Um die Abläufe im NAFv4 darzustellen, hat Beat Lang ein ziviles Szenario gewählt. Die Annahme ist, dass nach einem Motorradunfall in Osteuropa und einer ersten medizinischen Behandlung in einem lokalen Spital ein Schweizer Feriengast mit dem Ambulanzjet der REGA (Schweizerische Rettungsflugwacht) in sein Heimatland zurückgeflogen wird. Die ausgewählten Sichten unterscheiden sich in logische und servicebezogene Spezifikationen. Dabei wird zwischen operativen Aktivitäten, die spezifisch für das Szenario sind und Standardaktivitäten unterschieden, die vorab definiert sind. So kann etwa auch ein zufällig anwesender Passant in das Szenario integriert werden, der freiwillig und spontan Aktivitäten übernimmt.

Das NAFv4 MDG für SPARX EA in Kürze

• 47 Architektursichten im Raster, 5 Reihen und 9 Spalten
• Original NAFv4-Sichten auswählbar
• Enthaltene Beispielmodelle zum Selbstgenerieren
• NAFv4-spezifische Toolboxen und Quicklinker
• NAFv4-spezifische Modellelemente in der Sprache des UAF

NAFv4 steht allen Interessierten kostenlos zum Download zur Verfügung.

Mit großem Bedauern geben wir den Tod von Jan van Oort bekannt, der kürzlich in Peru an Herzversagen verstorben ist.

Jan war jahrelang Trainer von SparxSystems Central Europe, bevor er 2016 das Start-Up KIVU mitgründete. Natürlich brachte er auch dort Enterprise Architect ein, das so zum zentralen Bestandteil der Entwicklungsarbeit für die Software wurde:

Jan war darüber hinaus beim Start-Up Krino involviert und auch wir hatten gehofft, noch viele Erfolgsmeldungen mit ihm und über ihn veröffentlichen zu dürfen. Lieber Jan: Deine Ideen leben weiter, sie waren der Ausgangspunkt für erfolgreiche Initiativen und Projekte.

Ruhe in Frieden, Dein Team der Peter Lieber Unternehmensgruppe