Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/1

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1 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/1
Übersicht Produktzyklus Ö Vorphasen Projektgründe Machbarkeit Kosten/Nutzen-Analyse Lastenheft Aufbau Requirement-Engineering Beschreibungsmittel Entwurfsmethoden Entwurfswerkzeuge Angebotserstellung Systemerstellung/Entwicklung Pflichtenheft Systementwurf Softwareentwurf Implementierung Systemintegration Test und Abnahme Systempflege Qualitätssicherung Konfigurations management Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/1

2 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/2
Lastenheft Projektvorphasen Zweck Lastenheft Projektziele bzw. Anforderungen werden aus der Sicht des Kunden oder Anwenders definiert und beschrieben. Projektziele werden in Form von „Requirements“ vorgegeben. Darstellung gegenwärtiger Zustand, allgemeine Zielsetzung und Voraussetzungen Pflichtenheft wird in Abstimmung mit dem Kunden vom Auftragnehmer erstellt. Verfeinerung der Anforderungen Darstellung der Lösungsansätze. Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/2

3 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/3
Lastenheft Projektvorphasen Aufbau Lastenheft-Bestandteile Ist-Zustand Zielsetzung Voraussetzungen Einzuhaltende Vorschriften und Richtlinien (z.B. VDI/DIN usw.) Wartung, Reparatur, Qualitätssicherung (V-Modell, ISO 9000 usw.) örtliche Gegebenheiten Ankopplung an bestehende Geräte (Systemverbund) Technische Anforderungen (Requirements) für Normalbetrieb Technische Anforderungen (Requirements) für Sonderbetrieb (z.B. Systemausfälle) Sonstige Anforderungen (Dokumentation, Preislimit, Bedienung, Leistungsdaten, Störsicherheit, Umgebungs- und Betriebsbedingungen) Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/3

4 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/4
Lastenheft Projektvorphasen Ist-Zustand: Stand der Technik Lastenheft DGS 1 Analyse Ist-Zustand 1.1 Actual Recording/Analysis 1.1.1 Actual Recording Integration of the system into the organisational structure A/c are required to park in a prescribed position to ensure required clearance from other a/c, precise positioning for passenger loading facilities and with respect to installations for refuelling, electric ground power, water, ground communication lines, compressed air and to ground vehicle lanes for safe and efficient operation. Guidance by marshallers in earlier times, today more high sophisticated electronic systems to automate the process. On airports with no aerobridges: apron docking guidance systems. Other airports need more sophisticated systems: visual docking guidance systems. A/c stand centreline lighting adequate for initiate the turn-on and take up a position on the centreline, but not for the necessary azimuth accuracy of nose-in stands with aerobridges. Further, stopping guidance is essential. ... Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/4

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Lastenheft Projektvorphasen Ist-Zustand: Stand der Technik Lastenheft DGS 1 Analyse Ist-Zustand 1.1 Actual Recording/Analysis 1.1.1 Actual Recording Integration of the system into the organisational structure ... A typical docking guidance system consists of a sensor which detects the aircraft pose and a display, visible to the pilot, which provides guidance signals to the pilot. Additionally such systems are integrated into a network of DGSs. Opportunity for central control.DGS can start to operate automatically if the central position is connected to a central airport information system, where gate schedules (gate, expected time, block on time, a/c type, ...) are contained. The DGS returns block on and block off times to the central information system, which can be used to calculate the bills automatically. Available Equipment Induction Based Measurement ... Moiré Effect and Microwave Radar Based Measurement ... Laser Based 3D Measurement of Spatial Geometry Systems on the market Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/5

6 Lastenheft Projektvorphasen
Zielsetzung: Modellierung der Umwelt eines Projektes mittels Geschäftsprozessen und Akteuren Produkt als „Black Box“ 1. Akteure identifizieren und beschreiben: Umweltdiagramm Akteur (actor) ist aktiv und unmittelbar am Geschehen bet. Central personnel ... ... ... Docking Guidance System Status Central Monitoring and Surveillance System Ground personnel ... A/c type Emer- gency, Release, Lock, Chocks on Guidance Information Situation Aircraft Aircraft pilot Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/6

7 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/7
Lastenheft Projektvorphasen Zielsetzung: 2. Geschäftsprozesse identifizieren und benennen Basis: Akteure und Datenflüsse Geschäftsprozess (use case): Mehrere zusammenhängende Aufgaben eines Akteurs zur Erreichung eines Ziels bzw. Ergebnisses Geschäftsprozessdiagramm (use case diagram) Central personnel DGS Status zuweisen Position anfahren Aircraft Aircraft pilot Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/7

8 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/8
Lastenheft Projektvorphasen Zielsetzung: Umwelt eines Produkts modellieren durch Schnittstellen und Datenflüsse Umweltmodell: Quellen und Senken von Datenflüssen Schnittstellen identifizieren Schnittstelle kann Informationsquelle oder –senke sein Angabe der ursprünglichen Quelle oder Senke 2. Datenflüsse identifizieren und benennen Aircraft pilot Central personnel Control commands Aircraft pilot DGS Central personnel guidance stati occupancy verification info Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/8

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Lastenheft Projektvorphasen Zielsetzung: Umwelt eines Produkts modellieren durch Schnittstellen und Datenflüsse Beispiel DGS Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/9

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Lastenheft Projektvorphasen Zielsetzung: Umwelt eines Produkts modellieren durch Schnittstellen und Datenflüsse Beispiel DGS Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/10

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Lastenheft Projektvorphasen Zielsetzung: Umwelt eines Produkts modellieren durch Schnittstellen und Datenflüsse Beispiel DGS Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/11

12 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/12
Lastenheft Projektvorphasen Zielsetzung: Umwelt eines Produkts modellieren: Werkzeug z.B. Rational Rose Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/12

13 Lastenheft Projektvorphasen
Beispiel Handhabungssystem des Automatisierungslabors: Umweltdiagramm Geschäftsprozesse (use cases) Umweltmodell commands User Autolabor Handling System (AHS) stati AHS Transport durchführen Not-Aus behandeln User Fehler behandeln Autolabor Handling system User Robot Robot position, robot stati actuator signals User commands System stati Glossar: User commands: Start, Auto/Manu, Emergency stop System stati: No item, ... ... Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/13

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Lastenheft Projektvorphasen Requirements Lastenheft DGS: Requirements Purpose of the System The DGS has to be designed to guide the approaching aircraft in the last phase of taxiing across the apron until stop at the assigned gate. The DGS shall simplify and speed up the docking procedure and minimize the ground time of the aircraft. ... System description ... Regular procedure ... Deviations from required position ... Malfunction ... Cabling and equipment ... System configurations ... Time schedules ... Documentation ... Training ... Maintenance ... Acceptance tests ... Mismatch/reliabilty probability ... Reference specifications and standards Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/14

15 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/15
Lastenheft Projektvorphasen Requirements Anforderungen (Requirements) im Lastenheft DGS Zweck und Nutzen des Systems Externe Einbindung und interne Funktionen Funktionalität im Normalfall inkl. Genauigkeit, Geschwindigkeit Einsatz-Umweltbedingungen Fehlfunktionserkennung und –behandlung, Validierung und Diagnose Bedienschnittstellen Kalibrierung Gerätschaften und Verkabelung Systemkonfigurationen Zeitplanung Dokumentation Training Maintenance und System-Update Abnahmetests Zuverlässigkeit und Verfügbarkeit Referenzspezifikationen und Normen Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/15

16 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/16
Lastenheft Projektvorphasen Sonstige Anforderungen Weitere mögliche Vorschriften VDI/VDE-Richlinien CE-Kennzeichnung Elektrische Schutzklassen explosionsgeschützt spritzwassergeschützt Temperaturbedingungen Betriebliche Zulassungen, z.B. Berufsgenossenschaften Gewährleistungsbestimmungen Weitere mögliche Anforderungen Vertriebliche Randbedingungen Weitere mögliche Voraussetzungen Nachweis der Leistungsfähigkeit durch Referenzprojekte Bankbürgschaften Schulungsverpflichtungen Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/16

17 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/17
Lastenheft Projektvorphasen Requirements: Overhead-Folien Für jedes Requirement soll gelten: Es muss ersichtlich sein, was erreicht werden soll (Nutzersicht). Es muss die Erfordernisse treffen. Es muss verständlich und klar beschrieben sein. Es muss eindeutig in der Aussage sein. Es muss überprüfbar (quantifizierbar) sein. Es muss eindeutig identifizierbar sein. Für die Gesamtheit aller Requirements (Requirement-Katalog) muss gelten: Vollständigkeit Widerspruchsfreiheit Redundanzfreiheit Realisierbarkeit Eventuell Priorisierung oder Versiongeplantheit Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/17

18 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/18
Lastenheft Projektvorphasen Formaler Aufbau von Requirements Definierte Grundlage und spätere Bezugspunkte Realisierung z.B.: RQ-Nummer sinnvoller Schlüssel RQ-Titel kurz, aussagekräftig Erläuterung präzise, verständlich, evtl. formal Begründung ausreichend, nicht pauschal Querbezüge bezogene, betroffene RQ Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/18

19 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/19
Lastenheft Projektvorphasen Werkzeuge, z.B. Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/19

20 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/20
Lastenheft Projektvorphasen Werkzeuge, z.B. JANUS/Process Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/20

21 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/21
Lastenheft Projektvorphasen Werkzeuge, z.B. JANUS/Process V-Modell konform Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/21

22 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/22
Übersicht Produktzyklus Ö Vorphasen Projektgründe Machbarkeit Kosten/Nutzen-Analyse Lastenheft Aufbau Requirement-Engineering Beschreibungsmittel Entwurfsmethoden Entwurfswerkzeuge Angebotserstellung Systemerstellung/Entwicklung Pflichtenheft Systementwurf Softwareentwurf Implementierung Systemintegration Test und Abnahme Systempflege Qualitätssicherung Konfigurations management Projektmanagement Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/22

23 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/23
Requirement-Engineering Aufstellen von Requirements: Requirement-Engineering Komponenten des Requirement-Engineering Entwurfsmethoden Vorgehensweise und Gliederungsschema beim RQ-Engineering, z.B. OOA Beschreibungsmittel Darstellungsweise der Ergebnisse des RQ- Engineering, z.B. UML Entwurfswerkzeuge Rechnerunterstützung als Hilfsmittel für Dokumentation, Wiederverwendbarkeit, Kommunikation, Aufwandsreduzierung und Fehlerüberprüfung, z.B. Rational Rose Meist voneinander abhängig, kein wirklich durchgehender Analyse- und Entwurfsprozess. Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/23

24 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/24
Requirement-Engineering Anforderungen (Requirements): qualitative und quantitative Eigenschaften eines Produkts aus Auftraggebersicht Systemanalyse (Requirement-Engineering): Systematische Vorgehensweise zur Ermittlung der Anforderungen in einem iterativen Prozess => Definieren des Produkts Anforderungen ermitteln Anforderungen als fachliche Lösung modellieren Anforderungen analysieren Anforderungen u.U. animieren, simulieren, ausführen Anforderungen verabschieden Ziel: Produktmodell eindeutig vollständig konsistent Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/24

25 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/25
Modellierung Zu beschreibende Sichten und ihre Modellierung Daten Entity Relationship Multidimensionale Datenmodellierung Data Dictionary Assoziationsmatrix Maskengenerator SA Funktionen Funktionsbaum Geschäfts- prozesse Datenfluss- diagramm Benutzungs- oberfläche Graphik-Editor Kontrollstrukturen Regeln System OOA Dynamik Petri-Netz Zustandsautomat Kontrollstrukturen Sequenzdiagramm RT-Erweiterung von SA Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/25

26 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/26
Modellierung Basiskonzepte der SW-Entwicklung: Übersicht Konzepte und Sichten Strukto- gramm Alternative Notationen Häufig verwendet Selten verwendet Pro- gramm- Ablauf- plan Ent- schei- dungs- tabelle Aktivi- täts- dia- gramm Kollabo- rations- dia- gramm Funk- tions- baum Ge- schäfts- prozess Daten- fluss- dia- gramm Data Dictio- nary Entity Relation- ship Klassen- dia- gramm Pseudo- code Regeln Zu- stands- automat Petri- Netz Se- quenz- dia- gramm Funktio- nale Hierar- chie Arbeits- ablauf Infor- mations- fluss Daten- struk- turen Entitäts- typen u. Bezie- hungen Klassen- struk- turen Kontroll- struk- turen Wenn- dann- Struk- turen Endlicher Automat Neben- läufige Struk- turen Inter- aktions- struk- turen Funktionale Sicht Datenorientierte Sicht Objekt- orient. Sicht Algo- rithm. Sicht Regel- basierte Sicht Zustandsorientierte Sicht Szenario- basierte Sicht Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/26

27 Implementierungsphase
Modellierung Auswahl Basiskonzepte und Modellierungskonzepte Geschäfts- prozesse Datenfluss- diagramm Petri-Netz Entity Relationship Klassen- diagramm Data Dictionary Strukto- gramm Programm- ablaufplan Funktions- Baum Zustands- automat Sequenz- diagramm Kollaborations- diagramm Entscheidungs- tabelle Regeln Pseudo- code Definitionsphase Entwurfsphase Implementierungsphase Wird eingesetzt in Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/27

28 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/28
Modellierung Abbildung Anwendungsbereiche auf Basiskonzepte Anwendungsbereich Komplexität von Basiskonzepte Daten Data Dictionary Entity Relationship (Zustandsautomat) Klassendiagramm Funktionen Geschäftsprozesse Datenflussdiagramm Funktionsbaum Algorithmen Pseudocode Programmablaufplan Struktogramm Entscheidungstabelle Regeln Systemumgebung Datenflussdiagramm zeitabhängiges Petri-Netz Verhalten Zustandsautomat Aktivitätsdiagramm Sequenzdiagramm Kollaborationsdiagramm Benutzungsoberfläche Grafische Spezifikation (Petri-Netz) Kontrollstrukturen adminstrativ Technisch- wissenschaftlich Echtzeit Mensch- Maschine- Interaktion Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/28

29 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/29
Modellierung Kombination der Basiskonzepte in OOA OOA 1990 Sequenz- diagramm Petri- netz Entity Relationship Klassen- diagramm Pseudo- code Zustands- automat Kollaborations- diagramm Geschäfts- prozesse Entitätstypen und Beziehungen Klassen- strukturen Kontroll- strukturen Endlicher Automat Interaktions- strukturen Arbeits- ablauf A B A ist in B enthalten A B A ist implizit in B enthalten Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/29

30 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/30
Modellierung Kombination der Basiskonzepte in SA SA 1979 Entscheidungs- tabelle Entscheidungs- bäume Funktions- Baum Datenfluss- diagramm Data Dictionary Pseudo- code Funktionale Hierarchie Informations- fluss Daten- strukturen Kontroll- strukturen Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/30

31 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/31
Modellierung Kombination der Basiskonzepte in RT RT 1987 SA 1979 Entscheidungs- tabelle Entscheidungs- bäume Funktions- Baum Datenfluss- diagramm Data Dictionary Entity Relationship Pseudo- code Zustands- automat Funktionale Hierarchie Informations- fluss Daten- strukturen Entitätstypen Beziehungen Kontroll- strukturen Endlicher Automat Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/31

32 Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/32
Modellierung Auswahl eines Konzepts anhand der Graphiken Anwendungsbereich des Produkts Zutreffen der zugeordneten Komplexitätsarten Nein: Orientierung an den Komplexitätsarten Basiskonzepte wählen, die den Komplexitätsarten zugeordnet sind Prüfen, ob kombinierte Methode mit ermittelten Basiskonzepten vorhanden Ja: Einsatz der Methode Nein: Basiskonzepte einsetzen Beispiel DGS: Echtzeitanwendung mit komplexen Algorithmen, komplexer Systemumgebung und zeitabhängigem Verhalten. => Eignung für Methode RT, (Petri-Netze), (OOA), (Sequenzdiagramme) Vorlesung Automatisierungsprojekte Seite 3/32