6 Teil 6: V-Modell-Referenz Aktivitäten

6.3 Aktivitäten

6.3.10 Systementwurf

6.3.10.1 Systemarchitektur erstellen

Sinn und Zweck

Ausgehend von den Anforderungen in der »Gesamtsystemspezifikation (Pflichtenheft) wird eine mögliche Struktur der Systemarchitektur beziehungsweise einer Unterstützungssystemarchitektur erarbeitet. Der Entwurf erfolgt im Rahmen eines iterativen Entwurfsprozesses.

Der Architektur-Erstellungsprozess (siehe Abbildung 22) beginnt mit der Identifikation der Architekturtreiber sowie - parallel dazu - der Festlegung von Bewertungskriterien. Architekturtreiber sind üblicherweise explizit oder implizit in den Anforderungen gegeben und legen grundlegende Eigenschaften der Architektur fest (zum Beispiel Busstruktur bei der Kommunikation oder Schichtenarchitektur bei der Dekomposition). Bei der Erstellung eines Unterstützungssystems ist zu berücksichtigen, dass diese möglichst integriert und - soweit möglich und sinnvoll - homogen sind (zum Beispiel Werkzeug-Kette von einem Hersteller). Insbesondere sollten sie einen nachvollziehbaren und durchgängigen Entwicklungsprozess unterstützen.

Parallel werden, ausgehend von den Anforderungen, Bewertungskriterien für die zu entwerfende Architektur definiert. Diese sind im Architekturentwurf zu berücksichtigen und sind Grundlage der späteren Designabsicherung.

Die Dokumentation eines Architekturentwurfs erfolgt durch Modellierung unterschiedlicher Sichten auf das System. In einem ersten Schritt sind alle Sichten, die das System geeignet beschreiben, festzulegen. Diese Sichten werden mit Hilfe von Werkzeugen und Modellierungssprachen (zum Beispiel UML) modelliert und um erläuternde Texte ergänzt.

Die so erarbeitete und dokumentierte Architektur wird im Hinblick auf die Anforderungen und die Bewertungskriterien einer Designverifikation unterzogen.

Ablaufdarstellung

Abbildung 22: Aktivitätsdiagramm "Systemarchitektur erstellen"

6.3.10.1.1 Architekturtreiber identifizieren

Für den Entwurf der Systemarchitektur sind in einem ersten Schritt alle Treiber zu identifizieren, die den Entwurf beeinflussen. Beispiele für Architekturtreiber sind:

• Entscheidung für eine Multi-Tier Architektur,
• angestrebte Wiederverwendung/Wiederverwendbarkeit von Elementen,
• geforderter Systemtyp (eingebettet, softwareintensiv, datenzentriert),
• zu unterstützende Lebenszyklusphasen,
• strategische Aspekte (Produktfamilie, Unternehmensphilosophie, Know-how, Ressourcen, Wirtschaftliche Aspekte),
• Sicherheit.

6.3.10.1.2 Bewertungskriterien festlegen

Es sind Bewertungskriterien für den Architekturentwurf festzulegen. Die Kriterien geben an, hinsichtlich welcher Eigenschaften der gewählte Architekturentwurf zu prüfen ist. Grundlage zur Identifikation von Bewertungskriterien sind insbesondere die in der »Systemspezifikation festgelegten nicht-funktionalen Anforderungen. Aufgabe der Architektur ist es, diese geeignet zu unterstützen.

Die Bewertungskriterien sind in eine Rangfolge zu bringen und zu gewichten. Weitere Kriterien sind Gesichtspunkte wie Schnittstellenkomplexität, Verwendbarkeit von Fertigprodukten sowie Angemessenheit der technischen Konzepte oder Entwicklungsvorgaben.

6.3.10.1.3 Architektursichten identifizieren

Ausgehend von den identifizierten Architekturtreibern ist mit der Auswahl geeigneter Architektursichten fortzufahren. Eine Sicht beschreibt das System aus einem bestimmten Blickwinkel. Sichten dienen zur Reduktion der Komplexität von Architekturen. In der Literatur werden häufig folgende Sichten unterschieden:

• Statische Sicht zur Beschreibung der Struktur eines Systems (Dekomposition)
• Dynamische Sicht zur Beschreibung des Verhaltens sowie der Interaktionen an den Schnittstellen.

Abhängig von den Anforderungen und dem zu entwickelnden System kann die Auswahl der Sichten beliebig angepasst werden. Die ausgewählten Sichten legen fest, welche Aspekte der Architektur zu beschreiben sind.

6.3.10.1.4 Architektursichten erarbeiten

Die identifizierten Sichten zum Architekturentwurf sind auszuarbeiten. Für jede Sicht werden mit Hilfe geeigneter Beschreibungssprachen die relevanten Architekturaspekte erarbeitet.

Für die in der »Arbeitsschritt Architektursichten identifizieren beispielhaft genannten Sichten können folgende Beschreibungstechniken verwendet werden:

• Zur Beschreibung der statischen Sicht: Klassen- oder Komponentendiagrammen.
• Zur Beschreibung der dynamischen Sicht: Zustandsübergangsdiagramme sowie Interaktionsdiagramme.

Sinnvollerweise sollten die Sichtenbeschreibungen werkzeugunterstützt in einem zusammenhängenden Modell erstellt werden. Werkzeuge bieten dabei häufig Unterstützung bei der Darstellung sowie bei der Konsistenzsicherung innerhalb des Modells. Abhängig von der verwendeten Methode und der jeweiligen Werkzeugunterstützung kann das Modell als Grundlage für die Codegenerierung dienen. Ebenso besteht die Möglichkeit einer werkzeuggestützten Verifikation.

6.3.10.1.5 Architektur bewerten

Es ist sicherzustellen, dass der gewählte Architekturentwurf für das System geeignet und tragfähig ist. Die über die Sichten beschriebene Architektur ist anhand der Bewertungskriterien zu evaluieren. Im Rahmen der Bewertung ist zu prüfen, ob die gewählte Architektur alle Anforderungen und Schnittstellen erfüllt. Trifft dies zu, so wird die Architektur als stabil angenommen. Zur Evaluierung können Methoden der Designverifikation verwenden werden.