5 Teil 5: V-Modell-Referenz Produkte

5.3 Produkte

5.3.9 Systemspezifikationen

5.3.9.6 Externes-HW-Modul-Spezifikation

Verantwortlich: HW-Architekt (bei Verwendung des Vorgehensbausteins HW-Entwicklung)

Aktivität: Externes-HW-Modul-Spezifikation erstellen

Mitwirkend: HW-Entwickler, Logistikentwickler, Ergonomieverantwortlicher, Prüfer, Funktionssicherheitsbeauftragter

Sinn und Zweck

Die »Externes-HW-Modul-Spezifikation beschreibt alle funktionalen und nicht-funktionalen Anforderungen an ein »Externes HW-Modul. Zur Erstellung der Spezifikation werden die Anforderungen aus den Spezifikationen übergeordneter Systemelemente abgeleitet. Sollten im Laufe der weiteren Entwicklung Änderungen nötig sein, ist zunächst immer die jeweils relevante Spezifikation anzupassen. Die »Prüfspezifikation Systemelement definiert die Prüffälle zum Nachweis der Schnittstellen und Anforderungen der Spezifikation.

Wesentliche Inhalte der »Externes-HW-Modul-Spezifikation sind die Beschreibung der Anforderungen an das Produkt »Externes HW-Modul sowie die Festlegung der Schnittstellen, die es zu bedienen hat.

Im Rahmen der Anforderungsverfolgung wird sichergestellt, dass alle Anforderungen an das Element berücksichtigt werden. Die Erstellung der »Externes-HW-Modul-Spezifikation erfolgt Hand in Hand mit dem Architekturentwurf der »HW-Einheiten. Zur Sicherstellung der Konsistenz zwischen Spezifikationen und Architektur ist der »HW-Architekt verantwortlich für die Erstellung beider »Produkte.

Anforderungen aus der »Externes-HW-Modul-Spezifikation können sich auf die »Spezifikation logistische Unterstützung auswirken. Ebenso können Anforderungen der Logistik die »Externes-HW-Modul-Spezifikation beeinflussen.

Wird erzeugt von

HW-Architektur, Implementierungs-, Integrations- und Prüfkonzept HW (siehe Produktabhängigkeit 4.7)

Hängt inhaltlich ab von

Make-or-Buy-Entscheidung (siehe Produktabhängigkeit 5.14)

HW-Spezifikation, Spezifikation logistische Unterstützung, Externes-SW-Modul-Spezifikation, SW-Spezifikation, Externe-Einheit-Spezifikation, Systemspezifikation (siehe Produktabhängigkeit 5.23)

Externes-SW-Modul-Spezifikation, Externe-Einheit-Spezifikation, Ausschreibung, Vertrag, Vertragszusatz (siehe Produktabhängigkeit 5.53)

5.3.9.6.1 Externes-HW-Modul-Überblick

Der »Externes-HW-Modul-Überblick gibt einen groben Überblick über das zu realisierende Produkt »Externes HW-Modul. Aufgaben und Ziele des Produktes »Externes HW-Modul werden überblickartig beschrieben, beispielsweise anhand eines Blockschaltbilds mit erklärendem Text. Zum besseren Verständnis wird die »Rolle des Elements innerhalb einer »HW-Einheit dargestellt.

5.3.9.6.2 Schnittstellenbeschreibung

Eine Schnittstelle repräsentiert die Grenze für ein Produkt vom Typ »Externes HW-Modul zu seiner Umgebung. Sie beschreibt welche Daten an der Elementgrenze ausgetauscht werden, und die logischen Abhängigkeiten. Damit definiert die Schnittstelle die Dienste, die vom Produkt »Externes HW-Modul zu erbringen sind. Ein »Externes HW-Modul kann durchaus mehrere Schnittstellen unterstützen.

In der Schnittstellenbeschreibung werden die funktionalen Anforderungen an das Produkt »Externes HW-Modul gesammelt, alle Schnittstellen festgelegt und im Zusammenhang dargestellt. Zusammen mit den nicht-funktionalen Anforderungen enthält die Schnittstellenbeschreibung die notwendigen Informationen zur Entwicklung des Produkts »Externes HW-Modul. In der Schnittstellenbeschreibung werden neben den Schnittstellen zu anderen »HW-Elementen auch die Schnittstellen zur Umgebung beschrieben, wie die Mensch-Maschine-Schnittstelle oder Schnittstellen zu »Unterstützungssystem.

Die Beschreibung der funktionalen Schnittstelle teilt sich in die Beschreibung ihrer statischen Elemente und die Beschreibung des dynamischen Verhaltens auf. Das statische Verhalten legt die Struktur der Schnittstelle fest, über die Funktionalitäten des Produktes »Externes HW-Modul genutzt werden können. Das dynamische Verhalten bestimmt die Reihenfolge der Nutzung und die logischen Abhängigkeiten der übermittelten Daten und Signale.

Zu den statischen Elementen einer HW-Schnittstelle zählen beispielsweise Angaben zu elektrischen Leistungsdaten (Leistung, Spannung, Strom, Frequenz, Polarität), Angaben zur mechanischen Auslegung (Steckertyp, Steckerbelegung, Kabeltyp) oder Angaben zum technischen Aufbau (Funktionsaufruf und Parameterliste, Übertragungsrichtung, Layout einer Nutzerschnittstelle). Zur Beschreibung des dynamischen Verhaltens zählen beispielsweise die Festlegung von Kommunikationsprotokollen und deren Spezifikationen, die Beschreibung von Synchronisationsmechanismen sowie Hinweise zur Benutzung und Bedienung der Schnittstelle. Ebenfalls Teil des dynamischen Verhaltens ist die Beschreibung von Funktionsabläufen und Datenflüssen im Normal-, Grenz- und Ausnahmefall. Häufige Schnittstellen bei HW-Elementen sind:

Externe Kommunikationsschnittstellen des operationellen Betriebs,
Test- und Diagnoseschnittstellen (z.B. JTAG, Schalter, LEDs),
Elektrische, mechanische, hydraulische oder pneumatische Schnittstellen.

Die Beschreibung der Kommunikationsschnittstellen orientiert sich idealerweise an den Schichten des OSI-Referenzmodells.

Grundlage für die Schnittstellenbeschreibung sind die Schnittstellenübersicht der Architektur sowie die Schnittstellenrealisierungen der »Systemspezifikationen übergeordneter Systemelemente.

Die Schnittstellenbeschreibung sollte sich daran orientieren, ob eine Wiederverwendung bereits bestehender HW-Elemente möglich ist. Darüber hinaus ist bei der Beschreibung der Schnittstellen darauf zu achten, dass die Schnittstellen stabil sein sollen, und damit eine möglichst lange Nutzung des Produktes »Externes HW-Modul möglich wird.

5.3.9.6.3 Nicht-funktionale Anforderungen

Neben den funktionalen Anforderungen, hat ein »Externes HW-Modul eine Reihe nicht-funktionaler Anforderungen zu erfüllen. Nicht-funktionale Anforderungen spielen gerade bei »HW-Elementen eine entscheidende »Rolle. Zu speziell von HW-Elementen geforderten nicht-funktionalen Anforderungen gehören mindestens:

Rechenleistungsbedarf bezogen auf eine Rechnerarchitektur,
Speicherbedarf (VM, NVM),
Zuverlässigkeit (Betrieb und Lagerung, z.B. bei programmierbarer Logik Anforderungen an die Vermeidung von Metastabilität oder Data Retention Time bei PROMS),
Sicherheit,
»Logistische Anforderungen (Entsorgung, Wartbarkeit, Austauschbarkeit, Instandsetzbarkeit, Benutzbarkeit, Bedienbarkeit),
Effizienz (Stromverbrauch, Spannungen, Netzteile),
EMV (elektromagnetische Verträglichkeit),
CE, »VDE,
Umweltbedingungen,
gesetzliche Forderungen (Sicherheit, Gefahrstoffe, etc.)
zu verwendende Technologien,
Festlegungen für die Bauelementeauswahl,
Materialien, Schirmung, Kennzeichnung, Oberflächen, Wärmemanagement,
Vertraulichkeit und Security (z. B. keine Nutzerschnittstelle, Verschlüsselung zur Sicherstellung der Vertraulichkeit fest codierter, geheimer Systemparameter).Die nicht-funktionalen Anforderungen werden im Detail beschrieben und mit konkret geforderten Werten belegt. Die für das Produkt des Typs »Externes HW-Modul relevanten, nicht-funktionalen Anforderungen werden aus den Spezifikationen der übergeordneten Systemelemente beziehungsweise HW-Elemente abgeleitet.

5.3.9.6.4 Abnahmekriterien und Eingangsprüfkriterien

Abnahmekriterien legen fest, welche Kriterien das gelieferte Produkt des Typs »Externes HW-Modul erfüllen muss, um den Anforderungen der »Externes-HW-Modul-Spezifikation zu entsprechen. Sie sollen messbar dargestellt werden. Aus vertraglicher Sicht beschreiben die Abnahmekriterien die Bedingungen für die Entscheidung, ob das Produkt vom Typ »Externes HW-Modul die gestellten Anforderungen erfüllt oder nicht. Die Abnahmekriterien beziehen sich sowohl auf funktionale als auch auf nicht-funktionale Anforderungen.

Aufbau und Anzahl der Abnahmekriterien sind durch den Auftraggeber zu skizzieren. Eine Strukturierung der Abnahmekriterien nach ihren drei wesentlichen Bestandteilen, Ausgangssituation, Aktion(en) und erwartetes Ergebnis, ist anzustreben. In jedem Fall müssen die erwarteten Ergebnisse der Abnahme pro Abnahmekriterium festgelegt werden.

Die Erfüllung der Abnahmekriterien wird im Rahmen der Eingangsprüfung festgestellt. Die Abnahmekriterien gehen somit als Anforderungen in die »Prüfspezifikation Lieferung ein.