{"id":900,"date":"2017-01-19T08:00:31","date_gmt":"2017-01-19T07:00:31","guid":{"rendered":"https:\/\/se-trends.de\/?p=900"},"modified":"2022-09-28T15:46:24","modified_gmt":"2022-09-28T13:46:24","slug":"review-mbse-primer","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.se-trends.de\/en\/rezension-mbse-primer\/","title":{"rendered":"Review: A Primer for Model-Based Systems Engineering (MBSE)"},"content":{"rendered":"<p><strong>Zusammenfassung:<\/strong> Wer einen SysML-Modellierungsleitfaden erwartet, ist mit diesem Buch falsch beraten. Statt dessen geht es im MBSE-Primer um die Grundprinzipien der modellbasierten Systementwicklung. Das Buch erwartet keine besonderen Vorkenntnisse. Statt dessen wird hier anhand eines konkreten Beispiels gezeigt, wie sich die Grundprinzipien in der Realit\u00e4t manifestieren. Dazu wird schrittweise erkl\u00e4rt, was Systeme, Systementwicklung, Modellierung, und schlie\u00dflich MBSE sind. Die Einsichten sind oft profund. Es lohnt sich, dieses Elementarbuch alle paar Jahre erneut zu lesen, um das Gesamtbild nicht aus den Augen zu verlieren.<\/p>\n<p><strong>Zielgruppe:<\/strong> Erfahrene Ingenieure und F\u00fchrungskr\u00e4fte, die die Prinzipien der modellbasierten Systementwicklung verstehen wollen. F\u00fcr Berufseinsteiger eher ungeeignet.<\/p>\n<p>Lesen Sie weiter um zu erfahren, wie viele Sterne ich dem Buch gegeben habe.<!--more--><\/p>\n<p><strong>Bewertung:<\/strong> \u2605\u2605\u2605\u2605\u2605&nbsp; Dieses kleine (gut 100 Seiten lange) Buch ist schnell gelesen. Es erfordert keine Vorkenntnisse, da es sich mit den Prinzipien von <a href=\"http:\/\/www.se-trends.de\/tag\/mbse\/\">MBSE<\/a> auseinandersetzt. Auch f\u00fcr erfahrene Systemingenieure sind viele spannende Einsichten dabei. Die einzige Gefahr ist, dass der Leser mit der falschen Erwartung an den MBSE-Primer geht und einen Modellierungsleitfaden erwartet.<\/p>\n<p><strong>Autoren:<\/strong> David Long, Zane Scott<\/p>\n<p><strong>Erwerben:<\/strong> Das Buch gibt es kostenlos als eBook (Registrierung erforderlich) oder Papier unter <a href=\"https:\/\/www.vitechcorp.com\/mbse-primer\/\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">www.vitechcorp.com\/mbse-primer\/<\/a><\/p>\n<p><strong>Details:<\/strong> Das Buch bietet genau das, was der Titel sagt: Es ist eine Einf\u00fchrung in MBSE, und daraus ergibt sich auch gleich die Struktur: Es wird zun\u00e4chst erkl\u00e4rt, was ein System ist. Das ist die Voraussetzung, um Systems Engineering zu verstehen. Nachdem dann auch noch erkl\u00e4rt wurde, was ein Modell ist, kann Model-Based Systems Engineering erl\u00e4utert werden. Soweit erst einmal keine \u00dcberraschung.<\/p>\n<p>Das Buch wird von einem passenden Fallbeispiel begleitet: Eine Geo-Bibliothek, die f\u00fcr Kunden \u00fcber ein Satelliten-Netzwerk Bilder beschafft. Ein einfacher Anwendungsfall, der aber eine enorme Komplexit\u00e4t aufweist.<\/p>\n<h2>Systeme<\/h2>\n<p>Schon lange habe ich auf meiner Todo-Liste, ein Buch von Russell Ackoff zu lesen. Ackoff ist der Begr\u00fcnder der Idee des <a href=\"http:\/\/www.se-trends.de\/tag\/systemdenken\/\">Systems Thinking<\/a>. System Thinking f\u00e4ngt da an, wo Enlightenment (Erkenntnistheorie) aufh\u00f6rt. Im Zeitalter der Erkenntnis wurde Verst\u00e4ndnis gesucht, indem Dinge in ihre Einzelteile unterteilt werden, um das Gesamte zu Verstehen. Aber genau das funktioniert bei Systemen ja gerade nicht: Das Ganze ist mehr als die Summe der Teile. Das ist ein Paradigmenwechsel, und das wird in diesem Buch noch einmal klar betont.<\/p>\n<blockquote><p>The critical idea here is that we begin not from a decomposition of the system into its parts but from the point of view of the system in its context. [tweetthis]We begin not with the parts of the system, but from the system in its context.[\/tweetthis]<\/p><\/blockquote>\n<p>Und konzeptionell besteht ein System nur aus wenigen Entit\u00e4ten: Es gibt Entit\u00e4ten (Entities), Eigenschaften (Attributes) und Beziehungen (Relationships). Ob es sich bei den Entit\u00e4ten um Atome oder Motoren handelt, ist unerheblich.<\/p>\n<h2>Systems Engineering<\/h2>\n<p>Der Verantwortungsbereich des Systemingenieurs ist klar abgesteckt: Er bezieht sich auf das Gesamtsystem und die externen Schnittstellen. Der Systemingenieur muss sicherstellen, dass die Anforderungen der Stakeholder verstanden sind und korrekt in Funktionen umgesetzt werden, die \u00fcber die Komponenten des Systems realisiert werden. Das ist sowohl ein technischer als auch ein Management-Prozess.<\/p>\n<p>Im Systems Engineering begegnet man nur drei verschiedenen Grundproblemen: (1) Neusysteme, (2) Verbesserungen und (3) Nachbauten. Leider begegnen wir in der Ausbildung und Lehrb\u00fcchern oft nur dem ersten Grundproblem, obwohl die anderen beiden in der Praxis eine gro\u00dfe, oft sogar gr\u00f6\u00dfere Rolle spielen.<\/p>\n<blockquote><p>Im Systems Engineering begegnet man nur drei verschiedenen Grundproblemen: Neusysteme, Verbesserungen und Nachbauten. Leider werden die letzten zwei in der Lehre oft vernachl\u00e4ssigt. [tweetthis]In der SE-Lehre werden Verbesserungs- und Nachbauprojekte leider oft vernachl\u00e4ssigt.[\/tweetthis]<\/p><\/blockquote>\n<p>Weiterhin wird in der SE-Lehre oft vernachl\u00e4ssigt, dass man es nicht nur mit einem, sondern drei Systemen zu tun hat: Neben dem zu entwickelnden System gibt es auch noch den Systemkontext, der ein eigenes System darstellt, und das System, das zur Entwicklung benutzt wird. Das letztere ist insofern wichtig, da es ma\u00dfgeblich die Qualit\u00e4t des zu entwickelnden Systems beeinflusst. Dementsprechend detailliert gehen die Autoren auch auf dieses Thema ein.<\/p>\n<p>Der Entwicklungsprozess wird in vier Dom\u00e4nen unterteilt, die dem Leser sicher bekannt sind: Anforderungen, Verhalten (Funktionalit\u00e4t), Architektur und Verifikation und Validierung (V&amp;V). Diese werden teilweise anhand des Beispielsystems vermittelt.<\/p>\n<p>Zuletzt wird noch auf das wichtige Thema Kommunikation eingegangen.<\/p>\n<h2>Modelle<\/h2>\n<p><a href=\"http:\/\/www.se-trends.de\/tag\/modellierung\/\">Modelle<\/a> k\u00f6nnen das gesamte Spektrum von Form bis Funktion f\u00fcllen \u2013 also bspw. vom Holzmodell bis zur mathematischen Formel. Auch in diesem Kapitel wird der Diskurs wieder von Grundprinzipien geleitet. So besteht ein Modell aus vier Elementen:<\/p>\n<ul>\n<li><strong>Sprache<\/strong> \u2013 Jedes Modell muss eine m\u00f6glichst klare und pr\u00e4zise Sprache haben.<\/li>\n<li><strong>Struktur<\/strong> \u2013 Die Elemente des Modells m\u00fcssen zueinander in Beziehung gesetzt werden, was ohne Struktur schwer m\u00f6glich w\u00e4re.<\/li>\n<li><strong>Argumentation<\/strong> \u2013 Ein Modell sollte mit einer klaren Zielsetzung erstellt werden, und dazu muss das Modell bez\u00fcglich der Zielsetzung argumentieren erm\u00f6glichen.<\/li>\n<li><strong>Pr\u00e4sentation<\/strong> \u2013 Es reicht nicht, dass die Argumentationsgrundlage irgendwo im Modell versteckt ist. Es muss auch m\u00f6glich sein, in \u00fcberzeugender Art und Weise zu pr\u00e4sentieren.<\/li>\n<\/ul>\n<p>Diese vier Elemente werden in den folgenden Unterkapiteln im Detail und mit Beispielen detailliert beschrieben.<\/p>\n<p>Wichtig ist es, das Modell nicht mit einem Bild, oder einer Sicht auf das Modell zu verwechseln. Ebenfalls kritisch ist der Aspekt der Sprache. Dabei ist nicht zu vergessen, dass Systems Engineering ePr\u00e4sentationine \u00fcbergreifende Aktivit\u00e4t ist und dementsprechend von Menschen aus unterschiedlichen Disziplinen verstanden werden muss.<\/p>\n<blockquote><p><span id=\"result_box\" class=\"\" lang=\"de\"><span class=\"\">Die Notwendigkeit einer klaren, eindeutigen Systemdefinitionssprache wird durch das Vorhandensein einer Vielzahl von Fachexperten, die am Systemdesign mitwirken, noch verst\u00e4rkt. [tweetthis]MBSE fordert eine klare, eindeutige Systemdefinitionssprache[\/tweetthis]<br \/>\n<\/span><\/span><\/p><\/blockquote>\n<p>Weiterhin kann ein Modell nicht so ohne weiteres auseinandergenommen werden, ohne dabei essentielle Eigenschaften zu verlieren. Hier findet sich das Systemdenken wieder: Ein System ist mehr als seine Einzelteile. Das trifft auch auf das Entwicklungssystem zu.<\/p>\n<p>Etwas skeptisch bin ich bei der Aussage, dass Sprachen f\u00fcr Verhalten grafisch sein m\u00fcssen (Seite 39, Language of Behavior). Hier w\u00fcrde mich sehr die Meinung meiner Leser interessieren. Fairerweise wird sogar eine N\u00b2-Matrix als grafisch klassifiziert, was die Aussage etwas relativiert. Hingegen stimme ich voll und ganz zu, dass die Sprache Black-Box-Denken erm\u00f6glichen muss. Dabei darf allerdings das Verhalten des in der Black-Box gekapselten Untersystems nicht verlorengehen.<\/p>\n<p>In diesem Zusammenhang ist auch die Trennung von logischem und physikalischem Modell wichtig, denn w\u00e4hrend ein physikalisches System einem starken Wandel unterliegt (durch technologischen Fortschritt), bleibt das logische System, bzw. das Verhalten, relativ konstant. Ein Beispiel ist der Wandel von Bildschirmr\u00f6hren zum LCD-Bildschirmen \u2013 die Funktion ist unver\u00e4ndert, die zugrundeliegende Technologie hat sich drastisch gewandelt. Diese Konzepte werden praktisch anhand konkreter Modellierungssprachen wie FFBDs, Aktivit\u00e4ts- und Sequenzdiagramme erl\u00e4utert.<\/p>\n<p>Beim Thema Argumentation kommt unweigerlich Traceability ins Spiel, die als klarer Vorteil dem dokumentenbasierten Arbeiten dargestellt wird: Die Tatsache, dass sich in einem Modell Beziehungen in jeder Richtung navigieren lassen, erm\u00f6glicht die Navigation nicht nur nach unten, sondern auch nach oben (Wie sind wir zu dieser Entscheidung gekommen?) oder horizontal (Wo bestehen Wechselwirkungen?). Auch hier kristallisiert sich wieder das Systemdenken: Das Ganze ist mehr als die Teile.<\/p>\n<h2>MBSE<\/h2>\n<p>Auf einen Satz kondensiert bezeichnen die Autoren MBSE im Primer als Denkprozess: Es wird ein Rahmen gesetzt, der von Anfang an Effektivit\u00e4t und Konsistenz sicherstellt, aber gleichzeitig genug Freiraum f\u00fcr die konkrete Situation l\u00e4sst. Konkret werden dei folgenden Vorteile Aufgez\u00e4hlt:<\/p>\n<ul>\n<li>Es ist m\u00f6glich, das Gesamtproblem zu betrachten<\/li>\n<li>Problem und L\u00f6sung werden mit einer konsistenten Sprache beschrieben<\/li>\n<li>Es ergibt sich ein koh\u00e4rentes Design<\/li>\n<li>Die Umsetzung der Systemanforderungen und deren Vollst\u00e4ndigkeit kann nachgewiesen werden<\/li>\n<\/ul>\n<p>An dieser Stelle zeigt sich zum ersten Mal, dass der MBSE-Primer ein kommerzielles Unternehmen (Vitech Corporation) unterst\u00fctzt (abgesehen von dem gro\u00dfen Logo auf dem Cover). Denn hier wird der von den Autoren entwickelte und von Vitech kommerzialisierte Ansatz STRATA<span class=\"st\">&#x2122; erw\u00e4hnt. Der Name wurde von &#8222;Strategic Layers&#8220; abgeleitet, da das Problem \u00fcber zunehmend detaillierte Lagen strategisch auf die L\u00f6sung konvergiert.<br \/>\n<\/span><\/p>\n<p>Traditionell wird jede Dom\u00e4ne der Systementwicklung (Anforderungen, Funktionalit\u00e4t, Architektur, V&amp;V) in sich abgeschlossen, bis zur L\u00f6sung. Bei STRATA hingegen sind die Lagen in sich abgeschlossen. Der Vorteil hier ist es, dass in einzelnen Lagen iterativ gearbeitet werden kann, ohne die Gesamtentwicklung zu st\u00f6ren. Ein weiterer Vorteil ist, dass der Gesamtkontext nie aus den Augen verloren wird.<\/p>\n<blockquote><p>Der Ansatz, Probleme in Lagen (Layers) zu l\u00f6sen, ist der Kern von MBSE [tweetthis]Der Ansatz, Probleme in Lagen (Layers) zu l\u00f6sen, ist der Kern von MBSE[\/tweetthis]<\/p><\/blockquote>\n<p>Um zu zeigen, dass MBSE ein sinnvoller L\u00f6sungsansatz ist, beginnen die Autoren des Primer \u2013 wie kann es auch anders sein \u2013 bei den Anforderungen, also den Anforderungen an den Entwicklungsprozess. Sie stellen vier Schl\u00fcsselanforderungen auf und zeigen, dass MBSE diese gut umsetzen:<\/p>\n<ul>\n<li>Der Prozess muss zuverl\u00e4ssig zur Entwicklung erfolgreicher Systeme f\u00fchren<\/li>\n<li>Der Prozess muss die Komplexit\u00e4t des Systems managen k\u00f6nnen<\/li>\n<li>Der Prozess muss zu einer effektiven L\u00f6sung f\u00fcr einen broad range von Kundenbed\u00fcrfnissen f\u00fchren<\/li>\n<li>Der Prozess muss alle Problemklassen ber\u00fcckslichtigen (Neuentwicklung, Verbesserung, Reverse-Engineering)<\/li>\n<\/ul>\n<p>Anhand von STRATA wird gezeigt, wie diese Anforderungen von einer MBSE-Methode realisiert werden. Ich sehe aber kein Grunds\u00e4tzliches Problem, diese auch mit anderen MBSE-Methoden umzusetzen, wenn sorgf\u00e4ltig gearbeitet wird. Allerdings behaupten die Autoren, dass viele SE-Prozesse &#8211; im Gegensatz zu STRATA &#8211; nicht gut mit Wechselwirkungen und Konsistenz umgehen k\u00f6nnen. Wie weit dies auch auf andere MBSE-Ans\u00e4tze zutrifft, sei dahingestellt.<\/p>\n<p>Um das bisher Beschriebene zu konkretisieren, werden nun drei der Ebenen oder Lagen der L\u00f6sung, die sich in STRATA manifestiert, hergeleitet. Dies wird ausf\u00fchrlich f\u00fcr die erste Lage beschrieben, die aus Anforderungen, Funktionalit\u00e4t und Architektur besteht. In der zweiten Ebene wird Verhalten (Thread Development) im Detail untersucht. Das ist insbesondere interessant, weil hier anschaulich gezeigt wird, wie mit der sich entwickelnden Komplexit\u00e4t umgegangen werden kann. Dabei unterscheiden die Autoren zwischen Verhalten und Funktionen. Hilfreich ist es, das Verhalten zu vereinheitlichen, um eine Redundanz bei den Funktionen zu vermeiden.<\/p>\n<p>Im Abschluss beschreibt der MBSE-Primer allgemein, wie sich das Lagen-Prinzip in den folgenden Ebenen fortpflanzt.<\/p>\n<h2>Verification &amp; Validation<\/h2>\n<p>Im Gleichschritt mit dem Lagen-Ansatz wird auch bei V&amp;V-Aktivit\u00e4ten vorgegangen, mit mindestens einem Design-Review pro Lage. Im Gegensatz zu traditionellem Vorgehen k\u00f6nnen beim modellbasierten Ansatz die V&amp;V-Aktivit\u00e4ten auch formalisiert werden. Dieses Kapitel ist recht kurz gehalten. Das ist einserseits verst\u00e4ndlich, aber dennoch schade, da auch in der Praxis V&amp;V nicht die Aufmerksamkeit gegeben wird, die sie verdienen (und die sich auch auszahlt).<\/p>\n<h2>Fazit<\/h2>\n<p>Der MBSE-Primer f\u00fcllt f\u00fcr mich einen wichtigen Bedarf im Markt, f\u00fcr den es meiner Meinung nach noch nicht allzu viel Literatur gibt: Der technische fundierte Business Case f\u00fcr MBSE, geschrieben f\u00fcr erfahrene Systems Engineers und Entscheider. Das Buch ist technisch genug, um die Argumente \u00fcberzeugend zu kommunizieren, setzt aber dennoch wenig Grundkenntnisse voraus. Damit hat es das Potential, ein zeitloser Klassiker zu werden.<\/p>\n<p>Kudos, auch an die Autoren, deren kommerzielle Interessen aus diesem Buch herauszuhalten. Die Autoren machen kein Geheimnis aus Ihrer Rolle in der Vitech Corporation. Inhaltlich ist es a keiner Stelle Marketing- oder Vertriebsmaterial. Kompliment!<\/p>\n<p style=\"text-align: right;\"><span style=\"color: #999999;\"><a style=\"color: #999999;\" href=\"https:\/\/unsplash.com\/photos\/jUDyzB7idz8\" target=\"_blank\" rel=\"noopener\">Bild: Lance Asper \/ Unsplash<\/a><\/span><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>Summary: If you are expecting a SysML modeling guide, this book is not for you. Instead, the MBSE primer deals with the basic principles of model-based system development. The book does not expect any special prior knowledge. Instead, it uses a concrete example to show how the basic principles manifest themselves in reality. 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