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Office SalzburgAuweg 30, 5400 Rif / Hallein, ÖsterreichT. +43 (0) 650 2661277. F. +43 (0) 3842 43033 4office.sbg@successfactory.cc
Stand: 14.10.2016
Herausforderungen und Strategien für die qualitätsvolle Entwicklung
Software-intensiver Systeme
Christian Neureiterneureiter@successfactory.cc
Seite 2Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Successfactory Systems Engineering GmbH Training & Consulting für Software- und Systems-
Engineering www.successfactory.cc
Fachhochschule Salzburg Informationstechnik und Systemmanagement Josef Ressel Center for User-Centric Smart Grid
Privacy, Security & Control „Secure Architectures and Modeling“
Christian Neureiterneureiter@successfactory.cc
Seite 3Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Brave new world: Themen & Technolgien als Antrieb für Innovationen
Themen Smart GrideHealth und Ambient Assisted
Living (AAL) Mobilität der Zukunft Smart Cities Industrie 4.0
Information Automatisierung Smart X Internet of Things Big Data
Wertschöpfung & Differenzierung zunehmend über Software Perspektive aus Consumer Bereich mit
kürzeren Lebenszykle
vs.
Dienstleistung & Wertschöpfung
?
Seite 4Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Neue Herausforderungen entstehen…
Vernetzung Komplexität verteilter Systeme Security & Privacy
Durchdringung Integrationstiefe Anwendungsdomänen
Komplexität Interdisziplinarität System-of-Systems (SoS)
Innovation Kürzere Produktzyklen
Qualität?
Seite 6Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Komplexität & Qualität
Qualität
Verlässlichkeit Security Wartbarkeit Portierbarkeit Usability Architektur Dokumentation Nachhaltigkeit!!! …
Komplexität
Overhead Time-to-Market Fire Fighting Innovationstrieb Nachhaltigkeit?
Seite 7Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Ursachenforschung
Entwicklung von Systemen: Domäne vs. Disziplin
Wie kann man gemeinsam komplexe, innovative Produkte entwickeln?
Domäne Disziplin?Domänen‐Expertin
Technologie‐ Experten
Seite 10Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Geb
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System
e
Architektur‐Beschreibung Architektur‐EntwicklungArchitektur Framework /
Views
Einheitliche Darstellungaller relevanten Aspekte gemeinsame Sprache
Architektur‐Modellierung
Modellierung mit CAD Werkzeugen beliebige „Schnitte“
Referenz‐ Architektur
„Blaupause“z.B. Elektro‐, Wasser‐oder HKL Installation
Abstraktions‐Level
Mein individualisiertes
Häuschen
© www.fertighaus.at
Konkrete Architekturen
Relevante Aspekte? Modellierungs‐Werkzeug?
Abstraktions‐ Level? Referenz‐Architektur? Lösungen???
Seite 11Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Wie können wir gemeinsam komplexe Systeme bauen?
Seite 12Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Realisierung komplexer Systeme
Abgestimmtes Vorgehen
Komplexität beherrschen
Gemeinsame Sprache
Seite 13Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Realisierung komplexer Systeme::Abgestimmtes Vorgehen
Systems Engineering ISO/IEC 15288:2008 „Software and Systems Engineering –
System life cycle processes“ Scope: „Ziel, Bewertung und
Verbesserung von Prozessen“ 4 Prozess Gruppen mit 25 Prozessen Definition von Aktivitäten und Ergebnissen
Empfehlung: Anpassung ISO/IEC TR 24748-2
INCOSE International Council on Systems
Engineering INCOSE Systems Engineering Handbook
Seite 14Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Realisierung komplexer Systeme
Abgestimmtes Vorgehen
Komplexität beherrschen
Gemeinsame Sprache
Systems Engineering• ISO/IEC 15288• „Systems and Software Engineering“• Methoden & Prozesse
Seite 15Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Deskriptiv vs. Deklarativ
Realisierung komplexer Systeme::Komplexität beherrschen
Einsatz von Modellen Deskriptive Modelle („Was ist wahr?“) Deklarative Modelle („Was ist effektiv?)
Seite 16Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Realisierung komplexer Systeme::Komplexität beherrschen
Einsatz von Modellen Deskriptive Modelle („Was ist wahr?“) Deklarative Modelle („Was ist effektiv?)
Modelle beherrschen Komplexität „Divide and Conquer“ „Separation of Concerns“
Seite 17Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Realisierung komplexer Systeme::Komplexität beherrschen
Einsatz von Modellen Deskriptive Modelle („Was ist wahr?“) Deklarative Modelle („Was ist effektiv?)
Modelle beherrschen Komplexität „Divide and Conquer“ „Separation of Concerns“
Model Driven Engineering (MDE) Unterschiedliche Tiefe der Integration in
Entwicklungs-Prozess Beispiel: „Model Driven Architecture“ (MDA)
Definition durch Object Management Group
Herausforderung: Modellierungssprache
CIM(Computational Independent Model)
PIM(Platform Independent Model)
PSM(Platform Specific Model)
PSI(Platform Specific Implementation)
Model Driven Architecure (MDA)
Seite 18Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Realisierung komplexer Systeme
Abgestimmtes Vorgehen
Komplexität beherrschen
Gemeinsame Sprache
Systems Engineering• ISO/IEC 15288• „Systems and Software Engineering“• Methoden & Prozesse
Model Driven Engineering (MDE)• Divide & Conquer• Separation of Concerns• Deskriptive und deklarative Modelle
Seite 19Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Realisierung komplexer Systeme::Gemeinsame Sprache
General Purpose Language Z.B. UML, SysML Verbreitung in der Software Domäne Werkzeugunterstützung vorhanden
Domain Specific Language Technologie-orientiert vs. Applikations-Domäne
Basis für Interdisziplinarität! Beispiel: MDA Domain Task Force (DTF)
CIM(Computational Independent Model)
PIM(Platform Independent Model)
PSM(Platform Specific Model)
PSI(Platform Specific Implementation)
Model Driven Architecure (MDA)
Applikations-spezifische
DSL
Technologie-spezifische
DSL
Seite 20Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Realisierung komplexer Systeme
Abgestimmtes Vorgehen
Komplexität beherrschen
Gemeinsame Sprache
Systems Engineering• ISO/IEC 15288• „Systems and Software Engineering“• Methoden & Prozesse
Model Driven Engineering (MDE)• Divide & Conquer• Separation of Concerns• Deskriptive und deklarative Modelle
Domain Specific Languages (DSL)• Gemeinsame Modellierungssprache• Erweiterung vorhandener General Purpose
Modeling Languages (GPLs)
Seite 22Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Beispiel: Smart Grid
Smart Grid Bidirektionale Lastflüsse durch
Integration erneuerbarer Energien Ausgleich der Energiebilanz Digitalisierung des Stromnetzes
Herausforderungen Kritische Infrastruktur Komplexität Interdisziplinarität
Elektrotechnik und IKT
Rechtliche Restriktionen (Regulierung) Neue Agenden
IT Security Privacy
Seite 23Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Geb
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Smart G
rid
Architektur‐Beschreibung Architektur‐EntwicklungArchitektur Framework /
Views
Einheitliche Darstellungaller relevanten Aspekte gemeinsame Sprache
Architektur‐Modellierung
Modellierung mit CAD Werkzeugen beliebige „Schnitte“
Referenz‐ Architektur
„Blaupause“z.B. Elektro‐, Wasser‐oder HKL Installation
Abstraktions‐Level
Mein individualisiertes
Häuschen
© www.fertighaus.at
Konkrete Architekturen
Relevante Aspekte? Modellierungs‐Werkzeug?
Abstraktions‐ Level? Referenz‐Architektur? Lösungen???
Seite 24Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Gemeinsame Sichtweise
Smart Grid Architecture Model (SGAM) Europäische Standardisierung Einheitlichs „Koordinaten-System
Schritt 1: Dekomposition & Organisation Domänen: Energieerzeugung Zonen: Automatisierungs-Pyramide SGAM Plane
Schritt 2: Schnittstellen & Interoperabilität Interoperabilitäts-Layer
Seite 25Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Geb
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Smart G
rid
Architektur‐Beschreibung Architektur‐EntwicklungArchitektur Framework /
Views
Einheitliche Darstellungaller relevanten Aspekte gemeinsame Sprache
Architektur Modellierung
Modellierung mit CAD Werkzeugen beliebige „Schnitte“
Referenz‐ Architektur
„Blaupause“z.B. Elektro‐, Wasser‐oder HKL Installation
Abstraktions‐Level
Mein individualisiertes
Häuschen
© www.fertighaus.at
Konkrete Architekturen
Funktionale und technische Aspekte
Modellierungs‐Werkzeug?
Abstraktions‐ Level? Referenz‐Architektur? Lösungen???
Component
Communication
Business
Function
Information
Seite 26Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Geb
äude
Smart G
rid
Architektur‐Beschreibung Architektur‐EntwicklungArchitektur Framework /
Views
Einheitliche Darstellungaller relevanten Aspekte gemeinsame Sprache
Architektur Modellierung
Modellierung mit CAD Werkzeugen beliebige „Schnitte“
Referenz‐ Architektur
„Blaupause“z.B. Elektro‐, Wasser‐oder HKL Installation
Abstraktions‐Level
Mein individualisiertes
Häuschen
© www.fertighaus.at
Konkrete Architekturen
Funktionale und technische Aspekte
SGAM Toolbox Abstraktions‐ Level? Referenz‐Architektur? Lösungen???
Component
Communication
Business
Function
Information
Generation Transmission Distribution DER Customer Premise
Market
Enterprise
Operation
Station
Field
Process
High Level Use Case 1
Seite 27Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Geb
äude
Smart G
rid
Architektur‐Beschreibung Architektur‐EntwicklungArchitektur Framework /
Views
Einheitliche Darstellungaller relevanten Aspekte gemeinsame Sprache
Architektur Modellierung
Modellierung mit CAD Werkzeugen beliebige „Schnitte“
Referenz‐ Architektur
„Blaupause“z.B. Elektro‐, Wasser‐oder HKL Installation
Abstraktions‐Level
Mein individualisiertes
Häuschen
© www.fertighaus.at
Konkrete Architekturen
Funktionale und technische Aspekte
SGAM Toolbox Electric Network, ICT‐Network, Security,…
Referenz‐Architektur? Lösungen???
Component
Communication
Business
Function
Information
Generation Transmission Distribution DER Customer Premise
Market
Enterprise
Operation
Station
Field
Process
High Level Use Case 1
Seite 28Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Geb
äude
Smart G
rid
Architektur‐Beschreibung Architektur‐EntwicklungArchitektur Framework /
Views
Einheitliche Darstellungaller relevanten Aspekte gemeinsame Sprache
Architektur Modellierung
Modellierung mit CAD Werkzeugen beliebige „Schnitte“
Referenz‐ Architektur
„Blaupause“z.B. Elektro‐, Wasser‐oder HKL Installation
Abstraktions‐Level
Mein individualisiertes
Häuschen
© www.fertighaus.at
Konkrete Architekturen
Funktionale und technische Aspekte
SGAM Toolbox Electric Network, ICT‐Network, Security,…
US NIST Reference Model
Lösungen???
Component
Communication
Business
Function
Information
Generation Transmission Distribution DER Customer Premise
Market
Enterprise
Operation
Station
Field
Process
High Level Use Case 1
Seite 29Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Geb
äude
Smart G
rid
Architektur‐Beschreibung Architektur‐EntwicklungArchitektur Framework /
Views
Einheitliche Darstellungaller relevanten Aspekte gemeinsame Sprache
Architektur Modellierung
Modellierung mit CAD Werkzeugen beliebige „Schnitte“
Referenz‐ Architektur
„Blaupause“z.B. Elektro‐, Wasser‐oder HKL Installation
Abstraktions‐Level
Mein individualisiertes
Häuschen
© www.fertighaus.at
Konkrete Architekturen
Funktionale und technische Aspekte
SGAM Toolbox Electric Network, ICT‐Network, Security,…
US NIST Reference Model
z.B. RASSA
Component
Communication
Business
Function
Information
Generation Transmission Distribution DER Customer Premise
Market
Enterprise
Operation
Station
Field
Process
High Level Use Case 1
Seite 31Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Ja…
Aktuelle Trends Anstieg domänen-spezifischer Modelle
Z.B. Reference Architecture Model für Industrie 4.0
Aktivität in Standardisierungs-Gremien Z.B. IEC System Ressource Group
…es bleibt spannend!
Seite 33Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
…do you want to learn more?
Christian Neureiterneureiter@successfactory.cc
Seite 34Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Smart Grid Modellierung
Domänenspezifische Modellierungssprache Modellierung aller Layer ergibt…
Seite 35Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Smart Grid Modellierung
Domänenspezifische Modellierungssprache Modellierung aller Layer ergibt… …ganzheitliches Architekturmodell!
Seite 36Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Smart Grid Modellierung
Domänenspezifische Modellierungssprache Modellierung aller Layer ergibt… …ganzheitliches Architekturmodell!
Seite 37Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Smart Grid Modellierung
Domänenspezifische Modellierungssprache Modellierung aller Layer ergibt… …ganzheitliches Architekturmodell!
Basis für weiterführende Arbeiten Architektur-Analyse (z.B. CAPEX/OPEX) Basis für Software Entwicklung …
Seite 38Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Geb
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Smart G
rid
Architektur‐Beschreibung Architektur‐EntwicklungArchitektur Framework /
Views
Einheitliche Darstellungaller relevanten Aspekte gemeinsame Sprache
Architektur Modellierung
Modellierung mit CAD Werkzeugen beliebige „Schnitte“
Referenz‐ Architektur
„Blaupause“z.B. Elektro‐, Wasser‐oder HKL Installation
Abstraktions‐Level
Mein individualisiertes
Häuschen
© www.fertighaus.at
Konkrete Architekturen
Funktionale und technische Aspekte
SGAM Toolbox IKT, Security, Interfaces, ET,…
Referenz‐Architektur? Lösungen???
Component
Communication
Business
Function
Information
Generation Transmission Distribution DER Customer Premise
Market
Enterprise
Operation
Station
Field
Process
High Level Use Case 1
Seite 39Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Separation of Concerns
Interfaces und Security Requirements IKT Netzwerk‐Topologie
Seite 40Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Geb
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Smart G
rid
Architektur‐Beschreibung Architektur‐EntwicklungArchitektur Framework /
Views
Einheitliche Darstellungaller relevanten Aspekte gemeinsame Sprache
Architektur Modellierung
Modellierung mit CAD Werkzeugen beliebige „Schnitte“
Referenz‐ Architektur
„Blaupause“z.B. Elektro‐, Wasser‐oder HKL Installation
Abstraktions‐Level
Mein individualisiertes
Häuschen
© www.fertighaus.at
Konkrete Architekturen
Funktionale und technische Aspekte
SGAM Toolbox IKT, Security, Interfaces, ET,…
Referenz‐Architektur? Lösungen???
Component
Communication
Business
Function
Information
Generation Transmission Distribution DER Customer Premise
Market
Enterprise
Operation
Station
Field
Process
High Level Use Case 1
Seite 41Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Referenzarchitektur
ENTSO-E Role Model Business Layer
Seite 42Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Referenzarchitektur
ENTSO-E Role Model Business Layer
NIST IR 7628 Guidelines for Smart Grid Cyber Security Use Case Collection Logical Reference Model ~ 46 Actors ~ 140 Interfaces 22 Interface Categories Security Requirements
~200 High Level RQ
Seite 43Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Beispiel Modell „Smart Metering“
Interfaces mit Security Requirements
Seite 44Stand: 14.10.2016© successfactory systems engineering gmbh
Referenz-Architektur
ENTSO-E Role Model Business Layer
NIST IR 7628 Guidelines for Smart Grid Cyber Security Use Case Collection Logical Reference Model ~ 46 Actors ~ 140 Interfaces 22 Interface Categories Security Requirements
Integration in SGAM Selber Ursprung!
NIST Domain Model Einfaches Mapping
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NIST LRM
ENTSO‐E RM
NIST UC
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