{"id":5888,"date":"2015-07-07T06:00:23","date_gmt":"2015-07-07T05:00:23","guid":{"rendered":"http:\/\/www.johner-institut.de\/blog\/?p=5888"},"modified":"2024-08-21T10:11:44","modified_gmt":"2024-08-21T08:11:44","slug":"modellierung-mit-uml","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.johner-institut.de\/blog\/iec-62304-medizinische-software\/modellierung-mit-uml\/","title":{"rendered":"UML Unified Modeling Language: Nicht nur f\u00fcr Software-Architekturen"},"content":{"rendered":"
Die UML, die Unified Modeling Language, ist eine standardisierte Sprache, mit der sich Software, aber auch ganze Systeme beschreiben lassen. Durch die wenigen aber genau definierten Notationselemente der UML sind Hersteller\u00a0bef\u00e4higt, Sachverhalten eindeutig und pr\u00e4zise zu beschreiben und so Anforderungen z.B. der IEC 60601-1<\/a> und\u00a0IEC 62304 <\/a>zu erf\u00fcllen.<\/div>\n
\n\n\n\n\n\n\n\n
 <\/i>Inhalts\u00fcbersicht<\/th>\n<\/tr>\n
Modellierung der Wirklichkeit \u00bb<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
Modellierung von Systemen \u00bb<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
Lollipop-Notation \u00bb<\/a><\/td>\n<\/tr>\n
Sonderfall Hardware \u00bb<\/a><\/td>\n<\/tr>\n<\/tbody>\n<\/table>\n<\/div>\n
<\/div>\n

<\/p>\n

Verwendung von UML-Diagrammen in verschiedenen Entwicklungsphasen<\/h2>\n

Wie kritisch ich viele der Dokumente betrachte, die ich im Rahmen meiner Beratungst\u00e4tigkeit<\/a> zu sehen bekomme, wissen Sie: Zu sehr vermischen die Autoren Aspekte von Systemanforderung, Systemarchitektur, Zweckbestimmung, Projektplanung und Markterwartungen.<\/p>\n

Nun bin ich auf einen weiteren Grund f\u00fcr diese Vermischung gesto\u00dfen: Die Firmen setzen UML-Diagramme in verschiedenen Phasen des Entwicklungsprozesses ein. Das ist auch gut so. Es ist auch gut, dass sogar ein einzelner Diagrammtyp wie ein Klassendiagramm in mehreren Entwicklungsphasen genutzt wird. Nur darf das nicht dazu f\u00fchren, dass ein und die selbe Person diese Modellierung durchf\u00fchrt und dabei alle Ziele durcheinanderwirft.<\/p>\n

UML Klassendiagramme zum Modellieren der „Wirklichkeit“<\/h3>\n

Lassen Sie mich das an einem Beispiel erl\u00e4utern: Die Modellierung mit Klassendiagrammen ergibt ebenso bei der Beschreibung des Kontexts wie bei dem technischen Entwurf des Systems Sinn. Doch die Ziele sind v\u00f6llig unterschiedlich: Im ersten Fall wollen Sie beispielsweise ausdr\u00fccken, dass ein Patient mehrere Diagnosen haben kann. Sie modellieren hier die \u201eWirklichkeit\u201c.<\/p>\n

\"UML<\/p>\n

Dieses Klassendiagramm k\u00f6nnten Sie beispielsweise w\u00e4hrend der Analyse der Stakeholder-Anforderungen<\/a> einsetzen.<\/p>\n

UML Klassendiagramme zum Modellieren eines Software-Systems<\/h3>\n

Im anderen Fall modellieren Sie ein Softwaresystem. Dieses Modell enth\u00e4lt technische Aspekte wie Datentypen, Aggregations- und Kompositionsbeziehungen, Managerklassen und Pattern.<\/p>\n

\"UML<\/a><\/p>\n

Auch wenn das zweite Modell eine Evolutionsstufe des ersten sein wird, geh\u00f6ren dennoch beide Diagramme in unterschiedliche Dokumente. Es darf zudem nicht die Aufgabe der Entwicklung sein \u2013 wie ich das st\u00e4ndig beobachte \u2013 dass man eine allgemeine Beschreibung in der sehr beschr\u00e4nkten Konkretheit des ersten Diagramms der Entwicklungsabteilung zur Umsetzung gibt. Nat\u00fcrlich muss ein Produkt (Medizinprodukt, Softwaresystem) die Aufgaben in der \u201eRealit\u00e4t\u201c unterst\u00fctzen. Aber das erste Modell ist eines der Realit\u00e4t, das zweite Modell eines des Softwaresystems. Wenn Sie das verwechseln, haben Sie das Chaos in den Dokumenten.<\/p>\n

Dieses zweite Klassendiagramm w\u00fcrde sich somit in einer Software-Architektur<\/a>, d.h. in einem ganz anderen Dokument als das erste finden.<\/p>\n

\n
\"Prof.<\/div>\n
\n
Sind Sie unsicher, ob Ihre Software-Architektur IEC 62304-konform und wartbar ist und die Software-Anforderungen erf\u00fcllt? Professor Johner und sein Team helfen gerne! Nehmen Sie Kontakt auf!<\/div>\n
Kontakt aufnehmen<\/a><\/div>\n<\/div>\n
<\/div>\n<\/div>\n

Lollipop-Notation bei UML-Komponenten- und Klassendiagrammen<\/h2>\n

Beschreibung von Schnittstellen in der Software-Architektur<\/h3>\n

Die IEC 62304 verlangt nicht nur, dass Sie die Komponenten identifizieren, sondern auch die Schnittstellen dazwischen. Besonders elegant (in Modell und Code \u2013 zumindest bei \u201eHochsprachen\u201c) sind dabei Interfaces.<\/p>\n

 <\/p>\n

\"UML

Es gen\u00fcgt nicht, die Interfaces nur zu benennen. Die IEC 62304 fordert eine Beschreibung der Schnittstellen<\/p><\/div>\n

Doch mit dem Interface \u2013 wie oben in der Lollipop-Notation, die es ab UML 2.0 gibt \u2013 ist das Interface noch nicht vollst\u00e4ndig beschrieben. Die Methoden, bestenfalls deren komplette Signatur mit \u00dcbergabe und R\u00fcckgabetypen, sollten Sie ebenfalls benennen.<\/p>\n

Sie haben die Bef\u00fcrchtung, dass Sie damit zu viele Methoden spezifizieren m\u00fcssten? Dann habe ich die Bef\u00fcrchtung, dass Sie zu \u201ebreite\u201c Schnittstellen und damit nicht wirklich lose gekoppelte Komponenten entwerfen.<\/p>\n

Lollipop-Notation auch bei der System-Architektur d.h. bei Hardware<\/h3>\n

Wenn ich in einem Komponentendiagramm ausdr\u00fccken will, dass ein Mikroprozessor eine LED ansteuert, auf welche Seite kommt dann der Lollipop?<\/p>\n

Das klingt nach einer eher akademischen Fragestellung, die ich dennoch sehr spannend finde. Die Antwort lautet: Beides ist m\u00f6glich. Es h\u00e4ngt davon ab, was man ausdr\u00fccken will.<\/p>\n

\"UML-Komponentendiagramm-Lollipop\"<\/a><\/p>\n

Wenn man den Lollipop zur LED zeichnet (unteres Bild), sagt man damit, dass die LED eine Schnittstelle anbietet, n\u00e4mlich eine zum Ein- und Ausschalten, sprich einen Schalter. Diese Schnittstelle kann der Mikroprozessor nutzen. Wenn man hingegen ausdr\u00fccken will, dass der Mikroprozessor ein \u201eSpannungsschnittstelle\u201c anbietet, die beispielsweise eine LED nutzen will, dann geh\u00f6rt der Lolliop auf die Seite des Microcontrollers (oberes Bild). Bei Software ist diese Unterscheidung meist einfacher.<\/p>\n

Das oben geschilderte\u00a0Problem tritt auch deshalb auf, weil hier\u00a0die \u00a0UML ausserhalb des Bereiches genutzt wird, f\u00fcr den die UML-Spezifikation gedacht ist. Es handelt\u00a0 sich nicht um eine Sprache zur Spezifikation von Systemen, sondern um eine zur Spezifikation von Software bzw. Software-Systemen.<\/p>\n

Zum zweiten sollte man eine „Spannungsschnittstelle“ nicht in UML modellieren, weil die\u00a0OMG UML Superstructure Specification schreibt:<\/p>\n

\u00a0„There are two fundamental premises regarding the nature of UML semantics. The first is the assumption that all behavior in a modeled system is ultimately caused by actions executed by so-called \u201cactive\u201d objects<\/strong> (see \u201cClass (from Communications)\u201d on page 453). This includes behaviors, which are objects in UML 2, which can be active and coordinate other behaviors. The second is that UML behavioral semantics only deal with\u00a0event-driven<\/em>, or discrete, behaviors<\/strong>. However, UML does not dictate the amount of time between events, which can be as small as needed by the application, for example, when simulating continuous behaviors.“<\/p><\/blockquote>\n

„Wirklich“ kontinuierliche Schnittstellen, wie eine „Spannungsschnittstelle“ w\u00e4ren somit\u00a0nicht innerhalb der UML-Spezifikation. Die Sprache, die genau das leistet ist die SysML!<\/p>\n

Mit Dank an Bernhard Fischer<\/span><\/p>\n

 <\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Die UML, die Unified Modeling Language, ist eine standardisierte Sprache, mit der sich Software, aber auch ganze Systeme beschreiben lassen. 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