Systemmodellierungssprache

Die Systemmodellierungssprache ( SysML ) ist eine universelle Modellierungssprache für Anwendungen im Bereich Systems Engineering . Sie unterstützt die Spezifikation, Analyse , den Entwurf , die Verifikation und die Validierung einer breiten Palette von Systemen und Systemverbünden .

SysML wurde ursprünglich im Rahmen eines Open-Source -Spezifikationsprojekts entwickelt und unterliegt einer Open-Source-Lizenz für Verbreitung und Nutzung. ^{[ 1 ]} SysML ist als Erweiterung einer Teilmenge der Unified Modeling Language (UML) definiert, die den Profilmechanismus von UML nutzt . Die Spracherweiterungen wurden zur Unterstützung von Systementwicklungsaktivitäten entwickelt.

SysML bietet gegenüber UML , das als Softwaremodellierungssprache entwickelt wurde, mehrere systemtechnische Verbesserungen . Zu diesen Verbesserungen gehören unter anderem folgende:

• SysML-Diagramme stellen Systementwicklungskonzepte besser dar, da die softwarezentrierten Einschränkungen von UML aufgehoben wurden und zwei neue Diagrammtypen eingeführt wurden: Anforderungsdiagramme und parametrische Diagramme. Erstere eignen sich für das Anforderungsmanagement , letztere für Leistungs- und quantitative Analysen . Dank dieser Erweiterungen kann SysML ein breites Spektrum an Systemen modellieren, darunter Hardware, Software, Informationen, Prozesse, Personal und Anlagen.
• SysML ist eine vergleichsweise kleine Sprache, die leichter zu erlernen und anzuwenden ist. ^{[ 2 ]} Da SysML viele der softwarezentrierten Konstrukte von UML entfernt, ist die Sprache insgesamt sowohl hinsichtlich der Diagrammtypen als auch der Gesamtzahl der Konstrukte kleiner.
• SysML-Zuordnungstabellen unterstützen gängige Zuordnungsarten. Während UML nur eingeschränkte Unterstützung für tabellarische Darstellungen bietet, stellt SysML flexible Zuordnungstabellen bereit, die Anforderungs-, Funktions- und Strukturzuordnungen ermöglichen. Diese Funktionalität erleichtert die automatisierte Verifizierung und Validierung (V&V) sowie die Gap-Analyse.
• SysML-Modellverwaltungskonstrukte unterstützen Modelle, Sichten und Sichtpunkte. Diese Konstrukte erweitern die Möglichkeiten von UML und sind architektonisch mit IEEE-Std-1471-2000 (IEEE Recommended Practice for Architectural Description of Software Intensive Systems) abgestimmt.

SysML verwendet sieben der vierzehn „ nominativen “ Diagrammtypen von UML 2 ^{[ 3 ]} und fügt zwei weitere hinzu (Anforderungs- und parametrische Diagramme), sodass insgesamt neun Diagrammtypen zur Verfügung stehen. SysML unterstützt außerdem Zuordnungstabellen, ein tabellarisches Format, das dynamisch aus SysML-Zuordnungsbeziehungen abgeleitet werden kann. Eine Vergleichstabelle von SysML- und UML-2-Diagrammen finden Sie in den SysML-FAQs.

Betrachten wir die Modellierung eines Automobilsystems: Mit SysML lassen sich Anforderungsdiagramme nutzen, um funktionale, Leistungs- und Schnittstellenanforderungen effizient zu erfassen. UML hingegen ist bei der Definition übergeordneter funktionaler Anforderungen auf die Einschränkungen von Anwendungsfalldiagrammen beschränkt. Ebenso ermöglicht SysML die präzise Definition von Leistungs- und quantitativen Randbedingungen wie maximaler Beschleunigung , minimalem Leergewicht und Gesamtleistung der Klimaanlage mithilfe von parametrischen Diagrammen . UML bietet keinen direkten Mechanismus zur Erfassung dieser essenziellen Leistungs- und quantitativen Informationen.

Für den Rest des Fahrzeugsystems können erweiterte Aktivitätsdiagramme und Zustandsdiagramme verwendet werden, um die Steuerungslogik der eingebetteten Software und die Informationsflüsse für die Bordcomputer des Fahrzeugs zu spezifizieren. Weitere SysML-Struktur- und Verhaltensdiagramme können zur Modellierung der Produktionsstätten sowie der Schnittstellen zwischen den in den Produktionsstätten tätigen Organisationen eingesetzt werden.

Die SysML-Initiative entstand im Januar 2001 durch einen Beschluss der Arbeitsgruppe „Modellgetriebenes Systemdesign“ des International Council on Systems Engineering (INCOSE), die UML für Anwendungen im Bereich Systems Engineering anzupassen. Im Anschluss daran gründeten INCOSE und die Object Management Group (OMG), die die UML-Spezifikation pflegt, im Juli 2001 gemeinsam die OMG Systems Engineering Domain Special Interest Group (SE DSIG). Die SE DSIG entwickelte mit Unterstützung von INCOSE und der ISO-AP-233 -Arbeitsgruppe die Anforderungen an die Modellierungssprache, die anschließend von der OMG im Rahmen der Ausschreibung „ UML for Systems Engineering Request for Proposal“ (UML for SE RFP; OMG-Dokument ad/03-03-41) im März 2003 veröffentlicht wurden. ^{[ 4 ]}

Im Jahr 2003 baten David Oliver und Sanford Friedenthal von INCOSE Cris Kobryn , der die Sprachentwicklungsteams von UML 1 und UML 2 erfolgreich geleitet hatte, die Leitung ihres gemeinsamen Projekts zur Beantwortung der Ausschreibung „UML for SE“ zu übernehmen. ^{[ 5 ]} Als Vorsitzender der SysML Partners prägte Kobryn den Sprachnamen „SysML“ (kurz für „Systems Modeling Language“), entwarf das ursprüngliche SysML-Logo und organisierte das SysML Language Design Team als Open-Source-Spezifikationsprojekt. ^{[ 6 ]} Friedenthal fungierte als stellvertretender Vorsitzender und half bei der Organisation des ursprünglichen SysML Partners Teams.

Im Januar 2005 veröffentlichten die SysML-Partner den Entwurf der SysML-Spezifikation v0.9. Später, im August 2005, verließen Friedenthal und einige andere Gründungsmitglieder die SysML-Partner, um ein konkurrierendes SysML Submission Team (SST) zu gründen. ^{[ 5 ]} Die SysML-Partner veröffentlichten die SysML-Spezifikation v1.0 Alpha im November 2005.

Nach einer Reihe konkurrierender SysML-Spezifikationsvorschläge wurde der OMG im April 2006 ein SysML-Merge-Team vorgeschlagen. ^{[ 7 ]} Dieser Vorschlag wurde von der OMG im Juli 2006 als OMG SysML angenommen, um ihn von der ursprünglichen Open-Source-Spezifikation, von der er abgeleitet wurde, zu unterscheiden. Da OMG SysML von Open-Source-SysML abgeleitet ist, beinhaltet es auch eine Open-Source-Lizenz für Verbreitung und Nutzung.

Die OMG SysML-Spezifikation v1.0 wurde im September 2007 von der OMG als verfügbare Spezifikation veröffentlicht. ^{[ 8 ]} Die aktuelle Version von OMG SysML ist v1.6, die im Dezember 2019 von der OMG herausgegeben wurde. ^{[ 9 ]} Darüber hinaus wurde SysML 2017 von der Internationalen Organisation für Normung (ISO) als vollständiger internationaler Standard (IS) ISO/IEC 19514:2017 (Informationstechnik – Modellierungssprache für Objektverwaltungssysteme) veröffentlicht. ^{[ 10 ]}

Die OMG veröffentlichte am 8. Dezember 2017 im Anschluss an ihren offenen Standardisierungsprozess eine Ausschreibung (Request for Proposals, RFP) für SysML Version 2. ^{[ 11 ] [ 12 ]} Eine zweite Ausschreibung für eine SysML v2.0 -Programmierschnittstelle (API) und zugehörige Dienste folgte im Juni 2018. Die OMG genehmigte die endgültige Einführung von SysML v2.0 im Juli 2025; die Spezifikation wurde im September 2025 veröffentlicht. ^{[ 13 ] [ 14 ]} SysML v2 unterstützt sowohl textuelle als auch grafische Notation und ermöglicht so eine stärkere Automatisierung der Modellmanipulation, konsistente Semantik und weniger Mehrdeutigkeit für Anwendungen im Bereich des modellbasierten System-Engineerings .

SysML umfasst 9 Diagrammtypen, von denen einige aus UML übernommen wurden .

• Aktivitätsdiagramm
• Blockdefinitionsdiagramm
• Internes Blockdiagramm
• Verpackungsdiagramm
• Parametrisches Diagramm
• Anforderungsdiagramm
• Sequenzdiagramm
• Zustandsautomatendiagramm
• Anwendungsfalldiagramm

Mehrere Anbieter von Modellierungswerkzeugen bieten SysML-Unterstützung an. Listen der Anbieter, die SysML bzw. OMG SysML unterstützen, finden sich auf den Webseiten des SysML-Forums ^{[ 15 ]} bzw. von SysML ^{[ 16 ]} .

Als OMG -UML-2.0- Profil sind SysML-Modelle für den Austausch über den XML Metadata Interchange (XMI)-Standard ausgelegt. Darüber hinaus wird derzeit an der architektonischen Angleichung gearbeitet, um den ISO-10303 -Standard (auch bekannt als STEP, Standard für den Austausch von Produktmodelldaten) AP-233 für den Informationsaustausch zwischen Softwareanwendungen und Werkzeugen im Systementwicklungsbereich zu unterstützen.

• SoaML
• Sprache der Energiesysteme
• Objektprozessmethodik
• Universelle Systemsprache
• Liste der SysML-Tools

• Balmelli, Laurent (2007). Ein Überblick über die Systems Modeling Language für die Produkt- und Systementwicklung (PDF) . Journal of Object Technology, Bd. 6, Nr. 6, Juli–August 2007, S. 149–177.
• Delligatti, Lenny (2013). SysML Distilled: A Brief Guide to the Systems Modeling Language . Addison-Wesley Professional. ISBN 978-0-321-92786-6Die
• Holt, Jon (2008). SysML für Systemtechnik . The Institution of Engineering and Technology. ISBN 978-0-86341-825-9Die
• Weilkiens, Tim (2008). Systems Engineering mit SysML/UML: Modellierung, Analyse, Design . Morgan Kaufmann / The OMG Press. ISBN 978-0-12-374274-2Die
• Friedenthal, Sanford; Moore, Alan; Steiner, Rick (2016). A Practical Guide to SysML: The Systems Modeling Language (3. Aufl.). Morgan Kaufmann / The OMG Press. ISBN 978-0-12-800202-5Die
• Douglass, Bruce (2015). Agile Systems Engineering . Morgan Kaufmann. ISBN 978-0128021200Die

• Einführung in die Systems Modeling Language (SysML), Teil 1 und Teil 2. YouTube.
• Das SysML Open Source Specification Project bietet Informationen zu SysML Open Source-Spezifikationen, FAQs, Mailinglisten und Open Source-Lizenzen.
• Die OMG SysML-Website bietet Informationen zur OMG SysML-Spezifikation, SysML-Tutorials, Fachartikel und Informationen zu Tool-Anbietern.
• Artikel „ EE Times-Artikel über SysML (8. Mai 2006) “
• SE^2 MBSE Challenge-Team: " Teleskopmodellierung "
• Paper „ System Modelling Language explained “ (PDF-Format)
• Bruce Douglass: Agile Echtzeitsysteme und Softwareentwicklung
• Liste beliebter SysML-Modellierungswerkzeuge