Feasibility Study On Variability Realization Methods In SysML Models

Model-based Systems Engineering (MBSE) has established itself as a successful approach to realize increasingly complex systems within an acceptable timeframe. However, rapidly changing and evolving systems as well as their growing distributed development pose additional challenges, especially with regard to the modifiability, adaptability and reusability of their components. In addition, the demand for highly flexible and customizable systems continues to grow. This results in a significantly greater need for an efficient variant management. Proven approaches and methods already exist in the respective development disciplines to face these challenges. A solid MBSE approach, however, must provide a system-wide solution and answer how concurrent changes in a system model can be handled efficiently, especially if several similar system variants are developed in parallel. Industrial practice still shows a great deal of uncertainty in this respect. There are no conclusive answers to many questions. How can changes in a SysML model best be supported and, in particular, transferred effectively between model variants and versions? Should one model contain all configurations or is a separate variability model more useful? Which strategies are best suited to avoid imminent discrepancies between variant configuration and implementation and how can individual model components be efficiently reused? In order to address these questions and provide practitioners with a helpful guideline, this master’s thesis examines and compares existing approaches for realizing model variants in SysML with regard to their functionality as well as their effects (positive and negative) on the overall system concept. Since the focus lies on the feasibility of the shown approaches, they are applied by means of typical evolution scenarios and subsequently evaluated with regard to relevant performance indicators such as understandability, effort, granularity and independence. It is not expected that one approach is the best choice for every initial situation and under all circumstances. The introduced evaluation system thus aims to serve on the one hand as a situational decision support and on the other hand to offer the opportunity to examine, classify and evaluate own approaches and procedures more thoroughly.Modellbasiertes Systems Engineering (MBSE) hat sich als erfolgreicher Ansatz etabliert, um immer komplexere Systeme in einem akzeptablen Zeitrahmen realisieren zu können. Sich schnell ändernde und erweiternde Systeme sowie deren zunehmend verteilte Entwicklung stellen jedoch große Herausforderungen dar, insbesondere hinsichtlich der Modifizierbarkeit, Anpassungsfähigkeit und Wiederverwendbarkeit ihrer Komponenten. Die Nachfrage nach hochflexiblen und anpassbaren Systemen steigt hingegen unentwegt an. Daraus ergibt sich ein hoher Bedarf an einem effizienten Variantenmanagement. In den jeweiligen Entwicklungsdisziplinen gibt es bereits bewährte Ansätze und Methoden, um diesen Herausforderungen zu begegnen. Ein solider MBSE-Ansatz muss jedoch eine systemweite Lösung bieten und beantworten, wie gleichzeitige Änderungen in einem Systemmodell effizient gehandhabt werden können, insbesondere wenn mehrere ähnliche Systemvarianten parallel entwickelt werden. Die industrielle Praxis zeigt hier noch große Unsicherheiten. Auf viele Fragen gibt es keine schlüssigen Antworten. Wie können Änderungen in einem SysML Modell am besten unterstützt und insbesondere zwischen Modellvarianten und Versionen effektiv übertragen werden? Sollte ein Modell alle Konfigurationen enthalten oder ist ein separates Variabilitätsmodell sinnvoller? Welche Strategien sind am besten geeignet, um drohende Abweichungen zwischen Variantenkonfiguration und Implementierung zu vermeiden und wie können einzelne Modellkomponenten möglichst effizient wiederverwendet werden? Um diesen Fragen nachzugehen und Anwendern einen hilfreichen Orientierungsrahmen zu geben, werden in dieser Masterarbeit bestehende Ansätze zur Realisierung von Modellvarianten in SysML hinsichtlich ihrer Funktionalität sowie ihrer Auswirkungen (positiv und negativ) auf das Gesamtsystemkonzept untersucht und verglichen. Da der Fokus auf der Machbarkeit der gezeigten Ansätze liegt, werden diese anhand typischer Evolutionsszenarien zunächst angewendet und anschließend hinsichtlich relevanter Leistungsindikatoren wie Verständlichkeit, Aufwand, Granularität und Unabhängigkeit bewertet. Es wird nicht erwartet, dass ein einzelner Ansatz für jede Ausgangssituation und unter allen Umständen die beste Wahl sein kann. Das eingeführte Bewertungssystem soll daher einerseits als situative Entscheidungshilfe dienen und andererseits die Möglichkeit bieten, eigene Ansätze und Vorgehen genauer hinterfragen, einordnen und bewerten zu können