Standardisierung von M&S-Komponenten

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Vortrag beim Workshop „Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation“ an der Universität der Bundeswehr München am 21.-22.01.2013.

Der Vortrag beleuchtet Chancen und aktuelle Entwicklungen bei der Standardisierung von M&S-Komponenten (insbesondere bei Simulationen im Umfeld von Bundeswehr und NATO).

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Standardisierung von M&S-Komponenten

  1. 1. Standardisierung von M&S-Komponenten Workshop „Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation“ Robert Siegfried Neubiberg, 21.01.2013 www.aditerna.de© 2013 aditerna GmbH
  2. 2. Die Themen der nächsten 20MinutenWas sind „M&S- Warum Wie ist der Was fehlt noch?Komponenten“? „Standardisierung“? aktuelle Stand? Wie geht es weiter? 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 2 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  3. 3. Was sind „M&S-Komponenten“?„Eine Komponente ist eine abgeschlossene funktionaleEinheit einer Software. Inhalt einer Komponente isthäufig eine wiederkehrende Berechnung oderBearbeitung von Daten, die mehrfach durchgeführtwerden muss.“ Wikipedia „Komponente“, „Modul“.„Eine Komponente ist ein Teil eines konzeptionellenoder formalisierten Modells.“ Studie „Wiederverwendung von Modulen in Simulationssystemen“ ITIS, BWB, 2000. 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 3 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  4. 4. Schrittweise Entwicklung einesSimulationsmodells Anwender- anforderungen 1 „Modell“ StrukturierteUnscharfe Problem- Problembeschrei- ProjectAufgabenstellung definition Objectives bungWissen über das Konzeptuelles Modelreale System Systemanalyse Modell Documen- tation X X XModellierungs- Formalesmethoden Formalisierung Modell XLösungstechniken, AusführbaresAlgorithmen Implementierung ModellExperimentdaten, Simulations- X XKonfiguration Experiment ergebnisse abc 54 32 abc 54 32 abc 54 32 abc 54 32 abc 54 32 Interpretations-Expertenwissen Interpretation ergebnisse 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 4 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  5. 5. Die Themen Was fehlt noch?Was sind „M&S- Warum Wie ist der Wie geht esKomponenten“? „Standardisierung“? aktuelle Stand? weiter? 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 5 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  6. 6. Was sind Standards?„Eine Norm ist ein Dokument, das mit Konsens erstellt undvon einer anerkannten Institution angenommen wurde unddas für die allgemeine und wiederkehrende AnwendungRegeln, Leitlinien oder Merkmale für Tätigkeiten oder derenErgebnisse festlegt.“ DIN EN 45020A standard is a document that provides requirements,specifications, guidelines or characteristics that can be usedconsistently to ensure that materials, products, processesand services are fit for their purpose. http://www.iso.org/iso/home/standards.htm 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 6 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  7. 7. Warum Standardisierung?„Standardisierung bedeutet im eigentlichen Wortsinneine Vereinheitlichung.“ Wikipedia „Standardisierung“• Ziel: Verbesserung der Modellentwicklung durch – Einheitliche Vorgehensweise – Einheitliche Dokumentation – Gemeinsames Verständnis – Bessere Tools und Werkzeuge – … 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 7 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  8. 8. Zwei Seiten einer Medaille Standardisierung Interoperabilität (von von M&S-Komponenten Simulationsmodellen) LCIMLevel 6 Konzeptuelles Model Conceptional Interoperability Modell Documen- Level 5 increasing quality of Interoperability Model building / Dynamic Interoperability tation Abstraction Level 4 Pragmatic Interoperability Formales Level 3 Modell Simulation / Semantic Interoperability Level 2 Implementation Syntactic Interoperability Ausführbares Level 1 Technical Interoperability Modell Network / Level 0 No Interoperability Connectivity [Tolk2006] 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 8 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  9. 9. Wer standardisiert?• Nationale Organisationen – Deutsches Institut für Normung e.V. (DIN) – Verein Deutscher Ingenieure e.V. (VDI), z.B. VDI 3633 – Bundeswehr, z.B. VEVA, KEuN M&SBw• Internationale Organisationen – International Organization for Standardization (ISO) – Simulation Interoperability Standards Organization (SISO), z.B. HLA, DIS, … – North Atlantic Treaty Organization (NATO), z.B. AMSP-01, STANAG 4603• NEIN! Nutzer und Anwender standardisieren! – „Standards fallen nicht vom Himmel“ – Standards können mitgestaltet und beeinflusst werden 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 9 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  10. 10. Die ThemenWas sind „M&S- Warum Wie ist der Was fehlt noch?Komponenten“? „Standardisierung“? aktuelle Stand? Wie geht es weiter? 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 10 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  11. 11. Wie ist der aktuelle Stand?• Eine Vielzahl von M&S-Standards ist verfügbar: 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 11 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  12. 12. Wie ist der aktuelle Stand?• Eine Vielzahl von M&S-Standards ist verfügbar – Siehe z.B. NATO M&S Standards Profile (AMSP-01) – Plus nationale Entwicklungen (z.B. VEVA, VDI 3633) – Plus weitere (z.B. DEVS)• Eine Vielzahl von M&S-Standards wird aktuell (weiter-)entwickelt, z.B. – Federation Engineering Agreements Template (FEAT) – Simulation Conceptual Modelling (SCM) – Real-Time Platform Reference FOM (RPR FOM) 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 12 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  13. 13. Komponenten und Standards beiverteilten Simulationen [IEEE1730] 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 13 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  14. 14. Problemfelder• Verteilte Simulation beinhaltet viele Komponenten – Viele Komponenten werden im DSEEP (IEEE1730) identifiziert• Aber: – Was wird von diesen Komponenten erwartet? – Welche Komponenten müssen zusammenwirken? – Wie sollen diese Komponenten beschrieben werden? – Welche Standards gibt es für diese Komponenten? 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 14 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  15. 15. Beispiel „Scenario“ [IEEE1730] 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 15 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  16. 16. MSG-086 erarbeitet Richtlinie für Szenarios in verteilten Simulationen“Guideline on Scenario Development for (Military) Simulation Environments”1 Introduction 6 Reuse in scenario development process1.1 Motivation 6.1 Initial state1.2 Purpose 6.2 Course of events1.3 Scope 6.3 Termination conditions1.4 Intended Audience 7 Maturity levels of scenario specification2 References 7.1 Level 0 – No written scenario specification 7.2 Level 1 – Unstructured scenario specification3 Acronyms and Abbreviations 7.3 Level 2 – Standardized scenario specification 7.4 Level 3 – Formal scenario specification4 Scenarios in distributed simulations 7.5 Relation of maturity levels to scenario types4.1 Definition “Scenario”4.2 Scenario development process 8 Standards and tools for scenario specification4.3 Auxiliary terms 8.1 Standards and tools for operational scenarios 8.2 Standards and tools for conceptual scenarios5 Content of a scenario 8.3 Standards and tools for executable scenarios5.1 Preliminary remarks5.2 Initial state 9 Integration with NATO Architecture5.3 Course of events Framework5.4 Termination conditions 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 16 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  17. 17. Die Themen Was fehlt noch?Was sind „M&S- Warum Wie ist der Wie geht esKomponenten“? „Standardisierung“? aktuelle Stand? weiter? 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 17 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  18. 18. Was fehlt noch?• Am Beispiel DSEEP – Detaillierte Beschreibungen und Richtlinien zu weiteren Komponenten • Föderationsvereinbarungen (FEAT?), Konzeptuelles Modell (SCM PDG?)• Allgemein: Tools und Werkzeuge – Nutzung von Standards ohne Tools und Werkzeuge oftmals schwer oder gar nicht (sinnvoll) möglich • FOM-Editor, SEDRIS-Viewer, MSDL-Editor, FEAT-Editor, FACTS, FIERS, … – Nicht nutzbare Standards sind „wertlos“ 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 18 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  19. 19. Tool-gestützte Verifikation vonFöderationsvereinbarungenOhne Standards und Tools Standards eröffnen neue Möglichkeiten Manuelle Verifikation (Machbarkeit?) Federation Automatische Object Model Federation Verifikation Object Model Manuelle Verifikation Simulations- (Machbarkeit?) umgebung Simulations- Prüf- umgebung toolKorrektheit undGlaubwürdigkeit Ergebnisse Prüfbericht überder Ergebnisse? Einhaltung bzw. Verletzung von Föderationsvereinbarungen 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 19 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  20. 20. Zusammenfassung• Standardisierung von M&S-Komponenten – Stand der Technik bei Software und ausführbaren Modellen – Seltener bei konzeptuellen und formalen Modellen • Aber: Gerade hier großer Nutzen!• Standards helfen nur, wenn sie genutzt werden (können) – NUR Identifikation von Komponenten reicht nicht aus – Anwendbarkeit von Standards erfordert oftmals Tools! – Anwendbarkeit von Standards erfordert Verständnis! • Zusammenhänge von Komponenten, Standards, etc.• Standardisierung erlaubt (und erfordert) aktive Mitarbeit! 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 20 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  21. 21. Abkürzungen und QuellenverweiseAbk. Beschreibung/QuelleAMSP-01 NATO Allied Modelling and Simulation Publication 01, „M&S Standards Profile“.DEVS Discrete Event System SpecificationDSEEP IEEE 1730, Distributed Simulation Engineering and Execution Process, 2010.FACTS Federation Agreements Conformance Test ServiceFEAT SISO Federation Engineering and Execution Template, http://www.sisostds.org/StandardsActivities/DevelopmentGroups/FEATPDGFederationEngineeringAgreements.aspxFIERS Federation Integration and Experimentation Rehearsal SurrogateFOM Federation Object ModelKEuN M&SBw Konzept Evaluation und Nutzungsfreigabe von Modellen und Simulationssystemen in der BundeswehrMSDL Military Scenario Definition LanguageMSG-086 NATO Modelling and Simulation Group 086 „Simulation Interoperability“SCM PDG SISO Simulation Conceptual Modelling Product Development Group http://www.sisostds.org/StandardsActivities/DevelopmentGroups/SCMPDGSimulationConceptualModeling.aspxSISO Simulation Interoperability Standards OrganizationTolk2006 Andreas Tolk et al., “Ontology Driven Interoperability – M&S Applications”, Whitepaper for I/ITSEC 2006.VDI 3633 VDI-Richtlinie 3633 „Simulation von Logistik-, Materialfluß- und Produktionssystemen“ http://www.vdi.de/technik/richtlinien/VEVA Vorgehensmodell für den Einsatz der VIntEL-Architektur, BWB/ITIS, 2011. 21.01.2013 Workshop "Komponenten und Virtualisierung in der Modellbildung und Simulation" 21 © 2013 aditerna GmbH – Vervielfältigung und Veröffentlichung (auch in Auszügen) nur mit vorheriger Zustimmung erlaubt.
  22. 22. Robert Siegfried aditerna GmbH Otto-Hahn-Str. 13 B 85521 Riemerling robert.siegfried@aditerna.de www.aditerna.de© 2013 aditerna GmbH

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