Use Case Methodik

Spezifikation von Aufbau und Funktion einer Energiezelle mit Methoden der Stanardisierung

Schichten der Use Case Methodik
Typische Inhalte der Beschreibung von Use Cases auf den verschiedenen Interoperabilitätsebenen

Inhaltsverzeichnis

  1. Hin­ter­grund und Moti­va­ti­on einer C/sells-Arbeits­grup­pe zum regu­la­to­ri­schen Rahmen
  2. Stan­dar­di­sie­rung beschleu­nigt Inno­va­ti­on und schafft Massenfähigkeit
  3. Glos­sar mit Begriffs­sys­tem zum zel­lu­lä­ren Ener­gie­sys­tem als Grund­la­ge von Betei­li­gung und Autonomie
  4. Zel­lu­lä­re Archi­tek­tur und Digitalisierung
  5. Use Case Methodik
  6. Schutz­me­tho­dik — Schutz­be­dürf­nis­se im Energiesystem
  7. Fle­xi­bi­li­täts­be­griff — Fle­xi­bi­li­täts­kon­zep­te — Flexibilitätsmodell
  8. Zusam­men­fas­sung der Ergeb­nis­se des Pro­jek­tes C/sells zu gemein­sa­men tech­ni­schen Regeln, Nor­men und Standards

Spezifikation von Aufbau und Funktion einer Energiezelle mit der Use Case Methodik

 

Vielfalt braucht Standards

Mit den Erneu­er­ba­ren Ener­gien sind Chan­cen zur viel­fäl­ti­gen Par­ti­zi­pa­ti­on an der Ener­gie­wen­de ver­bun­den. Eige­ne Gestal­tung sowie loka­le und regio­na­le Wert­schöp­fung wer­den mög­lich. Unver­zicht­bar ist auch die inte­grier­te Betrach­tung von Ener­gie­flüs­sen der Sek­to­ren Strom, Wär­me, Gas und Mobi­li­tät. Dadurch wird das Ener­gie­sys­tem kom­plex und viel­fäl­tig. Die Gesell­schaft braucht Mit­tel zur Beherr­schung die­ser Kom­ple­xi­tät. Die Kurz­for­mel dafür ist: Auto­no­mie und Fle­xi­bi­li­tät im zel­lu­lä­ren Sys­tem, Inter­ope­ra­bi­li­tät und gemein­sa­me Regeln, Digi­ta­li­sie­rung sowie Informationssicherheit.

Die ent­ste­hen­de Viel­falt kann nur dann mas­sen­fä­hig und wirt­schaft­lich betrie­ben wer­den, wenn für grund­le­gen­de gemein­sa­me Abläu­fe gewis­se Ver­ab­re­dun­gen getrof­fen wer­den. Infor­ma­tio­nen müs­sen in einer gemein­sa­men Spra­che und nach einem ver­ein­bar­ten Ablauf aus­ge­tauscht wer­den. Schnitt­stel­len zwi­schen belie­bi­gen Zel­len müs­sen sicher sein. C/sells hat für das Zusam­men­spiel zwi­schen Zel­len ein gemein­sa­mes Sys­tem­mo­dell sowie ein Fle­xi­bi­li­täts­mo­dell spe­zi­fi­ziert. Auf die­ser Basis ent­stand eine Spra­che zur Beschrei­bung von Fle­xi­bi­li­tät an Zell­gren­zen. Wich­ti­ge Grund­la­gen sind das C/sells-Glos­sar sowie das soge­nann­te C/sells-Koch­buch. Hier haben Wis­sen­schaft­ler zusam­men mit Pra­xis­part­nern gemein­sam eine Anlei­tung (Fach­be­griff: Use Case Metho­dik) ver­fasst, um Anwen­dungs­fäl­le stan­dar­di­siert zu beschrei­ben. Dies sichert das­sel­be Ver­ständ­nis der Pro­jekt­part­ner im Gesamt­sys­tem trotz Viel­falt der auto­nom gestal­te­ten Zellen.

Methode zur Identifikation geeigneter Standards 

Die Viel­falt der Tech­no­lo­gien und deren Annä­he­rung in neu­en und auf­stre­ben­den Märk­ten sowie einem dezen­tra­le­ren Ener­gie­sys­tem, ins­be­son­de­re sol­che, die eine groß ange­leg­te Infra­struk­tur benö­ti­gen – erfor­dern einen Top-down-Ansatz zur Erlan­gung inter­ope­ra­bler Lösun­gen, begin­nend auf der Sys­tem­ebe­ne oder der Sys­tem­ar­chi­tek­tur­ebe­ne statt auf der Pro­dukt­ebe­ne (DIN IEC/TS 62913–1). Sys­tem­nor­men ent­ste­hen in ver­schie­de­nen Sek­to­ren wie Ener­gie, Umwelt, Sicher­heit und Gesund­heit sowie Smart Cities.

Damit ent­ste­hen in der inter­na­tio­na­len Nor­mung (z.B. IEC) Sys­tem­ko­mi­tees, um Refe­renz­ar­chi­tek­tu­ren, Anwen­dungs­fäl­le (sie­he Begriff Use Case und zuge­hö­ri­ge Begrif­fe im Glos­sar) und geeig­ne­te Nor­men sowie Anlei­tun­gen zu den Schnitt­stel­len, Funk­tio­na­li­tä­ten und Inter­ak­tio­nen eines Sys­tems zu definieren.

Ziel ist die Inter­ope­ra­bi­li­tät in einem ver­netz­ten Sys­tem viel­fäl­ti­ger Kom­po­nen­ten mit in ver­schie­dens­ten Orga­ni­sa­ti­ons­for­men inter­agie­ren­den Akteu­ren. Die gemein­sa­me Use Case Metho­dik bil­det dabei die Grund­la­ge, neue Anfor­de­run­gen an die Nor­mung zu iden­ti­fi­zie­ren, stan­dar­di­sier­te Regeln, Pro­zes­se, Kom­mu­ni­ka­ti­ons­pro­to­kol­le und Daten­mo­del­le vor­an­zu­trei­ben sowie gemein­sa­me tech­ni­sche Regeln zu vereinbaren.

Die Top-Down-Metho­dik zur Beschrei­bung von Anwen­dun­gen im Gesamt­sys­tem bezo­gen auf Kom­po­nen­ten als Bestand­tei­le des Sys­tems basiert auf der For­mu­lie­rung von Anwen­dungs­fäl­len (Use Cases). Anwen­dungs­fäl­le sind Mit­tel, um von der Sys­tem­be­trach­tung schritt­wei­se zum ein­zel­nen Pro­dukt zu füh­ren, dass sich in das Gesamt­sys­tem inter­ope­ra­bel und damit wirt­schaft­lich ein­fü­gen kann.

Beschreibung von Anwendungsfällen eines dezentralen Energiesystems 

Die Spe­zi­fi­ka­ti­on der Anwen­dungs­fäl­le im Smart Ener­gy Sys­te­men erfolgt in zwei Schritten:

Ein Busi­ness Use Case defi­niert dabei Rol­len und Ver­ant­wort­lich­kei­ten zur Aus­füh­rung betriebs­wirt­schaft­li­cher Pro­zes­se als Ket­te von Akti­vi­tä­ten im Rah­men einer Wirt­schafts- und Ordnungspolitik.

Ein Sys­tem Use Case defi­niert Funk­tio­nen und Unter­funk­tio­nen eines Sys­tems, die einen oder meh­re­re betriebs­wirt­schaft­li­che Pro­zes­se und ent­hal­te­ne Akti­vi­tä­ten eines BUC unterstützt.

Mit der Beschrei­bung eines Busi­ness Use Cases wer­den Akteu­re, Par­tei­en, Rol­len und Ver­ant­wort­lich­kei­ten zuge­ord­net, der Rah­men aus Poli­tik, Regu­lie­rung, Anrei­zen und Geschäfts­mo­dell defi­niert, die Geschäfts­diens­te und Pro­zes­se detail­liert sowie der Geschäfts- und Hand­lungs­nut­zen (Busi­ness Case) erfasst.

Die Spe­zi­fi­ka­ti­on von Sys­tem Use Cases star­tet bei den Funk­tio­nen eines Sys­tems. Wei­ter­hin wer­den die zu nut­zen­den Kom­po­nen­ten und die Kom­mu­ni­ka­ti­on zwi­schen den Kom­po­nen­ten auf Basis ver­ein­bar­ter Infor­ma­ti­ons­mo­del­le und Nach­rich­ten­ty­pen (Kom­mu­ni­ka­ti­ons­pro­to­kol­le) defi­niert. Zur Ein­ord­nung der Funk­tio­nen und Kom­po­nen­ten in das Smart Ener­gy Sys­tem sowie für die Dar­stel­lung genutz­ter Model­le und Pro­to­kol­le wird das SGAM-Frame­work genutzt. Den mit nach­fol­gen­der Abbil­dung dar­ge­stell­ten fünf SGAM-Ebe­nen wer­den ver­schie­de­ne Aspek­te der Orga­ni­sa­ti­on, Infor­ma­ti­on und Kom­mu­ni­ka­ti­on zur Betrach­tung von Inter­ope­ra­bi­li­tät zugeordnet.

Die Inhal­te der SGAM-Ebe­nen bei der Spe­zi­fi­ka­ti­on von Use Cases bezo­gen auf Inter­ope­ra­bi­li­täts­aspek­te beschreibt nach­fol­gen­de Abbildung..

Schichten der Use Case Methodik
Typi­sche Inhal­te der Beschrei­bung von Use Cases auf den ver­schie­de­nen Interoperabilitätsebenen

Schritte der Spezifikation von Use Cases 

Die Beschrei­bung der Use Cases erfolgt mit einem Tem­pla­te in den drei fol­gen­den Schritten:

  1. Busi­ness Use Case und Kon­zept Sys­tem Use Case
  2. Pro­zess- und Systembeschreibung
  3. Ablauf­spe­zi­fi­ka­ti­on (Sequenz­dia­gram­me)

Mit der fach­li­chen Spe­zi­fi­ka­ti­on eines High-Level-Use-Case (HLUC) wird zuerst eine all­ge­mei­ne Idee zu einem Sys­tem Use Case zur Anwen­dung von Funk­tio­nen eines Sys­tems beschrie­ben, die zur Aus­füh­rung eine Busi­ness Use Case genutzt wer­den, wobei der Use Case in ver­schie­de­ner Wei­se rea­li­siert und dabei nicht auf eine spe­zi­fi­sche Sys­tem­ar­chi­tek­tur gemappt wird.

Spä­ter defi­niert ein tech­ni­scher Use Case die Imple­men­tie­rung eines Sys­tem Use Cases zur Anwen­dung von Funk­tio­nen eines Sys­tems, die zur Aus­füh­rung eines Busi­ness Use Case genutzt wer­den, wobei der Use Case im Rah­men einer spe­zi­fi­sches Sys­tem­ar­chi­tek­tur abge­bil­det wird.

Quellen

Kieß­ling, A., Bogen­sber­ger, A., Köppl, S. & Fal­ler, F. (03/2020): Grund­la­gen der Mas­sen­fä­hig­keit. Metho­den und Model­le für Ter­mi­no­lo­gie, Use Case- und Sicher­heits­ana­ly­se sowie Fle­xi­bi­li­täts­mo­del­lie­rung. Inter­ope­ra­bi­li­tät durch ver­ein­bar­te Regeln, Stan­dards und Nor­men. Use Case Metho­dik. Von https://www.csells.net/de/ergebnisse-c-sells/arbeitspakete/45-arbeitspaket1‑2.html abgerufen

Kieß­ling, A. et al (05/2020). Grund­la­gen der Mas­sen­fä­hig­keit. Metho­den und Model­le für Ter­mi­no­lo­gie, Use Case- und Sicher­heits­ana­ly­se sowie Fle­xi­bi­li­täts­mo­del­lie­rung. Inter­ope­ra­bi­li­tät durch ver­ein­bar­te Regeln, Stan­dards und Nor­men. Use Case-Mus­ter­be­schrei­bung Lab Noir im Auto­no­mie­Lab Lei­men. Von https://www.csells.net/de/ergebnisse-c-sells/arbeitspakete/45-arbeitspaket1‑2.html abgerufen

Lei­men, den 23. März 2021

Andre­as Kieß­ling, ener­gy design

Über Andreas Kießling 78 Artikel
Andreas Kießling hat in Dresden Physik studiert und lebt im Raum Heidelberg. Er beteiligt sich als Freiberufler und Autor an der Gestaltung nachhaltiger Lebensräume und zugehöriger Energiekreisläufe. Dies betrifft Themen zu erneuerbaren und dezentral organisierten Energien. Veröffentlichungen als auch die Aktivitäten zur Beratung, zum Projektmanagement und zur Lehre dienen der Gestaltung von Energietechnologie, Energiepolitik und Energieökonomie mit regionalen und lokalen Chancen der Raumentwicklung in einer globalisierten Welt.

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