Develop³ Systems Engineering 01.2016
Themenschwerpunkte: Methoden, Tools sowie Anwendungen; Köpfe der PLM-Dienstleister zum Systems Engineering: Kurt Bengel, Sprecher des Vorstandes, Cenit; Helmut Haas, Geschäftsführer, Inneo Solutions; Rolf Wiedmann, Director Sales DACH, TechniaTranscat
Themenschwerpunkte: Methoden, Tools sowie Anwendungen; Köpfe der PLM-Dienstleister zum Systems Engineering: Kurt Bengel, Sprecher des Vorstandes, Cenit; Helmut Haas, Geschäftsführer, Inneo Solutions; Rolf Wiedmann, Director Sales DACH, TechniaTranscat
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METHODEN<br />
FORSCHUNG<br />
risch<br />
ne<br />
m<br />
Deduktion<br />
Deduktion<br />
Deduktion<br />
Meta n -<br />
Referenz-<br />
Deduktion Produktmodelle Produktmodelle Deduktion<br />
Produktmodelle Deduktion Reale Produkte<br />
Meta n -<br />
Referenz-<br />
Induktion<br />
Induktion<br />
Induktion<br />
Produktmodelle Produktmodelle Produktmodelle Reale Produkte<br />
generische<br />
Induktion<br />
Induktion<br />
Gesamtheit Induktion<br />
Gesamtheit<br />
Generisch<br />
Sprache<br />
Referenzaller<br />
Modelle<br />
der Produkte<br />
Modelle<br />
generische 1<br />
2<br />
Gesamtheit<br />
Gesamtheit<br />
Sprache<br />
Referenzaller<br />
Modelle<br />
der Produkte<br />
Modelle 4<br />
1<br />
3<br />
Domänenbezogene<br />
5 bezogene<br />
bezogene<br />
Domänen-<br />
Domänen-<br />
Domänenbezogene<br />
Domäne 2<br />
Referenz-<br />
Gesamtheit der<br />
Gesamtheit<br />
Sprache 4<br />
Modelle<br />
Produktmodelle<br />
der Produkte<br />
3<br />
6<br />
Domänen-<br />
Domänenbezogene<br />
7<br />
bezogene<br />
Domänen-<br />
Domänenbezogenbezogene<br />
5<br />
Referenz-<br />
Gesamtheit der<br />
Gesamtheit<br />
Sprache<br />
System-Modellspezifische<br />
Produkt-<br />
Referenz-Produktmodelle<br />
der Produkte<br />
Produktmodelle<br />
Produkte<br />
Reale<br />
System<br />
6<br />
Sprache<br />
modelle<br />
Deduktion<br />
Induktion<br />
Deduktion<br />
Induktion<br />
Bild: IPEK<br />
Induktion<br />
Induktion<br />
Punkt<br />
<strong>Systems</strong>pezifische<br />
Sprache<br />
Instanziierung (formale Spezifikation)<br />
Produktmodelle<br />
Referenz-<br />
Produktmodelle<br />
7<br />
Reale<br />
Produkte<br />
Individualisierung (inhaltsbezogene Spezifikation)<br />
Individualisierung (inhaltsbezogene Spezifikation)<br />
Abbildung 1: Abstraktionsgrade der<br />
Systemmodellierung [Al14] mit Verweisen<br />
(blaue Punkte siehe Nummern im Text)<br />
3<br />
Punkt1 10.12.2013<br />
Model-Based <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (MBSE) in der Karlsruher Schule<br />
Instanziierung (formale Spezifikation)<br />
Institut für Produktentwicklung<br />
Fünf Jahre Forschung für die Anwendung<br />
am Karlsruher Institut für Technologie<br />
Institut für Produktentwicklung<br />
am Karlsruher Institut für Technologie<br />
Das International Council of <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong> (INCOSE) versteht die modellbasierte Systementwicklung<br />
(MBSE, engl. Model-Based <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>) als die Nutzung von durchgängigen Modellen<br />
im Rahmen der Aktivitäten der Systementwicklung (SE, engl. <strong>Systems</strong> <strong>Engineering</strong>) [In00]. Im Gegensatz<br />
zu dokumentenbasiertem Vorgehen werden computerinterpretierbare Modelle verwendet. Obwohl<br />
der Mehrwert von MBSE gegenüber klassischen Vorgehensweisen wahrgenommen wird [BC10],<br />
gibt es noch erhebliches Potenzial zur Verbesserung der Anwendbarkeit, des Nutzens und der Erlernbarkeit<br />
[ALR12][AZ13] sowie bei der Integration in die Prozesse und Werkzeuge der Produktentwicklung<br />
[ZI12]. Im Folgenden wird ein Überblick über die Forschungstätigkeiten bezüglich des MBSE im<br />
Rahmen der Karlsruher Schule gegeben, welche die Forschungsergebnisse des IPEK zusammenfasst.<br />
Untersuchungen zeigen, dass in den meisten Fällen Produkte<br />
als Produktgenerationen entwickelt werden. Darunter wird die<br />
Entwicklung einer neuen Generation technischer Produkte verstanden,<br />
die sowohl durch die Anpassung von Teilsystemen als Übernahmevariation<br />
als auch durch eine signifikante Neuentwicklung<br />
von Teilsystemen (als Prinzip- bzw. Gestaltvariation) charakterisiert<br />
ist. Neue Produktgenerationen basieren immer auf Referenzprodukten,<br />
welche die grundsätzliche Struktur beschreiben [ABW15]. Aus<br />
der Perspektive der Produktgenerationsentwicklung ergibt sich die<br />
Möglichkeit, die Systemmodellierung effizienter zu gestalten, indem<br />
nicht auf einem „weißen Blatt“ modelliert wird, sondern auf Modelle<br />
vergangener Produktgenerationen zurückgegriffen wird [Al14]. Albers<br />
et al. haben ein Framework vorgestellt (Abb. 1), in das verschiedene<br />
Modelle bzw. Forschungsarbeiten (vgl. blaue Verweise zu<br />
den folgenden Unterpunkten) eingeordnet werden können [Al14].<br />
Im Folgenden werden einzelne Forschungsarbeiten der Karlsruher<br />
Schule vorgestellt und durch das Einordnen in das Framework in einen<br />
Kontext gebracht. Dazu wird aufgezeigt, wie durch Deduktion<br />
die Sprache für die Anwendung nutzbar gemacht werden kann und<br />
durch Induktion Erkenntnisse für die Weiterentwicklung von Sprachen,<br />
Tools und Methoden gewonnen werden können. Anschließend<br />
wird auf die Übertragung dieser Erkenntnisse in die Lehre eingegangen.<br />
1 Neue Ansätze zur interdisziplinären<br />
Systemmodellierung – SystemSketcher<br />
Basierend auf Umfragen zum Stand des MBSE in der Anwendung<br />
[BC10][ALR12][AZ13] sowie durch eigene Erfahrungen bei der Modellierung<br />
von Batteriesystemen für Elektrofahrzeuge [Mu14] und<br />
eingebetteten Car-to-X-Systemen [Al13] lässt sich ein Forschungsbedarf<br />
an Ansätzen zur interdisziplinären Systemmodellierung mit<br />
Fokus auf die Anwendbarkeit erkennen. Ein Schlüssel scheint hierbei<br />
die Weiterentwicklung der generischen Meta-Systemmodelle<br />
38 develop 3 systems engineering 01 2016