Develop³ Systems Engineering 01.2015

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METHODEN MODEL BASED SYSTEMS ENGINEERING Bilder: AVL List/PTC Navigationssysteme, Energiemanagement, GPS-Control und Vernetzung bis hin zu Fahrassistenz- und -sicherheitssystemen – im Automobilbereich steigen die Anforderungen und die Komplexität durch neue Technologien enorm. Insbesondere Antriebsstränge sind heute hochkomplexe mechatronische Systemlösungen, deren Entwicklung auf die unterschiedlichsten Ziele hin optimiert werden muss Querblick: Model Based Systems Engineering (MBSE) im Automobilbau Durchgängiges Konzept mit einem Herz für Kreativität Wie wichtig der methodische Ansatz des Systems Engineerings ist, zeigt das Beispiel des Entwicklungsdienstleisters AVL. Um die funktionalen Anforderungen im Umfeld individueller Kundenwünsche, steigender Variantenzahl, neuer Technologien und der Betrachtung der Wertschöpfungskette bis hin zum Service abzudecken, schafft das Unternehmen eine Entwicklungsplattform auf Basis des Model Based Systems Engineerings (MBSE). Umsetzen lässt sich dieses Systems Engineering nicht zuletzt auf Basis von PLM- und ALM-Bausteinen von PTC. Die Autorin: Andrea Drescher ist freie Journalistin in Haibach ob der Donau Kundenwünsche waren für die Ingenieure des Bereichs Power - train Engineering des Grazer Entwicklungsdienstleisters AVL List seit jeher der treibende Faktor. Technologische Veränderungen sowie der Zugang der Kunden zur Entwicklung und die konkreten Anforderungen an das Produkt treiben die Anforderungen aber nach oben. „Das wird vor allem in Verbindung mit der seit Jahren steigenden Zahl an Fahrzeugvarianten deutlich“, berichtet Dirk Denger, Head of Synergetic Methods and Tools Development. Hinzu kommt: Standen in der Vergangenheit die Technologie – also das technische Produkt – bei Verkauf und Entwicklung im Vordergrund, treten immer mehr Wertschöpfung beziehungsweise die Umsetzung funktionaler Anforderungen in den Fokus – unter Beachtung von Einsatzgebiet, Marktsegment sowie den verschiedenen regulatorischen Randbedingungen. Insbesondere auch Service-Pakete sollen von Anfang an mitberücksichtigt werden, da in hart umkämpften Märkten der gesamte After-Sales-Markt eine immer größere Rolle spielt. „Mit klassischen Vorgehensweisen kommen wir an dieser Stelle nicht wirklich weiter – für eine Neuausrichtung sind Werkzeuge und Entwicklungsmethoden ebenso wie die Organisationsstrukturen und sämtliche Entwicklungsprozesse auf den Prüfstand zu stellen.“ Der der funktionale Fokus über alle Phasen des Entwicklungsprozesses erhalten bleiben muss, gründete AVL 2010 eigens dafür die Abteilung ‚Systems Engineering‘. Hier werden die Anforderungen erfasst und die daraus resultierenden Aufgaben auf die einzelnen Teams übertragen – was sich als sinnvoller Ansatz erwiesen hat, um die Vernetzung zwischen den Teams zielgerichtet voranzutreiben. In der interdisziplinären Zusammenarbeit lassen sich Fragen wie „Wel- 40 develop 3 systems engineering 01 2015
MODEL BASED SYSTEMS ENGINEERING METHODEN Dirk Denger, Head of Synergetic Methods und Tools Development, AVL „Unser Ziel ist der Aufbau einer durchgängig integrierten und gleichzeitig einfachen Entwicklungsumgebung, die uns dabei unterstützt, die Komplexität der Entwicklungsprozesse langfristig zu beherrschen.“ Zur SysML DAZU Die Systems Modeling Language (SysML) ist eine auf der im Bereich der Softwareentwicklung bewährten Unified Modeling Language (UML) basierende standardisierte Sprache für die Beschreibung von komplexen Systemen. Sie unterstützt die Modellierung und Bereitstellung von Systemanforderungen in einem für alle Beteiligten verständlichen Format, die Evaluierung und Analyse von Systemen, um Anforderungs- und Designbelange zu klären beziehungsweise Alternativen zu prüfen, sowie die unmissverständliche Kommunikation zwischen den unterschiedlichen Beteiligten an dem Entwicklungs - projekt. Durch die Verwendung von SysML werden Systemanforderungen, Funktionen, Struktur und Verhalten von Anfang an zueinander in Beziehung gesetzt, die Integration der verschiedenen Komponenten wird also bereits zu Beginn des Entwicklungsprozesses adressiert. de.wikipedia.org/wiki/ Systems_Modeling_Language der Systems Modeling Language (SysML, siehe Kasten) erzeugen lassen, erlauben die Erfassung der Komplexität und erleichtern den Informationsaustausch zwischen den Disziplinen. MBSE unterstützt insbesondere das so genannte ‚Frontloading‘ – sprich das Ziel, Funktionalität, Betriebsverhalten, technologische und sonstige Eigenschaften eines Bauteiles oder Produktes so früh wie möglich im Entwicklungsprozess mit Hilfe digitaler Modelle zu verwirklichen; ohne Tests mit realen Prototypen durchführen zu müssen. Virtuell abgesichert lassen sich anstehende Entscheidungen früher treffen, womit die Entwicklungsprozesse kürzer werden. Die Nachteile klassischer, das heißt dokumentenzentrierter Engineering-Methoden wie beispielsweise inkonsistente und nicht aktuelle Dokumente, Brüche zwischen den Entwicklungsphasen und -beteiligten oder Fehler aufgrund unzureichender Spezifikationswerkzeuge werden durch MBSE aufgehoben. Die Modelle stellen den Ausgangspunkt aller Entwicklungsobjekte dar und über die Durchgängigkeit zwischen den Modellelementen wird sichergestellt, dass sich Anforderungen und Entscheidungen nachverfolgen lassen. Die weiterhin notwendige Dokumentation für Kunden oder Partner kann dabei dennoch jederzeit aus den Modellen aktuell generiert werden. Die modellbasierte Spezifikation von Antriebssträngen bei AVL Powertrain Engineering auf Basis der SysML erfolgt auf einer Ebene, die für alle an der Entwicklung beteiligten Abteilungen nachvollziehche Funktion wird benötigt, um die Anforderung zu erfüllen?“ oder „Welche Technologie muss man einsetzen, um diese Funktionen bereitzustellen?“ wesentlich einfacher beantworten. „Das Denken in Stücklisten – der Bill of Material oder kurz BOM – reicht heute bei weitem nicht mehr aus“, verdeutlicht Dirk Denger. „Die Aufgaben reichen nun von der Entwicklung der klassischen Baugruppe hin zum funktionalen Modul, bestehend aus Mechanik, Software und Elektronik, das mit Hilfe sämtlicher verfügbarer Prüfund Testverfahren so früh wie möglich validiert werden muss.“ Gleichzeitig ist jederzeit ein klarer Bezug zwischen Anforderungen und Stücklistenstrukturen herzustellen. „Maschinenbauer, Softwareentwickler, Elektrotechniker bis hin zum Prüfstandstechniker – agieren alle abteilungsübergreifend, lassen sich die funktionalen Anforderungen effizient umsetzen.“ Teamübergreifende Zusammenarbeit und der Austausch über Teamgrenzen hinweg sind also die Schlüsselfaktoren. Die Grundlage dafür legt nach Ansicht von Denger eine integrierte offene Entwicklungsplattform, die von allen Disziplinen zeitgleich genutzt und – noch viel wichtiger – dank eingängiger Modellierungssprache auch von allen verstanden wird. „Bei AVL haben wir uns für die Einführung des Model Based Systems Engineerings auf Basis der Modelliersprache SysML entschieden.“ MBSE und SysML als Kernkomponenten unterstützen auch das Frontloading Model Based Systems Engineering (MBSE) ist ein methodischer Ansatz, der Mitarbeiter aus allen Bereichen dazu befähigt, den Überblick über komplexe Systeme zu behalten. Zusammenhänge zwischen den verschiedenen Disziplinen lassen sich erkennen und es kann sichergestellt werden, dass die definierten Anforderungen erfüllt werden. Grundlage des MBSE ist die Arbeit mit digitalen Systemmodellen – im Gegensatz zur bisherigen traditionell dokumentenzentrierten Entwicklung. Diese Systemmodelle, die sich etwa mit develop3 systems engineering 01 2015 41
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