Develop³ 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
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