Prüfingenieur Ausgabe 26 - BVPI - Bundesvereinigung der ...

ENTWURFSTHEORIE
Abb. 15: Ineinander geschachtelte Entwurfsschleifen [8] Abb. 16: Entwurfscompiler mit Front-End-Architektur [5]
entwurf mit seiner Vorgehensweise der schrittweisen
Detaillierung vom Abstrakten hin zum Konkreten eine
so genannte Top-Down Strategie verfolgt [8]. Erforderlichenfalls
kann jede Regel über Seiteneffekte zusätzliche
Anforderungen, abstrakte und konkrete
Funktionen oder Bauteile einbringen. Dies bedeutet,
dass, wenn aufgrund der Anforderung nach Kommunikation
z. B. eine elektrische Sende- und Empfangseinheit
vorgesehen wird, daraufhin auch die Energieund
Massebilanz aktualisiert werden muss. Diese Seiteneffekte
führen in Abb. 15 mithin zu zusätzlichen
Entwurfsschleifen in den Systembilanzen [8], bis ein
zulässiger Auslegungspunkt gefunden wird.
Entwurfssprachen können daher als regelbasierte
Erweiterungen baukastenorientierter Konfigurationswerkzeuge
aufgefasst werden, die sich in den
letzten Jahren im Ingenieurwesen zur Modellerstellung
immer mehr durchgesetzt haben (z. B. Matlab/
Simulink) und deren Prozessketten (z. B. automatische
Codegenerierung) große Produktivitätsgewinne
ermöglichen.
Jedes Set von Vokabeln und Regeln für einen
bestimmten Entwurf ist durch seine Maschinenlesbarkeit
durch den Entwurfscompiler damit gleichzeitig
sowohl lauffähiger Programmcode (aktiver Bauplan)
als auch Entwurfsdokumentation. Die maschinelle
Reproduzierbarkeit stellt im Sinne eines zukünftigen
Engineering Knowledge Management ein
integratives und leistungsfähiges Know-how-Sicherungskonzept
dar.
Innerhalb jeder der dargestellten Entwurfsschleifen
in Abb. 15 können aufgrund von Seiteneffekten
interdisziplinäre Kopplungen auftreten. Dies
bedeutet, dass fortwährend alle Modellbildungen parallel
erzeugt, mitgeführt und konsistent gehalten werden
müssen. Dies ist schon allein aufgrund des Aufwandes
nur maschinell effizient durchführbar. Hierfür
kommt zur automatischen Verarbeitung der Regeln
(d.h Entwurfsmuster) der so genannte Entwurfscompiler
in Abb. 16 zum Einsatz.
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Der Prüfingenieur April 2005
Abb. 16 zeigt die Informationsflüsse in der
Verarbeitung einer Entwurfssprache in einem Entwurfscompiler
mit einer systematischen Front-End-
Architektur. Aufgrund der Gerichtetheit des Informationsflusses
gibt es nur eine zentrale Stelle, an der alle
Daten (hier im Sinne von Vokabeln und Regeln)
gehalten werden, sodass bei Änderungen in der Entwurfssprache
die erforderlichen und zueinander konsistenten
Modelle für die gezeigten Schnittstellen
(CAD, FEM, MKS, CFD, etc.) zur symbolischen und
numerischen Analyse des modifizierten Entwurfs automatisch
neu generiert werden können.
5 Diskussion
Die in der Lösung komplexer Entwurfs- und
Konstruktionsaufgaben in ähnlicher Form immer wiederkehrenden
Problemstellungen haben den Menschen
schon früh dazu angeregt, sich mit der Analyse des
Entwurfsprozesses zu beschäftigen und sich mit den
dem Konstruktionshandeln des Entwerfers zugrunde
liegenden Vorgängen auseinander zu setzen [2].
So geht die deutsche Konstruktionsmethodik
[3] im Entwurf von einer immer wiederkehrenden
Abfolge von Phasen aus, die in die Anforderungs-,
Funktions-, Prinzip- und Gestaltmodellierung unterschieden
werden und auch Eingang in die entsprechende
Normung [9] gefunden haben.
Trotz derartiger, in einzelnen Disziplinen z. T.
etablierten Vorgehensweisen müssen diese Vorstellungen
stets wissenschaftlich hinterfragt werden. So
ist in der Praxis heute nicht etwa die Kreativität des
Entwerfers, sondern zumeist die Endlichkeit der Resourcen
zur Erstellung der betrachteten Modellvorstellungen
die eigentliche Begrenzung der Variantenvielfalt.
Die Ursache für das bisherige Scheitern der Erstellung
einer für eine allgemeine Entwurfstheorie