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TRENDS » Systems Engineering Last Mile Logistics als ‚Spielwiese‘: Vier Studenten der HAW Landshut verglichen die Tauglichkeit von MBSE und Tabellenkalkulation im Rahmen einer Trade-off-Analyse. Komplexe Aufgaben besser und leichter per MBSE durchführen MBSE schlägt bei komplexen Trade-Off-Analysen MS Excel Model-based Systems Engineering (MBSE) ist nicht neu, doch im Tagesgeschäft bei den meisten noch nicht angekommen. Welche Vorteile die Methodik hinter dem MBSE bietet, zeigt ein Projekt des MBSE Experience Labs, in dem vier Masterstudenten der HAW Landshut die Vor- und Nachteile des modellbasierten Arbeitens bei einer Trade-Off- Analyse zur letzten Meile in der Logistik untersuchten. Die Erkenntnis dabei: Das ist es gar nicht so aufwändig, wie viele meinen – man kann klein anfangen ohne 20 Jahre lang Erfahrung mit MBSE haben zu müssen. Michael Wendenburg, Fachjournalist für CAx/PLM-Themen, Sevilla und Prof. Dr. Matthias Dorfner, Leiter des Masterstudiengangs Systems Engineering an der HAW Landshut Das MBSE Experience Lab ist ein branchenübergreifendes Konsortium mehrerer Unternehmen und akademischen Einrichtungen, das sich zum Ziel gesetzt hat, anhand von (Bei-)Spielprojekten bestimmte Herausforderungen des modellbasierten Systems Engineerings zu untersuchen und die gesammelten Erfahrungen dann den Unternehmen zur Verfügung zu stellen. Bei einem Projekt zur letzte Meile in der Logistik, das seitens des Labs von David Byrne, Andreas Stratenberg und Dr. Peter Sandl betreut wurde, ging es vordergründig darum, vier verschiedene System-Architekturen eines fiktiven Last Mile Logistics-Systems (LML) für Ingolstadt unter verschiedenen Annahmen zu bewerten. Alle Optionen sahen eine vollautomatische Zustellung der Pakete über autonom fahrende Trägerfahrzeuge und/oder Flug- bzw. Fahrdrohnen vor. Eigentlich ging es bei dem Projekt aber nicht um die Logistik, sondern um die Methodik. Die Studenten Erol Haydn, Minja Marinkovic, Matthias Eschbaumer und Manuel Schmuck untersuchten bei der Trade-Off- Analyse der verschiedenen System-Architekturen, unter welchen Umständen das modellbasierte Arbeiten der Verwendung klassischer Tabellenkalkulations- und Präsentationsprogramme überlegen ist. Dazu bearbeiteten sie das Projekt simultan in Microsoft Excel und im Cameo Systems Modeler, dem MBSE-Tool von Dassault Systèmes. Die vier Studenten sind keine Logistik-Experten, sondern haben im Bachelor Automobilwirtschaft- und -technik bzw. Maschinenbau studiert. Das LML-System diente ihnen nur als ‚Spielwiese‘ für die Erprobung des modellbasierten Arbeitens, das sie im Masterstudium erlernten. Sie sollten dabei auch kein vollumfängliches MBSE-Projekt unter Nutzung aller Elemente der Systems Modeling Language SysML erstellen, sondern gezielt die Funktionen nutzen, die einen Mehrwert bei dieser Art von Trade-Off-Analyse versprechen. In nur drei Monaten haben sie sich mit der Methode und den Tools so gut vertraut gemacht, dass sie diese Aufgabe bewältigen konnten. Bewertung von 4 System-Architekturen Sowohl die Ausgangslage des Projekts als auch die zu untersuchenden System-Architekturen waren vom MBSE Experience Lab vorgegeben. „Unsere Aufgabe bestand darin, eine ganzheitliche Trade-Off-Analyse 20 KEM Konstruktion » 10 | 2021
Bild: Tatiana Shepeleva/stock.adobe.com zu machen, sowohl was die Umsetzbarkeit der Architekturen anbelangt als auch hinsichtlich der Kosten, der Zahl der benötigten Fahrzeuge, des Paketvolumens, der Zustellzeiten etc.“, erklärt Projektleiter Erol Haydn. Für die Bewertung wurden sowohl die Lifecycle-Kosten für Entwicklung, Beschaffung, Betrieb, Instandhaltung und Stilllegung herangezogen als auch nicht-monetär bewertbare Kriterien wie die Kundenzufriedenheit, die man bei einem realen Anwendungsfall z.B. durch eine Kundenbefragung erfassen würde. In einem weiteren Projektschritt untersuchten die Studenten, wie sich unterschiedliche Zukunftsszenarien bzw. Annahmen auf die Bewertungsergebnisse auswirken würden – z.B. ein Kapazitätsausbau von 20 % oder eine höhere zulässige Geschwindigkeit autonomer Fahrzeuge. MS Excel stößt bei komplexen Anforderungen an Grenzen Sowohl für die Berechnung mit MS Excel als auch für die Modellierung des LML-Systems mit dem Cameo Systems Modeler waren einige Vorarbeiten erforderlich. Zunächst einmal mussten die Studenten die Anforderungen der Stakeholder an das Gesamtsystem, die nur grob spezifiziert und z.T. recht widersprüchlich waren, genauer erfassen und mit dem ‚Auftraggeber‘ abstimmen. Und sie mussten sich auch mit den gesetzlichen Rahmenbedingungen beschäftigen. Daraus leiteten sie dann die eigentlichen System Requirements Sie sind Spiraldruckfedern leid? Wir auch. Deshalb haben wir auch die Wellenfeder erfunden. »Wir empfehlen gerade Ingenieuren, die MBSE schon kennen, aber noch nicht von den Vorteilen des Ansatzes überzeugt sind, sich mal genauer damit zu beschäftigten.« Erol Haydn und Manuel Schmuck, HAW Landshut • Weniger Bauraum und weniger Gewicht • Fachmännische Konstruktionsunterstützung • Große Auswahl ab Lager • Leicht anpassbar an die vier Architekturen ab. Im Unterschied zu der Arbeit mit MS Excel mussten sie in Cameo erst sämtliche System-Bausteine modellieren, um die Berechnung starten zu können. Das habe die meiste Zeit in Anspruch genommen, sagt Haydn. „Am Anfang haben wir wirklich gedacht, uns reicht Excel“, erzählt Manuel Schmuck. Im Laufe des Projekts stellte sich dann aber heraus, dass Tabellenkalkula - tions- und Präsentationsprogramme bei komplizierteren Aufgabenstellungen schnell an ihre Grenzen stoßen. In Microsoft Excel erstellte Berechnungen und Bewertungen werden bei steigender Zahl von Abhängigkeiten und Verknüpfungen zunehmend ineffizienter und fehleranfälliger. Außerdem müssen zur weiteren Analyse und Darstellung oft Daten aus anderen Pro- Crest-to-Crest® Wellenfedern IN DEUTSCHLAND VERTRETEN DURCH tfcdeutschland.com Fordern Sie telefonisch +49 KEM (0) Konstruktion 234 97849-011 » 10 | 2021 oder 21 auf unserer Website smalley.com/de kostenlose Muster an
