Systems Engineering

Durch intelligente, mechatronische Systeme werden Benutzerfreundlichkeit, Verlässlichkeit und Ressourceneffizienz von Produkten und Produktionssystemen verbessert. Der Nutzen ergibt sich durch das Zusammenspiel unterschiedlicher Komponenten und Technologien, und damit unterschiedlicher Fachdisziplinen. Dadurch entstehen hohe Anforderungen an den Produktentwicklungsprozess, wie beispielsweise ein ganzheitliches Systemverständnis und die Betrachtung des gesamten Produktlebenszyklus. Insbesondere die hohe Komplexität und Interdisziplinarität der Systeme erfordert eine frühe Absicherung des Systementwurfs gegenüber den gestellten Anforderungen und das vermeiden später, aufwendiger Änderungen.

Bei der Entwicklung solcher Systeme müssen unterschiedliche Disziplinen zu einer übergreifenden Entwurfs- und Entwicklungssystematik zusammengeführt werden, was als Systems Engineering (SE) bezeichnet wird. Bei der Anwendung von SE wir ein Modell entwickelt, das ein disziplinübergreifendes Systemverständnis schafft und Basis für alle Entwurfsaktivitäten in den jeweiligen Disziplinen ist, insbesondere im Maschinenbau, der Elektrotechnik und Softwaretechnik sowie der Regelungstechnik. Modellbasierte Synthese- und Analysemethoden, wie z.B. Fehlerbaum- und Risikoanalyse, sichern spezifizierte Systemeigenschaften ab. Auch das Projektmanagement in der Entwicklung kann auf Basis des Systemmodells erfolgen.

Die Detailentwicklung in den einzelnen Disziplinen wird mit diversen Simulationen unterstützt, welche auf demselben Prinzip basieren: Durch digitale Modelle können Anforderungen in frühen Phasen abgesichert und Änderungen mit weniger Aufwand durchgeführt werden. Diese disziplinspezifischen Modelle können von dem übergreifenden Modell abgeleitet werden. Werkzeuge ermöglichen eine vollständige Durchgängigkeit der digitalen Modelle über den gesamten Produktlebenszyklus.

Anwendungsbereiche

  • Entwurf mechatronischer Systeme
  • Frühzeitige Absicherung von Anforderungen
  • Projektmanagement in der Produktentstehung
  • Virtual Prototyping

Wirkungen für Unternehmen

  • Entwicklungszeit verkürzen durch effizientere und effektiveres entwickeln
  • Nachträgliche Änderungen vermeiden und Produktqualität steigern
  • Reduzierung der Entwicklungskosten

Anwendungsbeispiele und Lösungen

  • Flexible Montage durch Fertigungsinseln (Universität Bielefeld, Harting)
  • Virtuelle Design Reviews im Maschinenbau (Heinz Nixdorf Institut, WP Kemper)