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Model Based Systems Engineering

Die Entwicklung mechatronischer Produkte stellt besondere multidisziplinäre Anforderungen an den Produkt-entwicklungsprozess. Im Forschungsbereich „Model-Based Systems Engineering“ werden Ansätze zur frühen modellbasierten und interdisziplinären Produktspezifikation und darauf folgenden multi-physikalischen Simulationen im aktuell vom BMBF geförderten Forschungsprojekt „mecPro2“sowie in enger Zusammenarbeit mit Industrieunternehmen entwickelt. Das BMBF-Forschungsprojekt „InnoServPro“ adressiert zusätzlich späte Lebenszyklusphasen mittels einer integrierten modellbasierten Beschreibungssystematik für Serviceprodukte basierend auf Echtzeitdatenerfassung. Um diese Ansätze in der Praxis anwendbar zu machen, werden in beiden Projekten Konzepte zur Verwaltung der dabei entstehenden Systemmodelle in PLM-Lösungen erarbeitet.
 

Motivation

Innovative interdisziplinäre Produktentwicklung erfordert ein Überdenken von heutigen Methoden, Prozessen, IT-Lösungen und Organisationsformen. Insbesondere fehlt es an Unterstützung durch geeignete IT-Lösungen für die funktionale Beschreibung und Auslegung von Systemarchitekturen. Model-Based Systems Engineering (MBSE) könnte sich als integrative Methode etablieren und eine Brücke zwischen den verschiedenen Ingenieurdisziplinen bilden. Zukünftig sollten PLM-Lösungen den Produktentwicklungsprozess konsequenter unterstützen. Nach der Aufnahme der Anforderungen sollten auch Entwicklungsergebnisse aus der Konzeptentwicklung auf dem SysLM-Backbone mitverwaltet werden. Das Systemmodell soll disziplinübergreifende Simulationen unterstützen und klare Aufgabenverteilung nach der Partitionierung in die einzelnen Disziplinen bereitstellen. Die funktionale Produktbeschreibung soll darüber hinaus als Brücke zwischen Anforderungen und Produktstruktur bei der Änderungsnachverfolgung in der PLM-Lösung dienen.

Forschung

Die zentralen Datenobjekte eines SysML-Systemmodells, das u.a. die Entwickleranforderungen, Funktionsstrukturen und logische Produktstrukturen beinhaltet, werden in ein Datenmodell zur Integration in die PLM-Lösung überführt. Das beschreibende Systemmodell soll mit existierenden SysML Editoren editierbar sein. Die Erstellung des Systemmodells soll iterativ erfolgen. Die Überführung in die PLM-Lösung erfolgt mithilfe des SE VPE Datenschemas, welches alle Objekt- und Beziehungstypen innerhalb des Systemmodells definiert. Der SysLM-Backbone stellt Funktionalitäten zur Verwaltung zur Verfügung, so dass bei der Entwicklung Vertreter aller beteiligten Disziplinen eingebunden werden können. Darüber hinaus erlaubt die Integration in die PLM-Lösung eine Nachverfolgbarkeit auf Element- und Propertyebene.

Daraus ergeben sich folgende Forschungsfragen:

  • Wie kann der interdisziplinäre Charakter des Systemmodells zu einer besseren Nachverfolgbarkeit der Abhängigkeiten zwischen Produktanforderungen und Entwicklungsergebnissen in einer PLM-Lösung beitragen?
  • Auf welcher Detailebene sind Beziehungen zwischen Produktbeschreibungselementen für die Nachverfolgung derer Abhängigkeiten notwendig (Element-, Propertyebene)?
  • Wie können die intern vernetzten Strukturen des Systemmodells der PLM-Lösung mitverwaltet werden (z.B. Material-, Stoff- und Signalflüsse in Funktionsmodellen, beliebige Beziehungen unter Elementen der logischen Systemarchitektur)?
  • Welche weiteren Aspekte des Systemmodells (z.B. Systemverhalten, Anwendungsfälle und Analysesichten) erfordern eine zentrale Verwaltung (Varianten, Änderungsmanagement, Versionierung) in der PLM-Lösung?

Resultate

  • Integration von SE in den über den SysLM-Backbone gesteuerten Entwicklungsprozess
  • Nachverfolgung evtl. Auswirkungen von Änderungen auf die Anforderungen
  • Frühe anforderungs- und funktionsorientierte Systemspezifikation
  • Referenzmodell für disziplinspezifische Aufgaben für die Detailentwicklung

Quellen:

  • Eigner, M.; Dickkopf, T.*; Schulte, T.; Schneider, M.: „mecPro² - Entwurf einer Beschreibungssystematik zur Entwicklung cybertronischer Systeme mit SysML“, in: Schulze, S.; Muggeo, C. (Hrsg.): Tag des Systems Engineering, Hanser Verlag, München 2015, S. 163-172. – ISBN: 978-3-446-44729-5.
  • Pfenning, M.*; Muggeo, C.: „Die Rolle von MBSE und PLM im Industrial Internet“, in: Schulze, S.; Muggeo, C. (Hrsg.): Tag des Systems Engineering, Hanser Verlag, München 2015, S. 279-287. – ISBN: 978-3-446-44729-5.
  • Eigner, M.; Muggeo, C.*; Dickopf, T.; Faißt, K.-G.: "An Approach for a Model Based Development Process of Cybertronic Systems”, Proc. of the 58th  Ilmenau Scientific Colloquium, Technische Universität Ilmenau, 08 – 12 September 2014, Ilmenau 2014.

* = korrespondierender Autor. A = Artikel. V = Vortrag.

Lehrstuhl VPE

   

Forschungsschwerpunkt

Model Based Systems Engineering
Methoden der modellbasierten
Virtuellen Produktentwicklung [pdf]

Ansprechpartner

Professor Dr.-Ing.
Martin Eigner 
Gebäude 44, Raum 314
Gottlieb-Daimler Straße
67663 Kaiserslautern

Tel.: +49 (0)631 / 205 3871
Fax.: +49 (0)631 / 205 3872
Email: eigner[at]mv.uni-kl.de

Dipl.-Ing. Thomas Dickopf
Gebäude 44, Raum 316
Gottlieb-Daimler Straße
67663 Kaiserslautern

Tel.: +49 (0)631 / 205 3787
Fax.: +49 (0)631 / 205 3872
Email: thomas.dickopf[at]mv.uni-kl.de
 

Dipl.-Wirtsch.-Ing.
Christian Muggeo
Gebäude 44, Raum 315
Gottlieb-Daimler Straße
67663 Kaiserslautern

Tel.: +49 (0)631 / 205 3990
Fax.: +49 (0)631 / 205 3872
Email: muggeo[at]mv.uni-kl.de

Kontakt

Technische Universität Kaiserslautern
Lehrstuhl für Virtuelle Produktentwicklung (VPE)

Postfach 3049
D-67653 Kaiserslautern

Email: vpeinfo[at]mv.uni-kl.de
www: http://www.mv.uni-kl.de/vpe
 

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