Fraunhofer IPK

Institut für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik

Systems Engineering

Ganzheitliches Modell-basiertes Systems Engineering (engl. Holistic model-guided Engineering)

Systems Engineering ist ein Themenfeld, das unterschiedliche Vorgehensweisen und Methoden für die Entwicklung komplexer Systeme zusammenfasst. Die Komplexität von Systemen lässt sich dabei üblicherweise auf die Unterschiedlichkeit der Systemelemente zurückführen. So entsteht beispielweise bei einem Produkt-Service-System (PSS) die Komplexität durch die integrierte Betrachtung von Produkteigenschaften und -funktionen im direkten Kontext der Dienstleistungen, im Rahmen derer sie genutzt werden, und die zeitgleich entwickelt werden. Bei mechatronischen Systemen hingegen besteht die Herausforderung in der Abstimmung zwischen den Entwicklungsarbeiten der unterschiedlichen Fachdisziplinen, der Mechanik, der Elektronik und der Software. In beiden Fällen ist die Komplexität durch die anspruchsvolle Abstimmung zwischen unterschiedlichen Entwicklungssträngen bzw. Aufgabenbereichen innerhalb eines Entwicklungsprojektes begründet. Es wird also deutlich: bei der Entwicklung komplexer Systeme ist eine strukturierte und gezielte Abstimmung zwischen unterschiedlichen Fachexperten ein zentraler Erfolgsfaktor.

Es lassen sich drei Dimensionen der Abstimmung innerhalb komplexer Systementwicklungsprojekte identifizieren:

  • die Abstimmung zwischen Verantwortlichen für unterschiedliche Lebenszyklusphasen (z.B. Entwicklung, Fertigung und Wartung und Instandhaltung),
  • die Abstimmung zwischen Verantwortlichen für unterschiedliche organisatorische Aufgabenbereiche (z.B. Entwicklungsabteilung, Projektmanagement, Qualitätsmanagement und Marketing) und
  • die Abstimmung zwischen unterschiedlichen Fachdisziplinen, die für die Gestaltung unterschiedlicher Systemkomponenten/-module verantwortlich sind (z.B. Maschinenbauer, Elektrotechniker und Informatiker).

Für all diese Abstimmungsbereiche existieren Vorgehensweisen und Methoden, die diese unterstützen sollen. Dabei können drei Dimensionen der Unterstützung unterschieden werden:

  • Unterstützung für die Planung und Steuerung von Abläufen (Vorgehensweisen, Prozesse, etc.),
  • Unterstützung für die Planung und Steuerung von Projekten mit dem Fokus auf Kalenderdaten und Ressourcen und
  • Unterstützung für die Gestaltung von Systemkomponenten/-modulen.

Für all diese Bereiche werden am Geschäftsfeld Virtuelle Produktentwicklung (VPE) des Fraunhofer-Instituts für Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik (IPK) Methoden entwickelt, welche die einzelnen Mitarbeiter innerhalb eines Systementwicklungsprojekts bei der Arbeit und der Abstimmung mit Kollegen und externen Partnern unterstützen. Derzeit stehen dabei die folgenden Fragestellungen im Fokus unserer Forscher:

  • Wie kann eine gezielte Abstimmung von Experten unterschiedlicher Lebenszyklusphasen dazu beigetragen, nachhaltigere Produkte zu entwickeln?
  • Wie kann durch eine gezielte Verknüpfung unterschiedlicher Aufgabenbereiche innerhalb eines Produktentwicklungsprojekts, wie z.B. der Anforderungsspezifikation, der Funktionsmodellierung und der Produktstrukturentwicklung die Analyse von Abhängigkeiten innerhalb von Systemen vereinfacht werden?
  • Wie können durch eine integrierte Entwicklung von Produkten und den Dienstleistungen, im Rahmen derer sie genutzt werden, sogenannte Produkt-Service-Systeme geschaffen werden?
  • Wie kann durch eine engere Verknüpfung zwischen Projektmanagement und Entwicklungsabteilungen die Einhaltung von Projektplänen besser gewährleistet werden.

Besonders wichtig ist es bei der Beantwortung dieser Fragen, neben rein fachlichen prozessorientierten Fragestellungen immer auch die Möglichkeiten moderner IT-Unterstützung und die tatsächlichen Gegebenheiten der entwickelnden Unternehmen zu berücksichtigen. Unsere jahrelange Erfahrung in der Prozessberatung und unsere fundierten Kenntnisse der IT-Werkzeuge, die in der virtuellen Produktentwicklung eingesetzt werden, helfen uns dabei ganzheitliche Lösungen zu entwickeln. Gemeinsam mit anderen Forschungsinstituten und Industriepartnern sind wir stets darum bemüht, die Komplexität von Systementwicklungsprojekten besser beherrschbar und erfolgreicher zu machen. Gerne unterstützen wir dabei auch Sie.

Ihr Ansprechpartner für Systems Engineering im Geschäftsfeld Virtuelle Produktentstehung ist Prof. Dr.-Ing. Rainer Stark.