Model-Based Systems Engineering – auch für KMU Intensiver Austausch dreier Unternehmen - KEM

Model-Based Systems Engineering – auch für KMU

Intensiver Austausch dreier Unternehmen

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Ein durchgängiges virtuelles Systemmodell, von den Anforderungen bis zu den Entwicklungsergebnissen der Fachdisziplinen – das ist die Krönung einer erfolgreichen Einführung von MBSE. Aber vorher gibt es viel zu tun: Harting Applied Technologies, Elha Maschinenbau Liemke und Friedrich Remmert entwickeln, bauen und installieren kundenspezifische Anlagen. Im Spitzencluster it’s OWL tauschen sie sich über SE und für den Mittelstand geeignete MBSE-Werkzeuge aus. Das Fraunhofer IEM als Forschungspartner moderiert diesen Austausch.

Kirsten Harting, Kommunikation Produktentstehung, Fraunhofer IEM

Spezialisierte, kundenspezifische Lösungen mit möglichst kurzen Lieferzeiten unter Wiederverwendung etablierter Komponenten: Ähnliche Herausforderungen in der Produktentwicklung der drei Maschinenbauer Harting Applied Technologies, Elha Maschinenbau Liemke und Friedrich Remmert führen zu den gleichen Motiven, den Ansatz des Systems Engineering voranzutreiben: Methoden des Model-Based Systems Engineering (MBSE) ermöglichen eine schnelle disziplinübergreifende Systemspezifikation sowie einen durchgängigen Entwicklungsprozess, der Anforderungen, Funktionen und Lösungselemente verknüpft und damit auch ein effizientes Änderungsmanagement ermöglicht. In Projekten mit dem Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM arbeiten die drei Unternehmen gemeinsam an Methoden und Herangehensweisen für ihre Entwicklungsprojekte und -prozesse mit besonderem Fokus auf das mittelständische Umfeld. Mit einem entsprechenden Softwaretool könnten die Modelle noch besser ausgearbeitet und analysiert werden.
Die Potenziale der Werkzeuge sind bekannt: Entwickler erschaffen ein virtuelles Abbild ihres Systems, das durch Funktions- und Wirkstrukturen mit ihren etablierten CAD-Modellen verknüpft ist. Alle erarbeiteten Anforderungen sind digital hinterlegt und für alle Beteiligten über den gesamten Entwicklungsprozess verfügbar. Verändern sich Entwicklungsbedingungen oder Anforderungen, wird dies hier leicht nachvollziehbar und kann für alle Beteiligten verständlich propagiert werden. Kostenintensive Verzögerungen im Projekt werden so verhindert.
MBSE-Tools: Herausforderung im Mittelstand
Im Maschinen- und Anlagenbau etablieren sich die Ansätze Systems Engineering und MBSE, sowie die entsprechenden Software-Werkzeuge nur langsam. „Erst seit etwa 2013 erkennt die Branche die Möglichkeiten, die MBSE mit sich bringt. Erste Entwicklungsprojekte werden umgesetzt. Diese Entwicklung erkennen wir auch an der gestiegenen Beteiligung des Maschinen- und Anlagenbaus bei Fachveranstaltungen wie dem Tag des Systems Engineering (TdSE)“, so Dr. Christian Tschirner, Abteilungsleiter Digital Engineering & Collaboration am Fraunhofer IEM.
Jedes Software-Werkzeug kann dabei aber nur so gut sein, wie der methodische und konzeptionelle Ansatz, der ihm zugrunde liegt. Besonders im mittelständischen Maschinen- und Anlagenbau sind die Anforderungen an die Werkzeuge je nach Unternehmenssituation und Entwicklungszielen unterschiedlich und müssen in methodischer Vorarbeit identifiziert werden. „‚Mal eben‘ ein Modell erzeugen ist häufig nicht möglich,“ sagt Meinolf Tepper, Elha Maschinenbau Liemke. „Die Bedienung vieler Tools ist sehr komplex. In vielen KMU sind keine Ressourcen vorhanden, um mehrere Experten in Vollzeit mit den Werkzeugen arbeiten zu lassen. So muss eine große Zahl an Mitarbeitern in der Lage sein, die Werkzeuge auch ohne große Erfahrung zu bedienen.“
Welches Werkzeug passt zu wem?
In Workshops mit den drei ostwestfälischen Unternehmen testeten die Wissenschaftler des Fraunhofer IEM verschiedene Software-Werkzeuge auf ihre Leistungsfähigkeit und Anwendbarkeit. Die besondere Eignung eines Tools für die Anwendung im Mittelstand lässt sich an einer Reihe von Faktoren festmachen: Das Werkzeug sollte eine möglichst intuitive Bedienung und ein schnelles Einarbeiten und Verstehen auch ohne detaillierte Fachkenntnisse ermöglichen. „Entwicklerteams im Mittelstand setzen sich zu einem großen Teil aus Generalisten zusammen“, erläutert Meinolf Tepper. „Alle Beteiligten sollten das Tool bedienen und Änderungen pflegen können.“ Ein weiterer Faktor ist der Funktionsumfang des jeweiligen Tools: Neben den Basics – wie beispielsweise die Erstellung einer Architektur oder das Sicherstellen von Traceability – kommt es mehr denn je darauf an, dass das Werkzeug auch eine einfache Zusammenarbeit mit Partnern an den Modellen ermöglicht. „Die Funktionalität des Werkzeugs ist wichtig. Es muss nicht alles ermöglichen, sondern für den Mittelstand einen soliden Funktionsumfang aufweisen – der im Zweifel auf einfache Art und Weise auch selbst angepasst werden kann“, sagt Dr. Thomas Peitz, Technischer Leiter von Friedrich Remmert.
Als besonders wichtig empfanden die Partner die Möglichkeit, Werkzeuge zu individualisieren: Die Anwender sollten etwa die Strukturen des Werkzeugs oder das User Interface ändern und ihr Werkzeug so auf ihr eigenes Projekt oder den eigenen Aufgabenbereich zuschneiden können. Zudem ist es hilfreich, wenn das Software-Werkzeug direkt eine für KMU geeignete Modellierungsmethode unterstützt – etwa Consens. Verschiedene MBSE-Werkzeuge, davon eine Reihe von SysML-Editoren, standen zur Auswahl. Der Funktionsumfang ist oft sehr umfangreich, viele Werkzeuge sind allerdings nur unter größerem Aufwand und nur bedingt anpassbar. Das aus dem Projekt- und Qualitätsmanagement kommende MBSE-Werkzeug iQuavis weist einen vergleichsweise hohen Funktionsumfang bei leicht umsetzbaren Anpassungsmöglichkeiten auf. „Vor dem Hintergrund, dass iQuavis aus dem Qualitäts- und Projektmanagement stammt – und nicht aus der Software-Entwicklung – haben wir uns für ein Pilotprojekt mit iQuavis entschieden. Hier wollen wir überprüfen, wie wir das Thema MBSE und unser agiles Projektmanagement mit diesem Werkzeug unterstützen können“, sagt Volker Huckriede, Technischer Leiter Sondermaschinenbau, Harting Applied Technologies.
Fachgruppe SE trifft sich zum Thema Tools
Harting Applied Technologies, Elha Maschinenbau Liemke, Friedrich Remmert und das Fraunhofer IEM arbeiten im Rahmen von zwei Netzwerken der Region Ostwestfalen-Lippe zusammen: Der Spitzencluster it’s OWL und OWL ViProSim. Die Erkenntnisse zum Einsatz von MBSE-Werkzeugen im Mittelstand kommen auch in weiteren Projekten der Technologienetzwerke zum Einsatz. So stellt Meinolf Tepper von Elha Maschinenbau Liemke seine Erfahrungen beim nächsten Treffen der Fachgruppe Systems Engineering am 18. Mai 2017 am Fraunhofer IEM in Paderborn vor. Einen zweiten Anwendervortrag hält Dr.-Ing. Christian von Holst, John Deere. In einer Tool-Arena können Teilnehmer außerdem verschiedene Software-Werkzeuge kennenlernen und diskutieren. Anmeldungen zur Fachgruppe sind möglich auf:

Zu dieser Rubrik

Info

Die zunehmende Komplexität von Maschinen und Anlagen stellt Unternehmen vor große Herausforderungen. Für die Produktentwicklung werden ein ganzheitliches Systemverständnis und die Betrachtung des gesamten Lebenszyklus erforderlich. Im Rahmen des Spitzenclusters it‘s OWL – Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe – wurde 2014 die Fachgruppe Systems Engineering gegründet. Ziel ist es, disziplinübergreifende Methoden für die Entwicklung von intelligenten Maschinen und Anlagen in die Praxis zu bringen. Partner sind
  • das Fraunhofer IEM,
  • Dassault Systèmes,
  • die Netzwerke OWL Maschinenbau,
  • OWL ViProSim,
  • Digital in NRW – Das Kompetenzzentrum für den Mittelstand sowie
  • die Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE).
Systems Engineering ist ein wichtiges Forschungsgebiet im Technologie-Netzwerk it‘s OWL. Entwurfstechniken unterschiedlicher Disziplinen werden zu einer übergreifenden Entwurfssystematik zusammengeführt, die in Modellierungs- und Simulationsmethoden verfügbar gemacht wird. Dadurch können Unternehmen die Effektivität und Effizienz ihrer Produktentwicklung steigern. Entwicklungszeiten werden verkürzt, Abstimmungsbedarfe und nachträgliche Änderungen entfallen und die Produktqualität steigt.
Hinweis: Veröffentlichungen der Fachgruppe SE in der KEM Konstruktion Systems Engineering finden Sie auch auf der Website der Fachgruppe SE. Zusätzlich besteht für Teilnehmer die Möglichkeit, ein Printabonnement zum ermäßigten Preis zu beziehen. Termine und Infos zu Veranstaltungen finden Sie unter:
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