Vorlesung 1 Flashcards
Beispiele für mechatronische Teilsysteme im Auto
Motormanagement (Start-Stop-Automatik, Schubabschaltung, Abgasrückführsteuerung, …)
Kommunikation (Radio, Bordcomputer, Autotelefon, …)
Sicherheit
Komfort (Zentralverriegelung, Fahrwerkregelung, Heizung, …)
Evolution industrieller Produkte in Richtung Smarter Produkte
Mechatronische Produkte (MP) ==> Intelligente Mechatronische Produkte (MP + Intelligenz) ==> Cyber-Physische Systeme (IMP + Kommunikation) ==> Smarte Produkte (CPS + Internet-basierte Services)
Was ist das Internet of Everything (IoX)?
IoX = Internet of Data (IoD), Internet of Humans (IoH), Internet of Service (IoS), Internet of Things (IoT)
Hier nicht sicher, ob das überall nicht eher + anstatt Komma sein sollte?!?!
Eigenschaften Smarter Produkte und Produkt-Service Systeme
Vernetzung und Konnektivität mit Plattformen und Ecosystemen
Eingebettete Intelligenz über Software, Prozessoren, Aktoren und Sensoren
Individualität und Wandlungsfähigkeit
Intuitive Interaktions- bzw. Benutzerschnittstellen und User Experience
Neue, verfügbarkeits- oder ergebnisorientierte Geschäftsmodelle
Herausforderungen für den durchgängig digitalen Smart Engineering Lifecycle (3 Stück)
Lebenszyklusbegleitende Engineering- und Absicherungsprozesse
Neue Engineering-Visualsierungsmethoden und -technologien
Interdisziplinäres, agiles Systems-Engineering der Produkte, Produkt-Servicesysteme und Ecosysteme
Integration von Produkten, Services und Geschäftsmodellen
Durchgänge Modellbildung und -simulation, beginnend in den frühen Engineeringphasen
Lifecycle Management smarter Produkt-Service Systeme?
PPT
Zentrale Herausforderungen für das integrierte Lifecycle Management von morgen
Informations- und prozesstechnische Integration der Disziplinen, insbesondere Service Engineering
Management virtueller Produktzwillinge und -instanzen
Integriertes Informationsmanagement entlang des gesamten Lifecycles (u.a. IoT)
Modulare, offene und flexible IT-Architekturen
Analytics basierte Assistenz und Services für Produktnutzer und Produktentwickler
Zentrale Herausforderungen bei der Entwicklung smarter Produkte (2 nennen)
Produktkomplexität
Heterogenität der Produktentwicklungsdomänen (Denkweisen, Erfahrungen, …)
Langwierige sequenzielle Abläufe verbunden mit “throw-it-over-the-wall”-Mentalität
Woher entstammen die Grundlagen und die Anwendungen des Systemdenkens (System Thinking)?
Theoretische Grundlagen kommen von der Systemtheorie
Praktische Anwendung kommt vom Systems Engineering
System Thinking Definition
System Thinking is the understanding of a system by examining the linkages and interactions between the components that comprise the entirety of that defined system
Was ist Emergence und wie steht es zu System Thinking?
Emergence ist der Wert bzw. Nutzen von Systemdenken
Emergence refers to what appears, materializes, or surfaces when a system operates. Obtaining the desired emergence is why systems are built. Understanding emergence is the goal - and the art - of systems thinking.
Vier Schritte des Systemdenkens
1) Identifiziere das System (Was ist die Form und die Funktion des Systems?)
2) Bestimme die Systemelemente (Was gehört zum System? Wie sieht die Form und die Funktion der Bestandteile aus?)
3) Identifiziere die Beziehungen (Welche Beziehungen bestehen zwischen den Elementen?)
4) Bestimme das Resultat (Verhalten) (Was resultiert aus dem Zusammenschluss der Bestandteile?)
Definition Form
Form beschreibt was das System ist, die physikalische oder informationelle Darstellung/Ausgestaltung die existiert bzw. die das Potenzial hat zu existieren. Form beinhaltet die Komposition aller Elemente des Systems (Objekte) und die Struktur, also die Verknüpfung, dieser Elemente und ist gewissermaßen der konkrete Träger der Funktion
FORM = Objekte + Struktur
Definition Funktion (Systemfunktion)
Funktion ist, was das System macht; seine Aktionen, Operation, Transformationen und Ergebnisse und somit den Wert/Nutzen des System erzeugt
FUNKTION = Prozess + Operant
Dekomposition (Schritt 2)
Dekomposition ist die Zerlegung eines großen Objekts in kleinere Objekte. Z.B. ein System in seine Teilsysteme, ein Teilsystem in seine Baugruppen, eine Baugruppe in seine Bauteile
Systemgrenze (Schritt 2)
Die Systemgrenze legt den Kontrollraum des Systems Engineer fest. Sie zeigt, was Teil des Systems ist und was Akteure, Begleitsysteme sind, die in der Systemumgebung/Systemkontext liegen und mit dem System interagieren. Also was ist Teil des Systems und was ist außerhalb.
Formale/Physische Beziehung (Schritt 3)
Formale/Physische Beziehungen beschreiben eine statische Beziehung. Diese Beziehungen existieren fest über einen gewissen Zeitraum und beschreiben, welche Systemelemente wie physisch miteinander verbunden sind.
Funktionale Beziehung (Schritt 3)
Funktionale Beziehungen beschreiben eine dynamische Beziehung, hier “passiert” etwas. Sie beschreiben eine Interaktion zwischen den Systemelementen (z.B. Austausch von Blut vom Herzen zur Lunge)
Charakteristika des Systemdenkens
Interdisziplinärer Ansatz
Denken in Zusammenhängen
Einordnung von Dingen in ein größeres Ganzes
Ansatz zur Beschreibung und Veranschaulichung realer komplexer Systeme
Basis für ein ganzheitliches Handeln zur Lösung komplexer Probleme
Nutzungsgebiete des Systemdenkens
Entwurf und Aufbau von Systemen
Verständnis und Rückverfolgbarkeit von Änderungen in Produkten
Erlangen von Verständnis über das Verhalten und die Leistung von existierenden Systemen
Was beschreibt VPE
VPE beschreibt den Einsatz von IT-Lösungen in allen Phasen der Produktentwicklung. Alle Methoden der VPE basieren darauf, die Entwicklungsstufen zu beschreiben, zu dokumentieren, zu optimieren bzw. simulieren und die Informationen der nächsten Entwicklungsstufe zur Verfügung zu stellen.
Was ist Systems Engineering
… ein interdisziplinärer Ansatz und ein Mittel, die Verwirklichung erfolgreicher Systeme zu ermöglichen. Der Ansatz zielt darauf ab, Kundenbedürfnisse und die nötige Funktionalität früh im Entwicklungsprozess zu definieren, die Anforderungen zu dokumentieren und dann unter Berücksichtigung des Problems in seienr Gesamtheit mit dem Systementwurf und der Abstimmung mit dem Kunden fortzufahren. SE betrachtet sowohl die wirtschaftlichen als auch die technischen Bedürfnisse des Kunden, mit dem Ziel, ein qualitativ hochwertiges Produkt zu erzeugen, das den Bedürfnissen der Nutzer gerecht wird.
(KURZFASSUNG: SE ist ein methodischer, interdisziplinärer Ansatz der Entwicklung, der Realisation, dem technischen Management, dem Betrieb und der Stillegung eines Systems.)
Modellbasiertes Systems Engineering (MBSE)
MBSE unterstützt die durchgehend rechnerunterstütze, formale Modellbildung und Dokumentation entlang aller entwicklungsrelevanten Phasen des Produktlebenszyklus mit der Zielsetzung der Weitergabe in die nächste Entwicklungsphase sowie der Weiterverwendung dieser Modelle für Simulation, Validierung und Verifikation und Rückverfolgung.
Welche Vorgehensmodelle für die Produktentwicklung gibt es?
Mechanik-zentriete Vorgehensmodelle
Elektrotechnikzentrierte Vorgehensmodelle
Software-zentrierte Vorgehensmodelle
Disziplinen-übergreifende Vorgehensmodelle
Was sind Vorgehensmodelle?
Vorgehensmodelle der Produktentwicklung beschreiben Ablaufmuster, die als Hilfsmittel zum Planen und Steuern von Produktentwicklungsprozessen dienen können.
Varianten von Plattformen in Kombination mit physischen Assets
hoher Asset-Besitz (BMW), geringes Plattform-Ökosystem
mittlerer Asset-besitz (Car2go)
geringer Asset-Besitz (Moovel)
kein Asset-Besitz (Uber)
Charakteristika V-Modell VDI 2206 (3 nennen)
Interdisziplinarität
Mehrfaches Durchlaufen des V-Modells bei komplexen Produkten
Integrativer Entwurf von Produkt und Produktionssystemen
Flexible, generische Grundausrichtung (wesentliche Teilschritte)
Produktlebenszyklus und zugehörige Struktur
Produktplanung (Anforderungsstruktur)
Produktentwicklung (Funktionsstruktur, Produktstruktur (as designed))
Fertigungsplanung (Fertigungsstruktur (as should build))
Herstellung (Vertriebsstruktur (as built))
Produktnutzung (Wartungsstruktur (as maintained))
Inhalte von Systemmodellen
Struktur, Kontext, Verhalten, Parameter, Analyse & Verifikation, Anforderungen
Anforderungen an die Erstellung eines Systemmodells (oder: was sind die Hauptpfeiler, aus denen ein Systemmodell erstellt wird?)
Eine Sprache .. in der man das System verkörpert
Einen Prozess / eine Methode .. entlang der man das Systemmodell aufbaut
IT-Tool .. mit dessen Hilfe man das Systemmodell generiert
Definition Modellierungssprache
Eine Modellierungssprache ist eine künstliche Sprache, die zum Darstellen von Informationen, Wissen, oder
verschiedenen Systemen in einer Struktur dient, die durch ein konsistentes Regelwerk definiert wird. Die Regeln dienen
zur Interpretation der Bedeutung einzelner Komponenten in dieser Struktur.
Anforderungen an Modellierungssprachen (2)
• Darstellung von Systemanforderung in Form von Modellen. • Unterstützung von Analyse und Evaluation des Systems zur Lösung von Anforderungs- und Designbelangen. • Unmissverständliche Kommunikation von Systeminformationen zwischen unterschiedlichen Stakeholdern.
Arten von Modellierungssprachen
prozessspezifische Modellierung
systemspezifische … (hierzuzählt auch OPM und SysML)
disziplinspezifische … (UML)
servicespezifische …
Die vier Säulen der SysML erklären
Struktur
Verhalten
Parameter
Anforderungen
SysML-Diagramme Hierarchie skizzieren
PPT
