Systems Engineering Leadership
Refine
Year of publication
- 2019 (5)
Document Type
- Master's Thesis (5)
Language
- German (5)
Has Fulltext
- yes (5)
Is part of the Bibliography
- yes (5)
Keywords
- Systemtechnik (2)
- Baugruppe (1)
- Digitalisierung (1)
- Produktentwicklung (1)
- Verkehrsleitsystem (1)
Institute
Das Ziel dieser Masterarbeit ist das Erarbeiten einer modularen Baugruppe, die die Funktionen der Kollimation und Filtration von Primärröntgenstrahlung in Röntgen- und Computertomographiesystemen für industrielle Anwendungen erfüllt. Hierfür sind die physikalischen Grundlagen zur Röntgenstrahlung und den Effekten, die diese hervorruft, bestimmt. Mit diesen Grundlagen ist ein allgemeines CT-System anhand von Komponenten und Funktionen erstellt worden. Mithilfe der Zusammenhänge und Erkenntnisse aus wissenschaftlichen Beiträgen sind Anforderungen an die Baugruppe definiert.
Zur Modularisierung der Baugruppe sind Methoden verglichen und ein Vorgehen zur Entwicklung erarbeitet worden. Das Vorgehen orientiert sich hauptsächlich an der von Erixon (1998) veröffentlichten Arbeit. Die Baugruppe ist, ausgehend von den Anforderungen über die Funktionen bis hin zu Lösungsprinzipien, für die technische Umsetzung ausgearbeitet. Aus den Prinzipen werden Komponenten und eine Architektur erarbeitet, die sich in Module teilen lässt ist. Es sind vier Modulkonzepte dargestellt und diese werden anhand der Kriterien Modularität, Variantenbildung und Funktionsabhängigkeit bewertet. Resultierend aus der Bewertung, wurde ein Konzept ausgewählt, das anhand eines Modulsteckbriefs beschrieben ist. Die Dokumentation und Darstellung erfolgen mit Diagrammen des modellbasierten System Engineerings Methode.
Bei dieser praxisnahen Problemstellung kann gezeigt werden, wie ein Teil eines Gesamtsystems unabhängig zu diesem entwickelt und gelichzeitig modularisiert werden kann. Das Ergebnis erbrachte Module, die simultan voneinander entwickelt werden können, ohne dass eine weitere Abstimmung zwischen den Entwicklern/-innen nötig wäre. Die Ergebnisse lassen sich zum einen für die Entwicklung der beschriebenen Baugruppe nutzen, zum anderen geben sie Aufschluss darauf, wie Systeme ausgehend von Elementen zum Gesamtsystem modularisiert werden können.
Diese Arbeit befasst sich mit dem Thema der Akzeptanz von großen Systemen, im speziellen von Verkehrsmanagementzentralen, welche für mehrere Autobahntunnel und Autobahnabschnitten zuständig sind. Durch die steigende Nutzung von motorisierten Fahrzeugen auf Autobahnen, steigt auch die Gefahr von Unfällen. Um die Verkehrsteilnehmer schnellstmöglich zu informieren und die Streckenführung zu optimieren, ist es erforderlich, dass verschiedene Systeme zusammenarbeiten und Informationen untereinander austauschen.
Die verschiedenen Systeme auf dem Autobahnnetz (Wetterstation, Pumpstation, Geschwindigkeitsanzeigen, Tunnelsteuerungen, etc.) sammeln Daten und geben diese an eine übergeordnete Überwachungszentrale weiter, welche auf Basis der erfassten Daten eine Entscheidung trifft und den Verkehrsfluss bei Bedarf verändert. Das Problem hierbei liegt darin, dass es mehrere übergeordnete Überwachungszentralen gibt und diese jeweils nur einen kleinen Teil des Autobahnnetzes überwachen. Ein Datenaustausch zwischen den übergeordneten Überwachungszentralen findet nur marginal statt.
Um das Problem der Datenbrüche zwischen den Überwachungszentralen zu beseitigen, kann eine zentrale Verkehrsmanagementzentrale eingeführt werden, bei der sämtliche Daten zusammengeführt werden. Die einzelnen Überwachungszentralen erhalten über die zentrale Verkehrsmanagementzentrale Zugriff auf ihren Abschnitt, jedoch bekommen sie auch (bei Bedarf) sämtliche Information des gesamten Autobahnnetzes. Dies hat zudem den Vorteil, dass im Falle eines Unfalls, eine andere Überwachungszentrale bei der Abwicklung unterstützen kann.
Ein neues System dieser Art bietet viele Vorteile, jedoch müssen im ersten Schritt die entsprechenden Anforderungen, Aufgaben und Abläufe erhoben werden. Dies wird auf Basis des Task-Technology-Fit Modells durchgeführt, da bei diesem Modell nicht nur die funktionalen Anforderungen betrachtet werden, sondern auch die Bedürfnisse der mit dem System arbeiteten Personen. Die Anforderungen (funktional, technisch und persönlich) werden durch einen Fragebogen (offene Fragen), persönliche Gespräche und Beobachtungen ermittelt.
Auf Basis der Ergebnisse aus Fragebogen, Gespräche und Beobachtungen, wird ein Prototyp einer übergeordneten Verkehrsmanagementzentrale erstellt, welche die geforderten Funktionen und Prozesse enthalten. Dieser Prototyp wird von mehreren Gremien bewertet und dient als Basis für weitere Entscheidungen über die Umsetzung der tatsächlichen übergeordneten Verkehrsmanagementzentrale.
Weltweit ist die Digitalisierung sowie damit verbundene Chancen ein Thema. Vorwiegend in Deutschland finden jedoch immer noch verhältnismäßig wenige Firmen den Mut, den für das eigene Unternehmen richtigen Weg zur digitalen Transformation zielstrebig anzugehen und sicher zu meistern. Ein Grund für die zögerliche Haltung kann daran ausgemacht werden, dass zu viele unbeantwortete Fragen und unabschätzbare wirtschaftliche Risiken ein Hindernis darstellen.
Systemmodelle bieten eine gute Möglichkeit Transparenz zu schaffen und Fragen zu betrachteten Systemen zu beantworten. In dieser Masterarbeit wird anhand eines Fallbeispiels ein Weg aufgezeigt, wie diese Fragen ausschließlich mittels Methoden des „Model Based Systems Engineering (MBSE)“ beantwortet und damit Entscheidungsgrundlagen erarbeitet werden können. Dies beinhaltet insbesondere Vorschläge zur Analyse von Informationen beziehungsweise Daten direkt in einem Systemmodell. Im Kontext der „Industrie 4.0“ und der „Data Analytics“, bei denen es darauf ankommt, dass Informationspfade korrekt miteinander verknüpft sind, wird zugleich evaluiert, wie sich dessen Inhalte und Prinzipien auf Methoden des MBSE auswirken.
"Model-Trust" in MBSE-Teams
(2019)
Dynamik und Wettbewerb verlangen nach mehr Lösungen in kürzerer Zeit, was zu einer steigenden Anzahl an Produktvarianten und Modellen führt. Die disziplin- und lebensphasenübergreifende Zusammenarbeit nimmt dabei zu, Aufwände für Kommunikation und Abstimmung steigen. Modelle sollen helfen, Effizienz und Qualität dieser Entwicklungsprozesse zu fördern und den Bedarf an physischen Prototypen zu senken. Fehlt Akteuren das Vertrauen in Modelle, kann dies zu hohen Mehrkosten und redundanten Arbeitsaufwänden führen. Der Fokus dieser Arbeit lag auf der Frage, welche Faktoren das Modell-Vertrauen von Akteuren in MBSE-Kontexten beeinflussen. Das Zusammenspiel von modellbasierter Kollaboration, der Akzeptanz neuer Technologien und Arbeitsweisen sowie Vertrauensdynamiken in Teams wurden betrachtet. Auf Basis einer Literaturrecherche, semistrukturierten Experteninterviews und einer Auswertung mittels offener und axialer Kodierung wurde eine konzeptionelle Wirkungslogik entwickelt, dargestellt und beschrieben. Drei Faktoren für Modell-Vertrauen wurden identifiziert und beschrieben (1. Stillung des Informationsbedarfs durch das Modell, 2. Klarheit über Tragweite und Verwendung des Modells, 3. Genauigkeit der Modellierung). Vier Wirkungskreisläufe wurden identifiziert, welche für die Bildung von Modell-Vertrauen bedeutsam sind (1. Entstehen einer MBSE-Initiative, 2. Interne Vernetzung von Akteuren, 3. Akzeptanz von MBSE-Praktiken und –Werkzeugen, 4. Institutionalisierung bzw. Standardisierung von MBSE-Praktiken innerhalb einer Organisation).
Nutzenpotenzial von modellbasiertem Systems Engineering in der industriellen Produktentwicklung
(2019)
Die Entwicklung von cybertronischen Produkten hat in den letzten Jahren und Jahrzehnten enorme Fortschritte gemacht. Die Anteile an Software und die Vernetzung der Komponenten und Produkte hat stetig zugenommen und wird in Zukunft noch weiter zunehmen. Technologien wie Internet of Things oder auch künstliche Intelligenz werden verstärkt Einzug in die Produktentwicklung halten und die Komplexität und Vernetzung werden stetig zunehmen. Modell-Based Systems Engineering könnte ein Ansatz sein, um diese Herausforderungen anzugehen und zu meistern. Wenn sich eine Firma dazu entscheidet, Model-Based Systems Engineering einzuführen, dann muss die Einführung gut geplant und koordiniert sein. Das Aufzeigen des Nutzenpotenzials ist ein wesentlicher Faktor, damit das Management überzeugt werden kann und somit die Einführungsinitiative unterstützt. Es stellt sich die Frage, ob bei der Einführung und der Anwendung von Model-Based Systems Engineering der Nutzen sichtbar gemacht werden kann. Der Literaturreview zeigt, dass dieser Nutzen in unterschiedlichen Bereichen wie Zusammenarbeit unter den Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen, im Entwicklungsprozess oder durch eine erfolgreiche Produkteinführung sichtbar gemacht werden kann, aber eine genaue Messung nicht einfach erreichbar ist. Basierend auf den theoretischen Erkenntnissen wird ein erstes Nutzenmodell erstellt, welches die Basis für die empirischen Untersuchungen legt. Mittels der Durchführung eines World Cafés werden Erkenntnisse bezogen auf den Nutzen von modellbasiertem Systems Engineering und Hindernisse bei der Einführung gewonnen. Interviews mit Experten und Expertinnen haben diese Einsichten weiter detailliert. Es werden Zusammenhänge zwischen dem Bedarf an Systems Engineering, den Voraussetzungen für eine Einführung, den Widerständen bei der Umsetzung und dem sichtbaren Nutzen abgeleitet und dargestellt. Das Ergebnis dieser Arbeit ist ein Nutzenmodell von modellbasiertem Systems Engineering im Kontext der Einführung in einem Industrieunternehmen. Abgeleitet vom Nutzenmodell wurden Hypothesen aufgestellt und konkrete Handlungsempfehlungen für die Praxis formuliert.