Problemstellung

Die Entwicklung von mechatronischen, eingebetteten Systemen stellt heutzutage eine Notwendigkeit dar, zumal elektronische Komponenten als Treiber für inzwischen 60 % aller Innovationen sowie deren vorrangigen Einsatz in Systemapplikationen [Dannenberg, J. et al: 2015 car innovation. 2007] verantwortlich zeichnen. Die Herausforderung besteht nun darin, die dadurch bedingte zunehmende Vernetzung der disziplinspezifischen Entwicklungen innerhalb eines Produktes und damit dessen immanente Komplexität zu beherrschen. Diese Komplexität zeichnet sich vor allen Dingen durch die gegenseitige Beeinflussung der Systemkomponenten untereinander, aber auch die der entwickelnden Disziplinen und deren spezialisierten Werkzeuge aus [Tudorache, T.: Employing Ontologies for an Improved Development Process in Collaborative Engineering. 2006]. Die Integration der unterschiedlichen, meist isolierten Vorgehensweisen, Modelle und Werkzeuge der beteiligten Akteure stellt dabei eine zentrale Herausforderung für die modellbasierte Entwicklung dar.

Problemstellung

Integrationsbarrieren aufgrund unterschiedlicher Modelle und Werkzeuge der beteiligten Fachdisziplinen ohne Traceability (Quelle: opTRAC)

 

Die „Methode der durchgängigen Nachverfolgbarkeit“ (Traceability) ist eine vergleichsweise schlanke Vorgehensweise, um isolierte Entwicklungsmodelle und -werkzeuge zu integrieren. Abhängigkeiten zwischen einzelnen Elementen der Entwicklungsartefakte (bspw. Anforderungen, Funktionen, Produktstrukturen), die bisher nur implizit durch das Wissen der Entwickler repräsentiert sind, werden dabei mit Hilfe von Verknüpfungen explizit abgebildet.

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Abhängigkeiten zwischen den Datenartefakten der mechatronischen Produktentwicklung (Quelle: opTRAC)

 

Wichtige Informationen sind somit leichter auffindbar, wodurch sowohl Zeit eingespart als auch Fehler vermieden werden können. Diese Bereitstellung von Entwicklungswissen und -zusammenhängen sowie die Nachverfolgbarkeit von Designentscheidungen wird künftig eine vorrangige Bedeutung in der Wertschöpfung von Produkten haben.

Dem trägt auch die ISO 26262 „road vehicles – functional safety“ für sicherheitsrelevante elektrische/elektronische Systeme in Kraftfahrzeugen Rechnung und schreibt Traceability für die Entwicklung von Embedded Systems vor.

Aktuelle Studien belegen jedoch, dass eine Umstellung der Vorgehensweisen in der Entwicklung mechatronischer Systeme in naher Zukunft unausweichlich ist, da die Anwendung von Traceability bislang unüblich ist. Dies ist vor dem Hintergrund, dass Entwickler in Entwicklungsprojekten, bei denen Traceability praktiziert wurde, zum Teil äußerst kritisches Feedback gegeben haben, bedenklich. So berichten Keller et al. einerseits von dem großen Bedarf an Traceability. Andererseits haben erfahrene Entwickler deren Matrix-basierte Methode jedoch als für Ingenieure untauglich bewertet [Keller, R. et al.: Matrices or node-link diagrams: which visual representation is better for visualising connectivity models? 2006]. Dabei beklagen Ingenieure insbesondere den großen Aufwand für die Anwendung der Methoden. So sind bei einem vergleichsweise einfachen System mit ca. 130 Anforderungen und 21 Baugruppen bereits 2730 Entscheidungen über das Vorhandensein von Abhängigkeiten zu treffen. Extrapoliert auf die E/E-Systeme eines Gesamtfahrzeugs mit allen Anforderungen, Funktionen, Bauteilen und Softwareartefakten zeigt sich der volle Umfang der Herausforderungen, vor der Entwickler aktuell stehen. Sutinen et al. schildern ein ähnliches Phänomen: die Entwickler schätzen den generellen Ansatz der Traceability, jedoch empfinden sie die Umsetzung äußerst inadäquat und zeitraubend [Sutinen, K. et al.: Computer Support for Requirements Management in an international Product Development Project. 2004].

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