Anforderungsmanagement in der Agilen Entwicklung Mechatronischer Systeme - ein Widerspruch in sich?

Anforderungen sind ein Kernbestandteil agiler Entwicklung und aufgrund der Charakteristika mechatronischer Systeme ist eine Bündelung von Anforderungen zur Realisierung von Entwicklungsgenerationen als Inkremente wirtschaftlich sinnvoll. Folglich ist ein Management der Anforderungen hinsichtlich ihrer Entwicklung, Verifizierung und Wiederverwendung notwendig. Anhand der Entwicklung von Werkzeugmaschinen werden die beobachteten Charakteristika der Entwicklung mechatronischer Systeme mit Einfluss auf Durchlaufzeit, Materialkosten und Aufwand beschrieben, diese sind: Fertigungsdokumentation, Bestellung, Lieferung, Hilfsmittel, Montage und Inbetriebnahme. Unter Berücksichtigung dieser Einflussfaktoren wird anschließend ein Vorgehen zur systematischen Wiederverwendung von Anforderungen bei der Entwicklung neuer Produkt- und Entwicklungsgenerationen von Werkzeugmaschinen vorgestellt. Dabei werden Qualitätsanforderungen, funktionale Anforderungen und Randbedingungen unterschieden. Für Qualitäts- und funktionale Anforderungen werden spezifische Vorgehensweisen im Rahmen der Realisierung einer Entwicklungsgeneration vorgeschlagen. Während die Erfüllung von Qualitätsanforderungen für eine Entwicklungsgeneration nach der Realisierung abzuprüfen ist, sind funktionale Anforderungen direkter Ausgangspunkt von Entwicklungsaktivitäten in einem Sprint. Randbedingungen werden als Begründung für Anforderungen nachvollziehbar und wiederverwendbar dokumentiert. Wesentliche Bestandteile des Vorgehens wurden in Jira implementiert und im Rahmen zweier Entwicklungsprojekte positiv evaluiert

Ein Ansatz zur anwenderorientierten Systemmodellierung für die interdisziplinäre Produktentwicklung = A User-Oriented Concept of Systems Modeling for Interdisciplinary Product Engineering

Die Welt verändert sich, auch für den Menschen in der Produktentwicklung. War früher die Kompetenz eines Entwicklers durch disziplinspezifisches Fachwissen geprägt, ist heute und in Zukunft eine interdisziplinäre Ausrichtung des Kompetenzprofils erforderlich. Die Karlsruher Schule der Produktentwicklung begreift diesen Menschen als denkendes und handelndes Zentrum in der Produktentstehung

Modellbasierte Methoden zur Modellierung des Zielsystems und des Funktions-Gestalt-Zusammenhangs zur Unterstützung der Serienentwicklung von Baukästen am Beispiel von Hybrid-Triebstrangsystemen = Model Based Methods for the Modeling of the System of Objectives and the Correlation between Form and Function to support the Series Development of Modular Systems Using the Example of Hybrid Powertrains

In der vorliegenden Arbeit werden Modellierungsmethoden für Baukasten-Zielsysteme (mit Entwicklungszielen, Anforderungen und Randbedingungen) und für Funktions-Gestalt-Zusammenhänge (für die Weitergabe von Lösungswissen) zur Unterstützung der Baukastenentwicklung vorgestellt und in der Serienentwicklung von Hybrid-Triebstrangbaukästen eingesetzt

Business Analyse 2017 : eine empirische Untersuchung im deutschsprachigen Raum und Fallbeispiele aus Unternehmen

Der Sammelband Business Analyse 2017 stellt anhand von Befragungsergebnissen und Fallbeispielen die Funktionen und Rollen von Business-Analysten dar

Modelling of Complex Requirements

Die moderne Produktentwicklung wird immer komplexer und komplizierter, da Produkte verstärkt interdisziplinären Charakter aufweisen, eine hohe Variantenvielfalt gefordert wird und die geforderten Markteinführungszeiten immer kürzer werden. Um diesen Herausforderungen zu begegnen, werden Produkte heutzutage häufig in Kooperationsnetzwerken entwickelt und nach Baukastenprinzipen gestaltet. Durch den sich immer weiter verschärfenden Konkurrenzdruck kommt der systematischen Erfüllung der Kundenwünsche auf der einen und der zielgerichteten Erreichung der Unternehmensziele auf der anderen Seite eine entscheidende Bedeutung zu. Ziel der vorliegenden Arbeit ist es, ein Modellierungskonzept zu entwickeln, dessen Kern die Erfassung, Verarbeitung und Bereitstellung von Anforderungen bildet. Die Modellierung soll sich den modernen Herausforderungen der Produktentwicklung stellen und einen ganzheitlichen Ansatz ermöglichen. Zunächst werden die Herausforderungen an eine moderne Produktentwicklung systematisch identifiziert. Als Schwerpunkte werden Produktentwicklungsprozesse verschiedener Fachbereiche, die Schwierigkeiten verteilter Produktentwicklung und die besonderen Herausforderungen bei der Entwicklung von Baukastensystemen betrachtet. Dann werden verschiedene Möglichkeiten der Modellierung untersucht und grundlegende Aussagen zu relevanten Partialmodellen, Beschreibungssprachen und Auswertemechanismen getroffen. Schließlich wird auf Basis der Systems Modelling Language (SysML) ein umfassendes Modellierungskonzept erarbeitet, mit dessen Hilfe das Produkt auf Systemebene ganzheitlich betrachtet werden kann. Durch die entwickelten Rechnerhilfsmittel wird eine zielgerichtete Auswertung der Modelle ermöglicht. Dadurch kann das Anforderungsmodell deutlich verbessert und systematisch Zielkonflikte identifiziert werden. Schließlich wird ein Vorgehen vorgestellt, um mit dem Konzept zielgerichtet Baukastensysteme in der interdisziplinären, verteilten Produktentwicklung zu erarbeiten.Modern product development is getting more and more complex and complicated. This is due to a more and more interdisciplinary character of products, a high demanded variant diversity and short expected market introduction time. To cope with these challenges products are often developed in cooperation networks and designed following modular approaches. The tightening competition pressure induces the need for systematic fulfilment of customer wishes and purposive achievement of enterprise goals. This work aims towards a modelling concept, whose core is made of gathering, processing, and providing requirements. The resulting models shall face the modern challenges of product development and allow an holistic approach. Initially, challenges on modern product development are systematically identified. The analysis focuses on product development processes of different disciplines, difficulties of distributed development, and particularities of modular system development. Then different possibilities of modelling are analyzed and basic information of relevant partialmodells, modelling languages and evaluation mechanisms is worked out. Afterwards, a comprehensive modelling concept basing on the Systems Modelling Language (SysML) is developed that allows considering the product holistically. With the help of the developed computer aided tools a goal-oriented model evaluation is possible. The requirements model can be considerably improved and goal conflicts can be systematically identified. A process is proposed that uses the developed concept for a goal-oriented elaboration of modular systems within an interdisciplinary, distributed design process. The acceptance of the developed concept in practical use is examined by means of a sample problem within a lecture. Eventually, the practicality for a complex problem and product is proved in the scope of the collaborative research project „Robotic Systems for handling and Assembly” (SFB 562)

Ein Assistenzsystem zur kontextsensitiven Unterstützung des anforderungsbasierten Wissensmanagements

Das Anforderungs- und Wissensmanagement wird in kleinen und mittelständischen Unternehmen häufig in seiner Wichtigkeit unterschätzt. Vor allem das systematische Dokumentieren und Verwalten von Anforderungen, kann über Erfolg oder Misserfolg eines Projektes entscheiden. Werden Anforderungen nicht vollständig dokumentiert oder nicht an die relevanten Personen kommuniziert, kann es zu Abweichungen gegenüber dem ursprünglichen Kundenwunsch kommen, was im schlimmsten Fall zum Scheitern des Projekts führen kann. Stand heute werden überwiegend Office-basierte Softwarelösungen für die Dokumentation und Verwaltung von Informationen, Anforderungen und Aufgaben verwendet. Diese führen jedoch aufgrund ihres filebasierten Ansatzes zu häufigen Redundanzen oder unterschiedlichen Versionsständen, was zu Fehlern führt. Spezialisierte Softwarelösungen für das Verwalten von Anforderungen hingegen sind meist für Experten entwickelt worden und erfordern daher Schulungen und/oder neue Prozesse. Das schreckt viele Unternehmer davor ab derartige Lösungen in ihr Unternehmen zu integrieren. Die vorliegende Arbeit nimmt sich daher zum Ziel, ein Assistenzsystem zur kontextsensitiven Unterstützung eines anforderungs-basierten Wissensmanagements zu entwickeln, welches vor allem kleine und mittelständische Unternehmen befähigen soll, vollständige und standardisierte Anforderungs- und Wissensdokumentationen ohne aufwändige Schulungen oder Prozesse zu erstellen und zu verwalten. Die entwickelten Konzepte werden anhand einer prototypischen Implementierung evaluiert und die generelle Machbarkeit bewiesen

Technischer und wirtschaftlicher Vergleich von Herstellungsverfahren bei der Entwicklung von Kunststoffhohlkörpern in Automobilanwendungen

Kraftstofftanks sind heute nicht mehr einfache Behälter, sondern ein komplexes, hochintegriertes System in der Kraftstoffversorgungsanlage mit zahlreichen und hohen Anforderungen – auch wenn der Endkunde davon nur den Tankeinfüllstutzen und die Tankanzeige im Fahrzeug wahrnimmt. Die Anforderungen an Kraftstoffbehälter steigen z. B. hinsichtlich der Umweltanforderungen und aufgrund neuer Fahrzeugarchitekturen und Antriebskonzepte, wie z. B. im Rahmen der Elektrifizierung. Der Tank ist somit Veränderungen unterworfen. Dies erfordert laufend die Optimierung und Neugestaltung von Herstellungsprozessen und Technologien. Heute steht eine Vielzahl von alternativen Fertigungsverfahren für Kunststoffkraftstoffbehälter zur Verfügung. Tankhersteller müssen das für den jeweiligen Kraftstoffbehälter unter technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten optimale Herstellungsverfahren auswählen, um die hohen technischen Anforderungen zu erfüllen und die Komponente wirtschaftlich zu produzieren. Bei der Neuanschaffung von Anlagen sind große Investitionen zu tätigen und damit weitreichende Entscheidungen zu treffen. Dabei sind zahleiche und unterschiedlichste Kriterien zu berücksichtigen, was zu entsprechender Komplexität führt. Diese Arbeit widmet sich diesen Themen und liefert einen umfassenden Überblick über die aktuellen Herstellungsverfahren und deren Leistungsspektrum sowie die Anforderungen an moderne Tanksysteme und die Verfahren zur Produktion von Kraftstoffbehältern. Die Methoden in der Produktentwicklung und bei der Entscheidung, welches Verfahren für welchen Tank am besten geeignet ist, stehen im Mittelpunkt dieser Arbeit. Für die Produktentwicklung in der Automobilindustrie existieren viele verschiedenartige Methoden und Prozessmodelle. Für die wirtschaftliche Bewertung von Produkten, Projekten und Investitionsvorhaben gibt es ebenso zahlreiche Werkzeuge und Rechenschemata. Somit entsteht bei Herstellern von Fahrzeugkomponenten und Systemen eine Vielfalt und Heterogenität von Werkzeugen im Produktentstehungsprozess. Es ist nicht möglich, ein wirtschaftlich und technisch vollständiges Bild bei der Auswahl von Herstellungsverfahren zu gewinnen, was negative Einflüsse auf die Anwenderakzeptanz, Vergleichbarkeit von Projekten und die Effizienz hat. Die vorliegende Dissertation löst dieses Problem mit einer neuen, vollständigen Methodik zur reproduzierbaren Bewertung und Auswahl von Konzepten, Herstellungsverfahren und Handlungsalternativen, insbesondere für Kunststoffkraftstoffbehälter im Zuge der Produktentwicklung. Dabei wird auch auf bekannte Methoden zurückgegriffen. Kern der Bewertung ist die Nutzwertanalyse. Die Methodik unterstützt die Integration aller relevanten Fachbereiche (z. B. strategische Planung, Entwicklung, Prozessplanung, Einkauf, Logistik, Produktion, etc.) in einem flexibel nutzbaren Tool, mit einem einheitlichen, nachvollziehbaren Vorgehen und einem vollständigen Kriterienkatalog. Die Komplexität von Produktvarianten und -konzepten und den unterschiedlichen Herstellungsverfahren sowie die Abhängigkeiten zwischen Produktausführung und Herstellungsverfahren sind damit beherrschbar. Ein zentrales Thema ist die Generierung vollumfänglicher Anforderungslisten, die neben den produkt- und verfahrensspezifischen Kriterien um ergänzende Anforderungen erweitert wer-den. Diese Anforderungslisten wurden hier zusammengeführt und nach verschiedenen Gruppen strukturiert, um handhabbare und damit bewertbare Hierarchieebenen und Cluster zu erarbeiten. So entstand ein strukturierter und gewichteter Bewertungskatalog mit technischen und wirtschaftlichen Kriterien für Produkt und Herstellungsverfahren. Die Cluster wurden gewichtet, ebenso die Kriterien. Alle relevanten Bewertungskriterien sind in eine Entscheidungssystematik eingebettet. Mit der durchgeführten Bedatung konnte eine Bewertung und Auswahl des am besten geeigneten Herstellungsverfahrens durchgeführt und das Vorgehensmodell anhand von zwei fiktiven Beispielen erprobt werden. Die entwickelten Werkzeuge bieten Hilfestellung bei der Vorauswahl und anschließenden Detailbewertung der Herstellungsverfahren anhand objektiver Kriterien, auch bei veränderlichen Anforderungen in neuen Projekten. Theoretische Ansätze lassen sich auf weitere praktische Anwendungen übertragen. Die Methodik ist auf neu hinzukommende Verfahren und andere Produkte übertragbar, ebenso ist sie herstellerspezifisch anpassbar, führt jedoch unter Umständen zu anderen gültigen Ergebnissen. Die Erstbewertung führt bei der Erprobung der Methode zu einem Ergebnis, das durch die Detailbewertung bestätigt und verfeinert wird. Die Detailbewertung liefert eine realistische Beurteilung, da das Tool im Ergebnis erwartungsgemäß jeweils das optimale Herstellungs-verfahren auswählt, mit dem vergleichbare, reale Kraftstoffbehälter in Serie gefertigt werden. Technische und wirtschaftliche Vor- und Nachteile der Herstellungsverfahren und Varianten sind transparent gegenübergestellt.Modern fuel tanks are no longer mere containers but a complex system highly integrated in the fuel supply system with various high requirements beyond consumer perception. Fuel tank specifications have changed to meet increasing environmental requirements, modern vehicle architecture and new drive concepts, e.g., in the course of electrification. Being subject to change, fuel tanks are constantly optimized in terms of production processes and technologies. Today, there is a wide range of alternative manufacturing processes for plastic fuel tanks. To meet high technical requirements and efficiently produce high quality components, manufacturers face the task to select and/or to develop the technically and economically optimized production process for each part. Plant acquisition requires both major investments and far reaching strategic decisions, taking into account various criteria and thus increasing the complexity of the entire process. This paper deals with the above issues, giving a comprehensive overview of the current pro-duction processes and their performance and elaborates on the requirements for modern fuelling systems and fuel tank production processes, specifically focusing on methods of product development and determination of the optimized process for each tank type. The range of tools and process models for product development within automotive is com-prehensive, as is the scope of calculation schemes and economic evaluation methods for products, projects and planned investments. Gaining a technically and financially complete picture of the range of production methods in the supplier market seems a mission impossible, thus having a negative impact on customer acceptance, project comparability and efficiency. This study presents a new comprehensive and reproducible approach for evaluation and determination of processes, concepts, production methods, specifically applicable to plastic fuel tank development, considering previously published data and tested methods. The central focus of this study is on the implementation of a reliable costutility analysis for all business units involved (e.g., strategic planning, R&D, process planning, procurement, logistics, production, etc.), providing a flexible tool and a consistent, transparent procedure as well as a complete set of criteria, thus allowing controllability of the complex product and production process interdependency. Generating comprehensive requirement lists including process and product specific criteria and continuously adding further requirements is a key issue. To generate rateable and manageable hierarchy levels and clusters, requirement specifications were merged and grouped, resulting in a structured and weighted reference guide based on technical and economical product and production process criteria. The clusters and criteria were weighted; all relevant criteria are considered within the deci-sion-making method. Based on test data supplied, an optimized production process was determined and evaluated and the process model was tested with two fictitious examples. The tools developed provide a means of preselecting and fine-graining production processes based on quantifiably criteria; they are flexibly applicable to new projects and changing requirements. All related theoretical approaches are transferable to practical application; the described methodology can be applied to new processes and/or be customized to meet manufacturers’ specifications, yet, possibly with different valid results. Initial evaluation results, based on testing of principles and tools, using typical examples were verified by detailed assessments. Since the production process ultimately selected by the tool is in line with manufacturing methods used in series production of comparable fuel tank types, the tool has proven effective

Entwicklung eines Modells zur Anwendung inferenzfähiger Ontologien im Software Engineering

Die Arbeit beschreibt die Entwicklung und Anwendung eines Modells zur Repräsentation und Verarbeitung von Wissen auf dem Gebiet des Software Engineering. Im Fokus stehen die Strukturierung, Visualisierung und automatisierte Weiterverarbeitung von Expertenwissen unter Einbezug modellbasierter Inferenzmechanismen. Dabei dienen verschiedene Deduktionsalgorithmen zur Ableitung automatisierter Schlussfolgerungen, die zur Lösung einer Software Engineering Fragestellung beitragen. Darüber hinaus werden unterschiedliche Möglichkeiten dargestellt, um Wissen induktiv, automatisiert aus bereits modelliertem Wissen ableiten zu können. Das entwickelte Modell soll Akteuren des Software- und Knowledge Engineering gleichermaßen dazu dienen, Expertenwissen in Entscheidungsprozesse einzubeziehen, um somit die Entwicklung von Softwarelösungen zu beschleunigen.The thesis describes the development and application of a model for representation and processing knowledge in the field of software engineering. It focuses on the structuring, visualization and automated processing of expert knowledge, including model-based inference mechanisms. Different deductive algorithms are used to derive automated conclusions that contribute for solving a software engineering problem. In addition, different possibilities are presented in order to be able to inductively and automatically derive knowledge. The developed model is intended to help software and knowledge engineering stakeholders to include expert knowledge in decision-making processes, thus speeding up the development of software solutions