MBSE-gestützte Methoden zur Strukturierung und Anwendung von Baukästen in der Frühen Phase der PGE - Produktgenerationsentwicklung mechatronischer Steuergeräte im Einsatz in Kleinantrieben im Automobilbereich = MBSE-supported methods for Structuring and Application of Modular Kits in the Early Stages of PGE - Product Generation Engineering of Mechatronic Control Units in Small Drives in the Automotive Sector

Die Entwicklung des Automobils hin zu einem HiTech Multimediaprodukt ist nicht erst durch die neusten Erkenntnisse im Bereich des autonomen Fahrens abzusehen. Bereits seit dem Einzug der Mechatronik ins Fahrzeug ist eine stete Zunahme an Funktionalität zu beobachten. Im Zentrum des Geschehens stehen dabei die Steuergeräte, die als intelligente Schaltzentralen außerhalb oder innerhalb der elektrischen Komponenten des Fahrzeuges agieren. Der Bereich der elektrischen Kleinantriebe stellt bis heute einen der bedeutendsten Sektoren dieser Komponenten dar. Durch den zunehmenden globalen Wettbewerb sind auch in diesem Segment Individualität und Differenzierung zu unverzichtbaren Verkaufsargumenten geworden. Standardisierungsmethoden allen voran die Baukastenentwicklung bieten an dieser Stelle die Aussicht, sich langfristig am Markt zu behaupten. Anders als in der Automobilindustrie, deren Baukästen über Jahre bestehen bleiben, zeichnet sich die Steuergeräteentwicklung aufgrund der unterschiedlichen Entwicklungszyklen der beteiligten Domänen, durch eine sehr hohe Innovationsdynamik aus. Gepaart mit den Trends der Hochintegration und der zunehmenden Funktionsdichte führt dies zu einem drastischen Anstieg der Produktkomplexität. Gerade in der frühen Phase eines Produktentstehungsprozesses, die sich ohnehin durch eine hohe Unsicherheit auszeichnet, gilt es geeignete Wege zum Umgang mit der vorherrschenden Komplexität zu ermöglichen. Hieraus entsteht der Bedarf nach geeigneten Ansätzen die spezifischen Herausforderungen der Steuergeräteentwicklung im Einsatz elektrischer Kleinantriebe mittels Baukastenentwicklung adressieren zu können. Im Rahmen der vorliegenden Arbeit werden, an die Spezifika der frühen Phase der PGE – Produktgenerationsentwicklung mechatronischer Steuergeräte angepasste Methoden zur Baukastenstrukturierung und -anwendung entwickelt. Methodisches und modelltheoretisches Fundament des Forschungsvorhabens bilden dabei die Erkenntnisse der KaSPro – Karlsruher Schule für Produktentwicklung. Mittels der Strukturierungsmethode wird eine detaillierte Vorgehensweise beschrieben, die den Leser ausgehend von einem Produktportfolio mechatronischer Steuergeräte zur Erstellung eines MBSE-gestützten Baukastenmodells führt. Um die Anwendung des Baukastens in der industriellen Praxis zu ermöglichen, wird eine Toolkette entwickelt, die dazu in der Lage ist, basierend auf realen Kundenanforderungen Produktempfehlungen aus dem Baukastenmodell heraus zu generieren und gegeneinander abzuwägen. Die unter der Durchführung von Fallstudien und Experteninterviews generierten Evaluationsergebnisse bestätigen die Eignung der Methoden zum praktischen Einsatz. Die automatisierte Baukastenanwendung zeichnet sich zusätzlich durch einen signifikanten Beitrag hinsichtlich der Effizienzsteigerung in der Ableitung von Produktkonzepten in der frühen Entwicklungsphase aus

Task Allokation für effiziente Edge Computing Systeme

Im Bereich von Edge Computing nimmt die Rechenleistung in direkter Nähe zu den Sensoren stetig zu. Infolgedessen gibt es immer mehr rechen- und datenintensive Anwendungen, die im Edge Bereich ausgeführt werden können. Gleichzeitig befinden sie sich in einer sich ständig verändernden Systemumgebung. Um Ausfallzeiten und lange Redesign-Schleifen zu reduzieren, werden Selbstanpassungsfähigkeiten benötigt. Die automatische Reallokation der ausgeführten Aufgaben auf die Rechenknoten ist eine mögliche Selbstanpassungsmaßnahme. Die Reallokation sollte jedoch mit den verschiedenen Anforderungen, Einschränkungen und Spezifikationen des Entwurfs konform sein. Dabei besteht eine große Herausforderung darin, dass die Allokationsentscheidung schnell genug für die Berechnung zur Laufzeit sein sollte. Der Fokus dieser Arbeit ist die Realisierung einer effizienten Allokation, die Bedürfnisse in Form von Policies nutzt, um eine automatische Reallokation zur Laufzeit zu berechnen. In dieser Arbeit wurde eine effiziente Allokationsmethode entwickelt, die eine kombinierte Betrachtung von Ressourcenverfügbarkeit, Anwendungsbedarf und problemspezifischer Effizienzdefinition realisiert. Der Ansatz verfolgt eine modulare Beschreibung dieser Aspekte für die Allokation in Form von komponentenspezifischen Policies. Ein besonderer Schwerpunkt liegt auf der Allokation aufgrund von Veränderungen im laufenden Betrieb. Hierfür wird das Zuordnungsproblem zur Entwicklungszeit modelliert und die Informationen im Betrieb genutzt. Mit diesem Konzept konnten zwei industrielle Anwendungen modelliert und unterschiedliche Zuordnungen berechnet werden. Die Skalierbarkeit des Konzepts wurde durch Messungen validiert. Die Reallokation zur Laufzeit wurde mit einem Container Framework implementiert. Darauf aufbauend wurde der Overhead der Allokationsberechnung zur Laufzeit gemessen und in den Kontext der Reallokationszeit gesetzt. Die Berechnung einer effizienten Allokation trägt zur Autonomie von Recheninfrastrukturen bei. Dadurch erhöhen sich die Fähigkeiten zur Selbstadaption und die Resilienz dieser Rechennetze. Das spielt nicht nur im industriellen Edge-Cloud Kontext eine Rolle, sondern auch im Automobil, wenn zur Laufzeit über dynamische Betriebsstrategien entschieden werden soll

Eine evolutionäre Methode zur Einführung von Prozessmodellen am Beispiel des V-Modell XT

Introducing a new process model in a company with existing software engineering processes can be done either revolutionary or evolutionary. The revolutionary introduction, even though it is recommended and described by different authors, poses the problem of an abrupt change in the development process which leads to a lack of acceptance between the affected software engineers. As no guide lines exist on the evolutionary introduction, the presented thesis proposes a new meta process model, ePEM, which describes the process of evolutionary introducing a new process model. It is developed based on the principles of method engineering following an analysis of three major process models and evaluated through the introduction of the V-Modell XT in a medium sized german company with a large department for software development.In der vorliegenden Arbeit wurde eine evolutionäre Methode zur Einführung von Prozessmodellen bearbeitet, mit dem Ziel der Entwicklung einer wissenschaftlich fundierten Methode, die unabhängig vom Prozessmodell, praktisch anwendbar ist. Bei der Literaturrecherche bestehender Methoden hat sich gezeigt, dass ein umfassender Ansatz, der die in dieser Arbeit behandelte Problemstellung löst, noch nicht existiert. Daher wurde aufbauend auf dem Methoden-Engineering eine systematische Struktur für die Konstruktion der Methode geschaffen und auf der Basis von definierten Grundprinzipien die Methode entwickelt. Bei der Entwicklung der ePEM orientierte sich diese Arbeit an den Grundsätzen der Ordnungsgemäßen Modellierung (GOM), wie sie in Abschnitt 4.3 zusammengefasst sind. Des Weiteren wurde in einer Literaturrecherche eine Vielzahl von Prozessmodellen auf Gemeinsamkeiten untersucht. Daraus wurden drei signifikante Prozessmodelle ausgewählt und kurz vorgestellt. Auf der Grundlage der identifizierten Gemeinsamkeiten wurde die ePEM entwickelt. Es kann gefolgert werden, dass die ePEM für alle Prozessmodelle, die die Strukturelemente Aktivität, Produkt und Rollen beinhalten - das sind nach dem jetzigen Kenntnisstand alle - einsetzbar ist.Ilmenau, Techn. Univ., Diplomarbeit, 200

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

KVD2 – Ein integriertes wissensbasiertes Modul zur Bemessung von Krankenhausverweildauern:Problemstellung, Konzeption und Realisierung

In einem Kooperationsprojekt zwischen dem Institut für Wirtschaftsinformatik der Westfälischen Wilhelms-Universität Münster und der Betriebskrankenkasse der Hoesch AG, Dortmund, wurde ein operationales Expertensystem zur Entscheidungsunterstützung realisiert. Das System hat die Aufgabe, die Sachbearbeiter der Krankenkasse bei der Befristung von Krankenhausverweildauern zu unterstützen. Durch eine angemessene Begrenzung sollen die medizinisch nicht begründbaren Verweildaueranteile reduziert und auf diesem Weg eine Kostensenkung im Krankenhaussektor erzielt werden. Das Expertensystem wurde als Modul in das Informationssystem KINFOSH (KrankenkassenINFOrmationsSystem Hoesch) integriert. Die Systementwicklung erfolgte mit der Shell ESE (Expert System Environment). Zur Ergänzung der Wissensrepräsentationsmechanismen von ESE wurde das relationale Datenbanksystem DB2 eingesetzt. Das Anwendungssystem KINFOSH basiert auf dem hierarchischen Datenbanksystem IMS.<br/

Entwicklung eines Kennzahlensystems zur Bestimmung des Reifegrades für eine Zertifizierung nach ISO 20000

Aktuell ist deutlich der Trend zu erkennen, dass sowohl IT-Unternehmen als auch Kunden von ihren Lieferanten ein Zertifikat oder eine Konformitätsbestätigung über die Einhaltung definierter Qualitätsstandards fordern. Um diese Anforderungen zu erfüllen, richten Unternehmen immer häufiger ihre IT-Prozesse nach den in ITIL (IT Infrastructure Library) vorgeschlagenen Best Practices aus. Da allerdings ITIL allein keine verbindliche Norm darstellt, wurde Ende 2005 der international gültige Standard ISO/IEC 20000 veröffentlicht. Diese Norm definiert die Anforderungen an interne als auch externe IT-Service-Provider. Eine Zertifizierung nach ISO/IEC 20000 ermöglicht eine unabhängige Beurteilung von IT-Services und wird bereits in vielen Fällen von Kunden vorausgesetzt. Das Zertifizierungsverfahren stellt ein sehr komplexes und umfangreiches Projekt dar. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich mit der Fragestellung nach einer Meßmethode zur Bestimmung des Zertifizierungsfortschrittes eines ISO/IEC 20000 Zertifizierungsprozesses. Es sollen zuerst bestehende Reifegradmodelle untersucht und hinsichtlich ihrer Aussagekraft in Bezug auf die ISO 20000 Zertifizierung untersucht werden. Ausgehend vom ISO/IEC 20000 Zertifizierungsprozess werden aus ermittelten Messpunkten entsprechende Kennzahlen abgeleitet. Die einzelnen Kennzahlen werden über mathematische Funktionen miteinander verknüpft und als ein Kennzahlensystem abgebildet. Aus der resultierenden Spitzenkennzahl soll der Reifegrad des Zertifizierungsprozesses nach ISO 20000 bestimmt werden können. Als Fallbeispiel soll ein anhand des Unternehmens BOC ausgewähltes IT-Service modelliert werden, damit dieses die Anforderungen einer ISO/IEC 20000 Zertifizierung erfüllt. Für die Modellierung des IT-Service wird das von der BOC-Gruppe entwickelte IT-Management Tool ADOit verwendet. Ziel dieser Arbeit ist die Entwicklung eines Kennzahlensystems, welches den Reifegrad eines ISO-20000-Zertifizierungsprozesses ermittelt.The current trend in IT is to recognize that both IT-enterprises and customers demand a certificate or a proof of conformity concerning the defined quality standards. To fulfil these requirements, enterprises have increasingly implemented their IT processes in accordance with “Best of Practices” suggested by the ITIL (IT Infrastructure Library). However, ITIL does not itself set forth mandatory norms. Therefore, the internationally valid standard ISO/IEC 20000 was published in the end of 2005. This norm defines the demands for internal as well as external IT service providers. A certification after ISO/IEC 20000 allows an independent judgment of IT services and is already required by customers in many cases. The certification procedure constitutes a very complicated and extensive project. This paper proposes a measuring method to determine the progress of an ISO/IEC 20000 certification processes. First, existing maturity models are analyzed in view of the ISO/IEC 20000 certification. Based on the ISO/IEC certification process, measuring points will be defined. Key performance indicators, derived from these points, are linked together using mathematical functions. The degree of progress of the ISO/IEC 20000 certification process should be able to be determined from the resulting top key performance indicator. The case study in this paper describes design and modelling an IT service. The purpose of this case study is to realize compliance to the ISO/IEC 20000 standard. For design and modelling the IT-service the IT-management tool ADOit, developed by the BOC-Group, is used. The purpose of this thesis is to draft a Performance Measurement System which evaluates the progress of the ISO/IEC 20000 certification process

Basisdefinition einer gemeinsamen Sprache der Produktentwicklung im Kontext der Modellbildung technischer Systeme und einer Modellierungstechnik für Zielsystem und Objektsystem technischer Systeme in SysML auf Grundlage des ZHO-Prinzips = Basis definition of a common language of product engineering in the context of modeling of technical systems and a modeling technique for the systems of objectives and objects of technical systems on the basis of the ZHO-principle

Die Arbeit begegnet den Herausforderungen einer erfolgreichen Kommunikation in der fachdisziplinübergreifenden Zusammenarbeit durch eine Basisdefinition einer gemeinsamen Sprache der Produktentwicklung für den Kontext der Modellbildung technischer Systeme. Darauf basierend wird eine Modellierungstechnik als zentrales Werkzeug zur Handhabung der umfangreichen und heterogenen Daten und Informationen vorgestellt

Formalized Terminologies of Technical Systems and their Reliability

Während des Lebenslaufs eines technischen Systems kommunizieren Fachleute mit verschiedenen Ausbildungs- und Erfahrungshintergründen miteinander. Nur ein gleiches Verständnis auf der Grundlage eines gemeinsamen Terminologoegebäudes ermöglicht zueinander passendes Handeln. Existierende Ansätze der Terminologiearbeit erfüllen die Ansprüche an eine eindeutige, widerspruchsfreie, präzise, mehrsprachige und domänenübergreifende terminologische Basis allerdings nicht. Um einen reibungslosen Ablauf der gewerkeübergreifenden Zusammenarbeit über den gesamten Lebenslauf technischer Systeme zu ermöglichen, müssen die Grenzfälle und Unschärfen bestehender Terminologieabbildungen gelöst werden. Die in dieser Arbeit ausgearbeitete methodische Grundlage besteht in einer eindeutigen Festlegung von Termini durch die durchgängige Nutzung einheitlicher formaler Beschreibungsmittel. Auf dieser Basis aufbauend wird die Basisterminologie der leittechnischen Modellwelt beschrieben. Sie stellt das Fundament für eine weitergehende Modellbildung dar. Die im Rahmen dieser Arbeit konzipierte Vorgehensweise wird auf die Modellierung eines formalisierten Terminologiegebäudes zur Verlässlichkeit technischer Systeme angewendet. Die einzelnen Termini werden hierbei durch ein Netz zwischen ihnen bestehender Bedeutungsbeziehungen abgebildet und so zu einem neuen Terminologiegebäude zusammengefügt. Gleichwertige Benennungen werden identifiziert und somit ein Beitrag zur Eindeutigkeit des Fachvokabulars geleistet. In dieser Arbeit wird ein Terminologiemanagementsystem konzipiert, welches die Sprache in ihrer Komplexität abzubilden vermag und somit über eine bloße Auflistung von Bezeichnungen und den ihnen zugeordneten Definitionen hinausgeht. Es erlaubt die verteilte Erarbeitung und Abstimmung eines Fachwortschatzes in der Normungsarbeit und in der industriellen Praxis und ermöglicht dort eine fachübergreifende Kommunikation, wo bisher nur Unverständnis, Missverständnis und Ablehnung bestanden.In the lifecycle of a technical system experts with different educational backgrounds and experiences communicate with each other. Only a common understanding allows for coordinated and coherent action. Existing approaches of terminology management can not adequately fulfill the unambiguous, consistent, precise, multilingual conceptualization across different domains. In order to allow for an unobstructed interdisciplinary cooperation a harmonization of heterogeneous information is required and the fuzziness of the currently existing terminology needs to be overcome. The methodical framework to do this is developed in this work. The formalization of unambiguously defined technical terms is supported by the integrated use of formal means of description. Based on this approach the basic terms and definitions of control technology can be formally described. A standardized and well defined vocabulary is the basis for subsequently defined concepts and models. The methodical approach outlined in this work is applied to the formalization of a concept system of the dependability of technical systems. The individual concepts will be identified and integrated into a network structure by means of semantic relations. Equivalent designations for identical concepts can be identified and the currently existing frequent use of synonyms can be avoided. This helps to overcome the existing problems and to improve communication across different domains. As language is a complex phenomenon tool support is of utmost importance. This work lays the basis for a terminology management system which can model various facets of language and thus goes far beyond the scope and expressiveness of currently existing terminology management systems. The terminology management system introduced allows for the distributed and collaborative development of a terminology in standardization as well as in industrial applications