Modellbasierte Systementwicklung

Methoden und Prinzipien des Systems Engineering helfen die steigende Komplexität von Produkten und interdisziplinären Entwicklungsprozessen handhaben zu können. Model-based Systems Engineering basiert auf formalen, durchgängig verknüpften Modellen zur Beschreibung des Produktes unter Berücksichtigung verschiedener Sichtweisen. Am IMW werden Methoden für die Entwicklung konsistenter Modellketten auf Basis des angepassten RFLP-Ansatzes erforscht. Die klare Unterscheidung von Modellen zur Abbildung von Anforderungen (R), Funktionen (F), Wirkprinzipien und logischen Systemen (L) und der physikalischen Realisierung (P) verbessert die Nachverfolgbarkeit und Transparenz von Wirkzusammenhängen, Entscheidungen sowie Änderungen im interdisziplinären Entwicklungsprozess. Schwerpunkte der Forschung am IMW sind:

• hybride Modellierungs- und Visualisierungsmethoden für die konsistente Verknüpfung formaler (z.B. SysML) und nicht formaler, domänenspezifischer (z.B. Skizzen) Modelle im Entwicklungsprozess
• (automatisierte) Ermittlung, Erstellung und Wiederverwendung von Modellen und Modellfragmenten für den Wissenstransfer zwischen Entwicklungsprojekten
• Einführung von Systems Engineering und produktspezifischer Modellierungsmethoden in Unternehmen einschließlich Trainings und Begleitung von Pilotprojekten 

In den meisten Entwicklungsprojekten werden bestehende Systeme oder Teilsysteme wiederverwendet und angepasst. Die zielgerichtete Evolution und Variation von Systemarchitekturen ist Voraussetzung eine effiziente und risikoarme Entwicklung neuer Systeme. Hierzu erforschen wir Methoden zur modellbasierten Abbildung von Referenzarchitekturen sowie die Identifikation von Architekturmustern anhand wiederkehrender Strukturmerkmale. Für die gezielte Unterstützung der Wiederverwendung, Evolution und Variation von Architekturmodellen entwickeln wir Methoden zur Integration von Kontextinformationen (z.B. spezifische Anforderungen, organisatorische oder technologische Randbedingungen). Themenfelder unserer Forschung sind:

• Methoden der modellbasierten Architekturbeschreibung und automatisierten Ableitung von Referenzarchitekturen auf Basis wiederkehrender Strukturmerkmale
• Methoden für die Evolution und Variation von Architekturmodellen durch gezielte Prinzip- und Gestaltänderungen
• Strategien für die Modularisierung von Systemarchitekturen unter Berücksichtigung der domänenübergreifenden Funktionsrealisierung 
• Integration von Kontextinformationen in Architekturmodelle zur Unterstützung des Wissensmanagements im Entwicklungsprozess

Die Integration neuer Vorgehensweisen, Entwicklungsmethoden und Werkzeuge des Systems Engineering scheitert häufig an "gewachsenen" Prozessen, die Informationsflüsse sowie Entwicklungswerkzeuge und -methoden vorgeben. Model-based Process Engneering greift die zentrale Bedeutung von Prozessmodellen in der Produktentwicklung auf und überträgt Ansätze der modellbasierten Systementwicklung auf das Engineering und die Weiterentwicklung von Prozessen. Ziel ist es, die komplexen Wechselwirkungen zwischen Entwicklungsaktivitäten, Entwicklungsergebnissen (Modellen), organisatorischen Randbedingungen und Entwicklungswerkzeugen und -methoden zu erforschen und transparent abzubilden. Im Fokus stehen dabei folgende Forschungsthemen:

• Analyse von Entwicklungsprozessen und -aktivitäten hinsichtlich Wissensintensität, Kooperationsgrad, Robustheit sowie Ableitung und formale Beschreibung von Prozessmustern für wiederkehrende Entwicklungsaktivitäten im Systems Engineering  
• Integrierte Modellierung von Prozess- und Produktinformationen auf Basis formaler Sprachen (Business Process Model and Notation, Systems Modelling Language)
• Graphenbasierte Ansätze für die Visualisierung und Analyse von Wechselwirkungen zwischen Entwicklungsaktivitäten, Produktmodellen, (Software-)Werkzeugen und organisatorischen Randbedingungen