Mit System-Simulation Probleme frühzeitig erkennen und beheben

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Systems Engineering ist ein disziplinenübergreifender und integrativer Ansatz zum Entwerfen, Gestalten, Analysieren und Verwalten von Systemen. Viele Industrieunternehmen, die diesen Ansatz verfolgen, nutzen auch die System-Simulation, um Abläufe verschiedener Prozesse durch Computermodelle nachzubilden.

Eine System-Simulation ist, vereinfacht ausgedrückt, eine diagrammgestützte Analyse, bei der das Zusammenspiel der Ein-und Ausgaben zwischen verschiedenen Systemkomponenten durchgespielt wird. Jede Komponente wird durch eine Gleichung oder Formel dargestellt, die das Verhalten eines bestimmten Teils des Gesamtsystems prognostiziert. Wenn man alle diese Formeln zusammensetzt, entsteht ein Modell, das komplexe Verhaltensweisen vorhersagen kann, die sonst vielleicht erst beim Prototyping und Testen bemerkt worden wären.

Die System-Simulation bietet Vorteile in vielen verschiedenen Phasen des Produktlebenszyklus, einschließlich der Entwicklung einer Systemarchitektur, der Machbarkeitsprüfung für Design-Anforderungen und der Validierung des Systemverhaltens in verschiedenen Entwicklungsbereichen.

Validierung von Systemarchitekturen

Im Prinzip geht es in der Entwicklung um Experimentieren, Ausprobieren und Modellieren. Kommt das Design in die Detail-Entwicklung, sind mit den Systemanforderungen die Grenzen bereits gesetzt. Je mehr potenzielle Designoptionen ausgelotet und deren Verhaltensweisen im übergeordneten System validiert werden können, desto besser ist das Ergebnis.

Architekturentscheidungen, die früh im Entwicklungsprozess getroffen werden, haben erhebliche Auswirkungen auf den Erfolg oder Misserfolg eines Projekts. Daher ist es sinnvoll verschiedenen Optionen zu untersuchen und durch den Austausch von Komponenten und Subsystemen zu optimieren. Je mehr Erkenntnisse über die verschiedenen Designentscheidungen dadurch gewonnen werden können, desto besser.

Die System-Simulation ist ein geeignetes Werkzeug, um diesen Anspruch zu erfüllen. Mithilfe der System-Simulation können Entwickler Entscheidungen über die grundlegende Struktur eines komplexen Produkts ausprobieren und untersuchen. Sie können auch feststellen, wie sich das Verhalten des Gesamtsystems bei Entwurfsänderungen verändern kann. Der Einsatz der System-Simulation zu einem frühen Zeitpunkt im Entwicklungsprozess hilft, den späteren Projekterfolg sicherzustellen.

Die Machbarkeit von Anforderungen überprüfen

Am Anfang der Architekturentwicklung stehen die wichtigsten Anforderungen und Auflagen, danach wird der Entwurf and dann an die Detail-Konstruktion übergeben. Dort werden in akribischer Kleinarbeit die Feinheiten eingefügt, um das Design für die nächsten Schritte im Produktentwicklungsprozess vorzubereiten.

Leider verhält sich eine bestimmte Systemarchitektur nicht immer so, wie sich Konstrukteure das vorstellen. Was auf dem Papier funktionieren sollte, gilt nicht immer auch für die Praxis. Tatsächlich gibt es viele Situationen, in denen Ingenieure versuchen, Anforderungen zu erfüllen, die von vornherein nie realisierbar waren. Leider ist es schwer zu beurteilen, ob alle Anforderungen in der realen Welt funktionieren können, bis man bereits tief in der Detail-Entwicklung steckt.

Die System-Simulation kann Abhilfe schaffen. Der Einsatz einer solchen Simulation zur Überprüfung der Umsetzbarkeit von Anforderungen spart dem Konstruktionsteam im Vorfeld viel Zeit und Ressourcen und eliminiert aufwändige Nacharbeiten. Die System-Simulation stellt sicher, dass Konstrukteure im Detail-Design ihre Zeit nicht damit verschwenden, ein Architektur-Design zu erarbeiten, das von vornherein zum Scheitern verurteilt ist.

Disziplinübergreifende Validierung

Während die Detail-Konstruktion die einzelnen Subsysteme eines Gesamtsystems entwickelt, führt sie eigene Simulationen durch. Unter Umständen baut sie sogar eigene Prototypen zum Testen auf. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass das Subsystem tatsächlich die Anforderungen erfüllt und wie vorgesehen funktioniert.

Der knifflige Teil besteht darin, alle Teilsysteme zu kombinieren. Es gibt keine Garantie, dass alles wie erwartet funktioniert, wenn die Teile zu einem übergeordneten System zusammengefügt werden. Und allzu oft stoßen Organisationen genau an dieser Stelle auf eine erschreckende Anzahl von Prototyping- und Testproblemen.

In dieser Phase der Entwicklung werden Probleme auf Systemebene aufgedeckt. Aber meistens gibt es nur wenig Einblick in das, was diese Komplikationen tatsächlich verursacht. Um die Wurzel des Übels zu finden, muss in den verschiedenen Abteilungen nachgeforscht werden: Wo genau liegt das Problem? Und wie kann man es lösen, ohne ein weiteres Subsystem oder das übergeordnete System als Ganzes in Mitleidenschaft zu ziehen?

Unternehmen der Fertigungsindustrie können in dieser Phase Zeit, Kosten und Nacharbeit reduzieren, indem sie die System-Simulation anwenden. Die Simulation kann schrittweise verifizieren, dass jedes Teilsystem wie geplant funktioniert, sobald es in das Gesamtsystem eingebunden ist. Sie ist ein zuverlässiger Weg, um Probleme in der Mitte oder in den späten Phasen des Entwicklungszyklus zu erkennen, so dass potenzielle Fehler leicht identifiziert und behoben werden können, bevor in Prototypen und Tests investiert wird.

System-Simulation mit Genesys

Die Industrie muss heute immer komplexere Produkte entwickeln. Systems-Engineering-Ansätze helfen dabei, diese Komplexität über den gesamten Produktlebenszyklus zu bewältigen. Mit Genesys bietet Zuken ein leistungsfähiges Werkzeug für die Definition und Simulation von Systemen jeder Komplexität.

Die System-Simulation mit Genesys bietet zahlreiche Vorteile:

  • die Möglichkeit, bereits zu Beginn des Entwicklungsprozesses verschiedene Architekturoptionen umfassend zu untersuchen und durchzuspielen
  • die Fähigkeit, die Umsetzbarkeit von Architekturen und ihren verschiedenen Designanforderungen zu verifizieren und das Verhalten von Teilsystemen vor der Prototyp- und Testphase zu validieren
  • fundierte Produktgestaltung und -entwicklung, die über den gesamten Produktgestaltungszyklus hinweg wertvolle Zeit und Ressourcen spart.

Weitere Informationen

Chad Jackson
Chad Jackson
Chief Analyst and CEO of Lifecycle Insights
Chad Jackson is the Chief Analyst and CEO of Lifecycle Insights. He leads the company’s research and thought leadership programs, attends and speaks at industry events, and reviews emerging technology solutions. Chad’s twenty-five-year career has focused on improving executives’ ability to reap value from technology-led engineering initiatives during the industry’s transition to smart, connected products.
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