Arbeiten mit digitalen Modellen

Modelle als Bezugsgröße für den gesamten Produktlebenszyklus
Menu

Digitale Modelle in Elektronik und Elektrotechnik

Die Digitale Transformation der Entwicklungskette verspricht eine nachhaltige Verbesserung von Produktentstehungs- und Kontstruktionprozessen. Nach eine aktuellen Studie von IDC durchgeführte Studie haben 90 % der kleinen und mittleren Unternehmen Budgets bereitgestellt und 73 % haben diesen Prozess bereits begonnen haben. Hier finden Sie die Grundprinzipien einer Digital Engineering Strategie

Die Vorteile von Digital Engineering

Höhere Prozesssicherheit

Rückverfolgbarkeit aller Entscheidungen und Daten einschließlich der Abweichungen von der intialen Planung

Besseres Gesamtverständnis

Disziplinübergreifende Anforderungen, Verhaltensbeschreibungen und Architekturmodelle als "Single Source of Truth"

Fundierte Entscheidungen

Verbindung von Gesprächen mit technischen Datenpaketen zur Freigabe und Nachverfolgbarkeit

Bessere Kommunikation

Multimediale Kommunikation mit internen und externen Teilnehmern im Rahmen eines vollständigen "Digital Thread"

Relevanz des Modells für den gesamten Produktlebenszyklus

Das Modell muss während des gesamten Produktlebenszyklus relevant bleiben. Dies ist eine der größten Herausforderungen von heute. In der Regel bleibt das Modell derzeit ein Artefakt des Systems Engineering. Seine Einsatzmöglichkeiten im Rahmen des Entwicklungs- und Herstellungsprozesses sind begrenzt.  Ein Digital-Engineering-Prozess hält das Modell während des gesamten Produktlebenszyklus relevant.

MBSE transition to detailed design

Definition des Gestaltungsrahmens in Form eines Digital Envelope

Das System-Modell wird für die Implementierung in elektrische und elektronische Subsysteme unterteilt.  Jedes Subsystem besteht aus Sensoren, Steuergeräten, Verbindungen usw.  Jedes dieser Elemente muss im Kontext eines definierten Gesaltungsrahmens (Digital Envelope) definiert werden. Dieser stellt den Design-Teams die Parameter für Ihre Implementierung zur Verfügung.  Für den Design Envelope werden Verifikationsanforderungen festgelegt, mit denen sichergestellt werden kann, dass die Implementierung den Vorgaben des Modells entspricht.

Regelmäßige Prüfung im Rahmen von Verification Gates

Die modellbasierte Entwicklungs-Methodik arbeit mit sogenannten Verification Gates, bei denen sichergestellt wird, dass die Implementierung der Modelldefinition entspricht.  Jedes Verifikation Gate wird durch eine formale Freigabe abgeschlossen. Die zu diesen Aktivitäten und Freigaben gehörenden digitalen Interaktionen werden zu einem Bestandteil des Digital Thread. Verification Gates werden in allen wichtigen Entwurfsphasen angesetzt, in denen Architektur, die Gestaltung, Bestandteile und Subsysteme definiert werden.  Jedes dieser Verification Gates wird durch eine Statusaktualisierung im Modell dokumentiert.

Anark digital thread communication

Stukturierte Kommunikation im Rahmen eines Digital Thread

Die Digital Engineering Methodik erfordert eine strukturierte digitale Kommunikation, welche die papiergebundenen Aufzeichnungen und Unterlagen ersetzt.  Eine robuste Implementierung eines digitalen Threads ermöglicht eine browserbasierte Kommunikation, die auf Aktivitäten, Gesprächen, Gruppen und Daten aufbaut.  Alle digitalen Aktivitäten werden über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg erfasst und dokumentiert.

Der Digital Engineering Prozess

Model Based Design

Der Digital Engineering Prozess basiert auf einem Modell, das auf Beziehungen aufgebaut ist. Dieses Modell ersetzt einen dokumentbasierten Entwurf. Das Modell wird gewöhnlich vom Systems Engineering-Team erstellt, das den Systemzweck in Struktur, Verhalten und Anforderungen umsetzt.  Im Verlaufe der Detailierung wird das Modell als die einzige Quelle der Wahrheit (Single Source of Truth) betrachtet.

Weitere Informationen

Relevanz des Modells

Das Modell muss während des gesamten Produktlebenszyklus relevant bleiben. Dies ist eine der größten Herausforderungen von heute. In der Regel bleibt das Modell derzeit ein Artefakt des Systems Engineering. Seine Einsatzmöglichkeiten im Rahmen des Entwicklungs- und Herstellungsprozesses sind begrenzt.  Ein Digital-Engineering-Prozess hält das Modell während des gesamten Produktlebenszyklus relevant.

Dekomposition des Modells

Für die Implementierung des Modells im Bereich der Elektrik und Elektronik muss das Modell in E/E-Subsysteme aufgeteilt werden. Diese Subsysteme werden ihrerseits weiter in funktionale Elemente wie elektronische Steuergeräte (ECU), Sensoren, Busse und Verbindungen unterteilt.

Modellerstellung und Inhalte

RDie Realisierung des Modells erfordert eine logisch strukturierte Darstellung von Entwurfselementen einschließlich den zugehörigen Verhaltensbeschreibungen und Anforderungen. Die Modellerstellung kann mit dem Produkt GENESYS von Vitech durchgeführt werden.  Das Modell enthält in der Regel keine spezifische Komponentenidentifikation wie z.B. Teilenummern.

Weitere Informationen

Erstellung des Design Envelope

Beim Übergang des Entwurfs vom System-Engineering zur Implementierung muss ein Gestaltungsrahmen (Design Envelope) klar definiert werden. Das Designteam verfügt dann über alle erforderlichen Parameter bezüglich Kosten, Gewicht, Größe, Leistung usw.

Architektur-Verifizierung

Die Architektur-Verifikation ist der letzte Schritt vor der Detailentwicklung und dient der Verifikation von Modellanforderungen, die mit hoher Zuverlässigkeit erfüllt werden können. Wenn eine Anforderung in dieser Phase nicht erfüllt werden kann, muss das Systems Engineering das Modell im Kontext des gesamten Systems so ändern, dass eine realisierbare Implementierung möglich ist.

Übergang zur Detailkonstruktion

Nach der Verifikation des Entwurfs auf der Architekturebene, bei der sichergestellt wird, dass die Verifikationsanforderungen mit hoher Zuverlässigkeit erfüllt werden können, kann der Entwurf zum Feinentwurf übergehen. Ab diesem Punkt kommen spezifische Entwicklungs- und Konstruktionswerkzeuge für die Elektronik und Elektrotechnik zum Einsatz, mit denen ein Produkt zur Fertigungsreife geführt wird.

Weitere Informationen

Freigabeprüfungen und Quality Gates

Damit das Modell während des gesamten Produktentwicklungsprozesses relevant bleibt, muss es auch während des gesamten Produktentwicklungsprozesses im Rahmen von Quality Gates validiert werden, bei der die Erfüllung der Verifikationsanforderungen geprüft wird. Das Entwicklungsprojekt kann erst dann in die nächste Entwicklungsphase übergehen, wenn die Quality Gate-Anforderungen erfüllt sind.  Dadurch kann sichergestellt werden, dass das finale Produkt den Vorgaben entspricht, die im Modell festgelegt wurden.

Status der Modellverifikation

Nach jedem Design Verification Gate muss das Modell aktualisiert werden, um den aktuellen Status der Verifikationsanforderung abzubilden. Auf diese Weise kann der Entwurfsfortschritt von Seiten des Systems Engineering auf die Erfüllung der Verifikationsanforderungen überprüft und die Konsistenz des Modells abgesichert werden.

Das digitale Protokoll

Alle Entscheidungen und Absprachen, die während des gesamten Digital Engineering-Prozesses getroffen werden, müssen aufgezeichnet und zur Nachvollziehbarkeit in einem digitalen Protokoll (Digital Thread) aufbewahrt werden. Der Digital Thread bietet den Mechanismus, um diese wichtigen Diskussionen in digitaler Form zu führen.

Weitere Informationen

Produkte und Lösungen

  • Solutions
September 11, 2020
Digital Thread - das digitale Protokoll

Der Digital Thread ist ein grundlegendes Element einer erfolgreichen Implementierung des Digital Engineering.  Digitale Konversationen in den Bereichen Beschaffung, Konstruktion, Fertigung und Kundenservice ersetzen E-Mail und Papierdokumente.  Entscheidungen und Begründungen werden erfasst und bieten Rückverfolgbarkeit.

Read now
  • Solutions
September 11, 2020
MBSE für die elektrotechnische Systementwicklung

MBSE für die elektrische Systementwicklung ist ein Schlüsselfaktor bei der Einführung einer Digital Engineering Methodik. Das Modell wird in elektrische Subsysteme zerlegt, die im Zuge der Implementierung in eine physikalische Auslegung überführt werden können.

Read now
  • Solutions
September 11, 2020
MBSE mit Genesys

Eine durchgänge Digital Engineering Strategie erfordert einen modellbasierten Entwickungsprozess, der beim Systems Engineering beginnt.  Mit der Übernahme der Vitech Corporation, einem führenden Anbieter von modellbasierten Systems Engineering (MBSE)-Lösungen, realisert Zuken einen modellbasierten Entwicklungsprozess für die Elektronik und Elektrotechnik.

Read now
  • Solutions
Oktober 19, 2018
Produkt- und Prozesskomplexität beherrschen

Das Verständnis und die Beherrschung der Herausforderungen zunehmenden Produkt- und Variantenvielfalt an die Technologie- und Prozesskomplexität ist für alle Beteiligten in der Wertschöpfungskette von größter Bedeutung. Mit unseren Lösungen helfen wir, die Komplexität von Produkten und Lieferketten zu beherrschen und tragen damit zu einem interdisziplinären elektromechanischen Produktentwicklungsprozess bei.

Read now
Einfacher Arbeiten, besser Leben

Haben Sie eine Frage? - Kontaktieren Sie Zuken

Für weitere Informationen darüber, wie Zuken Ihren Designprozess unterstützen kann, kontaktieren Sie Zuken
Kontaktieren Sie uns