Einführung in das Systems Engineering

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1 Einführung in das Systems Engineering Die Aufgaben des Systems Engineering Blockschaltbild- Sicht auf die Aufgaben des Systems Engineering Anwendunggsbereiche für das Systems Engineering Das System als Standard zum Begreifen der Grund- und Aufbau- Architekturen von Sachverhalten. Das System als Standard zum Begreifen der Prozessablauf- Architektur von Sachverhalten. Blick auf die Aufgaben und Auswirkungen des Syst. Eng. Wissens- und konstruktionsbasiertes Systems Engineering Syt. Eng. zur Beherrschung der Lebenszyklus Sachverhalte Überblich über die Sachverhalts- Lebenszyklusphasen Prozesse zur Sachverhaltsphasen Gestaltung & Verbesserung Projekte in der Sicht der DIN Normen Projekte in der Sicht der internationalen Normen nweiser Ablauf des Syst. Eng. zur Aufgaben Durchführung Die zentrale Aufgabe eines Projekts Übersicht über das Wissen zur Lösung von Syst. Eng. Aufgaben Sachverhalts- Erscheinung durch die Wissensfelder des PMBoK Lösbarkeit von Aufgaben mittels von Syst. Eng. Vorhaben

2 Das Systems Engineering und seine Aufgaben Das Systems Engineering, wie es hier verstanden wird, dient zur standardisierten Bearbeitung und Lösung von Aufgaben in Bereichen, welche logischem Denken zugänglich sind. Aufgaben, mit denen sich das Systems Engineering auseinander setzt, können zum Bereich der technischen Systeme der Ingenieurwissenschaften, der IT- Systeme der Informatik sowie zu den Bereichen der Wirtschafts-, Natur-, Sozial-, und anderen Geistes- Wissenschaften gehören Das Systems Engineering und seine Aufgaben zeigen sch in modellbasierter Form, durch die Prozesse und die Arbeitsorganisationen zur Ausführung werden als kognitiv wahrnehmbare Vorstellungen gesehen, welche in Modele der als System aufgefassten Sachverhalte gekleidet sind. Das gleiche gilt hinsichtlich der System Engineering Aufgaben mit dem Wissen, welches zur Lösung vonnöten ist und dem daraus erzeugten Wissen sowie der Modell- Vorstellungen. von den an den Aufgaben beteiligten Bereiche.(sieh Folie 3 & 4)

3 Blockschaltbild- Sicht auf die Aufgaben des Systems Engineering Systems Engineering Prozesse arbeiten wissensbasiert, d. h. sie reagieren auf von außen kommendes bereichsspezifisches Wissen mit Vorstellungen für zu lösende Aufgaben. Durch den Prozess der Wissensverarbeitung wird das Aufgaben-gemäßé Wissen erzeugt mit den Vorstellungen über zu bewirkende bereichsspezifische Veränderungen. Vorstellungen über etwas bilden Modelle. Systems Engineering Prozesse sind daher per se modellbasiert. Systens Engineering Prozesse werden durch Arbeitorganisationen mit Rollen, unabhängig von Raum und Zeit arbeiten durchgeführt. Dazu gehören Schnittstellen Schnittstellen zwischen Syst. Eng. Prozess & Umfeld Bereichen Aufgaben- Stellungen von einem Umfeld- Bereich- Modell- Basierter Systems Engineering Prozess Über Schnittstellen zu übertragendes Wissen Auswirkungen der Aufgabe auf einen Umfeld- Bereich

4 Anwendunggsbereiche für das Systems Engineering Ingenieur. Wissenschafts- Bereich Technische Systeme und Arbeitsorganisationen zu ihrer Beherrschung IT- Informatik System Bereich IT Systeme und Werkzeuge für das modellbasierte Syst. Engineering Wirtschaftswissenschaftschafts. Bereich Volks- & Betriebswissenshaftliche Systeme Zielsetzungen für das modellbasierte Systems Engineering mit Blick auf Aufgaben der umgebenden Bereiche Naturwissenschaftlicher Systembereich Klima Wandel Überschwemmungen Wetter- Prognosen, u. A. Sozialwissenschaft System Bereich Phänomene des gesellschaftlichen Zusammenwirken u. a. bei der A- & W- Bildung Geistes- Wissenschaft- Syste. Bereichereich Politische Systeme und Phönomene Soziale Systeme, u. a.

5 Das System als Grundlage der Grund- und Aufbau- Architekturen von Sachverhalten. Ein System repräsentiert einen nach wesentlichen Prinzipien geordneten Standard zum Auffassen und Begreifen von Sachverhalten, die zum Systems Engineering gehören oder mit ihm in Beziehung stehen Ein System in diesem Sinn steht zum einen für die nach außen gerichtete Erscheinung der als Ganzes gesehenen Sachverhalte, Diese Sicht wird Grundarchitektur genannt. Zum anderen repräsentiert ein System den Aufbau eines Sachverhalts aus seinen Teilen und die sich daraus ergebende Struktur sowie die Beziehungen zwischen benachbarten Sachverhalts- Teile mit Teilen der System Umgebung. Die Umgebung charakterisiert die Sachverhalts- Einbettung Regeln, welche über der Sachverhalts- Struktur und der einbettenden Umgebung gelten. vervollständigen die Aufbau Sicht. Diese wird Sachverhalts- Aufbau- Architektur genannt

6 Das System als Grundlage der Prozessablauf- Architektur von Sachverhalten. Letztendlich gehörten zu einem System die Prozesse, welche den Prozessablauf zur Erbringung der Leistung in dem Sachverhalt bestimmen und die Auswirkungen auf das Umfeld charakterisieren. Die Darstellung der paarweise miteinander interagierenden Prozesse des Sachverhalts sowie der interagierenden Prozesse des Sachverhalts und der Umgebung führen zur Prozessablauf- Struktur, welche Prozessablauf Architektur genannt wird und zu ihrer Einbettung in ein Umfeld. Regeln, welche über der Prozessablauf-Struktur und der einbettenden Umgebung gelten, vervollständigen die Prozess Sicht auf die (Sachverhalts-) Prozessablauf Architektur. Durch die Zuordnung von zur Aufbau- Architektur gehörenden als Modell gesehenen Teilen, denen die Funktion einer prozessausführenden Instanz zukommt, entstehen Modellvorstellungen für die Prozessablauf- Architektur von Sachverhalten. Die daran anschließende Zuordnung von personellen Resourcen zu den Modell- Vorstellungen führen zu realen Prozessablauf- Architekturen hinsichtlich der Gegenstände, welche von Systems Engineering Vorhaben betroffen sind sowie zu realen Arbeits-Organisationen zur Durchfühtung von Systems Engineering Vorhaben.

7 Blick auf die Aufgaben und Auswirkungen des Syst. Eng. Aufgaben entstehen in einem definierten Bereich und zeigen, Was in definiierten Bereichen bewirkt werden soll & Wie dies durch das Syst. Eng. erreicht wird. Umfeld, in dem. auszuführewnde Aufgaben entstehen Syst. Eng. Prozess- Ablauf Regeln & ausführende Arbeits- Oganisation Umwelt, die von dem Ergebnis einer Aufgabe betroffen ist und deren Situation gewollt, oder ungewollt verändert wird Systems Engineering Vorhaben Rückwirkungen auf das aufgabenbewirkende Umfeld & Änderungs- Maßnahmen

8 Modell- und Knstruktions- basiertes Systems Engineering In der modellbasierten Syst. Eng. Sicht erscheinen Systems Engineering Vorhaben In Form von. Modellen. In ihnen steckt das Wissen über die zu lösenden Aufgaben und die u erreichenden Ergebnisse insoweit es von Bedeutung sind. Gleiches gilt für die Modelle der Arbeitsorganisationen In denen das Wissen zur Ausführung der Aufgaben steckt. Zur Aufgabenausführung Ist eine reale Arbeitsorganisation vonnöten mit Vorgehensmodellen und Leitfäden (Regeln) In der entwicklungsbasierten Sicht erscheinen Systems Engineering Vorhaben In Form von modellgemäßen (Prototyp-) Mustern.Zu den Vorgaben für dir Bearbeitung von Aufgaben gehören oft nicht nur Informationen sondern auch reale prototypische zu bearbeitende Produkte (Hardware). Die Ergebnisse der durchgeführten Aufgaben erscheinen als neue, oder überarbeitete Produkt- Prototypen. Zur Aufgabenausführung von entwicklungsbasierten Syst. Eng. Vorhaben sind reale Arbeits- Organisationen vonnöten sowie Vorgehensmodelle mit Regeln zur Durchührung von Entwicklungen. Zur Bewerkstelligung von mödell- und entwicklungsbasierten Syst. Eng. Vorhaben sind unterschiedliche Kompetenzen erforderlich.

9 Syt. Eng. zur Beherrschung der Lebenszyklus Sachverhalte Der Lebenszyklus von Sachverhalten verschiedener Art, die logischem Denken zugänglich sind, beginnt explizit oder implizit mit einer Idee und einem modell- & entwicklungsbasierten Ansatz, welcher zu Modellen und Prototypen (Muster) des Sachverhalts führen. An diese ersten Lebenszyklus n schließen sich die weiter unten zusammen-. gestellten Sachverhalts Lebenszyklusphasen an, die durch modell- & mustergerechte dedizierte eigene Syst. Eng. Vorhaben realisiert werden. Im Fall von großen und komplexen. Sachverhalten sind Arbeitsorganisationen zur Realisierung der Lebenszyklusphasen unumgänglich. Ansonsten erübrigt sich die Trennung der Prozesse und Personen, zur Planung, Führung und Kontrolle von den Personen und Prozessen zur Bewältigung der Lebenszyklusphasen. Im Fall von Haushaltsgeräten wird man z. Bsp. die Wartungs- und Entsorgungs- Maßnahmen selber planen & führen und demgemäß ausführen.

10 Überblich über die Sachverhalts- Lebenszyklusphasen Die untere Darstellung Lebenszyklusphasen berührt insbesonders den Bereich von Unternehmen in technischen Bereichen- Die Lebenszyklusphasen können aber auch für die Sachlage von andere Bereichen, Z. Bsp.. sozialwissenschaft- licher Art angepasst werden. An der Bewältigung der Lebenszyklusphasen kooperierein der Regel verschiedene Rollen, welche miteinander in einem Sachverhalts- Auftraggeber und - nehmer Verhältnis stehen. Im Fall von komplexen Sachverhalten ist es zweckmäßig den zu spielenden Rollen dedizierte Verantwortliche zuzuweisen. Ideen und Modellierung- Modell- & Muster gerechte Herstell- Test- & örtlche Sachverhalts- Abnahme Sachverhalts- Erneuerungs- Muster- (Prototyp-) Entwicklungs- Auslieferungs- & Lieferungs- Empfangs- Betriebs zur Nutzung des Sachverhalts Außerdienststellungs- Markterkundungs- und Vermarktungs- Installierungs- Inbetriebnahme Wartungs- & Instandhalfungs- Restverwertungs- und Entsorgungs-

11 Prozesse zur Sachverhaltsphasen Gestaltung & Verbesserung Hauptanliegen des Syst. Eng. ist die laufende Verbesserung der Sachv. Ideen und Modellierung- Muster- (Prototyp-) Entwicklungs- Markterkundungs- und Vermark tungs- Organisation zur Lebenszyklus- Gestaltung & Prozesse zur Verbesserung Modell- & Muster gerech-te Herstel- lungs- Test- & Sachverhalts- Abnahme vor Ort Auslieferungs- & Lieferungs- Empfangs- Betriebs zur Nutzung des Sachverhalts Installierungs- Inbetriebnahme Wartungs- & Instandhalfungs- Sachverhalts- Erneuerungs- Außerdienst- stellungs- Restverwertungs- und Entsorgungs-

12 Projekte in der Sicht der DIN Normen Nach DIN ist ein Projekts Ein Vorhaben, bei dem innerhalb einer definierten Zeitspanne ein definiertes Ziel erreicht werden soll, und das sich dadurch auszeichnet, dass es im Wesentlichen ein einmaliges Vorhaben ist. In der erweiterten DIN repräsentiert ein Projekt Ein Vorhaben, das im Wesentlichen durch die Einmaligkeit der Bedingungen in ihrer Gesamtheit gekennzeichnet ist, wie z.b. Zielvorgabe, zeitliche, finanzielle, personelle und andere Randbedingungen. Vorhaben im Sinn von Projekten sind gegenüber anderen Vorhaben abgegrenzt und werden durch projektspezifische Organisationen unter Einsatz von Werkzeugen durchgeführt Bemerkungen zu den DIN Normen: In dem Wortlaut der DIN Normen wird deutlich, was unter einem Projekt zu verstehen sowie, dass es von anderen Vorgaben abzugrenzen Ist. Und was es unter gegebenen Randbedingungen zu leisten hat. Über die Folgen eines Projekts in der Projektumwelt und den Randbedingungen dazu wird nichts ausgesagt. Gleiches gilt für alle Fragen wie ein Projekt realisiert wird. Diese gehören nicht zu einer Norm.

13 Projekte in der Sicht der internationalen Normen Der PMBoK Guide (Project Management Body of Knowledge) des amerikanischen PMI (Project Management Institute) repräsentiert die Grundlagen eines Projekts ais Ein Projekt ist ein zeitlich begrenztes Unternehmen (Vorhaben), das unternommen wird, um ein einmaliges Produkt, eine Dienstleistung oder ein sonstiges Ergebnis zu erzeugen. Die Competence Baseline der IPMA (International Project Management Association definiert eine Projekts in gleicher Weise ais Zeit- und kostenbeschränktes Vorhaben zur Realisierung einer Menge definierter Ergebnisse entsprechend vereinbarter Qualitätsstandards und Anforderungen zur Erfüllung der Projektziele Neben den Normen ist das interdisziplinäre Wesen eines Projekts wie es in der Formulierung von Blazek 1991 definiert worden ist, von Bedeutung. Ein Projekt ist eine sachlich und zeitlich begrenzte Aufgabe im Sinn eines Vorhabens, die interdisziplinär angegangen wird. Es ist ersichtlich, dass die deutschen DIN und die internationalen Projekt Normen wesensgleich sind und als Leitfaden hinsichtlich der Projektdurchführung dienen

14 nweiser Ablauf des Syst. Eng. zur Aufgaben Durchführung Modell- oder entwicklungsbasierte Syst. Eng. Vorhaben Ziel des Syst. Eng. Vorh. in der Sicht auf das Ganze Planung zur Durch- Führung des Syst. Eng. Vorhaben Realisierung von Syst. Eng. Vorh. nach Plan Abschluss- Arbeiten nach der Realisierung Diese n werden zweckmäßig sowohl bei wissensbasierten als auch bei konstruktions-basierten Syst. Eng. Vorhaben durchgeführt. Das phasenweise Vorgehen bringt eine Ordnung in die Vorhaben durch einzelne klar abgrenzbare Schritte, deren Ausführung sicher zum Ziel führt. Die vorangegangenen Ausführungen über wissens- & konstruktions-basierte Syst. Eng. Vorhaben und die zu durchlaufenden n zeigen, dass zu den Rollen der Vorhabensausführenden Rollen der Arbeits- Organisationen unterschiedliches Wissen und verschiedene Kompetenzen gehören

15 Die zentrale Aufgabe eines Projekts Aus der obigen graphischen Veranschaulichung des Projekt Prinzips und der bestehenden Normen wird die zentrale Aufgaben, der das Systems Engineering im Projektmanagement gegenübersteht, erkenntlich. Im Vordergrund steht die Analyse von Projekt Umfeldern im Hinblick auf einen augenblicklich, bestehenden Zustand, der in einen anderen Endzustand transformiert werden soll. Unter Zustand ist dabei ein veränderbarer Sachverhalt zu verstehen, der von einer augenblicklichen in eine mehr gewünschte Ausprägung zu bringen ist Aus der Sicht der Projekt- Verantwortlichen sollte dabei ein nachvollziehbarer Mehrwert auf allen Ebenen erreicht werden, der einer Aufwands / Nutzen Analyse standhält Bei den Prozessen der Projektdurchführung muss die Einhaltung der Regeln der Kunst und dertechnik nachgewiesen sowie der Ausschluss von Gefahren auf das Leben und die Gesundheit sowie das Eigentum nicht beteiligte Personen- Kreise sichergestellt werden. Des Weiteren ist eine Güterabschätzung hinsichtlich des vorgestellten Nutzens und der Umweltgefährdung erforderlich, in welche auch die Akzeptanz der Projektabwicklung und der Projekt Resultate eingeht. Bei alledem ist die fortlaufende Rückführung der an der Realität gemessenen Erkenntnisse zur Überprüfung des Projektgeschehens und Einleitung von Maßnahmen zwingend notwendig.

16 Übersicht über das Wissen zur Lösung von Syst. Eng. Aufgaben Die erfolgreiche Durchführung von Systems Engineering Vorhaben setzt beäß dem PMBoK des Projekt Management Institut (PSI) ein umfangreiche Wissen in der unten dargestellten Gliederung voraus. Zur Erfassung der neun standardisierten Wissensfelder im Verlauf von Syst. Eng. Vorhaben zur Lösung von Aufgaben dient das im Folgenden dargestellte Entwurfsmuster und seine Kommentierung. Es wird hier Wissensfeld- Architektur genannt. Umfang der zur Aufgabe gehörigen Sachverhalte Abgeschätzte & entstandene IST Termine Qualität der Aufgaben Ergebnisse de Syst. Eng. Integration der Aufgabe in ein Umfeld Abgeschätzte & entstandene IST Kosten Abschätzungen des Risikos und der Auswirkungen Kommunikation zur Aufgaben Realisierung Qualifikation des aufgabendurchführenden Personals Beschaffung der Wissens- & sonstigen Resoucen

17 Sachverhalts- Erscheinung durch die Wissensfelder des PMBoK 1 Umfang Was gehört zur Aufgabenlösung dazu und was nicht 2 Umfeld Integration Zu welchen Umfeldern gehört die Aufgabe und die Lösung 3 Aufgaben Kommunikation Mit wem (welcher Rolle) muss vor und während, sowie nach der Aufgaben Lösung kommunizeri werden 4 Termin- Situation Termin Vorgabe für & Ist- Einhaltung der Aufgabenlösung 5 Kosten- Situation Soll- Budget & Ist- Einhaltung bei der Aufgabenlösung 6 Personal. Qualifikation 7 Qualität der Aufgaben Lösung 8 Risiken & Auswirkungen 9 Quelle derresourcen Beschaffung Wissen & Kompetenzen des Personals im Hblick der zu spielenden Rollen zur Aufgaben lösung Die Aufgabe und die Vorgaben sowie die Lösung und das Umfeld müssen systemtheoretisch begreifbar sein Angaben über mögliche Risiken & ihren Auswirkungen sowie mögliche Maßnahmen zur Auswirkungsvermeidung Angaben über die Quellen, von denen das Wissen und die sonstigen Resourcen beschafft werden

18 Lösbarkeit von Aufgaben mittels von Syst. Eng. Vorhaben Aufgaben, die Gegenstand eines Syst. Eng. Vorhabens sind, lassen sich dann lösen, wenn die Voraussetzungen und die Vorgaben zur Ausführung der Aufgaben gegeben sind sowie ein Leitfaden zur Transformation der Vorgaben in die Aufgaben Ergebnisse Unter Voraussetzung wird beim Syst. Eng. die Ausgangssituation mit dem Wissen verstanden, welches für die Bearbeitung der Aufgabe vonnöten ist. Das Verständnis der Ausgangsituation sowie der Vorgaben und Ergebnisse und des Leitfadens zur Bewerkstelligung der Ergebnisse in Form von Vorstellungen über Systeme, die logischen Denkweisen zugänglich sind, stellt eine unumgängliche Vorbedingung für ein Syst. Eng. Vorhaben dar. Die Arbeiten zur Realisierung des Leitfadens zur Bewerkstelligung der Lösung einer Aufgabe müssen in der Weise organisierbar sein, dass in der Arbeits- Organisation die neun Wissensfelder des PMBoK des PMI in Erscheinung treten.

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