SYSTEMS RE-ENGINEERING

Transkript

1 SYSTEMS RE-ENGINEERING Ein Beitrag zur Integration von MBSE und PLM Uwe Kaufmann, ModelAlchemy Consulting Ralf Schuler, Fachgebiet Mechatronische Systeme, Hochschule Esslingen

2 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 2 Übersicht

3 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 3 Motivation

4 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 4 Motivation Ausgangssituation PLM MBSE Schwerpunkt Verwaltung der Produktdaten (PDM) Dokumentenzentriert Entscheidungsfindung durch Menschen, wenig Rechnerunterstützung neue Projekte starten auf Basis von Unterlagen aus alten Projekten + Struktur (z.b. BOM / Stückliste) Abhängigkeiten (Traceability) zwischen den Disziplinmodellen nur manuell nachvollziehbar Logisches und funktionales Modell sind im PLM nur implizit enthalten immer noch meist in der frühen Phase ( erweitertes Anforderungsmanagement ) SysML für MBSE noch nicht produktiv (z.b. Automotive) SysML hat noch Defizite bei der Repräsentation aller Disziplinen (z.b. keine Gestalt/ Geometrie) MBSE wird oft als Zusatzaufwand angesehen

5 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 5 Systems Re-Engineering Zielsetzung Die Hürden für die Einführung von MBE senken Bereitstellung von wiederverwendbaren Artefakten MBSE mit dem gesamten Produktlebenszyklus verknüpfen MBSE hat Disruptionspotenzial, muss aber inkrementell eingeführt werden!

6 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 6 Systems Re-Engineering Begriffsklärung Def. Re-Engineering: Neugestaltung eines existierenden Produkts oder Systems mit dem Ziel der Anpassung an geänderte Anforderungen Def. Reverse Engineering: Regenerierung des IST-Zustands eines Produkts oder Systems mit dem Ziel der Replikation Systems Re-Engineering ist die Erweiterung des Re-Engineerings mit der Zielstellung der Bereitstellung eines funktionalen und logischen Modells eines Produkts oder Systems Systems Re-Engineering unterstützt die Nutzbarmachung existierender Produktdaten im MBSE.

7 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 7 Systems Re-Engineering Nutzen und Anwendungsfälle Unterstützung eines rapiden / automatisierten Aufbaus von Modellbibliotheken / Normteilkatalogen für das MBSE (SysML) Nachdokumentation von fertigen Produkten für ein besseres Verständnis (z.b. für Diagnose, Reparatur) Bereitstellung detaillierter Systemparameter von Systemkomponenten im MBSE, Verbesserung der virtuellen Absicherung in der frühen Phase (z.b. Abmessungen von CAD-Modellen) Semantisch genauere Repräsentation von Felddaten bereits in der frühen Produktentstehungsphase Migrationsunterstützung für Engineering Projekte (z.b. Hydraulik Elektromechanisch)

8 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 8 Systems Re-Engineering MBSE und PLM Integration Top-Down Anforderungen Funktionsstruktur MBSE Wirkstruktur (phys. Effekte) ME: Mechanik EE: Elektronik SW: Software Bauteilstruktur ME EE SW Bottom-Up PLM CAD Modelle Pflichtenheft Datenblätter Stücklisten Schaltpläne Software Code PLM Datenobjekte

9 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 9 Praxisbeispiel Ausgangssituation <Gegeben> Fahrzeug welches autonom einer Fahrbahnmarkierung bis zu einem gelben, roten oder grünen Farbpunkt folgt (abhängig von einer Nutzereingabe) und anschließend innerhalb der nächstgelegenen Markierung (A, B, C, E) autonom parkt. <Dokumentation> <CAD Daten> <Software (proprietär)> PLM Datenobjekte

10 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 10 Praxisbeispiel Re-Engineering der mechanischen Bauteilstruktur <PLM> CAD Modelle pkg bdd Bauteilstruktur ME Verwendung von Package-Diagrammen (pkg) und Blockdefinitions-Diagrammen (bdd). Strukturinformationen aus den CAD-Daten oft zu detailliert. Konsequente Modul- und Baugruppendefinition im CAD erforderlich.

11 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 11 Praxisbeispiel Re-Engineering der Wirkstruktur <PLM> Datenblätter <Multiphysics> Abbildung der Wirkstruktur mit internen Blockdiagrammen (ibd). Wirkstruktur (phys. Effekte) ibd Verzicht auf Parametrische Diagramme (par), da sehr ungewohnt. Andere Ingenieur -Werkzeuge besser geeignet. Systemanalyse der Sensoren und Aktuatoren erforderlich.

12 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 12 Praxisbeispiel Re-Engineering der Anforderungen <PLM> Pflichtenheft <Systemtests> Anforderungen pkg req Clustern der Anforderungen in Package Diagramm (pkg) und Ausformulierung in Requirements Table (req). Pflichtenheft hinsichtlich Anforderungen nicht vollständig. Ergänzung von impliziten Anforderungen durch Beobachtung des Systemverhaltens in Systemtests erforderlich.

13 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 13 Praxisbeispiel Re-Engineering der Funktionsstruktur <MBSE> Wirkstruktur <MBSE> Anforder. Funktionsstruktur ibd Ableitung der Funktionsstruktur unmittelbar aus PLM Datenobjekten problematisch (diese Abstraktion liegt i.d.r. nicht vor). Es empfiehlt sich eine Ableitung aus den Anforderungen und der Wirkstruktur. Abbildung mit internen Blockdiagrammen (ibd). Morphologischer Kasten ist hilfreich, um Entscheidungen zu rekapitulieren.

14 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 14 Praxisbeispiel Re-Engineering der Softwarearchitektur <Systemtests> <CASE> <MBSE> FA Bauteilstruktur SW stm Beschreibung des Verhaltens mit Zustandsdiagrammen (stm). Verzicht auf Parametrische Diagramme (par), da sehr ungewohnt. Computer Aided Software Engineering (CASE) Werkzeuge besser geeignet. Manueller Transfer der CASE Modell in SysML (ibd).

15 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 15 Praxisbeispiel Fazit pkg Anforderungen req ibd Funktionsstruktur bdd Papyrus Matlab /Simulink Stateflow Embedded Coder Simscape PLM MBSE ME: Mechanik EE: Elektronik SW: Software pkg bdd Wirkstruktur (physik. Effekte) Bauteilstruktur ME Bottom-Up ibd SW Mindstorms Inventor stm Pflichtenheft Datenblätter CAD Modelle Software Code PDF PDF JT proprietär Virtuelle Verifikation

16 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 16 Zusammenfassung & Ausblick Systems Re-Engineering ist eine zielgerichtete Möglichkeit, eine SysML Beschreibung eines existierenden Produktes zu erzeugen. Es bietet sich für den Einstieg in das MBSE an. Die erstellten Modelle sind eine Basis für Variantenentwicklungen und Baukastenkonzepte. Die erstellten Modelle bilden außerdem den Ausgangspunkt für eine virtuellen Verifikation und die automatische Code-Generierung. Für eine zukünftige Verwendung können Modellanteile in Bibliotheken überführt werden. Die Modellierung soll weiter formalisiert werden. Eine Werkzeugkette soll aufgesetzt werden, die eine bessere Modelldurchgängigkeit ermöglicht. Im vorgestellten Praxisbeispiel waren die elektrischen und elektronischen (EE) Anteile bisher nicht enthalten. Diese sollen zukünftig berücksichtigt werden. Es soll betrachtet werden, welche Elemente der SysML-Modelle als Configuration-Item in das PLM übernommen werden müssen. Bei Interesse an diesen Fragestellungen AG PLM4MBSE der GfSE

17 Tag des Systems Engineering, Herzogenaurach 17 VIELEN DANK FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT