Systems Engineering

Fachgebietsübergreifende Spezifikation von Produkten, Dienstleistungen und Produktionssystemen

Systems Engineering (SE) ist ein Erfolg versprechender Lösungsansatz zur Kreation komplexer technischer Systeme. Unlängst dringt der Ansatz aus den klassischen Anwendungsfeldern der Luft- und Raumfahrt in andere Branchen wie die Automobilindustrie vor. Systems Engineering versteht sich als durchgängiger, fachdisziplinübergreifender Ansatz zur Entwicklung technischer Systeme. Es stellt das multidisziplinäre System in den Mittelpunkt und umfasst die Gesamtheit aller Entwicklungsaktivitäten. Im Vordergrund stehen also die Interdisziplinarität und die zielgerichtete ganzheitliche Problembetrachtung. Systems Engineering erhebt den Anspruch, die Akteure in der Entwicklung komplexer Systeme zu orchestrieren. Dazu integriert es die Systemgestaltung und das Projektmanagement (Bild 1).

Bild 1: Systems Engineering integriert Systemgestaltung und Projektmanagement

Zur Beschreibung der Struktur des Systems Engineerings hat sich das Referenzmodell von Daenzer und Huber durchgesetzt, das in von uns modifizierter Form in Bild 2 wiedergegeben ist. Demnach wird der eingangs beschriebene Gedanke aufgegriffen, dass Systems Engineering die Systemgestaltung und das Projektmanagement integriert.

Bild 2: Komponenten des Systems Engineering Konzepts nach Daenzer und Huber

Die Basis des Systems Engineering Konzepts ist der Problemlösungsprozess, der sowohl von der Systemgestaltung als auch vom Projektmanagement bestimmt wird. Während das Projektmanagement die erfolgreiche Abwicklung von Projekten aus organisatorischer Sicht sicherstellt, stehen bei der Systemgestaltung das Problem selbst sowie die Lösungsfindung im Vordergrund. Im Rahmen des fachdisziplinübergreifenden Systementwurfs wird dabei die sog. Systemarchitektur erarbeitet, die nachgelagerte Entwicklungstätigkeiten determiniert. Dies geschieht u.a. auf Basis von Überlegungen und Entscheidungen aus der strategischen Produktplanung, wie z.B. einer Plattformstrategie.

Während der Problemlösungsprozess je nach spezifischer Problemstellung individuell auszuprägen ist, beschreibt die SE-Denkweise das gedankliche Gerüst des Systems Engineerings. Sie umfasst das Systemdenken und das SE-Vorgehensmodell. Das Systemdenken hilft komplexe Zusammenhänge und Systeme zu verstehen, zu strukturieren und letztlich zu gestalten. Das System wird dazu aus verschiedenen Blickwinkeln untersucht. Je nach Problemstellung und Situation werden dazu unterschiedliche Abstraktionsniveaus gewählt, die von der Zweckmäßigkeit und der Problemrelevanz abhängen. Das SE-Vorgehensmodell liefert Empfehlungen und Richtlinien zur Strukturierung der Lösungsfindung in beherrschbare Teilprozesse. Neben dem SE-Vorgehensmodell existieren eine Reihe spezifischer Vorgehensmodelle zur Systementwicklung, von denen sich bspw. die VDI-Richtlinie 2206 als Quasi-Standard zur Entwicklung mechatronischer Systeme etabliert hat.

Unsere Forschungsschwerpunkte im Kontext Systems Engineering sind:

  • Integrierte mechatronische Bauteile/3D-MID (Molded Interconnect Devices)
  • Entwicklungsmethodik und Entwicklungsmanagement
  • Model-Based Systems Engineering (MBSE)
  • Digitale Produktentstehung und Product Lifecyle Management
  • Augmented Reality/Virtual Reality
  • Virtual Prototyping und Simulation


Literatur

Daenzer, W.F.; Huber, F.: Systems Engineering – Methodik und Praxis. Verlag Industrielle Organisation, Zürich, 2002

Haberfellner, R.; Weck de, O. L.; Fricke, E.; Vössner, S.: Systems Engineering – Grundlagen und Anwendung. Orell Füssli, Zürich, 2012

Gausemeier, J.; Dumitrescu, R.; Steffen, D.; Czaja, A.; Wiederkehr, O.; Tschirner, C.: Systems Engineering in der industriellen Praxis. Heinz Nixdorf Institut, Fraunhofer-Projektgruppe für Entwurfstechnik Mechatronik, UNITY AG, Paderborn, 2013

Gausemeier, J.; Dumitrescu, R.; Echterfeld, J.; Pfänder, T.; Steffen, D.; Thielemann, F.: Innovationen für die Märkte von morgen – Strategische Planung von Produkten, Dienstleistungen und Geschäftsmodellen. Carl Hanser Verlag, München, 2019