“Lauflernhilfe” für Systems Engineering mit Interface-Component Model (I-CM)

Yordan Tuzsuzov ist Student am Rochester Institute of Technology und forscht im Bereich Systems Engineering. In diesem Gastartikel stellt er einen pragmatischen Ansatz für eine leichtgewichtige Systemarchitektur vor.

Eine ausführlichere englischsprachige Beschreibung des Ansatzes, sowie eine beispielhafte Umsetzung in Excel, sind auf Yordan’s Webseite zu finden.

Gastartikel von Yordan Tuzsuzov

Trotz der Weiterentwicklung von den Systems Engineering Methoden, Notationen und Tools (SysML und andere MBSE) haben viele Organisationen noch gar kein formales Systems Engineering. Manche von denen hatten bis vor kurzem kein echten Bedarf (die Produkte waren nicht so komplex und multidisziplinär), manche haben kein Business Case, wo sich das Invest positiv gerechnet gefunden. Das heißt, in Realität entsteht ein Bedarf für Anstieg in SE, was viel einfacher und günstiger als “full-blown” SE oder MBSE ist, aber die Türen dafür öffnen kann.

Wenn wir den Umfang von den Systemen zu den technischen Systemen reduzieren (nicht das ganze Enterprise wie in DoDAF oder MODAF), kann die vorgeschlagene Methode dafür nützlich sein.

Systems Engineering

Systems Engineering umfasst Komponenten (Dinge), Schnittstellen (Zusammenarbeit) und die Funktionen (das Ziel)

Die allgemeine Definition eines Systems ist „Eine Gruppe von Dingen, die zusammenarbeiten um ein gemeinsames Ziel zu erreichen“. Denn unser SE-Ansatz muss die drei Hauptbegriffe dieser Definition umfassen und darstellen, und zwar die Komponenten (Dinge), Schnittstellen (Zusammenarbeit) und die Funktionen (das Ziel). Der I-CM-Ansatz, eine Entwicklung, die ich im Laufe meiner Masterthesis Forschung gemacht habe, bietet so eine Möglichkeit. Das Basic View von I-CM (Abkürzung von “Interface-Component Model”) sieht so aus:

Wichtig hier ist zu sagen, dass das keine DSM ist. Die obere Tabelle zeigt die Komponenten und die Schnittstellen als zwei unterschiedliche Dimensionen der Systeme. Das erlaubt jedem Interface eigene Identität und Wirkung zu zeigen – bspw. ein Interface kann mehr als zwei Komponenten verbinden (wie Interface Bus oder Verschraubung die mehrere Teile zusammenhält), zwei Komponenten können mehr als ein Interface zwischen einander haben, usw. Diese Sicht hilft auch die Schnittstellen mit gleicher Wichtigkeit wie die Komponenten zu betrachten. Aber wieso ist das so wichtig? Eine der wichtigsten Regeln in Systemtheorie ist, das die Systeme mehr Wert liefert als die Summe ihrer Komponenten. Dieses Mehrwert kommt von den Interaktionen zwischen den Komponenten, mit anderen Worten: von den Schnittstellen (Interfaces). Wenn wir diese Interfaces nicht ausreichend designen und verifizieren (wie zum Beispiel die Komponenten), riskieren wir, den Mehrwert der Systeme nicht zu erreichen!

Das Mapping zwischen Funktionen und Form ist andererseits nichts neues – mit dem unteren Teil der Tabelle kann man die Verlinkung einfach erstellen. Allerdings, mit dem schon etablierten Link zwischen Komponenten und Schnittstellen, hat so die kleine I-CM Tabelle das gesamte System grundsätzlich erfasst. Dank der dreiseitigen Verlinkung Interface-Component-Function, ist in dem I-CM einfach zu verfolgen – wie ein „Minimal Viable Product“ aussieht, was für Systemabdeckung ein funktionalen Test hat, oder auch eine Impact Analyse von strukturellen oder funktionalen Änderung durchzuführen.

Einsatz in der Entwicklung

I-CM kann mit anderen Ansätzen gut kooperieren. Die Information von I-CM ist ausreichend, um eine DSM zu generieren und sie als „Clustering“ Werkzeug zu benutzen. Die „Form-to-Function“ Verlinkung ist Standard wie bei QFD und kann dort für weitere Analysen genutzt werden, usw.

Eine praktische Umsetzung von I-CM benötigt allerdings ein bisschen mehr Informationen als die simple Tabelle von oben, deswegen beinhaltet der Ansatz manche zusätzliche Dokumentations- und Quantitativfelder. Ein simplifiziertes Beispiel zeigt ein Radioapparat, dokumentiert mit I-CM:

Was es alles zu dokumentieren und analysieren mit dem I-CM gibt, können Sie direkt in dem XLS Beispiel sehen (in dem Tab “User Manual”). Außerdem ist auf dieser Website eine kleine Diskussion bezüglich die Wichtigkeit und die Bedeutung von den Interfaces in einem System.

Fazit

Schließlich ist I-CM ein sehr einfacher SE-Ansatz, der als Einstiegsbegleitung in Systems Engineering gedacht ist und keine Konkurrenz für den MBSE oder Enterprise Systemen darstellt. Nichtsdestotrotz bietet I-CM Möglichkeiten, die in vielen Fällen hilfreich sein können, auch wenn die „SE Lauflernhilfe“ Periode vorbei ist.

Mehr Informationen online >>

Michael Jastram

Creator and Author of SE-Trends