"Smart Systems Engineering" (SmartSE)

Aufgabenstellung und Zielsetzung

Um die Entwicklung von komplexen mechatronischen Systemen zu beschleunigen und Kosten zu sparen, werden sie zunehmend virtuell abgesichert. Da sich die Entwicklung in der Regel über eine längere Zulieferkette verteilt, müssen die Simulationsprozesse und Datenformate so vereinheitlicht werden, dass Simulationsmodelle und andere simulationsrelevante Informationen zwischen verschiedenen Partnern ausgetauscht und in unterschiedlichen Tools verwendet werden können. Die Projektgruppe Smart Systems Engineering (SmartSE) hat sich zum Ziel gesetzt, anwendungsnahe Konzepte für die unternehmensübergreifende Zusammenarbeit beim simulationsgestützten Systems Engineerings zu erarbeiten. Dazu entwickelt sie Empfehlungen zur Prozessgestaltung und treibt Standards für die kollaborative Entwicklung komplexer, mechatronischer Systeme voran.
SmartSE setzt sich aus einem Teilnehmerkreis von knapp 30 Unternehmen und Forschungseinrichtungen zusammen; darunter sowohl Anwender-Unternehmen als auch Software-Vendoren. Im Laufe der Jahre hat sie maßgeblich dazu beigetragen, den FMI-Standard (Functional Mockup Interface) zu vervollkommnen und als Standard für den Austausch von Simulationsmodellen in der Industrie zu etablieren.

Schwerpunkte und konkrete Ergebnisse

Da die oben genannten Standards im industriellen Einsatz sind, hat das VES WF momentan zwei wesentliche Arbeitsschwerpunkte, einerseits die anforderungsorientierte Das SmartSE-Projekt befindet sich seit 2022 in seiner fünften Phase, die den Fokus von der bidirektionalen Zusammenarbeit mit zwei Partnern auf eine kollaborative Entwicklung mit mehreren Partnern erweitert und gleichzeitig neue Themenfelder wie z.B. die Vereinbarkeit von Systems Engineering und agilen Methoden adressiert.
Schwerpunkt der Projektarbeit ist auch jetzt die Erarbeitung von Best Practices für das simulationsgestützte Systems Engineering in einem kollaborativen Entwicklungsprozess, die allen Partnern Vorteile bringen. Ein konkretes Ergebnis der Arbeit der letzten zwei Jahre ist ein neues V-Modell, welches den Entwicklungsprozess um den Aspekt der Kundenbedarfe auf der linken Seite und die Aspekte der Verwertung und Recycling auf der rechten Seite erweitert. Das Besondere daran ist, dass nur die grundlegenden Elemente dargestellt sind und das Modell ähnlich einer Vorlage um individuelle Blickwinkel erweitert werden kann. So kann bspw. eine erweiterte Abbildung erstellt werden, welche die Standards im Modell verorten. Oder eine Darstellung mit dem Fokus auf Modellierung, Simulation und Testing entstehen, durch Verfeinerung der Aspekte Entwicklung und Validierung.
Ein weiteres Ergebnis ist die Veröffentlichung des MIC Core Release 1 (Model Identity Card). Er ist ein freier Standard, welcher eine Menge von, über mehrere Standards und Projekte wie bspw. System X, harmonisierte Modellmetadatenattribute definiert. Ziel ist es einen effizienten und einfachen Austausch von Simulationsmodellen zwischen verschiedenen Firmen zu ermöglichen, durch die Aufteilung der Metadaten in einen, über die Standards, abgestimmten einheitlichen Teil und einen, für den jeweiligen Standard oder die jeweilige Domäne, individuellen Teil.

Organisatorische und technische Herausforderungen

Mit Abschluss des Förderprojekts SET Level zur Verifikation und Validierung hochautomatisierter Fahrfunktionen wurde das im Rahmen des Projekts definierte Credible Simulation Process Framework an die SmartSE-Projektgruppe übergeben. Die Herausforderung besteht nun darin, die Prozesse so zu erweitern, dass die Durchführung und Nachverfolgbarkeit der Simulationen und der Simulationsergebnisse über die Zulieferkette hinweg sichergestellt werden kann. Das erfordert unter anderem die Erweiterung des SSP Standards für die Abbildung eines standardisierten Simulationsprozesses (SSP Traceability).

Die Planungen für das laufende Jahr 2024

Im laufenden Jahr wird die SmartSE-Projektgruppe die Erarbeitung von Best Practices für das simulationsbasierte Systems Engineering in einem unternehmensübergreifenden Entwicklungsprozess mit mehreren Partnern fortsetzen. Kernthemen der verschiedenen Arbeitspakete sind u.a. der vertrauenswürdige Simulationsprozess und die Harmonisierung der Metadaten zur Gewährleistung der Simulationsqualität, der Umgang mit unterschiedlichen Modellierungs- und Abstraktionsansätzen beim Einsatz von Simulationen, die Kombination von Systems Engineering und agilen Methoden sowie die Erweiterung des V-Modells um relevante Informationen zu Standards, Engineering-Artefakten oder Entwicklungsansätzen. Genereller Schwerpunkt im Projekt wird sein, diese Best Practices als lauffähige Showcases bzw. Demonstratoren basierend auf offenen Standards zu erstellen und der Projektgruppe zur Anwendung, Weiterentwicklung und für Feedback zur Verfügung zu stellen. Diese Showcases sollen auch anderen prostep Projekten zur Verfügung stehen und die Harmonisierung zwischen den prostep Projekten unterstützen.

Das sagt die Projektkoordination:

„SmartSE hat in diesem Jahr sehr viele inhaltliche Themen weit vorangebracht und freuen uns darauf je nächstes Jahr mit einem guten Ergebnis abschließen zu können. Wir sind außerdem gespannt auf die Weiterführung von Themen wie „Harmonisierung der Standards“ oder „Modellierung und Abstraktion“ im nächsten Jahr.“

Das sagt die Projektleitung:

„Wir wünschen uns weiterhin eine so rege Beteiligung mit fruchtbaren Diskussionen über die verschiedenen Schwerpunktthemen, die wir mit Projektphase fünf adressieren. Es geht z.B. um die spannende Frage wie wir die Qualität von Simulationsergebnissen bewerten, wie wir bei der Simulation mit unterschiedlichen Abstraktionsniveaus umgehen oder wie das V-Modell mit agilen Methoden in Einklang gebracht werden kann.“