Modellbasiertes Systems Engineering (MBSE)

With software becoming more ubiquitous in so many products, product development is becoming increasingly complex, especially as it pertains to software and systems engineering. Model-based systems engineering (MBSE) is a methodology that uses models to support the entire lifecycle of a system. It is a formalized methodology that is used to support the requirements, design, analysis, verification, validation and optimization associated with the development of complex systems. MBSE puts the models at the center of system design. This approach leverages a digital backbone to create models and enable connectivity across product lifecycle.

MBSE hat sich zu einem wichtigen Ansatz für das Systems Engineering entwickelt, der es Unternehmen ermöglicht, die wachsende Komplexität von Systemen besser zu bewältigen. Durch die Nutzung des umfassenden digitalen Zwillings und eines Digital-Thread-Ansatzes für die Produktdefinition und das Multi-Domain-Engineering können Unternehmen von den frühen Phasen der Produktkonzeption und -definition bis hin zur Produktverifizierung und -validierung integriert beginnen und integriert bleiben.

Mit MBSE können Unternehmen Produkt-Use-Case-Szenarien ganzheitlich definieren und alle Produktanforderungen und Engineering-Disziplinen in einer einzigen Umgebung verbinden. Diese Konnektivität ermöglicht es, dass der digitale Zwilling für alle Beteiligten – einschließlich Lieferanten – über Funktionsdisziplinen und über den gesamten Produktlebenszyklus hinweg zugänglich ist.

Fehler so früh wie möglich zu machen, ist zum Ziel bei der Entwicklung neuer Produkte geworden. Die Absicht dieser Strategie ist es, sicherzustellen, dass Entwicklungsteams keine wertvolle Zeit und Ressourcen für Produkte verschwenden, die nicht funktionieren. Um diese Strategie umzusetzen, müssen Unternehmen jedoch Modelle erstellen, die während des gesamten Entwicklungsprozesses kontinuierlich verifiziert werden können – etwas, das nur mit einem MBSE-Ansatz möglich ist.

Ein MBSE-Ansatz ermöglicht eine kontinuierliche Verifizierung und Optimierung während des gesamten Produktentwicklungszyklus, um sicherzustellen, dass die Produkte korrekt und in Übereinstimmung mit Kunden-, Regulierungs-, Sicherheits- und Nachhaltigkeitsanforderungen hergestellt werden.

Mehrere Branchen können von der Einführung eines MBSE-Ansatzes profitieren, darunter Luft- und Raumfahrt, Automobil und Schwermaschinen:

• Luft- und Raumfahrt: Die Luft- und Raumfahrtbranche ist aufgrund der inhärenten Komplexität ihrer Systeme, der strengen Sicherheits- und Zuverlässigkeitsanforderungen sowie der Notwendigkeit einer strengen Rückverfolgbarkeit die besten Kandidaten für MBSE. MBSE ermöglicht es diesen Sektoren, das Design, die Entwicklung und die Integration fortschrittlicher Luft- und Raumfahrtfahrzeuge und Verteidigungssysteme besser zu verwalten, was dazu beiträgt, Risiken zu minimieren und die geschäftskritische Leistung sicherzustellen.
• Automobilindustrie: Die Automobilindustrie verlässt sich zunehmend auf MBSE, um mit der wachsenden Komplexität von Fahrzeugen der nächsten Generation Schritt zu halten, die fortschrittlichere Elektronik, Software und vernetzte Systeme integrieren. MBSE bietet Automobilherstellern einen strukturierten Ansatz für das Management des Designs, der Validierung und der Weiterentwicklung dieser komplexen Systeme, was letztendlich zu einer verbesserten Produktqualität, Sicherheit und Markteinführungszeit führt.
• Schwermaschinen: Da Schwermaschinen zunehmend automatisiert und vernetzt werden, ist ein MBSE-Ansatz zur Modellierung und Simulation komplexer Systemverhaltensweisen entscheidend für die Integration fortschrittlicher Technologien wie autonome Steuerungen, Telematik und vorausschauende Wartung. Durch den Einsatz von MBSE können Hersteller von Schwermaschinen der Zeit voraus sein und innovative, zuverlässige und effiziente Maschinen liefern, die den sich ändernden Kundenanforderungen gerecht werden.

MBSE ist ein leistungsstarker Enabler der digitalen Transformation und bietet Unternehmen einen strukturierten, visuellen Ansatz für das Design, die Entwicklung und die Wartung komplexer Systeme. MBSE bricht Silos auf, fördert die funktionsübergreifende Zusammenarbeit und unterstützt datengestützte Entscheidungsfindung: die Säulen einer erfolgreichen digitalen Transformation. MBSE hilft Unternehmen, agil und anpassungsfähig zu werden, und ermöglicht es ihnen, schnell Prototypen zu erstellen, zu iterieren und neue Produkte und Dienstleistungen bereitzustellen.

MBSE scheint schwierig zu implementieren zu sein, da die beteiligten Lösungen nicht vollständig aufeinander abgestimmt sind, um den Bedarf an kontinuierlicher Integration über multidisziplinäre Teams, Prozesse und Tools hinweg zu erfüllen. Gleichzeitig ist das Erreichen einer kontinuierlichen Integration nicht die einzige Überlegung, sondern auch die Funktionalität und Interoperabilität der Anwendungen sind entscheidend.

Darüber hinaus erfordert die Umstellung auf eine modellbasierte Denkweise oft einen erheblichen kulturellen Wandel, da sie eine funktionsübergreifende Zusammenarbeit und Abstimmung erfordert. Die Bewältigung dieser Herausforderungen erfordert einen gut geplanten, schrittweisen Ansatz, der von einer starken Führung, einem Veränderungsmanagement und dem Engagement für den Aufbau der notwendigen organisatorischen Fähigkeiten unterstützt wird.

Zunehmende Regulierungen verlangen von Unternehmen einen moderneren Ansatz bei der Produktentwicklung. Durch die Nutzung eines umfassenden digitalen Zwillings, der das Herzstück eines MBSE-Ansatzes ist, sind Unternehmen besser gerüstet, um komplexe Produktentwicklungen zu bewältigen. Wie? Durch die Simulation und Optimierung von Anlagen vor der physischen Produktion minimiert MBSE den Nacharbeitsbedarf, senkt den Materialverbrauch und sorgt dafür, dass Produkte von Anfang an energieeffizienter und umweltfreundlicher sind.