Erfassung des Projekts als Ganzes
Um so mehr Anforderungen wie zum Beispiel Entwicklung, Logistik, Wartung, Gestaltung, Zuverlässigkeit, Implementierungsmöglichkeiten, Koordination mehrerer Schnittstellen, an ein Projekt geknüpft sind, um so komplexer und schwieriger fassbar wird es. Die Engineering Software konzentriert sich daher auf solche Projektarten und versucht diese Komplexität mit Optimierungsmethoden, Arbeitsprozessen und Risk Assessment-Tools freundlicher und insbesondere lesbarer zu machen: Die Engineering Methoden stellen sicher, dass alle möglichen Blickwinkel eines Projekts integriert werden und als Ganzheit angesehen werden.
Der Prozess der Engineering Methoden ist ein sog. Entdeckungsprozess, der sich von einem Herstellungsprozess deutlich unterscheidet. Ein Herstellungsprozess konzentriert sich auf sich wiederholende Aktivitäten, die qualitativ hochwertige Ergebnisse mit minimalen Kosten und Zeitaufwand erzielen. Der Prozess muss damit beginnen, die tatsächlichen Probleme zu ermitteln, die gelöst werden müssen sowie die wahrscheinlichsten oder schwerwiegendsten auftretenden Fehler zu ermitteln. Die Engineering Software umfasst die Suche nach Lösungen für diese Probleme.
Das Konzept vom Methoden Engineering
Methoden Engineering beschreibt nur einen Ansatz und in jüngerer Zeit eine Disziplin im Ingenieurwesen. Ziel der Engineering Methoden ist es, verschiedene Ansätze einfach zu formalisieren und dabei neue Methoden und ggf. Forschungsmöglichkeiten zu identifizieren, die denen in anderen Bereichen des Engineerings ähneln. Als Ansatz ist Systems Engineering ganzheitlich und interdisziplinär.
Das traditionelle Engineering umfasst die Konzeption, das Design, die Entwicklung, die Produktion und den Betrieb physikalischer Systeme. Die ursprünglich konzipierte Engineering Software fällt in diesen Bereich. Unter Systems Engineering hingegen versteht man in diesem Sinne die Erstellung von Ingenieurkonzepten.
Entwicklung der Begrifflichkeit
Die Verwendung des Begriffs "Systemingenieur" hat sich im Laufe der Zeit zu einem umfassenderen, ganzheitlicheren Konzept von Systemen und technischen Prozessen entwickelt. Diese Weiterentwicklung war Gegenstand anhaltender Kontroversen und der Begriff gilt weiterhin sowohl für den engeren als auch für den breiten Anwendungsbereich.
Die traditionelle Systemtechnik wurde als Zweig der Technik im klassischen Sinne angesehen, d. h. nur für physikalische Systeme wie Raumfahrzeuge und Flugzeuge. In jüngerer Zeit hat sich die Systemtechnik zu einer umfassenderen Bedeutung entwickelt, insbesondere dann, wenn der Mensch als wesentlicher Bestandteil eines Systems angesehen wurde.
In Übereinstimmung mit dem breiten Spektrum des Methoden Engineering hat das System drei Arten der Engineering Methoden definiert:
- Produkt Systems Engineering
- Enterprise Systems Engineering
- Service Systems Engineering
Ganzheitliche Sichtweise
Die Engineering Methoden konzentrieren sich auf die Analyse und Ermittlung der Kundenbedürfnisse und der erforderlichen Funktionen zu Beginn des Entwicklungszyklus, die Dokumentation der Anforderungen und die anschließende Synthese und Validierung des Systems unter Berücksichtigung des gesamten Problems und des Systemlebenszyklus. Dies beinhaltet das vollständige Verständnis aller beteiligten Stakeholder. Der Engineering-Prozess kann in einen anlagentechnischen Prozess und in einen Engineering-Prozess zerlegt werden.
Das Ziel eines Engineering Management-Prozesses besteht darin, den technischen Aufwand im Lebenszyklus zu organisieren, während der technische Prozess das Bewerten verfügbarer Informationen, das Definieren von Effektivitätsmaßnahmen, das Erstellen eines Verhaltensmodells, das Erstellen eines Strukturmodells und das Durchführen von Kompromissanalysen umfasst. Abhängig von ihrer Anwendung, obwohl es in der Branche mehrere Modelle gibt, zielen alle darauf ab, die Beziehung zwischen den verschiedenen oben genannten Phasen zu identifizieren und Feedback zu berücksichtigen. Beispiele für solche Methoden sind das sog. "Waterfall-Modell" und das "VEE-Modell".
Interdisziplinäres Feld
Die Systementwicklung erfordert häufig Beiträge verschiedener technischer Disziplinen. Durch die Bereitstellung einer (ganzheitlichen) Systemsicht auf den Entwicklungsaufwand hilft das Methoden Engineering dabei, alle technischen Mitarbeiter zu einem einheitlichen Team zusammenzufassen und einen strukturierten Entwicklungsprozess zu bilden, der vom Konzept über die Produktion bis zum Betrieb und in einigen Fällen bis zur Beendigung und Entsorgung reicht. Bei einer Akquisition kombiniert die ganzheitliche integrative Disziplin Beiträge und gleicht Kompromisse zwischen Kosten, Zeitplan und Leistung aus, während ein akzeptables Risikoniveau über den gesamten Lebenszyklus des Gegenstands aufrechterhalten wird.
Diese Sichtweise wird häufig in Bildungsprogrammen wiederholt, indem Kurse in Systemtechnik von Fakultäten anderer Ingenieurabteilungen unterrichtet werden, was zur Schaffung eines interdisziplinären Umfelds beiträgt.
Komplexität managen
Der Bedarf einer Engineering Software entstand mit der zunehmenden Komplexität von Systemen und Projekten, was wiederum die Möglichkeit der Bauteilreibung und damit die Unzuverlässigkeit der Konstruktion exponentiell steigerte.
Komplexität umfasst in diesem Zusammenhang nicht nur technische Systeme, sondern auch die logische menschliche Organisation von Daten. Gleichzeitig kann ein System aufgrund einer Zunahme der Größe sowie einer Zunahme der Datenmenge, Variablen oder einer Zunahme der Anzahl der Felder, die am Entwurf beteiligt sind, komplexer werden.
Die internationale Raumstation ist ein Beispiel für ein solches System. Sie erfordert ein weitgehend komplexes System mit entsprechenden Engineering Methoden. Die Entwicklung intelligenter Steuerungsalgorithmen, der Mikroprozessentwurf und die Analyse von Umweltsystemen fallen ebenfalls in den Bereich des Methoden Engineering: Es fördert den Einsatz von Tools und Methoden, um die Komplexität von Systemen besser zu verstehen und zu verwalten. Beispiele für diese Werkzeuge sind:
- Systemarchitektur
- Modellierung und Simulation
- Optimierung
- Systemdynamik
- Analyse und statistische Analyse
- Zuverlässigkeitsanalyse
- Entscheidung
Die interdisziplinäre Herangehensweise einer Engineering Software ist von Natur aus komplex, da das Verhalten und die Interaktion zwischen Systemkomponenten nicht immer sofort klar definiert oder verstanden werden. Das Definieren und Charakterisieren solcher Systeme und Subsysteme und der Wechselwirkungen zwischen ihnen ist eines der Ziele der Engineering Methoden. Auf diese Weise wird die Lücke geschlossen, die zwischen informellen Anforderungen von Benutzern, Betreibern, Marketingorganisationen und technischen Spezifikationen besteht.
Umfang von Methoden Engineering
Eine Möglichkeit, die Motivation hinter dem Methoden Engineering zu verstehen, besteht darin, es als Methode oder Praxis zu betrachten, um gemeinsame Regeln zu identifizieren und zu verbessern, die in einer Vielzahl von Systemen existieren. Ganzheitlichkeit, emergentes Verhalten, Grenze - dies kann auf jedes komplexe oder sonstige System angewendet werden, vorausgesetzt, das Systemdenken wird auf allen Ebenen angewandt. Neben der Verteidigung und der Luft- und Raumfahrt benötigen viele Informations- und Technologie-basierende Unternehmen, Softwareentwicklungsfirmen und Branchen im Bereich Elektronik und Kommunikation Systemingenieure als Teil ihres Teams.
Der Prozess beim Einsatz von Engineering Methoden umfasst alle kreativen, manuellen und technischen Aktivitäten, die zur Definition des Produkts erforderlich sind und ausgeführt werden müssen, um eine Systemdefinition in eine ausreichend detaillierte Systemdesignspezifikation für die Produktherstellung und -bereitstellung umzuwandeln. Der Entwurf und die Entwicklung einer Engineering Software lassen sich in vier Phasen mit unterschiedlichen Definitionen unterteilen:
- Aufgabendefinition = informativ
- Konzeptionelle Phase = kardinal
- Entwurfsphase = formativ
- Implementierungsphase = Fertigung
Die Engineering Methoden spielen eine wichtige und vielfältige Rolle. So kann man ein Modell auf verschiedene Arten definieren:
- Abstraktion der Realität zur Beantwortung spezifischer Fragen,
- Nachahmung, ein Analogon oder eine Darstellung eines Prozesses oder einer Struktur einer realen Welt
- Konzeptionelles, mathematisches oder physikalisches Werkzeug zur Unterstützung eines Entscheidungsträgers
Modellierungsformalismen und grafische Darstellungen
Wenn der Hauptzweck eines Systemingenieurs darin besteht, ein komplexes Problem zu erfassen, werden zunächst grafische Darstellungen eines Systems verwendet, um die Funktions- und Datenanforderungen des selbigen zu kommunizieren. Zu den gängigen grafischen Darstellungen gehören:
- Modellbasiertes Design
- Datenflussdiagramm
- Funktionsablauf Blockschaltbild
- IDEFO-Diagramm
- N2-Diagramm
- Sequenzdiagramm
- Signalflussdiagramm
- Frameworks für Unternehmensarchitekturen
- Anwendungsfalldiagramm
- Modellbasierte Systemtechnik
Fazit
Zusammengenommen sind diese Definitionen breit genug, um physikalische Konstruktionsmodelle, die bei der Verifizierung eines Systemdesigns verwendet werden, sowie schematische Modelle wie ein Funktionsflussblockdiagramm und mathematische Modelle, die im Handelsstudienprozess verwendet werden, zu umfassen.