22. Mai 2025

In diesem Vortrag werden Herausforderungen bei der praktischen Anwendung von Model-based Systems Engineering (MBSE) für die Entwicklung cyber-physischer Systeme diskutiert, die sich durch komplexe und in hohem Maße interagierende Anforderungen, Funktionen und Subsysteme auszeichnen. Die Interaktion dieser in weiten Teilen softwaredefinierten Produkte, wie etwa Automobile oder Flugzeuge sowohl mit anderen Systemen, wie auch mit unserer physikalischen Welt, führt zu einer hohen Komplexität und stellt hohe Anforderungen an deren Sicherheit, Zuverlässigkeit und Performanz.

Aus verschiedenen Blickwinkeln nähern wir uns der Frage, und wie das Engineering von software-intensiven, kritischen Systemen mit Hilfe von MBSE schneller, kostengünstiger und agiler werden an, und wie und wo der Modellierungsaufwand dabei amortisiert und Einsparpotenziale ausgeschöpft werden können. Die zentrale Frage ist, wie semantisch reichhaltige Modelle nicht nur die Voraussetzungen für die Definition einer geeigneten Engineering-Methodik bilden können, sondern warum diese auch das Potenzial zur Vorverlagerung und (Teil-)Automatisierung von sowohl Entwurfs- als auch Verifikationsaufgaben haben. Basierend auf den Erfahrungen aus der Zusammenarbeit mit Industriepartnern aus verschiedenen Branchen stellen wir Lösungsansätze vor, die veranschaulichen, wie die Integration fortschrittlicher Techniken wie formale Methoden, (Co-)Simulation und KI-basierte Verfahren MBSE effektiv voranbringen können.

Wir geben wir einen Überblick über unsere aktuellen ForschungsergebnisseOpen Source Werkzeug-Prototypen und Testbeds wie bspw. die AutoFOCUS3-Werkzeugplattform und das fortiss Mobility Lab. Wir beleuchten Verfahren zur Unterstützung der Entwurfsphase (Analyse und Optimierung von Systemarchitekturen, Ansätze zur strukturierten Wiederverwendung und Variantenmanagement), sowie Ansätze zu simulationsbasierten Integrations- und Robustheitstests auf Systemebene. Darüber hinaus gehen wir auf Herausforderungen bei der kollaborativen Nutzung von MBSE für große Systeme ein, wie z.B. die Qualität und Konsistenz von Modellen.

Simon Barner erwarb 2006 sein Diplom in Informatik an der Technischen Universität München (TUM), wo er als wissenschaftlicher Mitarbeiter am Lehrstuhl für Robotik und Embedded Systems tätig war. Bei fortiss leitet er das Kompetenzfeld für Modellbasiertes Systems Engineering, wo er an Verfahren zum modellbasierten Entwurf und Verifikation von Systemarchitekturen für sicherheitskritische Systeme forscht und den Transfer in verschiedene Domänen wie Automotive, Luft- und Raumfahrt und Industrieautomatisierung vorantreibt.

COOPERANTS ist die weltweit erste Allianz aus Industrie, KMUs und Forschungseinrichtungen im Raumfahrtsektor, die die Probleme bei digitaler Zusammenarbeit durch einen Aufbau eines gemeinsamen Datenraums lösen will. In dieser Präsentation berichten wir über unsere Erfahrungen aus dem dreijährigen GAIA-X Leuchtturmprojekt „COOPERANTS“ und zeigen, wie wir eine Plattform zum kollaborativen Systems Engineering auf GAIA-X portierten und mit AI Services erweitert haben.

Wir erläutern die technischen und organisatorischen Konzepte hinter Datenräumen und GAIA-X, sowie die wirtschaftlichen Erwägungen und Vorteile, die für das Engineering erwartet werden. Wir zeigen, welche Änderungen an bestehenden Systems Engineering Plattformen erforderlich waren, um sie für den Datenraum verfügbar zu machen.

Die Bereitstellung von Daten über Datenräume legt auch deren Verarbeitung in AI-basierten Diensten nahe. Wir zeigen einen AI-Assistenten für das Systems Engineering und zeigen, wie diese Services über GAIA-X angeboten und genutzt werden können.

Der Vortrag entstand in Zusammenarbeit mit Airbus, DLR und DeltaDao.

Insgesamt sind Versionierung und Variantenhandling im Engineering komplexer Systeme unverzichtbar, um Qualität, Effizienz und Nachvollziehbarkeit zu gewährleisten und die Herausforderungen von Komplexität und Vielfalt effektiv zu bewältigen.

Während Versionskontrolle für die langfristige Wartung und Weiterentwicklung eines Systems unerlässlich ist, ermöglicht Variantenmanagement die Weiterentwicklung oder Aktualisierung bestehender Versionen eines Systems, ohne die Integrität anderer Varianten zu gefährden.

In der Praxis überwiegt jedoch häufig die Entscheidung entweder ein robustes Versionskonzept oder ein strukturiertes Variantenhandling zu betreiben. Bereits 2019 stellten Berger et al1 in den Dagstuhl-Berichten fest, dass sowohl die Softwarekonfigurations- als auch die Product-Line-Engineering-Community mit wechselseitigen Herausforderungen kämpfen: Erstere benötigt Variantenunterstützung, Letztere konsistente Versionierung. Ein durchgängiger, praxisgerechter Ansatz blieb bislang aus.

LieberLieber stellt einen integrierten Ansatz vor, der Feature-Modellierung mit einem Feature-Branch-basierten MBSE-Workflow kombiniert. Durch die Anbindung von pure::variants an Enterprise Architect wird ein 150%-Systemmodell in konkrete Variantenmodelle transformiert, die anschließend mittels Git und LemonTree versioniert und verwaltet werden.

Im Rahmen dieses Tutorials demonstrieren wir, wie sich ein modellbasiertes System mithilfe von pure::variants strukturieren und über LemonTree effizient versionieren lässt. Dabei beleuchten wir insbesondere die Zusammenarbeit zwischen Variantenmodellen, Feature Branches und der Versionskontrolle mit Git.

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Workshops mit Anwenderthemen; mehr zum Thema Open Space findest du hier.

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