Systems Engineering

Was ist Systems Engineering?

Systems Engineering (SE) ist ein interdisziplinärer Ansatz und eine Methodik zur Konzeption, Entwicklung, Integration und Wartung komplexer Systeme über deren gesamten Lebenszyklus hinweg. Ziel ist es, technische, wirtschaftliche und soziale Anforderungen zu berücksichtigen und optimale Gesamtlösungen zu realisieren.

Der Begriff „Systems Engineering“ entstand in der Mitte des 20. Jahrhunderts, insbesondere durch die Herausforderungen in der Luft- und Raumfahrt sowie der Verteidigungsindustrie. Heute ist SE eine Schlüsseldisziplin in zahlreichen Branchen wie Automobil, IT, Energie und Medizintechnik.

Die Kernprinzipien des Systems Engineering

Interdisziplinarität: Systems Engineering bringt Experten aus verschiedenen Disziplinen zusammen, um die Komplexität moderner Systeme zu bewältigen.

Lebenszyklusorientierung: SE betrachtet alle Phasen eines Systems – von der Anforderungsdefinition über Design, Produktion und Betrieb bis hin zur Außerdienststellung.

Iterative Prozesse: Problemlösung und Systemdesign erfolgen in iterativen Schleifen, um Risiken zu minimieren und Qualität sicherzustellen.

Aufgaben

Anforderungsmanagement: Identifikation und Dokumentation von Stakeholder-Bedürfnissen und Systemanforderungen.

Systemarchitektur: Entwicklung von Struktur und Schnittstellen, um die Funktionalität des Systems sicherzustellen.

Integration und Verifikation: Sicherstellung, dass alle Komponenten eines Systems wie geplant zusammenarbeiten und die Anforderungen erfüllen.

Risikomanagement: Identifikation, Bewertung und Minderung potenzieller Risiken während der Systementwicklung.

Methoden und Werkzeuge

Model-Based Systems Engineering (MBSE): Modellbasierter Ansatz zur Visualisierung und Analyse komplexer Systeme.

Simulationswerkzeuge: Virtuelle Tests, um Systeme vor der physischen Implementierung zu evaluieren.

Projektmanagementtechniken: Agile und klassische Ansätze zur Steuerung von Entwicklungsprojekten.

Systems Engineering Vorteile

• Reduktion von Entwicklungsrisiken durch frühzeitige Erkennung von Problemen.

• Effiziente Kommunikation zwischen Stakeholdern.

• Sicherstellung der Einhaltung von Zeitplänen, Budgets und Qualitätsstandards.

Herausforderungen

• Hohe Anforderungen an Kommunikation und Koordination zwischen verschiedenen Disziplinen.

• Komplexitätsmanagement bei großen Projekten.

• Investitionen in Schulungen und geeignete Werkzeuge.

Anwendungsbereiche

• Luft- und Raumfahrt

• Automobilindustrie

• IT- und Softwareentwicklung

• Energieversorgung

• Gesundheitswesen

Praxisbeispiel Systems Engineering

Ein Praxisbeispiel für Systems Engineering ist die Entwicklung eines modernen Elektrofahrzeugs. Hierbei arbeiten Ingenieure aus den Bereichen Mechanik, Elektronik, Software und Batterietechnologie eng zusammen, um ein optimales Gesamtsystem zu schaffen. Der SE-Prozess beginnt mit der Anforderungsanalyse, bei der Kundenwünsche wie Reichweite, Ladezeit und Sicherheitsstandards definiert werden. Anschließend wird eine Systemarchitektur entwickelt, die den Antrieb, die Steuerungssysteme und die Energieverwaltung integriert. Während der Entwicklung werden kontinuierlich Tests und Simulationen durchgeführt, um sicherzustellen, dass alle Komponenten wie gewünscht funktionieren und harmonieren. Am Ende sorgt Systems Engineering dafür, dass das Fahrzeug pünktlich, im Budgetrahmen und mit höchster Qualität auf den Markt kommt.

Zusammenfassung

Systems Engineering ist ein ganzheitlicher und strukturierter Ansatz zur Entwicklung komplexer Systeme. Es stellt sicher, dass alle technischen und nicht-technischen Anforderungen in Einklang gebracht werden, um effektive, nachhaltige und hochwertige Lösungen zu liefern.