INFO-PARTNER

S Y S T E M S E N G I N E E R I N G I I HI I Ill I Il Ill Kurt Hochreutener Baden

A . Das Systemkonzept als Grundlage des

Systems Engineering

1. Systernbeschreibung

2. Systemklassifizierung

3. Systemhierarchie

4. Gliederung nach Aspekten

5. Zusammenfassung

B. Vorgehensmodell des Systems Engineering

1. Stufenweise Variantenreduktion

2. Lebensphasen eines Systems

3. Vorgehenszyklus

4. Zusammenhang Lebensphasen / Vorgehenszyklus

5 . Bedeutung von Vorgehensmodelìen

1. Systernbeschreibung - Ein System ist durch drei Kategorien von Begriffen zu beschreiben:

1.1. Elemente Das sind irgendwelche reale oder gedachte Dinge, z.B. Berge, Flüsse, Gebäude, Lebewesen, Zahlen, geometrische Figuren, usw.

1.2. Eigenschaften der Elemente - Diese werden durch qualitative oder quantitative Para- meter ausgedrückt, z.B. Farbe, Form und Abmessungen eines Gegenstandes; Fähigkeiten eines Menschen; Radius, Umfang und Flache eines Kreises.

1.3. Beziehungen zwischen den Elementen Die Beziehungen stellen eine Ordnung unter den Elementen und Ihren Eigenschaften her, sie können ebenfalls quali- tativ oder quantitativ beschrieben werden, z.B. logische Verkniipfungen, Warenaustausch und Devisenfluss zwischen verschiedenen Ländern, statische oder dynamische Lage- beziehungen. Ein System muss, damit es überblickbar bleibt, abgegrenzt werden: Die Umwelt (auch Umsystem) umfasst alles, was ausserhalb eines bestimmten Systemes liegt. In die Systembetrachtung werden zweckmässigerweise nur diejenigen Elemente der Umwelt einbezogen, die hinsichtlich des zu untersuchenden Gesichtspunktes Beziehungen zum System aufweisen. Mit Systemgrenze bezeichnet man die Nahtstelle zwischen System und Umwelt. Die Systemgrenzen können unabhängig von vorhandenen Abgrenzungen physischer, georaphischer, organisatorischer oder juristischer Art gelegt werden. Die Wahl der Systemgrenzen hangt immer ab vom jeweiligen Zweck einer Systemuntersuchung.

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Mit Struktur eines Systems wird das abstrakte Gerüst der Elemente und l.hrer Beziehungen bezeichnet. Dabei wird das Ordnungsprinzip festgehalten, das zwischen den einzelnen Elementen besteht.

Als Beis iel zeigt Beilage 1 ein System "Fabrikations- b e t r d e m e n t e dieses Systems sind die verschiedenen Abteilungen des Betriebes. In Abb. la sind Form, Abmess- ungen und gegenseitige Lage der Abteilungen dargestellt, in Abb.lc ist der quantitative Materialfluss zwischen den verschiedenen Abteilungen aufgezeichnet. Eigenschaften der Elemente hin sichtlich der letztgenannten Darstellung sind deren Fähigkeiten, Materialien in ihrer Form zu ver- ändern, bzw. solche Materialien zu lagern. Lieferanten und Kunden sind in Abb. lb nicht Bestandteile des Systems, sie gehören zur Umwelt des Betriebes. Abb. 1 c zeigt die Materialfluss-Struktur als abstraktes Gerüst.

*

2. Systemklassifizierung

Eine Charakterisierung von Systemen kann nach verschle- densten Gesichtspunkten vorgenommen werden. Die grund- legendsten Begriffe sind:

- natürliche und künstliche Systeme Alle vom Menschen geschaffenen Systeme sind künstlich.

- konkrete und abstrakte Systeme Konkret sind alle natürlichen Systeme und diejenigen künstlichen Systeme, die gegenständlich erfasst werden können (materielle, energetische, informationelle und oekonomische Systeme).

Abstrakt sind alle gedanklichen Konstruktionen wie z.B. die gesamte Mathematik, Systernstrukturen, "Beschreibungen" konkreter Systeme, usw.

- zweckorientierte Systeme Allen vom Menschen geschaffenen, d.h. künstlichen Systemen kann Irgend eine Art Zweckorientierung zugeordnet werden, meistens verbunden mit einer entsprechenden Zielvor- s tel lung.

* ( A.Büchel, Systems Engineering)

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- statische und dynamische Systeme Bei statischen Systemen bleiben die Elemente, die Ei- genschaften und die Beziehungen zwischen den Elementen zeitlich konstant. Bei dynamischen Systemen ist einer oder mehrere der drei Komponenten zeitlich variabel. Zu dieser Kate- gorie von Systemen gehören auch die Tnput-Output- Systeme. Dabei werden vor allem die Elemente betrachtet und unterschieden, ob sie permanent oder nur temporär im System enthalten sind.

- Beschlossene und offene Systeme Geschlossene Systeme weisen sich dadurch aus, dass sie nur Beziehungen innerhalb der Systemgrenzen enthalten. Offene Systeme dagegen sind gekennzeichnet durch Be- ziehungen über die Systerngrenzen hinaus.

- Komplexität von Systemen Je nach der Zahl der Elemente, deren vielfältigen Eigenschaften und den mehr oder weniger grossen Ver- knüpfungen und Beziehungen unterscheidet man ver- schiedene Grade der Komplexität.

Beispiele siehe Beilage 2

3. Systemhierarchie - Komplexe Systeme sind in ihrer Gesamtheit kaum auf ein- mal erfassbar, da der Mensch nur eine begrenzte Anzahl von Elementen gleichzeitig überblicken kann. Es scheint sinnvoll, solche Systeme geordnet und zweckmässig zu unterteilen. Es stellt sich nun die Frage, was als System und was als Element zu betrachten ist. Die System-Definition sagt darüber nichts aus. Es ist ohne weiteres zulässig, ein Element herauszugreifen und weiter aufzugliedern in Bestandteile tieferer Ordnung.

3.1. Gliederung in Untersysteme

Das Gesamtsystem wird nach Örtlichen oder funk- tionalen Gesichtspunkten In seine Hauptkomponen- ten zerlegt, deren gegenseitige Beziehungen man festhalt und nun jede Komponente für sich, wieder- um als System betrachtet. Diese Systeme sind Unter- Systeme des Gesamtsystems. Alle im ursprünglichen System vorhandenen Beziehungen des herausgegriffenen Elementes werden zu äusseren Beziehungen des Unter- systems, die durch diese Beziehungen mitverknüpften Elemente des Systems werden zu Bestandteilen der Um-

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welt des Untersystems. Die Grenzen des Untersystems entsprechen dem Umfang des herausgeschälten Elements.

3.2. Gliederung in Uebersysteme

Genauso kann man in umgekehrter Richtung vorgehen, um ein System in einem iibergeordneten Gebilde dar- zustellen. Das ursprüngliche System wird dann zum Element des gewählten Uebersystems. Damit scheiden die inneren Beziehungen aus dem Betrachtungsfeld aus,das System wird nur noch als Ganzes betrachtet.

3.3. Wirkungs - und strukturbezogene Betrachtungsweise Somit kann ein System grundsätzlich nach zwei ver- schiedenen Gesichtspunkten betrachtet werden:

a. Global, als Ganzes. Der Inhalt des Systems mit Ele- menten und inneren Beziehungen wird nicht betrachtet. Es interessieren lediglich die Beziehungen zur Umwelt und deren Zusammenhange. Das System wird als "black- box" angesehen, dessen Inhalt unbekannt Ist. Man be- trachtet nur die Funktion oder Wirkung des betreffenden Systems. Darum spricht man dabei von der globalen, funktionalen oder wirkungsbezogenen Betrachtungsweise.

Es gibt zwei Gründe für eine derartige Betrachtungs- weise: - Die Elemente und inneren Beziehungen sind noch un- bekannt, weil sie mit den zur VerfUgung stehenden Mitteln nicht erkennbar sind oder weil man sie noch nicht untersucht hat.

- Bereits bekannte Informationen werden bewusst ver- nachlässigt, um die Uebersichtlichkeit auf einer höheren Betrachtungsebene zu wahren.

b. Detailliert, mit einen einzelnen Elementen und Bezie- hungen.In diesem Falle wird die Struktur des Systems untersucht und fest gehalten. Darum nennt man diese Art der Analyse die strukturbezouene Betrachtungsweise.

Um ein Gesamtsystem zu untersuchen, kann man zuerst das System als "black-box'' betrachten und seine Funktion festhalten. In einem nächsten Schritt wird die Struk- tur, d.h. die Elemente und inneren Beziehungen des Systems, aufgezeichnet und im folgenden Schritt eines oder mehrere Elemente untersucht und als Untersysteme weiter gegliedert. Dadurch wird es möglich, ein kom- plexes System korrekt aufzugliedern und eine ge- staffelte System-Hierarchie aufzubauen. Der Zusammen- hang der einzelnen Hierarchie-Ebenen wird dadurch

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gewährleistet, dass die inneren Beziehungen des Ge- samtsystems bei den Elementen im Untersystem als äussere Beziehungen weiter verfolgt werden.

Beispiele s . Beilage 3

4. Gliederung nach Aspekten (Teilsysteme)

Die Unterteilung eines Gesamtsystems in - Örtlich von- einander abgrenzbare - Untersysterne ist häufig nicht ausreichend. In Beilage 1 ist das Gesamtsystem "Betrieb" in verschiedene Untersysteme - in die einzelnen Abteil- ungen - aufgeteilt. Durch alle diese Abteilungen zieht sich z.B. auch das System "Materialfluss" mit den Unter- systemen Transportmittel, Transportgüter, Transport- personal, usw. oder das System "Energieversorgung" m i t den entsprecheden Untersystemen. Diese Art Systeme, die durch verschiedene Untersysteme laufen, nennt man Teilsysteme.

Bei dieser Art der Aufgliederung findet ein Wechsel der Betrachtungsweise statt, d.h. das GesamtSystem wird unter einem bestimmten Blickwinkel betrachtet. Gerade bei komplexen Systemen ist die Teilsysternbe- trachtung unerlässlich, weil erst dadurch eine effi- ziente Verknüpfung von Untersystemen möglich wird. Ein Teilsystem kann wie ein Untersystem weiter a u f - geteilt und hierarchisch gegliedert werden.

Beispiel s . Beilage 3

5. Zusammenfassung

'Das Systemkonzept erlaubt ein komplexes Gebilde in logisch geordneter Art und Weise aufzugliedern und dabei einzelne Teile für eine detaillierte Unter- suchung herauszugreifen, ohne dabei den Zusammen- hang mit dem Gesamtsystem aus den Augen zu verlieren. Diese Technik kann angewendet werden bei der Analyse und Untersuchung bestehender Systeme, d.h. bei einer deskriptiven oder beschreibenden Betrachtung, Sie Ist in diesem Falle notwendig, weil ein Mensch nur eine beschränkte Zahl von Elementen und Beziehungen gleich- zeitig erfassen und überblicken kann. Dieselbe Technik lässt sich auch anwenden bei der konstruktiven, ge- staltenden Arbeit an Systemen, d.h. beimSystems En- gineering-Prozess. Hier erlaubt das Systemkonzept dank

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e i n e r geordneten Aufgliederung i n T e i l - und Untersysteme e i n e k o o r d i n i e r t e Auftel lung de r Arbeiten a u f verschiedene Personen oder Personengruppen, was be i der Entwicklung komplexer Systeme u n e r l ä s s l i c h i s t .

Vorers t w i r d e i n Gesamtsystern m i t s&inen Elementen i n einem noch i iberblickbaren Fe inhe i t sgrad entworfen. Dann werden d i e Funktionen und Zielsetzungen de r Ele- mente, d . h . der Unter- und Teilsysteme a u s den Zie len des Gesamtsystems a b g e l e i t e t . I m nächsten S c h r i t t werden d i e Unter - und Teilsysteme entworfen, d.h. s t r u k t u r i e r t . Dieser Prozess kann s i c h über mehrere S tufen e r s t r ecken , wobei d i e Wirkungs - und s t rukturbezogene Betrachtungs- weise a l t e r n a t i v zum Zug kommen.

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1. Stufenweise Variantenreduktion

Ein komplexes System besteht a u s einer Anzahl Unter- systemen auf verschiedenen hierarchischen Ebenen. Sind nun für die Gestaltung des Gesamtsystems und jedes der möglichen Untersysteme mehrere Varianten möglich, so wächst die Variantenvielfalt derart rasch, dass sie kaum mehr überblickt und die beste Lösung nicht mehr ohne weiteres ausgewählt werden kann. Diese Vielfalt muss darum schon zu Beginn der Untrrteilung in vernünftige Bahnen gelenkt werden. Es muss daher ein Eliminationsprozess stattfinden, der die Zahl der Varianten von Ebene zu Ebene stufenweise einschränkt.

Man geht daher so vor, dass man auf der höchsten Ebene beginnt, sich für eine Variante entscheidet, zur nächst- tieferen Ebene geht, dort aus den zur Verfugung stehen- den Lösungsvorschlägen wieder eine Variante auswählt usw, bis zur untersten Ebene (vgl. Beilage 4).

Bei diesem Eliminationsprozess hat der Auf'trepI5eber bei jedem Uebergang zur nächsttleferen Stufe die Entscheidung zu treffen, welche Variante weiter verfolgt werden soll. Der Auftraggeber muss sich unbedingt bewusst sein, welche Tragweite diese Zwischenentscheidungen haben. Es ist durch die stufenweise Einengung der Varianten nicht möglich, am Ende der Entwicklung zu entscheiden, welches System ge- baut werden soll. Zu diesem Z?itpunkt besteht für den Auftraggeber nur noch die Möglichkeit JA oder NEIN zum Gesamtsystem zu sagen.

Es besteht nun natürlich das Risiko, dass bei diesem stufenweisen Vorgehen nicht der beste Weg gefunden wird oder dass gar für ein Problem keine praktikable Lösung vorliegt.Dies kann trotz systematischen Vorgehens und trotz bester Qualifikation der beteiligten Personen der Fall sein. Die einzige verbleibende Alternative ist dann, irn Planungcablauf auf eine höhere Ebene zurückzukehren um eine andere Lösungsvariante zu verfolgen.

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2. Lebensphasen eines Systems

Bei der E n t w i c k 1 u n g, R e a 1 i s i e r u.n g und N u t z u n g eines Systems sind folgende Phasen zu unterscheiden:

Entwicklung

Realisierung

- Vorstudie

- Hauptstudie - Detailstudien - Syctembau - Systemeinführung - Systembenutzung - Nutzung - Neugestaltung / Liquidation

I 2.1. Vors tudie

Der Zweck der Vorstudie besteht darin

- abzuklären, ob das richtige Problem angepackt wird; - das System gegen seine Urnsysteme abzugrenzen, d.h.

diejenigen Bereiche zu definieren, die effektiv gestaltet werden sollen;

- Anforderungen an das zu gestaltende System zu spezifizieren (Ziele setzen);

- die Gangbarkeit und Wirtschaftlichkeit des ge- wünschten Systems aufgrund von groben Lösungs- konzepten zu beurteilen.

Das in der Vorstudie betrachtete Objekt ist einerseits das Umsystem In welches das zu gestaltende System ein- gebetkt werden soll und anderseits das zu gestaltende System selbst. Die Vorstudie ist von besonderer Be- deutung, weil hier die Weichen für das gesamte System- konzept gestellt werden.

2.2. Hauptstudie (Gesamtstudie)

Der Zweck der Hauptstudie besteht darin:

- Grobkonzepte zu entwerfen und darüber zu entscheiden, welche Variante(n) weiter bearbeitet werden soll(en)j

- eine bessere Beurteilung der Funktionstüchtigkeit und Wirtschaftlichkeit des geplanten Systems zu er- möglicher?;

- Prioritäten für die Entwicklung von Unter- bzw. Tell- systemen zu setzen (Detallstudlen).

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Das betrachtete Objekt ist das Gesamtsystem. Falls de- taillierte Untersuchungen oder Konzeptionen f ü r wichtige Unter - bzw. Teilsysteme bereits in dieser Phase erfor- derlich sind, so erfolgt dies in Form von Detailstudien, die in die Hauptstudie eingeschoben werden können.

2.3. Detailstudien (Teilstudien)

Im Rahmen von Detailstudien werden

- Lösungskonzepte für Unter - bzw. Teilsysteme ent- wi cke 1 t

- die Unter - bzw. TeilSysteme so weit konkretisiert, dass sie anschliessend "gebaut" werden können.

Das betrachtete Objekt sind einzelne Unter - oder Teilsysteme.

Im Verlaufe der drei Entwicklungsphasen kann es sich herausstellen, dass

- die bestehenden Probleme durch ein auf den ursprüng- lichen Zielsetzunßen basierendes System gar nicht ge- löst werden können. Dies so:lte sich i r n Verlaufe der Vorstudie herausstellen und seine Auswirkungen in - geänderten Zielsetzungen oder

- einem Abbruch der Studien haben (vgl. Brilage 5);

- die Zielsetzungen zwar als richtig erachtet werden, die Realisierung des Systems jedoch aus technologischen, wirtschaftlichen, Ökologischen u.ä. Gründen vor- liiufig nicht in Frage kommt.

Die diesbezüglichen Informationen können i r n Verlauf der Vorstudie, der Hauptstudie, der Detailstudien und irn Extremfall erst während des Systernbaus entstehen, ent- sprechend dem Verlauf der Entwicklung der Kenntnisse iiber ein System.

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2.4. Systembau

Der Systembau umfasst

- die Herstellung von Geräten, Anlagen, Maschinen u.8. - die Programmierung von Abläufen verschiedenster Art

- die Ausarbeitung von Bedienungsanweisungen, Unter- haltungsvorschriften u . ä .

- die detaillierte Vorbereitung organisatorischer Mass- nahmen

Behandeltes Objekt sind dabei Unter- oder Teilsysteme.

2.5. Systemeinführung

Installationen bzw. Inbetriebnahme des Systems, d.h. Uebergabe des Systems an den Benützer.

2.6. Systembenutzung

Erstreckt s i c h über die gesamte Lebensdauer des Systems. Vom Standpunkt des S.E. ist es in dieser Phase wichtig, Betriebserfahrungen zu sammeln und sie für die Verbes- serung des betreffenden Systems oder neuer ähnlicher Systeme auszuwerten.

2.7. Neugestaltung / Liquidation

Stellt es sich im Laufe der Systembenutzung heraus, dass das System den gestellten Anforderungen nicht mehr genügt, erfolgt der Anstoss zu einer Neugestaltung, d.h. der ge- samte Ablauf der Lebensphase beginnt von neuem.

2.8. Dynamik des Gesamtkonzeptes

Es ist nur selten möglich, ein Gesamtkonzept fertig zu entwickeln und ohne rückwirkende Aenderungen die Unter- und Teilsysteme zu entwerfen. Vielmehr wird ein dynam- ischer Prozess eintreten. Normalerweise werden aufgrund des entworfenen Gesamtkonzeptes verschiedene Teil- konzepte entwickelt. Im Anschluss daran oder parallel dazu werden etwaige Rückwirkungen auf die ursprüngliche Gesamtkonzeption überprüft, diese evtl. modifiziert und hierauf weitere Teilkonzepte entwickelt. Gründe für eine notwendige Modifikation des Konzeptes können auch Xussere Einwirkungen sein wie eine bessere Ein- sicht in Systemzusammenhänge und Problemstellung.

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2.9. Projektmanagement

Das Projektmanagement koordiniert die Tätigkeiten inner- halb der verschiedenen Lebensphasen eines Systems. Das Projektmanagement

- plant das weitere Vorgehen, - organisiert Unterlagen und Hilfsmittel, - trifft Entscheide iiber den Personaleinsatz, - erteilt dem Personal die nötige Arbeitsunterweisung und - kontrolliert die Ausführung des gesamten Vorhabens.

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3. Vorgehenszyklus

Neben der Aufteilung in Lebensphasen ist der Vorgehens- Zyklus ein weiteres Instrument zur Problemlösung im Vorgehensmodell des Systems Engineering.

Der Vorgehenszyklus soll eine bewusste Systematik in den Denkvorgang bringen,und stellt sozusagen den roten Faden dar, er kann aber das Denken selbstverständlich nicht ersetzen. Erfahrung, Intuition und gesunder Menschen- verstand sind weiterhin von grösster Bedeutung . Der Vorgehenszyklus ist für alle Probleme anwendbar, gleich- gültig welcher Art sie sind und unabhängig davon, in welcher Lebensphase eines Systems sie auftreten. (vgl. Beilage 6)

3.1. Auftragserteilung

A l s Auftraggeber gilt in der Folge jeweils die für die übergeordnete Systemebene verantwortliche Instanz. Beim Auftrag kann es sich um die Schilderung eines Problems, einer unbefriedigenden Situation, einer möglichen Chance u .5 . oder um die Darlegung von funk- tionalen Anforderungen handeln, j e nachdem, ob es um die Entwicklung eines Gesamtsystems oder um die Ent- wicklung von Unter - oder Teilsysternen im Rahmen eines Gesamtsystems geht. Der Auftrag kann bereits eine Situatfonsbeschreibung, die Darstellung von Problemfeldern, Zielsetzungen, Lösungsideen u.ä. enthalten, die aber vorliiufig f ü r das Systemteam den Charakter von revidierbaren Arbeits- hypothesen haben. Dies g i l t vor allem i r n Frühstadium der Entwicklung eines Systems und ganz besonders bei organisatorischen Problemen.

3.2. Situationsanalyse

Der Zweck dieser Phase Liegt für das Systemteam darin, sich mit dem Problem vertraut zu machen. Die Situation des Umsysterns in welches das System eingebettet werden s o l l , wird in dieser Phase analysiert. Es ist in dieser Phase auch nötig, sich einen groben Ueberblick über ver- schiedene Lösungsmöglichkeiten zu verschaffen, weil dies die Grundlage für die Festlegung einigermassen reali-

Ergebnis der Situationcanalyse ist ein Katalog von Problemen und Möglichkeiten.

stischer Zielsetzungen bildet.

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3.3. Zielsetzung und Kriterienplan

Aus dem Auftrag einerseits und den Ergebnissen der Situationsanalyse (Katalog von Problemen und Möglich- keiten) andererseits müssen die für die folgenden Aktivitäten erfo rderlichen Zielsetzungen erarbeitet werden. Der Kriterienplan stellt dabei eine Reihe von Teilaspekten dar, die zur Beurteilung und Bewertung der späteren Systementwürfe dienen.

3.4. Genehmigung

Die fur die Systementwicklung geltenden Zielsetzungen und Kriterienpläne sind vom Auftraggeber zu genehmigen, um etwaige kostspielige Fehlentwicklungen zu vermeiden. Die In dieser Phase als gültig erklärten Zielsetzungen und Bewertungskriterien sind damit aber nicht als ein für allemal fix anzusehen. In diesem Falle wäre näm- lich die Mitarbeit des Auftraggebers an der Entwicklung des Systems bereits erledigt und die spätere Bewertung und Auswahl könnte ebensogut vom Systemteam - und zwar aufgrund der festgelegten Zielsetzungen und Kriterien - durchgefìlhrt werden. Sowohl seitens des Auftraggebers,

und Kriterien im Laufe der Systementwicklung ergänzt, modifiziert, konkretisiert und u.U. auch für gegen- standslos erklärt werden. Auf keinen Fall dürfen Aenderun- gen allerdings einseitig, d.h. ohne die übrigen Betellla-

ten zu informieren, erfolgen. Eine gut funktionierende Kommunikation ist daher unbedingt Voraussetzung.

als auch seitens des Systemsteams können Zielsetzungen I

3.5. Synthese

In dieser Phase geht es darum, das System konstruktiv zu gestalten, etwas Neues zu entwickeln. Ein wesent- liches Merkmal des S.E. besteht darin, dass in der Synthese versucht wird, einen möglichst umfassenden Ueberblick von - auf der betrachtenden Systemstufe - denkbaren Lösungsrnöglichkeiten zu schaffen. Diese Ueber- sicht soll einen genügenden Detaillierungsgrad auf- weisen, der es gestattet, die verschiedenen Varianten zu bewerten und die geeignetste auszuwählen.

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3.6. Analyse

Die Konzeptanalyse stellt eine kritische Untersuchung der Systemkonzepte a u f ihre Funktionstüchtigkeit hin dar und zwar

- im Rahmen des Systems selbst - des Systems i r n weiteren Rahnen seinesUmsystems

Das System kann in dieser Phase natürlich nur gedanklich untersucht; werden, da es ja noch nicht existiert.

Synthese und Analyse lassen sich häufig zeitlich nicht voneinander trennen, trii Moment des Auftauchens einer Idee setzt sofort auch die kritische Auseinandersetzung damit ein.

3.7. Bewertung

In die Phase der Bewertung gelangen nur solche Varianten, die den zuletzt gültigen Zielsetzungen entsprechen bzw. bei denen Aussicht darauf besteht, dass sie durch etwaige Modifikationen bzw. detaillierte Bearbeitung in späteren Phasen diesen Zielsetzungen genügen werden. Eine dies- bezügliche Ausscheidung von Varianten wurde in der Phase der Analyse vorgenommen. Die Bewertung erfolgt aufgrund des ursprünglich aufge- stellten, ev. modifizierten und sukzessive ergänzten Kriterienplans.

3.8. Auswahl

Die Systernwahl sollte grundsätzlich durch den Auftrag- geber, d.h. die für die Übergeordnete Systemebene zu- ständige Instanz erfolgen. Die Begründung dafiir liegt darin, dass ein System in der Regel ganz bestimmte Funktionen im Rahmen des Übergeordneten Systems erfüllen soll und bei der Auswahl der weiter zu bearbeitenden Systemvarianten bisher unbekannte oder in den ursprüng- lichen Zielsetzungen und Kriterien nicht explizit f o r - mulierte Argumente mitspielen können.

3.9. Planung des weiteren Vorgehens

Diese Phase beschliesst den Vorgehenszyklus und leitet zur nächsten Lebensphase oder zum nächsten Unter- bzw. Teilsystem Über.

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Der Vorgehenszyklus wird in den seltensten Fällen in der hier erläuterten linearen Reihenfolge ablaufen. Häufig muss zu früheren Phasen zurückgekehrt und der Ablauf teilweise oder - im Extremfall - ganz wieder- holt werden. (vgl. Beilage 6). Die Konzeptanalyse kann beispielsweise ergeben, dass kein Systementwurf allen Zielsetzungen und Randbedingungen entspricht und die Synthese hat hierauf erneut einzusetzen. Sind unter den gegebenen Voraussetzungen keine wei- teren Systemvarianten mehr möglich, und befriedigt trotzdem keine der bestehenden Varianten, so sind u.U. Abstriche hinsichtlich der Ansprüche vorzunehmen: Zielsetzungen, Randbedlngungen usw. sind abzuändern, wobei der Ablauf in der Regel bel der Situations- analyse neu begonnen werden muss.

4 . Zusammenhang Lebensphasen / Vorgehenszyklus

Wie b e r e i t s beschrieben, i s t d e r Vorgehenszyklus f ü r a l l e Probleme anwendbar, unabhängig davon, i n welcher Lebensphase s i e a u f t r e t e n . Dabei s ind folgende Zusammen- hänge besonder wichtig8

D e r S i t u a t i o n s a n a l y s e kommt i n der Vorstudie d i e g r ö s s t e Bedeutung zu , d i e i n de r Hauptstudie und i n den T e i l s t u d i e n abnimmt.

Dasselbe g i l t f ü r d i e Vorgänge Z ie l se t zung und Aufs t e l l en von K r i t e r i enpl-änen.

Konzeptsynthese und - analyse s ind besonders wicht ig i n de r Hauptstudie und den D e t a i l s t u d i e n .

Bewertung und Auswahl t r e t e n vor allem i n de r Vorstudie, de r Haupts tudie und den D e t a i l s t u d i e n i n d e n Vordergrund. In der Vorstudie werden d i e Zie l se tzung und d i e K r i t e r i e n - pläne bewertet und ausgewählt, während i n den Haupt- und T e i l s t u d i e n d i e Bewertung und Auswahl von Lösungen f ü r d a s Gesamtsystem bzw. f ü r Unter- und Tei lsysteme den Schwer- punkt b i lden .

Die Planung de5 wei te ren Vorgehens t r i t t an jedem Phasen- ende m i t g l e i c h e r Wicht igkei t a u f .

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5. Bedeutung von Vorgehensmodellen

Die zum Lösen von Problemen b i s heute angewendeten "Naturmethoden" sind gekennzeichnet durch die relativ grosse Bedeutung, die Intuition, freiem Ermessen und der Methode It Versuch und Irrtum" beigemessen wird. Zur Lösung von komplexen und vielschichtigen Problemen werden diese Naturmethoden aber nur noch beschränkt oder nicht mehr ausreichen.

Vorgehensmodelle schaffen bei der Problemlösung eine grössere Sicherheit und bestehen meistens aus zwei Teilen:

a) abstrakter, allgemeiner Modellteil beinhaltet

- zweckmässige Strukturierung von Systemen - stufenweises Vorgehen bei der Entwicklung von Systemen (Lebensphasen)

- Anwenden von geeigneten Vorgehenssystematiken (Vorgehenszyklus)

b) konkreter, problembezogener Modellteil beinhaltet

- Arbeitsprogramme - Checklisten

- Vorgehenspläne usw.

Je nach der Art und dem Umfang der Probleme muss das Modell erweitert oder verkleinert werden,um m i t einem vernünftigen Aufwand clau vorgegebene Ziel zu er- reichen.

6. Literatur

* A. Büchel M.v . Arx

* R . Haberfellner

Systemkonzept des Systems Engineering K u r s Systems Engineering BWI (1973)

Vorgehensmodell des Systems Engineering Kurs Systems Engineering BWT (1973)

REFA-Verband, Darmstadt Methodenlehre des Arbeitsstudiums Rd. 3

Carl Hanser Verlag, München (1972)

it verwendete Literatur

Beilage 1

Warmwalzwwk Kaltwalzwerk

S t a n z i r e i

Fertglapw Spedition u I

Abb. l a Elemente eines Betriebes mit geometrischen Beziehungen

d.

AW í b El*mrote B* twbra mit Hatwialfiucs - Beziehungen

A b b . í c Materiaifluss- Struktur eines Betriebes

SE A.Büche1

Beilage 2/1

Systemklassifizlerung

System

natürlich:

künstlich:

konkret :

abstrakt:

zweckorientiert:

statisch:

dynamisch:

geschlossen:

offen:

Be I spie 1

- Sonnensystem - Periodisches System der

chemischen Elemente

- Schulsysteme - Transportsysteme

- wie i)

- Mathematik

- wie 2), mit entsprechenden Zielvorstellungen

- GerUst

- Taxlbetrieb

- P r i m a rküh 1. kr e i s 1 au f be .i Kern kra f t we r k

- S~kundärkuhlkrelslauf bei Kernkraftwerk

Beilage 2 / 2

Stufen der Komplexität von Systemen

Gerüst:

Uhrwerk:

Thermostat:

Zelle:

Pflanze:

absolut statische Stmktur, feste zeitlich in-

variable Elemente und Beziehungen; der Aufbau

eines solchen Gerüstes ist meist ein erster

Schritt im Hinblick auf eine systematische

Durchdringung eines Sachverhaltes.

z.B. Strassennetz

einfachste dynamische Struktur, mit genau vorher-

sagbaren Bewegungsabläufen. Zu den "Uhrwerken"

werden ouch dynamische Systeme im Gleichgewicht

gerechnet, insofern als das ruhende Gleichgewicht

als Spezialfall einer Bewegung aufgefasst wird.

z.B. Waage, Dieselmotor

einfache dynamische Struktur, die mit vorhersag-

baren Bewegungsabläufen permanent von aussen her

vorgegebene Gleichgewichtszustände anzustreben

versucht.

z B. dre hzah lgerege 1 te Mas chine

offene Systeme, mit sich selbst erhaltender

Struktur; Entwicklung eines "Eigenlebens".

z.B. Amöben, Viren

arbeitsteilige, gegenseitig aufeinander ange-

wiesene Zellverbände, schwache Empfänglichkeit

fur Sussere Reize.

Beilage 2/3

Tierkorper:

Mensch:

Menschliche OrKanisation:

Transzendentes Sys tern :

Organismen mit stark ausgeprägter Mobilität,

Sinnesaufnahme (Augen, Ohren, Nervensystem und

Hirn). Formung und Mutierung eines Umweltbildes

durch Filterung der Umweltaeindrücke.

Selbstbewusstsein, überdenkt Umwcltseindrücke,

Fähigkeit Symbole und Sprache zu benützen,

Zeitbewusstsein.

System des Zusammenspiels von verschiedenen

Individualfunktionen. Beziehungen zwischen

Individuum durch Kommunikation.

z .B. Unternehmen, Volkswirtschaft

Noch nicht bekannte, Icit dem heutigen mcnsch-

lichen Intellekt nicht zu erfassende Systeme.

SE A.Biichel

Beilage ,i

Systemhierarchle / Teilsysteme

Be I s p I e 1 e

a) - Uebersystem: Erde ---------_-_ - Gesamtsystem: Europa

- Untersysterne: -_- - - - - - - - -__ Schweiz, Deutschland, Frankreich, -_ - - - -_ - -_ -__

England, Italien, Spanien, Portugal, Oesterreich usw.

Handelsverkehr, Informatlonssysteme, Energieaustausch u.ä. zwischen diesen Ländern

b) - Uebersystem: _ _ _ _ _ _ - - _ - - _ Mensch - Gesarntsystern: mensch1 . Körper _ _ - _ _ _ - - _ _ _ _ - - Untersysteme: _ - - _ - _ - _ _ _ _ _ _

- Örtliche Gliederung: Kopf, Rumpf, Arme, Beine - funktionale Gliederung: Gehlrn,Augen,Ohren,Magen,Herz,

Lunge,Leber,Rippen,Hände

- Teilsysteme: _ _ _ _ - _ - _ _ - _ _ - Aspekt Tnformatlonsübertragung Nervensystem - Aspe k t ” tragende Funkt Ion” Knochengeriist - Aspekt Energieversorgung B1 u t kre i s 1 au f

c) - Uebersystem: Transportmittel -__-_- - - -_ - - - Gesamtsystem: Personenwagen _ _ _ - _ _ - - - _ _ _ _

Motor, Fahrwerk, Karrosserie, Auf- hängung, Innenausstattung, usw.

- Untersysteme: - - - - - - -_--_-_

- Teilsysteme: -_-------- - - Elektrische Anlage, Hydraullksystem

ße i l age 4 Var ian tenvle l f ' a l t und Varlantenredukt ion

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a rl N L: d L a rB M C 7 U) :O I4

c aJ M C d E d a l L O ( d m

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