Komplexität beherrschen: MBSE bei Volvo Construction Equipment (Quelle: Volvo CE)
Die Entwicklung von Komponenten folgt meist noch dem klassischen Prozess: Anforderungen werden gesammelt, Randbedingungen definiert, Zielwerte festgelegt und in verschiedenen Engineering-Teams abgestimmt. Auf dieser Basis entstehen erste Konzepte, die schließlich in detaillierte CAD-Modelle überführt und um konkrete Parameter, wie Abmessungen, Toleranzen oder Materialien, ergänzt werden.
Diese Vorgehensweise kann allerdings in späteren Schritten, wie der Systemintegration oder dem Testen im Gesamtkontext, zu Problemen führen. Dann kann sich zeigen, dass Schnittstellen physisch nicht kompatibel sind. Wenn Anforderungen oder regulatorische Vorgaben sich ändern, ist häufig unklar, auf welche Teile des Designs sich diese auswirken. Die Folgen: hoher zusätzlicher Aufwand und damit Verzögerungen sowie Kostensteigerungen. Je komplexer die Systeme sind und je höher die Anforderungen an Time-to-Market, Kosten und Sicherheit, desto mehr wirkt sich dies als Wettbewerbsnachteil aus.
Ausgangssituation bei Volvo CE
Auch Volvo Construction Equipment (Volvo CE) stand vor dieser Herausforderung. Insbesondere im Geschäftsbereich der Muldenkipper hatte sich die Systemkomplexität durch die Integration von Software deutlich erhöht und es werden häufiger Änderungen nötig. Ingenieure verbrachten immer mehr Zeit damit, Anforderungen und Spezifikationen aus unterschiedlichen Quellen – von internen Fachabteilungen über Kunden bis hin zu Zulassungsstellen – manuell zu analysieren und Abhängigkeiten nachzuvollziehen. Jede Änderung an einem Bauteil machte eine aufwendige Neubewertung potenzieller Auswirkungen erforderlich.
Damit wurde es zunehmend schwierig für Volvo CE, seine Marktposition zu halten. Es galt, die Entwicklungszeiten zu verkürzen und gleichzeitig alle regulatorischen und sicherheitsrelevanten Anforderungen zuverlässig einzuhalten.
Entscheidung für Model-Based Systems Engineering
Volvo CE entschied sich für den Einsatz des Model-Based Systems Engineering (MBSE). MBSE beschreibt eine systematische Vorgehensweise, bei der Anforderungen, Softwaredesigns und Hardwarespezifikationen nicht mehr in separaten Dokumenten verwaltet werden, sondern in einem einzigen digitalen Modell, das den gesamten Entwicklungsprozess abbildet. Dieses Modell fungiert als gemeinsame Referenz für Ingenieure aus Mechanik-, Elektronik- und Softwareentwicklung. Es ermöglicht, Abhängigkeiten früh zu erkennen und zu validieren, noch bevor Prototypen oder die ersten Code-Zeilen entstehen.
Als Werkzeuge für die Umsetzung von MBSE dienen Product Lifecycle Management (PLM) und Application Lifecycle Management (ALM) Software. Sie schaffen die Basis, um Anforderungen, Architektur sowie Software- und Hardwareentwicklung von der ersten Idee über das Design bis zu Implementierung und Testbetrieb zu verbinden, kurz: für einen Digital Thread.