Durchgängige Dokumentation von verteilten Zielsystemen in der Produktentwicklung durch Verwendung semantischer Metainformationen am Beispiel Connected Car

Insbesondere bei der interdisziplinären Entwicklung von komplexen, technischen Systemen und Systems-of-Systems sind Ziele und daraus abgeleitete Anforderungen ein wichtiges Instrument, um ein gemeinsames Zielbild des Produktes zu definieren, die Entwicklungsprozesse zu steuern und eine notwendige Basis für die Validierung und Verifikation des Produktes zu legen. Die vielfältigen Ziele und Anforderungen sowie deren Wechselwirkungen und Randbedingungen müssen dabei durchgängig als Zielsystem aufgefasst und dokumentiert werden. Die Entwicklung dieser erfolgt häufig parallel durch eine Vielzahl von Entwicklungsteams, welche teilweise unabhängig voneinander operieren können. ... mehrDabei entstehen in der Praxis eine Vielzahl partieller Zielsysteme mit hohen Abhängigkeiten untereinander.
Änderungen an einem Ziel oder einer Anforderung in einem partiellen Zielsystem können weitreichende Auswirkungen haben. Die Herstellung von Durchgängigkeit im gesamten Zielsystem über den gesamten Entwicklungsprozess und mehrere Produktgenerationen nach der Definition von ALBERS stellt folglich eine große Herausforderung dar. Dies wird in der Praxis durch Verwendung unterschiedlicher Methoden und Tools in den verteilten Entwicklungsteams zusätzlich erschwert. Werden wesentliche Inkonsistenzen bis zur Einführung nicht identifiziert, kann es weitreichende Schwierigkeiten im Entwicklungsprozess nach sich ziehen.
Im Rahmen der vorliegenden Forschungsarbeit wird ein Ansatz vorgestellt, welcher die Herausforderungen einer durchgängigen Entwicklung und Dokumentation von Zielsystemen für komplexe Systeme und Systems-of-Systems adressiert und dabei den gesamten Verlauf des Produktentstehungsprozess über mehrere Produktgenerationen unterstützt. Dazu wird die durchgängige Dokumentation partieller Zielsysteme durch Verknüpfung von Entwicklungsartefakten mit semantischen Meta-Informationen auf Basis des Resource Description Framework (RDF) ermöglicht. Ergänzt wird der Ansatz durch eine Methode für das durchgängige Management von Änderungen auf Basis des Problemlösungsprozess SPALTEN.
Die Anforderungen und Ziele für den Ansatz werden aus vier deskriptive Studien im Kontext realer Produktentwicklungsprojekte aus dem Umfeld Connected Car als Beispiel für ein System-of-Systems abgeleitet. Hierdurch wird der Ansatz an den tatsächlichen Bedarfen von Entwicklern in der Praxis ausgerichtet.
Der entwickelte Ansatz wird durch ein Software-Tool implementiert und unter praxisnahen Bedingungen mit Projektleitern aus der Industrie und in einem Live-Lab evaluiert. Die Validierung bestätigt dabei die Tauglichkeit des Ansatzes zur Verbesserung der Durchgängigkeit im Zielsystem bei verteilten, teilweise unabhängig voneinander agierenden Entwicklungsteams in der Praxis und es werden Verbesserungspotenziale und zukünftige Forschungsbedarfe aufgezeigt.

Particularly in interdisciplinary development of complex, technical systems and system-of-system, objectives and derived requirements are an important instrument to define a common vision of the product, to control the development processes and build the necessary basis for the validation and verification of the product. The multiple objectives and requirements as well as their interactions and boundary conditions have to be considered and documented as a continuous system of objectives. The development often takes place in parallel by a plurality of developing teams that can operate partially independently. ... mehrIn practice, this results in a number of partial systems of objectives with high interdependencies.
Changes to a goal or requirement in a partial system of objectives can have far-reaching consequences. The production of continuity throughout the system of objectives over the entire development process and multiple product generations therefore represents a major challenge. In practice, this is further impeded because of different methods and tools in the distributed development teams. If significant inconsistencies are not identified until the introduction, it may cause the failure of the product.
In the present research work, an approach is presented which addresses the challenges of continuous development of system of objectives by distributed teams especially in a distributed system-of-systems environment. The approach allows the continuous documentation of partial systems of objectives through links between development artifacts based on semantic meta-information. The continuous management of changes is supported by a method based on the problem solving method SPALTEN.
Requirements and goals for the approach are derived from four descriptive studies in the context of real product development projects from the Connected Car area as an example of a system-of-systems. Thereby, the approach is aligned to the actual developer’s needs.
The developed approach is implemented by a software tool which is used for evaluation under practical conditions with project managers from industry. The validation confirms the suitability of the approach for improvement of continuity in the system of objectives developed by distributed, partially independent acting development teams. Furthermore, potential improvements are pointed out and future research needs are defined.