Upgradefähige mechatronische Systeme - Eine Unterstützung zur Priorisierung von Entwicklungsaktivitäten auf Basis sich ändernder Produkteigenschaften

Dynamik und Unsicherheit in technischen und wirtschaftlichen Umfeldern sind heute zentrale
Treiber dafür, dass die Fähigkeit zur flexiblen Anpassung von Produkten an sich verändernde
Anwender- und Kundenanforderungen sowie Umfeldbedingungen zunehmend an Bedeutung
gewinnt. Gleichzeitig steigt der Druck, Produkte nachhaltiger zu gestalten. Upgrades leisten
hierzu einen wesentlichen Beitrag, da sie eine ökoeffiziente Weiternutzung von Produktsub-
stanz ermöglichen und den Ressourcenverbrauch im Vergleich zu Neuentwicklungen deutlich
senken. Eine zentrale Herausforderung in der Planung von Upgrades besteht darin, zukünftige
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Eigenschaftsänderungen frühzeitig zu antizipieren sowie zielgerichtet in die Planung und Pro-
duktentwicklung zu integrieren. Insbesondere aufgrund ihrer hohen Komplexität spielt diese
Fähigkeit bei cyber-physischen Systemen eine besondere Rolle, da sie mechanische und infor-
mationstechnische Komponenten integrativ vereinen. Dies erfordert eine geeignete, modular
aufgebaute Produktarchitektur, die Änderungen gezielt zulässt und unterstützt.
Der vorliegende Beitrag stellt einen Ansatz zur systematischen Priorisierung von Entwick-
lungsaktivitäten vor, der auf der Analyse potenzieller Eigenschaftsänderungen basiert und ei-
ne strategische Planung von Upgrades unterstützt. Aufbauend auf der bestehenden Systematik
nach KUEBLER et al. (2023) wird der Ansatz um eine Bewertung von Systemkomplexität und
Veränderungsaufwand erweitert, die sowohl Einzeländerungen als auch deren Auswirkungen
auf das Gesamtsystem berücksichtigt. Dadurch entsteht eine methodische Verknüpfung zwi-
schen vorausschauenden Planungselementen und der iterativen Entwicklung der Produktarchi-
tektur. Der Ansatz wird anhand einer experimentellen Studie sowie am Demonstrator des Son-
derforschungsbereichs Convide angewendet und validiert. Die Ergebnisse zeigen das Potenzial,
Entwicklungsaufwände frühzeitig zu antizipieren und upgradefähige Produkte systematisch zu
gestalten.

Dynamics and uncertainty in technical and economic environments are key drivers today for
the increasing importance of the ability to flexibly adapt products to changing user and customer
requirements as well as to evolving environmental conditions. At the same time, there is grow-
ing pressure to design products more sustainably. Upgrades make a significant contribution to
this effort by enabling the eco-efficient continued use of product substance and significantly
reducing resource consumption compared to new developments. A central challenge in plan-
ning upgrades lies in anticipating future changes in product properties at an early stage and
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purposefully integrating them into planning and product development. This capability is partic-
ularly crucial for cyber-physical systems due to their high complexity, as they integratively
combine mechanical and information technology components. This requires a suitable, modular
product architecture that specifically accommodates and supports changes.
This paper presents an approach for the systematic prioritization of development activities
based on the analysis of potential changes in product properties, thereby supporting the strategic
planning of upgrades. Building on the existing framework by KUEBLER et al. (2023), the ap-
proach is extended by incorporating an evaluation of system complexity and modification ef-
fort, which considers both individual changes and their impact on the overall system. This cre-
ates a methodological link between foresight-based planning elements and the iterative devel-
opment of product architecture. The approach is applied and validated through an experimental
study and a demonstrator of the Collaborative Research Center Convide. The results highlight
the potential to anticipate development efforts early on and to systematically design upgradea-
ble products.