MBSE – ein ganzheitliches visuelles Modell aller Aspekte
Modellierung aller Elemente in einem Tool
2007 definierte das International Council on Systems Engineering (INCOSE) model-based systems engineering als “the formalized application of modeling to support system requirements, design, analysis, verification and validation activities beginning in the conceptual design phase and continuing throughout development and later life cycle phases”.
Die deutsche Beschreibung ist sinngemäß: Modellbasierte Systementwicklung ist „die formalisierte Anwendung der Modellierung zur Unterstützung von Systemanforderungen, Design, Analyse, Verifizierung und Validierung von Aktivitäten, die in der Konzeptionsphase beginnen und während der Entwicklung und späteren Lebenszyklusphasen fortgesetzt wird“.
Wir beschreiben MBSE als eine Art der ganzheitlichen, in weiten Teilen visuellen Darstellung der statischen sowie der dynamischen Eigenschaften eines Produkts. Dabei werden Aspekte der funktionalen und physikalischen Architektur (Elektronik, Mechanik, Pneumatik, Fluidik, Software, System) des zu entwickelnden Gerätes, hierarchisch und grafisch dargestellt und zueinander in aussagekräftige Beziehung gesetzt. Ebenso wird das Verhalten des Produkts modelliert, beispielsweise Abläufe in Reaktion auf Tastendrücke oder die Erfassung von Sensorwerten sowie zentrale im Gerät implementierte Algorithmen. Alle Elemente werden in einem einzigen Tool grafisch modelliert und verknüpft sowie mit textuellen Beschreibungen ausgestattet und somit im Rahmen einer einheitlichen und effizienten Methodik gemeinsam zum vollständigen Produkt entwickelt. Die Entwicklungsdokumentation wird in weiten Teilen automatisiert aus den Inhalten des zentralen Systemmodells generiert. Sie ist damit immer konsistent und belastbar. Das manuelle Erstellen von Dokumenten und deren zeitraubende sowie fehlerträchtige Pflege erübrigt sich in vielen Bereichen.
Nutzen Sie die Vorteile des MBSE für die Entwicklung Ihres Medizinprodukts,
um möglichst effizient vorzugehen.
Unsere Mitdenker:innen unterstützen mit ihrem Know-how.
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Mit MBSE projektspezifisch äußerst flexibel
Mit Hilfe des Model-Based Systems Engineering bilden wir eine außerordentlich lange Kette der Produktentwicklung innerhalb eines einzigen Tools ab und verringern somit die Abhängigkeit von Schnittstellen zu unterschiedlichen Systemen. Durch den Einsatz des professionellen high-end Modellierungswerkzeugs MagicDraw® (Catia/Dassault Systems) existieren mächtige, standardisierte und praxisbewährte Austauschmöglichkeiten zu Ihren Tools, so dass wir immer in der Lage sind, uns projektspezifisch äußerst flexibel in Ihre Toollandschaft zu integrieren.
Wir erfassen alle Aspekte des zu entwickelnden Produktes in einem einzigen System – und damit auch nur ein einziges Mal.
Durch das Modell unterstützte Bereiche sind z.B.:
- Anforderungen / Requirements Engineering
- Use Cases
- Akteure und Stakeholder
- Architektur / Struktur
- Verhalten
- Risiko-Management
- Konzepte
- Design
- Testing
- Traceability
- Dokumentation
Mit Model-Based Systems Engineering verbinden wir eine Vielzahl von Disziplinen der Produktentwicklung von Medizintechnik, die bedient werden müssen, um zu einem durchdachten, ausgereiften und zulassungsfähigen Produkt zu gelangen. Dabei nutzen wir ein einziges System, verbinden alle diese Bereiche in einem zentralen, durch vielfältige grafische Darstellungsmöglichkeiten unterstützen Modell und setzen sie in Beziehung zueinander. Das Entwicklerteam und die Auftraggeber können – teilweise gemeinsam – aus verschiedenen Perspektiven einzelne Elemente, deren Zusammenhang oder das große Ganze betrachten und diskutieren. Mit den Modellierungssprachen SysML und UML werden Diagramme erschaffen, die einem einheitlichen gestalterischen Konzept entsprechen. Das vereinfacht die Kommunikation und auch den Vergleich unterschiedlicher oder aufeinander folgender Entwicklungsprojekte.
Unsere Schwerpunkte
Vorsprung durch Model-based systems engineering
Unvergleichliche Übersichtlichkeit und Präzision
Die Nutzung von MBSE hat im Vergleich zur Produktentwicklung auf Dokumentenbasis zahlreiche Vorteile. Neben einer unvergleichlichen Übersichtlichkeit und präziser Nachverfolgung von Entwicklungsartefakten bietet die Systemmodellierung bei der Entwicklung von Medizinprodukten reichlich Benefit für Auftraggeber.
In unserer Galerie veranschaulichen wir Models-Based Systems Engineering anhand der Produktentwicklung eines „Sting Healers“.
Warum wir bei Mechatronic modellieren
Keine Redundanzen
Bei der klassisch dokumentenbasierten Produktentwicklung entstehen schnell gefährliche Redundanzen. Teile des Systems werden in verschiedenen Dokumenten wiederholt beschrieben, in aller Regel von Anfang an bereits nicht konsistent und gleichlautend. Die Pflege der Dokumente über deren Lebensdauer hinweg wird regelmäßig vernachlässigt, da der Aufwand dafür sehr schnell zu hoch wird. Durch die Verwendung von MBSE werden solche Redundanzen vollständig vermieden, durch die Haltung aller Daten genau ein einziges Mal im zentralen Systemmodell.
Einheitliche Begrifflichkeiten
Die Begriffe und Formulierungen der menschlichen Sprache sind meist nicht eindeutig. Je nach Bildung, Vorkenntnissen, Verständnis oder kulturellem Hintergrund werden Aussagen unterschiedlich aufgefasst und auch wechselnd verwendet. Die beim MBSE semiformale Darstellung ist dagegen strikt und eindeutig. Jedes Element im Modell hat einen eindeutigen und immer gleichen Namen, auf den sich das gesamte Team geeinigt hat. Das vermeidet Missverständnisse und etabliert eine einheitliche, klare und präzise Projektsprache, begriffliche Verwirrungen und Missverständnisse werden vermieden.
Unterschiedliche Perspektiven
Der Ansatz erlaubt verschiedene Sichtweisen auf dasselbe Modell, so dass zum Beispiel die für eine Aufgabe nicht relevanten Informationen ausgeblendet werden können. Auf diese Weise ist eine fokussierte Betrachtung einzelner relevanter Aspekte des Systems möglich.
Konfigurationsmanagement inklusive
Durch die Nutzung von Model-Based Systems Engineering wird systemweit stets an einem einzigen, klar definierten Stand gearbeitet. Eine momentane Version des Modells bildet somit automatisch eine Klammer für das Konfigurationsmanagement aller Gewerke, sprich, des gesamten Systems.
Stakeholder/Akteure
Alle Stakeholder und Akteure im System, das gilt auch für externe, wie z.B. über eine Schnittstelle angeschlossene Kliniksoftware oder -hardware, müssen erfasst werden, da sie Anforderungen an das zu entwickelnde System einbringen. Das funktioniert mit Model-based systems engineering zentral und kann durch die grafische Darstellung auch vom Auftraggeber verständlich abgerufen und mitdiskutiert werden.
Abbildung von Use-Cases
Die Frage „Welche konkreten Anwendungen wünschen sich die Akteure in der Praxis vom Medizinprodukt?“ existiert bereits vor der Produktentwicklung. Währenddessen entstehen in der Regel neue Wünsche, die innerhalb des MBSE integriert werden können. Die neuen Anwendungsfälle müssen mit den Anforderungen abgeglichen werden. Das Modell kann die Abläufe grafisch abbilden und auf diese Weise den Auftraggeber ideal in die Entwicklung einbeziehen.
Integration des Risiko Managements
Klassisch wird das Risiko Management mit separaten Tools durchgeführt und ist deshalb nur schwach und i.d.R. unzulänglich mit dem System/Gerät und dessen Komponenten als möglichen Fehlerursachen und risikominimierenden Maßnahmen verknüpft. Dem Ansatz folgend, möglichst viel innerhalb eines Tools abzubilden, ist es bei der Verwendung von Model-Based Systems Engineering möglich, das Risiko Management z.B. über die Modellierung als Fehlerbaum (Fault Tree) nahtlos ins Modell zu integrieren, so dass mögliche Fehlerursachen im System konsistent bis hin zu potenziellen resultierenden Gefährdungen im Modell abgebildet und nachverfolgbar werden. Leistungsfähige Exportfunktionen ermöglichen darauf basierend die automatisierte Erstellung von aussagekräftigen Risikoanalysedokumenten.
MBSE-Vorteile im Überblick
Unsere Mitdenker:innen bei Mechatronic nutzen MBSE seit langem für komplexe Produktentwicklungen in der Medizintechnik. Die Praxis hat gezeigt, dass nicht nur unser Team, sondern auch unsere Auftraggeber von MBSE profitieren.
Es gibt zahlreiche Vorteile für die Nutzung der Modellierung – allein schon wegen der Übersichtlichkeit durch die grafischen Darstellungsmöglichkeiten.
Einige weitere Vorteile sind:
- Anforderungen werden vollständig erfasst
- ganzheitlicher Blick auf das Projekt
- verschiedene Sichtweisen / Perspektiven auf dasselbe Modell
- Ausblenden von für eine Aufgabe nicht relevanten Informationen
- frühzeitiges Erkennen und Beheben von Fehlern
- effizientes Änderungsmanagement durch Verlinkungen im Modell
- konsistente Dokumentation vermeidet Risiken bei der Zulassung
- Risikomanagement wird durch Integration im Modell ideal unterstützt
- strikte Nachverfolgbarkeit aller Abhängigkeiten durch Architekturmodelle
- strikte und eindeutige Darstellung unterstützt automatische Plausibilitätstests
- interdisziplinäre Beteiligung unterschiedlicher Ingenieurwissenschaften und Auftraggeber
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Dann schreiben Sie mir gerne eine Nachricht. Ich freue mich auf Ihre Anfrage.
