Arbeiten mit digitalen Modellen

Der Digital Engineering Prozess basiert auf einem Modell, das auf Beziehungen aufgebaut ist. Dieses Modell ersetzt einen dokumentbasierten Entwurf. Das Modell wird gewöhnlich vom Systems Engineering-Team erstellt, das den Systemzweck in Struktur, Verhalten und Anforderungen umsetzt.  Im Verlaufe der Detailierung wird das Modell als die einzige Quelle der Wahrheit (Single Source of Truth) betrachtet.

Das Modell muss während des gesamten Produktlebenszyklus relevant bleiben. Dies ist eine der größten Herausforderungen von heute. In der Regel bleibt das Modell derzeit ein Artefakt des Systems Engineering. Seine Einsatzmöglichkeiten im Rahmen des Entwicklungs- und Herstellungsprozesses sind begrenzt.  Ein Digital-Engineering-Prozess hält das Modell während des gesamten Produktlebenszyklus relevant.

Für die Implementierung des Modells im Bereich der Elektrik und Elektronik muss das Modell in E/E-Subsysteme aufgeteilt werden. Diese Subsysteme werden ihrerseits weiter in funktionale Elemente wie elektronische Steuergeräte (ECU), Sensoren, Busse und Verbindungen unterteilt.

RDie Realisierung des Modells erfordert eine logisch strukturierte Darstellung von Entwurfselementen einschließlich den zugehörigen Verhaltensbeschreibungen und Anforderungen. Die Modellerstellung kann mit dem Produkt GENESYS von Vitech durchgeführt werden.  Das Modell enthält in der Regel keine spezifische Komponentenidentifikation wie z.B. Teilenummern.

Beim Übergang des Entwurfs vom System-Engineering zur Implementierung muss ein Gestaltungsrahmen (Design Envelope) klar definiert werden. Das Designteam verfügt dann über alle erforderlichen Parameter bezüglich Kosten, Gewicht, Größe, Leistung usw.

Die Architektur-Verifikation ist der letzte Schritt vor der Detailentwicklung und dient der Verifikation von Modellanforderungen, die mit hoher Zuverlässigkeit erfüllt werden können. Wenn eine Anforderung in dieser Phase nicht erfüllt werden kann, muss das Systems Engineering das Modell im Kontext des gesamten Systems so ändern, dass eine realisierbare Implementierung möglich ist.

Nach der Verifikation des Entwurfs auf der Architekturebene, bei der sichergestellt wird, dass die Verifikationsanforderungen mit hoher Zuverlässigkeit erfüllt werden können, kann der Entwurf zum Feinentwurf übergehen. Ab diesem Punkt kommen spezifische Entwicklungs- und Konstruktionswerkzeuge für die Elektronik und Elektrotechnik zum Einsatz, mit denen ein Produkt zur Fertigungsreife geführt wird.

Damit das Modell während des gesamten Produktentwicklungsprozesses relevant bleibt, muss es auch während des gesamten Produktentwicklungsprozesses im Rahmen von Quality Gates validiert werden, bei der die Erfüllung der Verifikationsanforderungen geprüft wird. Das Entwicklungsprojekt kann erst dann in die nächste Entwicklungsphase übergehen, wenn die Quality Gate-Anforderungen erfüllt sind.  Dadurch kann sichergestellt werden, dass das finale Produkt den Vorgaben entspricht, die im Modell festgelegt wurden.

Nach jedem Design Verification Gate muss das Modell aktualisiert werden, um den aktuellen Status der Verifikationsanforderung abzubilden. Auf diese Weise kann der Entwurfsfortschritt von Seiten des Systems Engineering auf die Erfüllung der Verifikationsanforderungen überprüft und die Konsistenz des Modells abgesichert werden.

Alle Entscheidungen und Absprachen, die während des gesamten Digital Engineering-Prozesses getroffen werden, müssen aufgezeichnet und zur Nachvollziehbarkeit in einem digitalen Protokoll (Digital Thread) aufbewahrt werden. Der Digital Thread bietet den Mechanismus, um diese wichtigen Diskussionen in digitaler Form zu führen.