MBSE geht nicht von heute auf morgen, es ist eine Entwicklung

Ist modellbasierte Systemtechnik ein Hype? „MBSE ist nicht nur die neueste tolle Idee“, antwortet Jon Holt, Professor für Systems Engineering an der Cranfield University. Holt erklärt, dass es einen echten Bedarf gibt, die Arbeitsweise der Tech-Industrie zu verbessern, um wettbewerbsfähig zu bleiben. „Wir müssen Produkte und Dienstleistungen herstellen, denen wir vertrauen können. Damit die Öffentlichkeit Vertrauen in uns Ingenieure haben kann. MBSE ist ein sehr guter Weg, um das zu erreichen.“

Holt wird als Trainer für die MBSE-Ausbildung am High Tech Institute in der Region Eindhoven beginnen. Ger Schoeber, verantwortlich für das Systemschulungsportfolio am High Tech Institute, ist froh, ihn an Bord zu haben. „Jon wurde von Incose, dem International Council on Systems Engineering, als einer der 25 einflussreichsten Systemingenieure der letzten 25 Jahre bezeichnet“, so Schoeber. „Er ist international als Experte auf dem Gebiet der modellbasierten Systemtechnik anerkannt und hat 17 Bücher zu diesem Thema verfasst.“

Holt meint: „MBSE ist nicht wirklich neu oder radikal. Es ist nur eine Weiterentwicklung der klassischen Systemtechnik, so wie sich auch unsere Systeme weiterentwickelt haben. Sie werden alle auf irgendeine Weise miteinander verbunden sein. Fast jedes System ist heute Teil eines größeren Systems von Systemen, was vor zehn bis zwanzig Jahren noch nicht der Fall war. Da diese Komplexität zunimmt, müssen wir auch die Art und Weise verbessern, wie wir in der Systemtechnik vorgehen. Für mich ist MBSE eine natürliche Weiterentwicklung des traditionellen Systems Engineering.“

Trainer Jon Holt.

UML und SysML

1999 begann Holt für The Institution of Engineering and Technology zu unterrichten, wie man Modelle im Ingenieurwesen verwendet. In seinen Kursen verwendete er die UML (Unified Modellng Language), die auf die Softwareindustrie ausgerichtet war – SysML (System Modeling Language) gab es noch nicht. Das Hauptziel der Schulung war es, die Leute davon zu überzeugen, dass Modellierung eine gute Idee ist. „Erst vor etwa fünfzehn Jahren wurde die Modellierung in der Technik allgemein akzeptiert. Die Frage änderte sich von warum wir modellieren sollten zu wie wir modellieren sollten? Was sind die Techniken, die wir brauchen? Wie können wir effektiv und effizient modellieren?“

Vor etwa fünf Jahren erlebte Holt einen weiteren Wandel. „Die Modellierung wurde in der Industrie weithin akzeptiert und eingesetzt. Die wichtigste Frage ist nun: Wie können wir die modellbasierte Systemtechnik in unserem Unternehmen erfolgreich einsetzen? Wie können wir es einsetzen? Anfangs sahen viele Leute darin nur die neuesten Schlagworte, aber jetzt, da unsere Systeme immer komplexer werden, gibt es einen echten Bedarf dafür.“

Wie können Unternehmen von MBSE profitieren?

„Es hängt wirklich davon ab, was Sie erreichen wollen. Manche Leute wollen ihre Entwicklungszeiten verkürzen. Andere wollen die Produktqualität oder ihre Kommunikation verbessern. Manche wollen ihre Beziehungen zu Kunden, Lieferanten und den Ausschreibungsprozess verbessern. Für einige Unternehmen geht es um Dinge wie die Einhaltung von Vorschriften. In Märkten wie der Medizintechnik geht es vor allem um die Einhaltung von Vorschriften und Standards. Verschiedene Organisationen haben unterschiedliche Schwerpunkte. Es hängt wirklich von Ihren Geschäftszielen ab.“

„Sie müssen sich darüber im Klaren sein, dass es um geschäftliche Veränderungen geht. Dazu müssen Sie verstehen, welche Erwartungen Ihre wichtigsten Stakeholder haben und wie Erfolg aussieht. Was sind die Probleme, die Sie derzeit haben? Welchen Nutzen wollen Sie erreichen? Sie müssen wissen, ob MBSE für Sie einen Unterschied macht. Wären Sie ohne MBSE genauso erfolgreich gewesen?“

Wenn MBSE einen geschäftlichen Wandel bedeutet, wo fangen Sie dann an, wenn Sie es umsetzen wollen?

„Alles beginnt damit, dass Sie sich ein klares Bild davon machen, was Sie erreichen wollen. Wo stehen Sie derzeit in der Systemtechnik und was ist Ihr Ziel? Wo wollen Sie stehen? Es ist wie bei jeder geschäftlichen Veränderung. Zuallererst müssen Sie wissen, warum Sie das tun wollen.“

„Der Schwerpunkt Ihres Unternehmens ist ein guter Ausgangspunkt für den Übergang, den Sie erreichen wollen. Das wird bei Herstellern von medizinischen Geräten anders sein als bei Herstellern von Halbleiterausrüstung.“

Was ist der größte Fallstrick?

„Einer der größten Fehler ist, dass die Leute einfach losziehen und anfangen, Technologien und Lösungen zu kaufen. Im Grunde kaufen sie Lösungen für ein Problem, das sie nicht verstehen. Das wird nie ein besonders gutes Ergebnis sein.“

Wie entwickelt sich die Implementierung von MBSE typischerweise?

„Sie müssen klein anfangen und das Geschäft ausbauen. Es geht um Evolution. Sie beginnen mit einem kleinen Teil eines Projekts oder vielleicht einem Pilotprojekt, um die Vorteile der Verbesserungen zu demonstrieren. Und dann können Sie das auf den Rest des Unternehmens ausweiten.“

„Die Geschwindigkeit hängt natürlich von der Höhe der Investitionen ab, aber sehr wichtig ist auch das Engagement der Mitarbeiter in der Organisation. Ganz grob gesagt: Je mehr die Führungsebene mitmacht, desto reibungsloser läuft es. Das bedeutet oft, dass Sie die wichtigsten Interessengruppen einbeziehen und ihnen die Vorteile aufzeigen müssen.

Die Teilnahme an dem Kurs ist nicht genug. Auch Ihr Arbeitgeber und Ihr Team müssen sich engagieren?

„Auf jeden Fall. Sie brauchen eine Strategie und diese Strategie muss einen Zeitplan haben. Sie müssen sich darüber im Klaren sein, wie viel Zeit, Mühe und Geld Sie investieren müssen. Je nach Ihren ursprünglichen Zielen können Sie die Vorteile sehr schnell realisieren. Manchmal kann es ein Jahr dauern, aber in vielen Fällen können Sie jede Investition, die Sie in das erste Projekt oder die erste Implementierung tätigen, zurückgewinnen.“

„Sie müssen realistisch sein. Das geht nicht von heute auf morgen. Es ist eine Entwicklung von dem, wo Sie jetzt sind, zu dem, was Sie erreichen wollen. Sie müssen Ihre erwarteten Ziele vorhersehen und wissen, wie Sie nachweisen können, dass Sie diese Ziele erreicht haben. Sie müssen wissen, wie Erfolg aussieht, also müssen Sie wissen, wie Sie ihn messen können. Es geht um den Weg dorthin.“

Fünf Stufen

Holt identifiziert fünf Stufen auf dem Weg zu einer vollständig modellbasierten Systementwicklung. „Wir haben eine Skala mit fünf Reifegraden. Es ist ein Weg von der Arbeit mit Dokumenten, der Verbesserung der Arbeitsweise mit Hilfe von Modellen, bis hin zur vollständigen modellbasierten Systementwicklung. Je nach Unternehmen und Investition dauert es vier bis sechs Monate, um die Hälfte der Stufe drei zu erreichen. Das ist der Zeitpunkt, an dem Sie die Modelle tatsächlich richtig anwenden. Das ist auch der Zeitpunkt, an dem Sie anfangen, unmittelbare und messbare Verbesserungen zu sehen.“

Holt meint, dass es achtzehn Monate bis zwei Jahre dauern könnte, bis die vollständige Automatisierung mit Werkzeugen und fortgeschrittenen Anwendungen erreicht ist. „Aber in diesem Stadium können Sie sehen, wie sich Muster im gesamten Unternehmen ausbreiten und so weiter. Es ist eine Entwicklung. Sie können jede Phase als einen Kontrollpunkt betrachten, um zu sehen, ob Sie erfolgreich waren.“

Der Ausgangspunkt für eine Umstellung auf MBSE ist das Verständnis dessen, was Sie erreichen wollen. „Dazu müssen Unternehmen das große Ganze betrachten und die Prioritäten für den Aufwand setzen, den sie betreiben wollen, um den optimalen Nutzen zu erzielen“, sagt Holt. Um dieses Ziel zu erreichen, führt er die Teilnehmer in seinem Kurs durch fünf Hauptaspekte von MBSE. „So können sie sich auf die Aspekte konzentrieren, die für sie am interessantesten sind. In einigen der Bereiche haben sie vielleicht schon viel Erfahrung, aber normalerweise nicht in allen.

Der erste Bereich ist das System. „Das Ziel der modellbasierten Systementwicklung ist nicht die Erstellung eines Modells, sondern die erfolgreiche Realisierung eines Systems. Das erreichen wir, indem wir alle relevanten, alle notwendigen Informationen in das Modell aufnehmen. Das System und das Modell sind unser Tagesgeschäft, wenn Sie so wollen. Das ist es, woran wir arbeiten.“

Darüber hinaus müssen die Informationen auch visualisiert werden. „Wir brauchen sie, um mit den verschiedenen Interessengruppen kommunizieren zu können. Hier kommen also Dinge wie Notationen ins Spiel – SysML, UML, mathematische Notationen, was auch immer.“

Auch die Werkzeuge müssen berücksichtigt werden. Das ist der dritte Aspekt. „Offensichtlich werden Werkzeuge benötigt, um MBSE zu implementieren.

Der vierte Bereich ist die Vorgehensweise. Hier fehlt es den meisten Menschen an Erfahrung. „Wenn wir über die Definition eines Ansatzes für die Systemtechnik sprechen, geht es in der Regel um die Definition von Prozessen. Das ist immer noch absolut entscheidend. Aber wir müssen die Informationen, die wir in unseren Prozessen produzieren und verbrauchen, von den Schritten trennen, die wir zur Ausführung des Prozesses unternehmen müssen. Hier kommt das Framework ins Spiel, denn das Framework gibt uns die Blaupause für das Modell und das Modell ist unsere einzige Quelle der Wahrheit für die Informationen. Wenn wir also über den Ansatz sprechen, ist es eine Kombination aus den Prozessen, die wir ausführen müssen, und den Informationen, die wir produzieren und verbrauchen – das ist es, was wir als Rahmenwerk bezeichnen.“

Der fünfte und letzte Bereich ist die Einhaltung von Vorschriften. „Welche Standards müssen Sie einhalten? Welche Gesetze? Was sind Ihre Zertifizierungsanforderungen? Für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und den Schienenverkehr ist die Zertifizierung von entscheidender Bedeutung. Wenn wir unsere Systeme nicht als sicher und zuverlässig zertifizieren können, können wir sie nicht betreiben.“

Alle diese fünf Bereiche zusammengenommen ergeben die modellbasierte Systemtechnik. Sie geben Organisationen die Möglichkeit, ihre Techniken und Praktiken zu optimieren. Die Ausgangssituation ist von Unternehmen zu Unternehmen unterschiedlich. Einige sind vielleicht stark bei den Tools oder der Einhaltung von Vorschriften, aber nicht so stark beim Ansatz. „Wir betrachten diese fünf Bereiche aus ihrer aktuellen Position und ihren Zielen heraus. Das gibt uns den wichtigsten Input, um zu verstehen, wo Sie sich auf der evolutionären MBSE-Skala befinden und was die beste Strategie zur Implementierung von MBSE wäre.“

Nicht jedes Unternehmen muss den vollen modellbasierten Reifegrad erreichen. „Eine vollständige Modellierung ist nicht für jeden geeignet. Das heißt aber nicht, dass es nicht auch Vorteile hat, die Stufe ‚modellerweitert‘ oder ‚modellzentriert‘ zu erreichen. Es geht darum, zu verstehen, worin Ihr Nutzen besteht. Was brauchen Sie tatsächlich und wofür sollten Sie Ihr Geld möglicherweise ausgeben? Es ist ein Fehler, zu schnell in Frameworks, Standards, Tools und Notationen zu investieren. Sie sollten in erster Linie wissen, warum. Leider gibt es immer noch die klassische Situation, dass Leute anfangen, Hunderttausende von Euro für Tools und Lösungen für Probleme auszugeben, die sie nicht verstehen. Unternehmen kaufen Tools, geben sie an die Ingenieure weiter und gehen davon aus, dass von da an alles funktioniert. Das wird nicht zu einem optimalen Nutzen führen. Sie müssen zunächst Ihre Probleme verstehen. Es ist ein Übergang. Es geht darum, diesen Weg zu beschreiten und die Kontrollpunkte auf dem Weg zu haben.“

Trainingsumgebung mit Jons Flipchart-Notizen an der Wand.

Wenn das Engagement der höheren Führungsebene so wichtig ist, würden Sie sagen, dass der Kurs auch der höheren Führungsebene zugute kommt?

„Auf jeden Fall. Wir sehen, dass alle möglichen Leute an der Ausbildung beteiligt sind. Natürlich Systemingenieure und traditionellere Disziplinen wie Elektroingenieure, Maschinenbauingenieure, Softwareentwickler und so weiter. Aber auch viele Manager, selbst auf den höchsten Ebenen, und Leute, die sich nicht als Ingenieure sehen, wie Wissenschaftler, Mathematiker und Psychologen. Wir bieten auch eintägige Kurse an, die sich eher an das Management oder leitende Angestellte richten. Wir beabsichtigen, diese in Zukunft auch mit dem High Tech Institute anzubieten.“

„Nicht jeder Aspekt von MBSE wird für alle Beteiligten von Vorteil sein. Wenn Sie wissen, was Sie verstehen, können Sie sich konzentrieren. Wenn die Konsistenz von Informationen ein großes Problem ist, müssen Sie sich wahrscheinlich Ihr Framework ansehen. Wenn die Leute in ihrer Arbeitsweise ausgereifter sind, kommt es manchmal darauf an, die Art und Weise zu verbessern, wie sie ihre Werkzeuge oder ihre Notationen verwenden.“

Müssen die Teilnehmer einen technischen Hintergrund haben?

„Das hilft, aber wir setzen keine Vorkenntnisse voraus. Wir beginnen mit den absoluten Grundlagen, geben Beispiele aus dem wirklichen Leben und sehen uns dann die Probleme an, die wir haben. Dann gehen wir zu den Beispielen über.“

Jon Holt während einer seiner MBSE-Schulungen.

Was nehmen die Teilnehmer mit nach Hause?

„Sie können nicht erwarten, dass Sie nach einer dreitägigen Schulung ein Experte auf diesem Gebiet sind. Aber Sie werden ein sehr ausgeprägtes Bewusstsein dafür haben, worum es geht, was für Sie drin ist und wohin Sie als nächstes gehen können. Wenn Sie MBSE weiterverfolgen wollen, werden Sie wissen, was die nächsten Schritte sind.“

„Wir zeigen auch verschiedene Anwendungen, wie Sie unterschiedliche Vorteile und einen unterschiedlichen Wert aus der Anwendung verschiedener Aspekte der Modellierung ziehen können. Denn es geht nicht nur um Produkte oder Systeme. Sie können MBSE auch einsetzen, um Ihre Prozesse, Ihre Projekte, Ihre Lebenszyklen und all die anderen Aspekte zu verbessern.“

„Am Ende des Kurses werden die Teilnehmer in der Lage sein zu sagen: ‚Ich glaube, ich kann in diesen Bereichen von MBSE profitieren.‘ Es wird ihnen eine Richtung vorgeben, wohin sie als nächstes gehen sollen. In vielen Fällen wollen sie ihr Geschäft verbessern und daher z.B. ihre Produkte oder Dienstleistungen verbessern, die sie dann weiter entwickeln.“

„Die Teilnehmer erhalten ein sehr klares Verständnis von MBSE, aber sie werden auch erkunden, wie sie es in verschiedenen Situationen anwenden können. Von den Grundlagen der Modellierung bis hin zu Dingen wie Schnittstellen, Anforderungsmodellierung und dem Verständnis von geschäftlichen Veränderungen.“

„Die Teilnehmer gehen nicht als Experten nach Hause, aber sie haben ein Verständnis für MBSE und sehen, welche Vorteile sich daraus für sie ergeben. Sie werden wissen, wohin sie als nächstes gehen müssen.“

Sie können vieles über MBSE selbst herausfinden, indem Sie Bücher lesen und das Internet durchsuchen. Aber die Teilnahme am dreitägigen Kurs von Jon Holt erspart Ihnen monatelange Recherchen und verschafft Ihnen einen Vorsprung. Er hat dreißig Jahre seiner Karriere damit verbracht, MBSE in die Praxis umzusetzen. Einer der großen Vorteile des Kurses ist das persönliche Gespräch mit ihm. Sie können ihm direkte Fragen zu MBSE in Ihrer Branche stellen. Sie werden alle Antworten erhalten. Sein Training soll so interaktiv wie möglich sein. Er hält nicht einfach nur einen Vortrag vor der Klasse, sondern vermittelt ein interaktives Erlebnis und bezieht alle Teilnehmer mit ein – eine relativ schnelle Möglichkeit, die Grundlagen zu erlernen.

Holt nennt noch einige andere Vorteile: „Interessant ist, dass Sie andere Menschen aus anderen Branchen kennenlernen können. Man bekommt das Gefühl, dass man nicht allein ist. Diese anderen Leute haben ein ähnliches Problem. Die Branchen mögen sich unterscheiden, aber die Probleme sind ähnlich. Der Austausch unterschiedlicher Erfahrungen kann sehr, sehr kraftvoll sein. Mehr als einmal werden Sie feststellen: Oh, ich mache nichts falsch; andere Leute sind in der gleichen Situation.

„In jedem Kurs erhalte ich viele Fragen, die ich schon einmal gehört habe, aber es gibt auch immer ein paar, die ich in meinen dreißig Jahren MBSE noch nie gehört habe. Für mich ist das ein Teil des Vergnügens, die Kurse zu geben. Es fordert mich auch heraus und sorgt dafür, dass ich auf dem neuesten Stand bleibe. Das ist aufregend, und natürlich sollte ich nicht an der Spitze stehen, wenn ich keine unerwarteten Fragen beantworten kann.“

Dieser Artikel wurde von René Raaijmakers geschrieben, dem technischen Redakteur von Bits&Chips.