Die Erhebung von Wissen mit dem CONSENS 3D-Modellierungsverfahren

Wäre es nicht toll, wenn man sich das nötige Domänenwissen für die Entwicklung cyber-physischer Systeme einfach erspielen könnte? Gerade die frühe Erhebung des Domänenwissens der einzelnen Stakeholder stellt in der immer interdisziplinärer werdenden Entwicklung noch eine große Herausforderung dar. Als Domänenwissen oder Domain Expertise bezeichnet man das spezifische erforderliche Wissen des jeweiligen Anwendungsbereichs. Ohne profundes Wissen darüber, kommt es zu fehlerhaften Analysen. Aber wie lässt sich das Zusammentragen von Wissen systematisch angehen? Forschende des Fraunhofer IEM entwickeln mit dem CONSENS 3D Modellierungsverfahren eine Methode, die es erlaubt, mithilfe von 3D Umgebungen spielerisch und domänenunabhängig Wissen zu sammeln. Anwendung findet die Methode in der Entwicklung des Prototyps „3D-Engineer“, der ein Anwendungsbeispiel aus der Automobilindustrie aufgreift. Nächste Woche stellen wir den hier auch nochmal vor. Der hat nämlich seinen eigenen Artikel verdient!

Wie wird derzeit Wissen erhoben?

Es gibt bereits einige Herangehensweisen zur Erhebung von Domänenwissen. Brainstorming z. B. kennt bestimmt jeder. Diese Methoden sind allerdings nicht für die Erstellung eines Systemmodells gedacht. Auch Model Based Systems Engineering (MBSE) Herangehensweisen wie CONSENS bieten zwar eine Methode zur Erstellung eines Systemmodells, aber keine Unterstützung in der Erhebung des Domänenwissens.

Laut der Theorie der situativen Kognition können Menschen leichter assoziiertes Wissen abrufen, wenn sie sich in einem entsprechenden Situationskontext befinden. Daher gibt es bereits einige Methoden, die Wissenserhebung durch eine 3D Umgebung unterstützen. Diese Ansätze können allerdings nur domänenspezifisch angewandt und die Ergebnisse müssen per Hand in einen MBSE Software Tool übertragen werden. Diese Probleme soll das neue Modellierungsverfahren angehen.

Was ist CONSENS?

Der neue Ansatz basiert hauptsächlich auf der CONSENS Methode nach Gausemeier. CONSENS ist ein MBSE-Ansatz, der für das interdisziplinäre Design komplexer „Intelligenter Technischer System“, kurz ITS entwickelt wurde. Dabei definiert die Methode für eine MBSE Herangehensweise das Design eines Systemmodells in der Konzeptphase basierend auf einer Modellierungssprache. Außerdem müssen verschiedene Teilmodelle für die unterschiedlichen Aspekte eines technischen Systems erstellt werden.

Unterteilung der Produkt-Aspekte von CONSENS in Analyse und Synthese.

Für tiefergehende Informationen zum Thema CONSENS siehe https://www.hanser-elibrary.com/doi/10.3139/9783446429727

Das CONSENS 3D-Modellierungsverfahren

Hier kombinieren die Forschenden die Vorteile der CONSENS Methode mit den Vorteilen, die die Nutzung von 3D-Umgebungen mit sich bringt. Mithilfe dieser ermöglicht das CONSENS 3D-Modellierungsverfahren das spielerische Erfassen von Anforderungen und das Design eines Systemmodells. Darüber hinaus macht das Verfahren eine automatische Ableitung eines SysML Systemmodells möglich.

Die Methode besteht aus vier Schritten:

Prozessschritte
  1. Allgemeinen Anwendungsfall definieren
  2. Durchführung der CONSENS 3D Analysephase
  3. Durchführung der CONSENS 3D Synthesephase
  4. Spezifikation generieren

Im ersten Schritt soll zunächst einmal der konkrete Anwendungsfall bestimmt werden. Daraufhin werden die CONSENS 3D Analysephase und die Synthesephase angewandt. Hierfür wurden die bestehende CONSENS Analyse- und Synthesephase für die Anwendung in 3D Umgebungen angepasst. Im letzten Schritt wird dann ein SysML Systemmodell basierend auf den Ergebnissen von Schritt zwei und drei erstellt. Das praktische hierbei ist, dass das Modell nicht mehr selbst erstellt werden muss. Stattdessen kann es automatisch aus den Daten der vorherigen Schritte generiert werden.

Der oben geschilderte Weg wirkt zunächst noch sehr abstrakt. Aber das Projektteam hat diese Herangehensweise mit ihrem Prototyp „3D-Engineer“ auch direkt in die Praxis umgesetzt! Wer hier einen genaueren Einblick bekommen möchte, kann sich nächste Woche auf einen Artikel rund um den Prototyp freuen. Wir dürfen schon mal so viel verraten- Es geht um Platooning!

Forschung MBSE Methode Tools

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Autor*in des Beitrags: Sergej Japs Fraunhofer IEM
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