Feature-getriebene Systementwicklung von Produktlinien mittels Referenzarchitektur für Simulationsmodelle elektrischer Automobilantriebe

• Feature-driven systems engineering of product lines by means of reference architecture for simulation models of electric automotive powertrains

Granrath, Christian; Andert, Jakob Lukas (Thesis advisor); Jacobs, Georg (Thesis advisor)

Aachen : RWTH Aachen University (2022)
Doktorarbeit

Dissertation, Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, 2022

Kurzfassung

Zahlreiche Systems Engineering (SE) Methoden zur Systemspezifikation fokussieren die Beherrschung von Komplexität allein durch Partitionierung des Systems auf Basis physikalischer Strukturen oder durch Definition unterschiedlicher Sichtweisen auf das System und stoßen damit in der agilen Entwicklung an ihre Grenzen. Der zunehmende Bedarf nach einer agilen Systementwicklung erfordert agile Verfahren für die modell- und dokumenten-basierte Top-Down-Spezifikation von Systemen. Obwohl die feature-getriebene Entwicklung und die Produktlinienentwicklung zur Komplexitätsbeherrschung und zur Verbesserung der Entwicklungseffizienz in der Softwareentwicklung anerkannt sind, wurden diese bislang nicht mit etablierten SE-Grundlagen zu agilen SE-Verfahren kombiniert. Zusätzlich ist die Entwicklung von XiL-Simulationsmodellen elektrischer Automobilantriebe aktuell geprägt durch einen hohen Anteil manueller und erfahrungsbasierter Arbeit, was lange Entwicklungszyklen und hohe Kosten verursacht. Die Anwendung von Softwarearchitekturmitteln ist bei der Simulationsmodellentwicklung nur teilweise etabliert und insbesondere funktionale Referenzarchitekturen existieren für XiL-Simulationsmodelle elektrischer Automobilantriebe nicht. Obwohl in der Software- und Systementwicklung zahlreiche Methoden zur Spezifikation von Systemen und deren Architekturen etabliert sind, wurden diese zur Definition einer funktionalen Referenzarchitektur elektrischer Automobilantriebe bisher nicht eingesetzt. In dieser Arbeit wird das neue SE-Verfahren Compositional Unified System-Based Engineering (CUBE) vorgestellt, das erstmals konventionelle SE-Methoden mit dem agilen Entwicklungsverfahren der feature-getriebenen Entwicklung kombiniert. Dieses Verfahren wird auf Basis theoretischer Analysen systematisch entwickelt und die Eignung für die anwendungsspezifische Definition von feature-getriebenen Entwicklungsprozessen am Beispiel einer Referenzarchitektur für XiL-Simulationsmodelle elektrischer Automobilantriebe demonstriert. Die abgeleitete Electric Modeling Architecture (EleMA) wird in zwei unterschiedlichen Anwendungsfällen (MiL und EMiL) funktional evaluiert. Zusätzlich werden Veränderungen nicht-funktionaler Eigenschaften sowie der Entwicklungsaufwand von Simulationsmodellen bei Verwendung der Referenzarchitektur quantifiziert. Das CUBE-Verfahren kann durch den Einsatz der feature-getriebenen Entwicklung die Zusammenarbeit in interdisziplinären Entwicklungsteams verbessern und ermöglicht Unternehmen die Anpassung von Entwicklungsprozessen an eine agilere Top-Down-Spezifikation von Systemen. EleMA ermöglicht eine Reduktion des Entwicklungsaufwands sowie eine nicht-funktionale Qualitätsverbesserung für XiL-Simulationsmodelle elektrischer Automobilantriebe.