Teilprojekt D1: Unterstützung der Gestaltung des Zyklenmanagements von PSS-Innovationsprozessen durch Diagnose und Auflösung von Inkonsistenzen zwischen Modellen verschiedener Domänen

Ziel des integrativen Teilprojekts D1 ist die bessere Handhabung von Zyklen – beispielsweise Entwicklungs- und Änderungszyklen – indem Fehler frühzeitig während des PSS-Innovationsprozesses identifiziert und behoben werden. Hierzu entwickelt Teilprojekt D1 einen Ansatz, der zum einen die verschiedenen, in der heterogenen Modelllandschaft des PSS-Innovationsprozesses beteiligten Modelle integriert und zum anderen durch geeignete Verarbeitungsmechanismen Inkonsistenzen zwischen diesen Modellen diagnostiziert und auflöst. Somit können unnötige Iterationen im PSS-Innovationsprozess vermieden und folglich Zeit und Kosten bei der PSS-Gestaltung eingespart werden.

Motivation

  • Heterogene Sichten auf PSS im Innovationsprozess
    • Betrachtungsbereiche: Produkt, Service, Produktion, soziotechnisches Umfeld, etc.
    • Abstraktionsebenen: z. B. während Bedarfsermittlung, Anforderungsmanagement
    • Formalismen: z. B. textuelle Anforderungsbeschreibung (informal), grafische Modellierung in der Entwicklung (semi-formal), Simulationsmodelle zur Verifikation (formal)
  • Semantische Abhängigkeiten zwischen den Modellen
  • Zyklische Änderungen in der heterogenen Modelllandschaft von PSS-Innovationsprozessen
  • Potenzielle Inkonsistenzen zwischen Sichten
    • Logische Widersprüche: z. B. infolge redundanter Spezifikationen, mathematischer Widersprüche
    • Über- und Unterspezifikationen: z. B. als Ergebnis logischer Widersprüche
    • Theorien und (physikalische) Gesetze: z. B. Verletzung der Energieerhaltung
    • Standards und Normen: z. B. Nichteinhaltung vorgegebener Richtlinien
    • Heuristiken und unternehmens-/projektspezifische Vorgaben: z. B. Verletzung von Namenskonventionen
  • Resultat: Potenziell kosten- und zeitintensive Fehler während des PSS-Innovationsprozesses

Ergebnisse der Förderperiode 2

  • Anschubfinanzierung im SFB 768 basierend auf der Kooperation der Teilprojekte A4, A6 und C2 gemeinsam mit Prof. C.J.J. Paredis (Georgia Institute of Technology)
    • Basis: PSS-Integrationsframework
    • Betrachtungsgegenstand: Strukturmodelle mechatronischer Fertigungssysteme
    • Ziel: Identifikation von Inkonsistenzen
  • Zentrale Ergebnisse der Anschubfinanzierung
    • Graphbasierte Repräsentation der Modelle mittels Resource Description Framework
    • Formulierung von Inkonsistenzen als Graphmuster zur Identifikation von Inkonsistenzen mittels SPARQL Protocol and RDF Query Language
    • Formulierung semantischer Abhängigkeiten durch semantische Mediation der domänenspezifischen Modelle
  • Basis für das Inkonsistenzmanagement in Förderperiode 3

Ergebniserwartung der dritten Förderperiode

  • Wissensbasiertes System zum Management von Inkonsistenzen
    • Hinterlegung von Wissen in einer Wissensbasis
    • Verarbeitung des modellierten Wissens durch Verarbeitungsmechanismen
  • Schwerpunkte des Teilprojekts D1
    • Repräsentationsformalismus: Domänenübergreifende und domänenspezifische Hinterlegung des modellierten Wissens
    • Verarbeitungsmechanismus: Diagnose (Identifikation, Klassifikation, Ergründung) und Auflösung von Inkonsistenzen
    • Unterstützungsmethodik: Handlungsempfehlungen, Entwurfsrichtlinien, Visualisierungskonzept

Ausgewählte Publikationen

  • Feldmann, S., K. Kernschmidt, M. Wimmer, and B. Vogel-Heuser. "Managing Inter-Model Inconsistencies in Model-based Systems Engineering: Application in Automated Production Systems Engineering." Journal of Systems and Software (2019).
  • Feldmann, S.; Herzig, S. J. I.; Kernschmidt, K.; Wolfenstetter, T.; Kammerl, D.; Qamar, A.; Lindemann, U.; Krcmar, H.; Paredis, C. J. J.; Vogel-Heuser, B.: A Comparison of Inconsistency Management Approaches Using a Mechatronic Manufacturing System Design Case Study. In: 10th IEEE International Conference on Automation Science and Engineering (CASE), Gotheburg, Sweden, 2015. Available: DOI.
  • Feldmann, S.; Herzig, S. J. I.; Kernschmidt, K.; Wolfenstetter, T.; Kammerl, D.; Qamar, A.; Lindemann, U.; Krcmar, H.; Paredis, C. J. J.; Vogel-Heuser, B.: Towards Effective Management of Inconsistencies in Model-Based Engineering of Automated Production Systems. In: 15th IFAC Symposium on Information Control in Manufacturing (INCOM), Ottawa, Canada, 2015. Available: DOI.
  • H. Li, M. Sollfrank, M. Zou, D. Ryashentseva, and B. Vogel-Heuser. "Consistent Automated Production Systems Model-ing in a Multi-disciplinary Engineering Workflow". In: 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society (IECON), Oct. 2018.
  • M. Zou, F. Ocker, E. Huang, B. Vogel-Heuser and C. Chen. "Design Parameter Optimization of Automated Production Systems," in 14th IEEE International Conference on Automation Science and Engineering (CASE), IEEE, Aug. 2018.
  • M. Zou, B. Lu and B. Vogel-Heuser. "Resolving Inconsistencies Optimally in the Model-Based Development of Production Systems," in 14th IEEE International Conference on Automation Science and Engineering (CASE), IEEE, Aug. 2018.
  • Basirati, M.; Zou, M.; Bauer, H.; Kattner, N.; Reinhart, G.; Lindemann, U.; Krcmar, H. and Vogel-Heuser, B., "Towards systematic inconsistency identification for product service systems ," in 15th International Design Conference (DESIGN2018) , May. 2018.
  • Zou, M.; Vogel-Heuser, B. "Feature-based Systematic Approach Development for Inconsistency Resolution in Automated Production System Design". In: 13th IEEE International Conference on Automation Science and Engineering (CASE), Xian, China, 2017

Teilprojektleitung

Prof. Dr.-Ing. Birgit Vogel-Heuser
Sprecherin des SFB 768
Teilprojekte A6, D1, D2, T3, T5 und Z
Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme
vogel-heuser@tum.de
Tel.: +49 (0) 89 289 16400

Prof. Dr. Helmut Krcmar
Teilprojekte A4, C1, D1 und T5
Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik
krcmar@in.tum.tum.de
Tel.: +49 (0) 89 289 19530

Prof. Dr.-Ing. Udo Lindemann
Teilprojekte B1 und D1
Lehrstuhl für Produktentwicklung und Leichtbau
udo.lindemann@tum.de
Tel.: +49 (0) 89 289 15131

Prof. Dr.-Ing. Gunther Reinhart
Teilprojekte B4, B5, D1 und T2
Lehrstuhl für Betriebswissenschaften und Montagetechnik
sekretariat-reinhart@iwb.tum.de
Tel.: +49 (0) 89 289 15504

Teilprojektbearbeitung

Dr. rer. nat. Markus Böhm
Teilprojekt A4, C1 und D1
Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik
markus.boehm@in.tum.de
Tel.: +49 (0) 89 289 19528

 

Mohammadreza Basirati M. Sc.
Teilprojekte A4 und D1
Lehrstuhl für Wirtschaftsinformatik
m.basirati@tum.de
Tel.: +49 (0) 89 289 19598

Niklas Kattner M. Sc.
Teilprojekte B1 und D1
Lehrstuhl für Produktentwicklung und Leichtbau
kattner@pe.mw.tum.de
Tel.: +49 (0) 89 289 15156

Minjie Zou M. Sc.
Teilprojekt D1
Lehrstuhl für Automatisierung und Informationssysteme
minjie.zou@tum.de
Tel.: +49 (0) 89 289 16431