2.1.3. Vorgehensmodell Entwicklung mechatronischer Systeme

In Vorgehensmodellen der Produktentwicklung werden wichtige Elemente einer Handlungsfolge abgebildet, die als Hilfsmittel zum Planen und Kontrollieren von Entwicklungsprozessen dienen können. Der Entwickler kann prüfen, an welcher Stelle er sich in einem solchen Prozess befindet und welche Schritte als nächstes zu bearbeiten sind. Auch kann der Entwickler seinen aktuellen Stand anhand eines Vorgehensmodells reflektieren und seine Handlungen damit kontrollieren.²³

In der VDI Richtlinie 2221 wird eine allgemeine branchenunabhängige Vorgehens-weise für die Produktentwicklung in sieben einzelnen Schritten beschrieben.

Ein mechatronisches System besteht aus mehreren Elementen, oder auch Teilsystemen (Mechanik, Elektronik, HW/SW), die verschiedene Eigenschaften besitzen und durch Beziehungen miteinander verknüpft sind.²⁴ Diese enge Verknüpfung der Komponenten und Sub-Systeme verschärft die Schwierigkeit bei der Produktentwicklung. Auch sind die Vorgehensmodelle der einzelnen Komponenten und Subsysteme unterschiedlich und laufen nicht parallel. Mechanik- und Elektronikentwickler haben schlichtweg unterschiedliche Denkweisen. Im Maschinenbau ist das Denken in Stücklisten und 3D-CAD- Modellen verbreitet, ein Denken in Objekten beziehungsweise in Funktionen, wie im System Engineering gibt es heutzutage eher selten.²⁵

Das sogenannte V-Modell wird in der Software- Entwicklung häufig als Vorgehensmodell verwendet.²⁶ In der neuesten VDI-Richtlinie 2206 ist das V- Modell als generelles Vorgehen beim Entwickeln mechatronischer Systeme beschrieben.²⁷

Abbildung 4: V-Modell als Makrozyklus für den Entwurf mechatronischer Systeme²⁸

Das in Abb. 4 dargestellte V-Modell stellt einen Makrozyklus für die Entwicklung mechatronischer Systeme dar. Es hängt jedoch von den einzelnen Produkten ab, wie lange, und wie ausgeprägt eine entsprechende Phase dauert.

Die Systemanforderungen werden in die einzelnen Domänen (Sub-Systeme) Maschinenbau, Elektronik und Informationstechnik zerlegt. Der Systemintegrationsingenieur muss mit den einzelnen Domänen die Systemanforderungen abklären. Dabei ist es wichtig, dass für jede Domäne eine eigene Sub-Spezifikation definiert wird. Die Entwicklung selbst erfolgt dann aber wieder relativ autark voneinander. Die Tests der einzelnen Domänen erfolgen dann auf Basis der unterschiedlichen Komponenten, um den Reifegrad des zu entwickelnden meachtronischen Produktes zu erhöhen. Es ist umso wichtiger, dass Tests mit Prototypen auf Systemebne durchgeführt werden, um das Zusammenspiel der Komponenten zu verifizieren.

Diese Prototypen werden in den unterschiedlichsten Phasen der Entwicklung getestet, welche in Abb. 5 dargestellt werden.

Abbildung 5: Durchlaufen mehrerer Makrozyklen mit zunehmender Produktreife²⁹

Die hier gewonnenen Erkenntnisse fließen immer wieder in den Entwicklungsablauf mit ein und verbessern somit von Phase zu Phase den Reifegrad des Produktes.

Das oben dargestellte V-Modell wird in Entwicklungsprozessen eingesetzt, um eine systematische und zielgerichtete Ausführung der jeweiligen Aktivität zu unterstützen³⁰

Es besteht jedoch auch die Gefahr, dass durch Vorgehensmodelle versäumt wird, den Entwickler aufzufordern, problemspezifisch und aufgabenangepasst zu handeln³¹. Der Entwickler versteift sich zu stark auf den Ablauf und vernachlässigt es, sich mit den eigentlichen Problemen der Entwicklung auseinanderzusetzen.

²³ Vgl. Ponn/Lindemann (2011), S. 17.
²⁴ Vgl. Ehrlenspiel (2009), S. 19.
²⁵ Vgl. Verl (2012), S. 16.
²⁶ Vgl. Stein (2009), S. 232.
²⁷ Vgl. Schäppi/Andersen/Kirchgeorg/Radermacher (2005), S. 255.
²⁸ Quelle: VDI2206, (2004) S. 29
²⁹ Quelle: VDI2206 (2004) S. 31
³⁰ Vgl. Lindemann (2009), S. 33.
³¹ Vgl. Lindemann (2009), S. 37.