Software- und Systemtechnik und die Zukunft der digitalen Transformation

Zahlreiche Branchen, von der Automobilindustrie bis zum Maschinenbau, befinden sich im Umbruch. In fast allen Unternehmen wird die Art und Weise, wie die Geschäfte geführt werden, neu bewertet. Es gilt, der Kombination aus Verbraucheranforderungen, Umweltdruck und einer sich verändernden Belegschaft Rechnung zu tragen. Jede größere Veränderung birgt das Potenzial für neue Chancen – neue Technologien sind der Schlüssel zur Erschließung dieser Chancen.

Software ist eine solche Technologie. Sie entwickelt sich ständig weiter und ist bereits heute ein wichtiger Bestandteil vieler Produkte. Von Haushaltsgeräten bis hin zu Autos – überall werden neue, softwaregestützte Funktionen integriert, um die Produktfunktionalität und das Kundenerlebnis zu verbessern. Neben diesen Vorteilen bringt Software jedoch auch eine zunehmende Produktkomplexität mit sich. Und nicht zuletzt erfordert sie eine bereichsübergreifende Zusammenarbeit, die neue Methoden für Produktdesign und -entwicklung erforderlich macht.

Die Methodik Software & Systems Engineering (SSE) führt einen vernetzten Entwicklungsprozess ein, der es Ingenieuren ermöglicht, softwaredefinierte Produkte nicht isoliert, sondern in Abstimmung mit anderen Bereichen zu entwickeln. Sie hilft dabei, einen stabilen digitalen Faden von Entwurfsdaten, Testergebnissen, Simulationen und anderen Artefakten der Produktentwicklung zu erstellen. Dieser stellt sicher, dass die Daten zugänglich sind, wann und wo sie benötigt werden. Diese Methodik wird eine Kernkomponente der umfassenderen Bemühungen der Industrie sein, ihre digitale Transformation zur Reife zu bringen.

Verknüpfung von Tools und Prozessen

Die künftige Produktentwicklung wird sich zunehmend auf SSE stützen, weil Softwareplattformen immer fortschrittlicher und leichter verfügbar werden. Entwickler entwerfen einen wachsenden Anteil der Funktionen ihrer Produkte in Software. In der Automobilindustrie gehen beispielsweise viele Hersteller dazu über, softwaredefinierte Fahrzeuge (SDVs) herzustellen. In diesen werden scheinbar ausgereifte Systeme wie Teile der Lenkung, der Drosselklappe und der Bremssysteme in Software umgesetzt. Der Einsatz von SSE-Methoden in diesen Fällen kann die Auswirkungen neuer Softwaresysteme auf andere Systeme besser berücksichtigen.

Moderne Konstruktionswerkzeuge müssen einen ganzheitlicheren Blick auf das Produkt ermöglichen, um eine erfolgreiche Integration all dieser Systeme zu gewährleisten. Der Einsatz von Software wirkt sich auf viele technische Bereiche aus, von der Mechanik bis zu den elektrischen Systemen. Deshalb müssen die Werkzeuge neue Funktionen enthalten, die eine bereichsübergreifende Datenverwaltung und -überprüfung ermöglichen. Durch die Einführung dieser Funktionen in Designtools können Entwicklungsteams die gesamte Hardware, von Chips über Leiterplattensysteme bis hin zur Elektronik, gemeinsam mit der Software und den mechanischen Systemen entwickeln. Nur so lässt sich sicherstellen, dass alles ordnungsgemäß in ein funktionierendes, zusammenhängendes Produkt integriert ist.

Auf dem Weg zur Reife der digitalen Transformation

Diese Maßnahmen sind nur ein Teil der Ansatzpunkte, die Unternehmen im Rahmen ihrer umfassenden digitalen Transformation bearbeiten können. Die digitale Transformation ermöglicht es Unternehmen, Innovationen in allen technischen Bereichen und Produktfunktionen voranzutreiben und kurz- wie langfristige branchenweite Probleme wie den Mangel an Arbeitskräften anzugehen. Die Entwicklung einer langfristigen Strategie für die digitale Transformation bietet Unternehmen die Möglichkeit, über die Datenanbindung hinauszugehen. Neue, fortschrittliche Funktionen wie automatisiertes Datenmanagement, generative künstliche Intelligenz (KI) und die geschlossene Optimierung von Produkten, Software, Fertigung und anderen Bereichen lassen sich ebenfalls einbeziehen.

Dies wird in einem fünfstufigen Plan beschrieben, der von Siemens Digital Industries Software entwickelt wurde, um Unternehmen dabei zu helfen, den Reifegrad ihrer eigenen digitalen Transformation zu messen. Die fünf Stufen umfassen Konfiguration, Verbindung, Automatisierung, Generative Design und Closed-Loop-Optimierung.

Die meisten Unternehmen befinden sich irgendwo in den ersten beiden Phasen der digitalen Transformation: Konfiguration und Verbindung. Bei der Konfiguration handelt es sich um den Übergang von dokumentenbasierten Methoden zu modellbasierten Methoden, während es bei der Verbindung um die gemeinsame Nutzung von Daten in verschiedenen Engineering-Bereichen geht.

SSE arbeitet Hand in Hand mit diesen beiden Phasen und nutzt modellbasiertes Systems Engineering und verbundene Domänen, um sicherzustellen, dass die Integration von Software von Anfang an erfolgreich ist. Dank verbesserter Rückverfolgbarkeit und einer einfacheren domänenübergreifenden Verifizierung können Entwickler Hardware, Software und andere Systeme besser gemeinsam entwickeln. Gleichzeitig stellen sie sicher, dass alle in einem funktionalen softwaredefinierten Produkt harmonisch zusammenarbeiten.

Um das volle Potenzial der digitalen Transformation auszuschöpfen, müssen Unternehmen jedoch über die Phasen Konfiguration und Verbindung hinausgehen. Der nächste Schritt: Integration von KI in die Entwicklungsprozesse zur Unterstützung der Konstrukteure. Unternehmen können damit beginnen, banale Aufgaben zu automatisieren, die zwar wichtig sind, aber die Ingenieure davon abhalten, wertvollere Arbeit zu leisten. Erst im zweiten Schritt sollten sie dazu übergehen, komplexere Aufgaben zu automatisieren. Mit zunehmender Leistungsfähigkeit der KI kann diese dann für Generative Design eingesetzt werden, um auf der Grundlage der Daten eines Unternehmens automatisch neue Lösungen zu erstellen. Das ultimative Ziel ist, dass Unternehmen eines Tages in der Lage sind, eine geschlossene Optimierungsschleife durchzuführen, indem sie konstruktive Lösungen generieren, bewerten und iterieren, bevor sie die optimale Lösung auswählen.

Eine Zukunft für softwaredefinierte Produkte

Die fünf Stufen des Reifegrads der digitalen Transformation sollen Unternehmen und ihre Konstrukteure bei der Definition des Wegs zur Optimierung ihrer zukünftigen Produktdesign- und Entwicklungsmethoden leiten. Sie stellen sicher, dass Produkte, die mit SSE-Methoden entwickelt wurden, nicht nur bei der Integration von Software mit dem Rest ihrer Systeme erfolgreich sind, sondern dass sie auch so konzipiert sind, dass sie optimal funktionieren.

Die Konnektivität, die SSE für Entwicklungsprozesse und Designtools mit sich bringt, ist nicht nur entscheidend für die Entwicklung der Produkte der Zukunft, sondern auch dafür, eine Grundlage für die Reife der digitalen Transformation zu schaffen. In dem Maße, in dem Unternehmen diese Prozesse in Richtung einer stärkeren Automatisierung, Generierung und Optimierung weiterentwickeln, werden neue Designmethoden entstehen. Diese ermöglichen es Konstrukteuren, softwaredefinierte Produkte zu entwickeln, die den Kunden schon heute die Zukunft bringen.