Warum bessere Engineering-Workflows zu besseren Systemen führen

In modernen Ingenieurorganisationen, egal ob es um den Bau von Flugzeugen, Drohnen, medizinischen Geräten oder autonomen Systemen geht, ist die Qualität des Endprodukts eng mit der Qualität des Arbeitsablaufs verbunden, der es hervorbringt.

Dennoch investieren viele Teams viel in Systemarchitekturmodellierung, Simulation und Anforderungsmanagement… während ihre Entwicklungsabläufe informell, undokumentiert oder ungetestet bleiben.

Das ist eine versteckte Gefahr.

Wenn Arbeitsabläufe schlecht definiert oder missverstanden werden, leiden selbst die besten Systemdesigns unter Nacharbeiten, Kommunikationsproblemen, Verzögerungen bei der Integration, inkonsistenter Überprüfung und unklaren Verantwortlichkeiten.

Es gibt jedoch einen neuen Weg: die Integration der BPMN-Prozessnotation in die operative Architektur von Capella und die Simulation dieser Arbeitsabläufe mit MATLAB.

Dieser Ansatz dokumentiert nicht nur Arbeitsabläufe, sondern macht sie ausführbar , messbar und optimierbar . Und das hat einen direkten und starken Einfluss auf die Qualität der Systementwicklung.

Workflowqualität = Produktqualität

Wir sagen oft: „Schlechte Anforderungen führen zu schlechten Systemen.“ Genauso wahr ist aber: Schlechte Arbeitsabläufe führen zu schlechten Entwicklungsergebnissen.

Arbeitsabläufe im Engineering beeinflussen:

• Wie Anforderungen interpretiert werden

• Wie Architekturen verfeinert werden

• Wie Tests geplant werden

• Wie Teams zusammenarbeiten

• Wie Probleme eskaliert oder geschlossen werden

• Wie Daten von einer Disziplin zur anderen fließen

Ein fehlerhafter Arbeitsablauf erzeugt Reibungsverluste, lange bevor eine einzige Codezeile oder ein Modell erstellt wird. Nicht aufeinander abgestimmte Prozesse greifen in das Systemmodell – und letztendlich in das Produkt – ein.

Deshalb muss die Workflow-Modellierung mit der gleichen Strenge behandelt werden wie die Systemmodellierung.

Wo Capella hilft und wo es Verstärkung benötigt

Capella bietet eine solide MBSE-Infrastruktur mit:

• Klare Architekturschichten (Betriebsschicht → Systemschicht → Logische Schicht → Physische Schicht)

• Rückverfolgbarkeit zwischen Anforderungen, Funktionen, Komponenten und Szenarien

• Einblick in Schnittstellen und Datenaustausch

Capellas operative Architektur erfasst jedoch nicht die Kontrolllogik von Arbeitsabläufen:

• Sind die Aktivitäten sequenziell oder parallel?

• Was passiert, wenn Aufgaben fehlschlagen?

• Wer löst was aus?

• Wie erfolgen Übergaben zwischen Menschen und Systemen?

• Wo liegen die Engpässe oder Schleifen?

Hier ergänzt BPMN (Business Process Model and Notation) MBSE auf wunderbare Weise.

BPMN in Capella integrieren: Ein fehlendes Glied in der Ingenieurskunst

Stellen Sie sich die operative Architektur erweitert um die BPMN-Semantik vor:

• Gateways, die Entscheidungspunkte in technischen Arbeitsabläufen aufzeigen

• Ereignisse erfassen Auslöser wie Überprüfungen, Genehmigungen oder Testbereitschaft

• Aufgabentypen zur Unterscheidung zwischen menschlichen und automatisierten Aktivitäten

• Schleifen, die Iterationszyklen darstellen (sehr häufig in der Forschung und Entwicklung)

• Ressourcenpools, die die Verfügbarkeit von Personal, Laboren oder Testeinrichtungen darstellen

Plötzlich wird aus dem operativen Modell ein Workflow-Modell – und nicht mehr nur ein Strukturmodell von Stakeholdern und Funktionen.

Und dieses erweiterte Modell enthüllt die Wahrheit über die technische Entwicklung:

Systeme versagen selten, weil eine Komponente versagt hat – sie versagen, weil der Workflow, der die Komponente entworfen hat, fehlerhaft war.

Warum die MATLAB-Simulation dies zum Leben erweckt

Sobald BPMN-angereicherte Workflows aus Capella exportiert wurden, kann MATLAB (insbesondere SimEvents oder Stateflow) Folgendes simulieren:

• Zykluszeiten für technische Prozesse

• Verzögerungen aufgrund von Ressourcenengpässen

• Warteschlangeneffekte bei Überprüfungen, Tests oder Verifizierungen

• Fehler-/Wiederholungsschleifen in Anforderungen, Code oder Design

• Wie lange iterative Entwicklungszyklen tatsächlich dauern

• Wie sich Änderungen der Teamgröße auf das Terminrisiko auswirken

Dadurch wird Ihr Engineering-Workflow in ein messbares System verwandelt.

Sie können Fragen wie die folgenden beantworten:

• Welcher Schritt verursacht die meisten Verzögerungen im Systemdesign?

• Wie viele Verifizierungsingenieure benötigen wir, um Testengpässe zu vermeiden?

• Wo verursachen iterative Schleifen den größten Zeit- oder Risikoaufwand?

• Werden wir die Zertifizierungsfristen auf Basis des aktuellen Arbeitsdurchsatzes einhalten können?

• Welche betrieblichen Auswirkungen haben kurzfristige Anforderungsänderungen?

Diese Erkenntnisse beeinflussen die Produktqualität unmittelbar.

Weniger Engpässe → weniger überstürzte Entscheidungen. Weniger überstürzte Entscheidungen → weniger Integrationsfehler. Optimierter Workflow → planbarere Entwicklung → qualitativ hochwertigeres Produkt.

Ein Beispiel aus der Praxis: Verifizierungs-Workflows

Betrachten wir einen typischen Verifizierungszyklus:

1. Prüfspezifikation

2. Testimplementierung

3. Laborreservierung

4. Testausführung

5. Problemprotokollierung

6. Beheben → Schleife erneut testen

7. Abschluss der Verifizierung

Capella zeigt die Akteure, den Datenaustausch und die Abfolge der Aktivitäten. Die BPMN-Semantik innerhalb von Capella offenbart jedoch Folgendes:

• Engpässe bei der Laborverfügbarkeit

• Wahrscheinlichkeit, dass ein erneuter Test erforderlich ist

• Wartezeiten für Genehmigungen

• Parallelisierbare vs. serielle Aufgaben

• Wie sich der Schweregrad von Fehlern auf die Workflow-Verzweigung auswirkt

Durch die Simulation in MATLAB lässt sich Folgendes beobachten:

• Erwarteter Zeitverlust durch Nachbearbeitung

• Wenn die Verifizierung zum Langstreckenproblem wird

• Wo Investitionen in Automatisierung den größten ROI erzielen

• Was verursacht Verifizierungsfehler in 80 % der Projekte?

Und die Verbesserung dieses Arbeitsablaufs steigert direkt die Qualität des Produkts , da die Verifizierung gründlicher, vorhersehbarer und besser auf die Systemabsicht abgestimmt wird.

Bessere Arbeitsabläufe → Bessere Entwicklung → Bessere Systeme

Ingenieurwesen ist ein System von Systemen. Der Entwicklungsablauf speist die Systemarchitektur, und die Systemarchitektur speist das Endprodukt.

Wenn der Arbeitsablauf inkonsistent, langsam oder undurchsichtig ist, bedeutet das Folgendes:

• Weitere Mängel

• Schlechtere Integration

• Verwirrende Benutzeroberflächen

• Längere Zyklen

• Weniger vorhersehbare Qualität

• Ungewöhnliche Abweichungen während der Zertifizierung oder bei Audits

Doch wenn Arbeitsabläufe modelliert, simuliert und optimiert werden:

• Iterationen verkürzen

• Die Kommunikation verbessert sich.

• Die Designabsicht wird deutlicher

• Die Verifizierung wird reibungsloser

• Das Risiko wird quantifizierbar

• Die Produktqualität steigt ohne zusätzliche Kosten

Das ist das Versprechen der Kombination:

BPMN + Capella + MATLAB-Simulation

Ein vollständig digitaler Ansatz, bei dem Prozess, Architektur und Leistung für herausragende Ingenieursleistungen aufeinander abgestimmt sind.