Verwendung von Traceability-Modellen zur Unterstützung der Entwicklung technischer Systeme

Bei der Entwicklung komplexer mechatronischer Produkte wird in spezialisierten Software-Werkzeugen eine Vielzahl digitaler Produkt-beschreibender Informationsartefakte generiert. Selbst erfahrene Entwickler können die inhaltlichen Zusammenhänge zwischen diesen Artefakten nicht vollständig erfassen. Das Ziel von Traceability ist es, diese Systemzusammenhänge zur Unterstützung der Entwickler informationstechnisch zu explizieren. Derzeit stehen dem Einsatz von Traceability in der Praxis jedoch zwei wesentliche Hindernisse entgegen: die aufwändige Erstellung von Traceability-Modellen sowie deren unklarer Mehrwert für die Unternehmen. Die Entwicklung neuartiger Nutzenoptionen von Traceability für die Mechatronik-Entwicklung ist das übergeordnete Ziel der vorliegenden Arbeit. Dazu wird zunächst untersucht, wie etablierte Methoden der Produktentwicklung durch Traceability-Modelle unterstützt werden können. Für ausgewählte Entwicklungsmethoden (u. a. FMEA und House of Quality) wird die Anreicherung mit Traceability-Informationen auf konzeptioneller Ebene beschrieben und die Wirksamkeit der Unterstützung mittels einer prototypischen Software-Implementierung exemplarisch für das House of Quality nachgewiesen. Ein weiterer Vorteil von Traceability ist, dass deren Visualisierung, durch das Abbilden der Zusammenhänge, Entwicklern das Verständnis komplexer Systeme erleichtert. Daher wird im Rahmen der Arbeit ein Traceability-Visualisierungskonzept hergeleitet, das den Spezifika der Mechatronik Rechnung trägt, und dessen Eignung durch Nutzerstudien abgesichert. Das Konzept wird im Visualisierungswerkzeug Ariadne’s Eye prototypisch implementiert. Dessen Evaluierung auf Basis etablierter Lesbarkeitsmetriken ergibt im Vergleich zu einer konventionellen Visualisierung erhebliche Vorteile. Auch im Änderungsmanagement kommt der Traceability eine große Bedeutung zu, weil ein existierendes Traceability-Modell effiziente Auswirkungsanalysen von Änderungen (sog. Impact Analysen) ermöglicht. Daher wird eine Methode zur Traceability-basierten Impact Analyse für mechatronische Produkte hergeleitet und deren Wirksamkeit mittels einer Nutzerstudie abgesichert. Anschließend wird die Methode mit Ariadne’s Eye zu einem visuellen Impact-Analyse-Assistenzsystem kombiniert. In einer weiteren Nutzerstudie wird belegt, dass die Effizienz und Nutzerakzeptanz von Impact Analysen auf Basis der entwickelten Visualisierung alternativen Bewertungsmethoden signifikant überlegen ist. In der vorliegenden Arbeit wird somit ein breites Spektrum an Lösungen für die Verwendung von Traceability-Modellen in unterschiedlichen Phasen der Produktentwicklung aufgezeigt. Sie leistet somit einen wichtigen Forschungsbeitrag auf dem Weg, die Hemmschwelle zur Einführung von Traceability in Unternehmen weiter zu senken.