verband der bahnindustrie in deutschland (vdb)...
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Verband der Bahnindustrie in Deutschland (VDB) e.v.
VDB-Leitfaden
Quality Engineering in der Entwicklung von Schienenfahrzeugenund ihren Systemen
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Entwurfsversion fr Steering Committee
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Entwurfsversion fr Steering Committee
Inhalt
Prambel 4
1 Ziele des Leitfadens 7
2 QE- Vorgehensmodell 9
3 Elemente des Leitfadens 12
3.1 Produktentwicklungs-Prozess(PEP)frSchienenfahrzeuge 12
3.2 ReifegradmodelleERG/IRG 17
3.3 PhasenzuordnungderSoll-ErgebnisseundReifegrade desReferenzprozesses(PEP) 26
3.4 AnalysevonSystemenzurHerstellungderVergleichbarkeit 27
3.4.1 StrukturierungvonAnforderungenfunktionalundnicht-funktional 28
3.4.2 AufbauundArtderChecklisten 29
3.4.2.1 Nicht-funktionaleCheckliste 30
3.4.2.2 FunktionaleCheckliste 32
3.5 QE-MethodenzurAbsicherungspezifischerPhasen-Ergebnisse 34
3.6 FestlegungvonManahmenzurAbsicherungvonErgebnissen (QE-Manahmenplan) 34
3.7 DarstellungdesStatusvonSystemenaufBasisderReifegrade 38
4 Anwendung des QE- Vorgehensmodells in einem Projekt 39
Glossar 50
Literaturverzeichnis 54
Abbildungsverzeichnis 55
Haftungsausschluss 56
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Entwurfsversion fr Steering Committee
Prambel
DieBahnindustrieunddieBahnbetreiberhabendasgemeinsameZiel,SchienenfahrzeugeinhoherQualittundzudenvereinbartenBedingungeninBetriebzunehmen.DabeispieltihrequalittsgerechteEntwicklungeineSchlsselrolledennsteigendeAnforderungenandieLeistungsfhigkeitderProduktesowieimmeranspruchsvollerwerdendeGesetzeundZulas-sungsregeln(etwaimUmweltbereichoderimRahmendereuropischenHarmonisierung)erfordernAnpassungenbeiderProduktentwicklungvonSchienenfahrzeugen.
IneinemMemorandumofUnderstandinghabenderVerbandderBahnindustrieinDeutsch-land(VDB)e.V.unddieDeutscheBahnAG(DBAG)darumeineQualittspartnerschaftfrdieEntwicklungvonSchienenfahrzeugenbeschlossen.SiesollWissen,ErfahrungenundKompe-tenzenvonBahnindustrieundBetreibernbndeln.DervorliegendeLeitfadenstellteinwichti-gesElementinderQualittspartnerschaftdar.
DieserLeitfadenbeschreibteinVorgehensmodellunterAnwendungvonMethodendesQualityEngineerings(QE-Vorgehensmodell).DankdiesesModellsknnendieamHerstel-lungsprozessBeteiligtenRisikenbereitsinfrhenEntwicklungsphasenerkennenunddadurchvermeiden.DiebeschriebenenManahmenzurQualittssicherungstelleneinevertrauens-volleZusammenarbeitderAkteurebeiderEntwicklungvonSchienenfahrzeugenundihrenuntergeordnetenSystemen(Subsysteme)indenVordergrund.
DieserLeitfadenistdurchdieMitgliedsunternehmendesVDBalsBranchenstandardaner-kannt.ErwirdknftigbeiderEntwicklungbzw.demEngineeringvonSchienenfahrzeugenundihrenSystemenbercksichtigt.SeinAnspruch:DasEngineeringindenUnternehmenderBahnindustriedurchdenEinsatzvonMethodendesQualittsmanagementsweiterzuent-wickeln,RisikenzuminimierenunddieTransparenzinderLieferkettezuverbessern.AnhandwelcherMglichkeitendaserreichtwerdenkann,zeigtderLeitfaden.EsliegtinderVerant-wortungderUnternehmen,diesichdarausergebendenAnforderungenandasEngineeringingeeigneterWeiseumzusetzen.DabeisollabermindestensderStandarddesLeitfadenserreichtwerden:
EtablierungstrukturierterProduktentwicklungsprozesseunterBercksichtigungvon Einsatzreife-undIntegrationsreifegraden BewertungdesSystemsanhanddersystematischenAnalysefunktionalerundnicht- funktionalerAnforderungen(Checklisten)sowiederenberprfungnachnderungen AufzeigenkonkreterManahmenzurqualitativenAbsicherungdesEntwicklungsprozesses bereitszuBeginnderEntwicklunganhandeinesQualittsplanssowiederenkonsequente UmsetzungundNachweisfhrung BewertungderReifegradeanhanddesQE-VorgehensmodellszumAbschlussjederPhase (sowiederenKommunikationandenAuftraggeber)
DasQE-VorgehensmodellsollindergesamtenBahnindustrieeingefhrtundberdenkomplettenEntstehungsprozesseinesProduktsangewendetwerden.UmEinflsseaufdenWettbewerbzuvermeiden,giltderLeitfadenzunchsterstnachderAngebotsphase.Esbietetsichjedochan,dasVorgehensmodellauchbeiderErarbeitungdesAngebotsanzuwenden.
Prambel
FettgedruckteBegriffewerdenimGlossarerklrt
i
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Entwurfsversion fr Steering Committee
Prambel
DieerhhteTransparenz,dieIdentifikationderkritischenElementeeinesSystemsunddiedarausabzuleitendenManahmenhabenfrdasAngeboteinesehrhoheBedeutung.
DieAnwendungderMethodenundProzessesollsichaufeinefrheFehlerprventionkon-zentrieren.DiedamitverbundenesystematischeAbsicherungderErgebnissereduziertdabeidenAufwandunddieKostennachtrglicherkorrektiverManahmen.VorbergehendeinitialeMehraufwndeknnendurcheineschrittweiseEinfhrungkompensiertwerden.
DieBahnindustrieerwartetdurchdieAnwendungdiesesLeitfadenszudemeinengeringerenAufwanddurcheinoptimiertesMonitoringvonEntwicklungsprojekten.Quality-Gate-ReviewssollenverschlanktwerdenunddieErgebnissedesQE-Vorgehensmodellseinflieen.DabeisollenqualitativundquantitativgleichwertigeNachweisederReifegradeanerkanntwerden.
DieserLeitfadenwurdevondenmageblichenMarktteilnehmerngemeinsamentwickelt.Esistgeplant,seineInhalteindieWeiterentwicklungdesinternationalenBahnindustrie-standardsIRIS(InternationalRailwayIndustryStandard)einzubringen.DerLeitfadenistdabeinichtbeschrnktaufUnternehmenmitEntwicklungsttigkeiteninDeutschland,sondernsollauchiminternationalenKontextangewandtundumgesetztwerden.
ZustzlichuntersttztdieserLeitfaden,AnforderungenfunktionalerzugestaltenundDetail-beschreibungenaufdiejenigenElementezubeschrnken,beideneneineprojektbergreifen-deStandardisierungntigist,z.B.beiderIntegrationineinevorhandeneInfrastrukturoderbeiStandardlsungen.
DankalldieserAspekteknnenHerstellerwieBetreiberdieangestrebtenErgebnisseerrei-chenunddamiteinenBeitragfrdiepartnerschaftlicheWeiterentwicklungdesBahnsektorsleisten.
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Entwurfsversion fr Steering Committee
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Entwurfsversion fr Steering Committee
1|ZieledesLeitfadens
ZusammenarbeitundKommunikationverstrkenDienochengereZusammenarbeitzwischendenHerstellernvonSchienenfahrzeugenundihrenLieferantenstellteinenBausteinfrdieZukunftsfhigkeitderBahnbranchedar.Voraus-setzungdafrsindunteranderemeingemeinsamesVerstndnisberdiezuerfllendenAn-forderungenunddenWegzueinerqualitativenAbsicherungvonErgebnissenundTerminen,eineintensiveundoffeneKommunikationbernotwendigeManahmensowiedieTranspa-renzdarberzwischenallenBeteiligteninnerhalbdergesamtenLieferkette.
DieserLeitfadenwilldazueinenBeitragleisten.MitseinerHilfelassensichprventiveMa-nahmenfrdieAbsicherungvonEntwicklungsprojekteninderBahnindustrieableiten,diedenEntwicklungsstanddesGesamtsystemssowiederuntergeordnetenSubsystemeberck-sichtigen.DadurchsinkendieEntwicklungsrisikendeutlich.
GemeinsamesVerstndniszumQualityEngineeringschaffenZustzlichsollderLeitfadeneingemeinsamesVerstndnisberdasQualityEngineeringunddenEinsatzvonQualityEngineering-Methoden(QE-Methoden)innerhalbderLieferketteschaffen.Dazubeschreibter,wiesichkritischeElementesystematischundfrhzeitigidentifi-zierenlassen.GleichzeitigbieteterLsungsanstzefrdenwertorientiertenundzielgerichte-tenEinsatzvonprventivenQE-ManahmeninderEntwicklungvongesamtenSchienenfahr-zeugensowiederenuntergeordnetenSystemenbzw.Komponenten.DerLeitfadenversetztdenjeweiligenHerstellerindieLage,sichaufsolcheManahmenzukonzentrieren,diealsrelevantundeffektividentifiziertwurden.
SchienenfahrzeugezudenvereinbartenBedingungeninBetriebnehmenDieserLeitfadenwilldazubeitragen,dasgemeinsameZielvonBetreibernundHerstellernzuerreichen:SchienenfahrzeugeinhoherQualittundzudenvereinbartenBedingungenetwainBezugauftechnischeEigenschaften,TermineundKosteninBetriebzunehmen.
TransparenzundVergleichbarkeitherstellenDieAnwendungdesLeitfadensermglicht: dieVergleichbarkeitderEntwicklungsstndeeinzelnerSysteme,ausdenenein Schienenfahrzeugaufgebautist,und einerealistische,vergleichbareBeschreibungundBewertungdererforderlichen Qualittssicherungsmanahmenund-aufwnde,mitdenensichdieEntwicklungsziele sichererreichenlassen.
DieseZielewerdendurchdasQE-Vorgehensmodellerreicht.EslegtaufBasisvonReifegrad-modellendenSchwerpunktdarauf,dieEntwicklungsstndevonber-unduntergeord-netenSystemeneinesFahrzeugprojekteszuidentifizieren.DurchdenVergleichmiteinemProduktentwicklungs-Prozess(PEP)alsReferenzunddurchdefinierteNachweiseimgesamtenEntwicklungsprozessermglichteszudem,denEntwicklungsfortschrittzuverfolgen.DieserVergleicherfolgtaufGrundlageeinersystematischen,normiertenAnalyse(Befundung)desbergeordnetenGesamtsystemsundderuntergeordnetenSubsystemedes
Ziel des Leitfadens
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Entwurfsversion fr Steering Committee
Schienenfahrzeugs.DieAnalysebercksichtigtdieFunktions-unddieBauteilsichtunder-mglichtdieIdentifikationderjenigenElementeeinesSystemsmitdemgeringstenReifegrad.AnhandderAbweichungenvondenSoll-ZustndendesPEPleitetsichderBedarfanQE-Manahmenab.AbhngigvomGradundderArtderAbweichungsowiedemZeitpunktihresAuftretensschlgtdieserLeitfadenQE-Methodenvor.EsistdannAufgabedesHerstellersbzw.Entwicklers,frjedesSystemeinenQE-Manahmenplanfestzulegen.
InnovationabsichernDieBahnindustriesetztauftechnischenFortschrittbeiSchienenfahrzeugen,umamMarktnachhaltigerfolgreichseinzuknnen.HierbeiknnenReifegradmodellefrdieBeschreibungdesZustandsvonSystemengenutztwerden,umRisikenaufzuzeigenunddenQualittssi-cherungsbedarfbeiInnovationentransparentdarzustellen.BeiderAnalyseisteinSystemmiteinemgeringenReifegradinKombinationmiteinemplausiblenManahmenplanzurAbsi-cherungderZieleineinemdefiniertenZeitkorridorgleichwertigzueinemSystem,dasbereitseinenhherenReifegradaufweist.
AufwandminimierenZuProjektbeginnerfordertdasQE-VorgehensmodelleineninitialenAufwand,derindenspterenPhasenaberwiederkompensiertwird.AlleAnalysenerfolgenaufBasisvoneinheit-lichenChecklistenmitFragenzudefiniertenThemengebietensowerdenrelevanteThemen-gebieteundderenStatussystematischerfasst.MitzunehmenderAnwendungdesQE-Vorge-hensmodellsstellensichLernkurveneffekteein,wodurchderanfnglicheAufwandsinkt.DieserLeitfadenempfiehltdenHerstellern,dieProzessedesQE-VorgehensmodellsindieProzessederUnternehmenzuintegrieren,umDoppelaufwndezuvermeiden,diebeiderfehlendenSynchronisationderInhalteihrerEntwicklungs-undQualittsprozessemitdemQE-Vorgehensmodellentstehenknnten.DiesgiltinsbesonderevordemHintergrund,dassdiefunktionaleBeschreibungvonSystemendurchdieAuftraggeberimmerwichtigerwird.DiesmssenebensodieHerstellerunddieZulieferervonSubsystemeninihrenEntwicklungs-prozessenbercksichtigen.AuchdieAnalysenderEntwicklungsstndevonSystemenbauenaufderFunktionssichtauf.
Ziel des Leitfadens
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Entwurfsversion fr Steering Committee
2|QE-Vorgehensmodell
DieEntwicklungvonSchienenfahrzeugenerfolgtnachzweigrundstzlichenMustern(Abbildung1): 1. bernahmevonerprobtenSystemenbzw.Anpassungsentwicklung:DieHersteller bauenneueSchienenfahrzeugeevolutionrausschonerprobtenSystemenauf.
BeidieserVorgehensweisestehtvorallemdieIntegrationderuntergeordnetenSysteme indasneue,bergeordneteGesamtsystemimMittelpunkt.EinweitererSchwerpunkt istdieAnalysederRandbedingungenbeispielsweisevernderteZulassungsvor- schriftenundGesetze,andereEinsatzprofileodervernderteEinbaubedingungen. HinzukommenvernderteLeistungsanforderungenandieSysteme.
DieEntwicklermssenidentifizieren,wiesichdieAnforderungendesbereitsbestehen- denvondenendesneuenSystemsunterscheidenunddarausdienotwendigen Manahmenableiten.DieseVorgehensweisewirdbeidenmeistenSchienenfahrzeug- projektenangewandt.
2. NeuentwicklungvonSystemenundSubsystemen:EinhoherInnovationsgraderfordert, SchienenfahrzeugeoderuntergeordneteSystemeneuzuentwickeln.
QE-Vorgehensmodell
QE-Vorgehensmodell(Abb.1)
bernahmeerprobterSystemebzw.AnpassungsentwicklungAspekte:- Vergleichbarkeit- Systematisches Identifizieren und Einordnen von Abweichungen- gemeinsame Basis- Aufsetzpunkt - Referenzprozess
Analysebasierte, phasen- und ergebnis-spezifische Anwendung von prventiven QE-Manahmen
ZielSchienenfahrzeuge unter vereinbarten Bedingungen in Betrieb nehmen - Eigenschaften (hohe Qualitt) - Termin - Budget
NeuentwicklungvonSystemen- Referenzprozess- Baseline zur Orien- tierung / Einordnung
QE-VorgehensmodellStrukturierte, normierte Vorgehensweise Referenzprozess: Produktentwicklung Messgre: - Einsatzreifegrad (ERG) - Integrationsreifegrad (IRG) Analysemethode: - funktionale und Bauteil-Sicht (Anwendung EN 15 380 -2/4) Ergebnisabsicherung: Geeignete QE-Methoden auf Basis: - Reifegrade - Abweichung vom angestrebten Ergebnis
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Entwurfsversion fr Steering Committee
ProzessschrittedesQE-Vorgehensmodells(Abb.2Teil1)
Auftraggeber: Lastenheft(LH)/Anforderungen
Auftragnehmer konzipiert bergeordnetes System: Pflichtenheft(PH)/Anforderungen(u.a.FZ-Konzept)
NormierteStrukturderAnforderun-genanuntergeordnetesSystem(ausLHundPH)- nicht-funktional- funktional
nicht-funktional
funktional
NormierteStrukturderBeschrei-bungdesBezugssystems
Definition der Anforderungen aus LH und PH
ReferenzProdukt-Entwicklungs-ProzessTOOLS.xlsx Blatt: PRODUKT_ENTWICKLUNGS_ PROZESS
Erfassen- Anforderungen- notwendige, noch nicht spezifizierte Anforderungen
AuswahlBezugssystem- Identifikation des Systems mit hchster bereinstimmung zu Neu-System
Checkliste TOOLS.xlsx Blatt:nicht-funktionale Anforderungen
OutputInput Prozess
Erfassen Abweichungen Neu-System zu Bezugssystem bzw. Bedarf Neudefinition / -konstruktion
- nicht-funktional
- funktional (siehe Abb. 2 Teil 2)
(Abb.2Teil2)
Zu dokumentierende Ergebnisse
QE-Vorgehensmodell
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Entwurfsversion fr Steering Committee
ProzessschrittedesQE-Vorgehensmodells(Abb.2Teil2)
Beschreibung der relevanten Funktionen der Systeme von Schienenfahrzeugen auf Basis EN 15 380-4
NormierteStrukturErfassung und Beschreibung der Funktionen von Systemen
Generische Beschreibung der Stufen - ERG / IRGTOOLS.xlsx Blatt:ERG_IRG_MESSGRSSEN_STUFEN
Empfehlung spezifischer (Phase und Ergebnis) QE-METHODEN zur Absicherung der Ergebnisse TOOLS. xlsx Blatt: QE_METHODEN
Einstufung der Abweichung nach definierten Reifegradstufen ERG / IRG
Identifikation kritischer Elemente (Reifegrad / schwere Abweichung)
CHECKLISTE FUNKTIONALE ANFORDERUNGENTOOLS.xlsx Blatt:funktionale Anforderungen
ZUSAMMENFASSEN QE-MASSNAHMENTOOLS.xlsx Blatt: Zusammen-fassen_QE_Manahmen
Zu dokumentierende Ergebnisse
QE-MASSNAHMENPLAN TOOLS.xlsx Blatt:QE_Manahmenplan_generisch
OutputInput Prozess
Auswahl und Zuordnung geeigneter QE-Manahmen zur Absicherung der Ergebnisse
Herstellen Vergleichbarkeit- Element mit geringstem Reifegrad (ERG / IRG)- Anzahl Hauptfunktionen mit Bedarf an QE-Manahmen
Erfassen Abweichungen Neu-System zu Bezugssystem bzw. Bedarf Neudefinition / -konstruktion
- nicht-funktional
- funktional
QE-Vorgehensmodell
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Entwurfsversion fr Steering Committee
BeidieserVorgehensweisesindManahmenzurAbsicherungdernotwendigenErgebnisseinjederProduktentstehungs-PhasevonhoherBedeutung.
BeibeidenVorgehensweisensolltendieEntwicklerihreErgebnissedurchFortschrittskontrol-lenabsichern.OrientierunggibtihnendergenerischeProduktentwicklungs-Prozess(PEP),derdeneinzelnenPhasenkonkreteEntwicklungszielezuordnet.Einephasen-undergebnisspezifi-scheEmpfehlungprventiverQE-MethodenisteinweiteresElement,umdieEntwicklungsrisi-kenzureduzieren.
DasQE-VorgehensmodellbasiertauffolgendenElementen: Produktentwicklungs-Prozess(PEP)mitdefiniertenZielenderPhasenalsReferenz- Prozess MessgrenzurBestimmungdesEntwicklungsstandes:Einsatzreifegrad(ERG)und Integrationsreifegrad(IRG) Analysemethoden,umdenStatusvonSystemenundihreAbweichungenvon VergleichssystemenausFunktions-undBauteilsichtzubewerten ErgebnisabsicherungdurchdieEmpfehlunggeeigneterQE-MethodenaufBasisder ReifegradeundderAbweichungenvomangestrebtenErgebnis
InderAbbildung2(Teil1und2)werdendieProzessschrittedesQE-VorgehensmodellssowiediejeweiligenIn-undOutputsbeschrieben.ChecklistenfrdieInputs,dergenerischeProduktentwicklungs-Prozess,dieStufenzurBestimmungderReifegradeunddieEmpfehlungvonQE-MethodenzurAbsicherungvonphasenspezifischenErgebnissenermglicheneinstrukturiertesundvergleichbaresVorgehen.AlsOutputliefertdasQE-VorgehensmodelldenEntwicklungsstandvonSystemen.EinheitlichstrukturierteChecklistenundManahmen-plnemachendenStatustransparentundvergleichbar.
3|ElementedesLeitfadens
3.1DerProduktentwicklungs-Prozess(PEP)frSchienenfahrzeuge
DieserLeitfadenbeschreibtdieVorgehensweiseinnerhalbdesProduktentwicklungs-Prozesses(PEP)frSchienenfahrzeugevonderPhaseAngebotbiszurPhaseBetrieb/Gewhrleis-tung(Abbildung3).DieEntwicklungsmethodikistfunktionsbasiert:AusgangspunktfrdenEntwicklungsprozesssinddieFunktionen,dieeinSystemzuerfllenhat.AusihnenleitensichauchdieerforderlichenBauelementeab.
DerPEPbeschreibtdeshalbdieErgebnissejederEntwicklungsphaseausFunktions-undBau-teilsicht.DieSoll-ErgebnissefrjedePhaseunddieeinheitlicheStrukturdesPEPermglichendenVergleichunterschiedlicherSysteme.BeiderbertragungexistierenderLsungenaufeinneuesProjektmachtderPEPaufBasisvonobjektivnachprfbarenErgebnissendieEinord-nungeinesSystemsineineEntwicklungsphasemglich.
QE-Vorgehensmodell
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Entwurfsversion fr Steering Committee
DerPEPdesQE-VorgehensmodellsstellteinengenerischenProzessdar,frdenkonkreteQualittssicherungsmanahmenjeEntwicklungsphasedefiniertwerden.DesWeiterenwirdfestgelegt,welcheErgebnisseinjederPhaseerreichtwerdenmssenundwiederNachweisdarbererfolgt.DerPEPistalsoproduktorientiert.ImGegensatzhierzusinddiekonkretenEntwicklungsprozessederHerstellerhufigandenArbeitsablufenderEntwicklungori-entiert.EsistAufgabedesHerstellers,dieAnforderungenanEntwicklungsphasenaufdeneigenenEntwicklungsprozesszubertragen.
DerPEPistingenerischePhasengegliedert,diemitderAngebotsphasebeginnenundmitderGewhrleistungsphaseenden.DerPEPbeinhaltetdabeidieEngineering-PhasenAngebot/Klrung,Konzept,IntermediateDesignundFinalDesign.DiesePhasensindinAnleh-nungandieVorgehensweisegemVDI-Richtlinien2206(Entwicklungsmethodikmecha-tronischerSysteme)[VDI2206]und2221(MethodikzumEntwickelnundKonstruierentechni-scherSystemeundProdukte)[VDI2221]aufgebaut.DieweiterenPhasenorientierensichamHandbuchEisenbahnfahrzeuge[BUN2010]undderetabliertenPraxiszurInbetriebnahmevonSchienenfahrzeugen.
MeilensteinebeschreibendieErgebnisse,diebeimAbschlusseinzelnerPhasenvorliegenmssen.AufdieseWeiselsstsichfeststellen,obdiejeweiligenZieleerreichtwurden.Reife-gradmodelleprzisierendieseEinordnung:SiestellendenStatusvonEntwicklungsprojektendurchsystematische,standardisierteFragenzufestgelegtenKategorienindefiniertenStufennachvollziehbarundtransparentdar.DieReifegradmodellesowiedieStufenwerdeninKapitel3.2detailliertbeschrieben.
DieMeilensteinedienenzudemalsGrundlagefrdieAbstimmungundSynchronisationinnerhalbderLieferkette.DazumssendieEntwicklerdenReferenzprozessnichtexakteinhalten.ErdienthiervielmehrderOrientierungdarber,welcheErgebnisseindeneinzel-nenPhasendieZielerreichunguntersttzen.EsliegtinderVerantwortungderEntwicklerderSysteme,dieseErgebnissebeiihrerArbeitzubercksichtigen.
InAbbildung4sinddiePhasendesPEPsowiedieKategorienderErgebnissedargestellt.Sieerlaubeneinesystematische,phasenspezifischeBewertungderphasenspezifischenResultate.ZustzlichsinddiephasenspezifischenErgebnissedesProjekt-undQualittsmanagementsbeschrieben.SielegenbeispielsweisedieInhalteundZeitpunktederKommunikationinderLieferketteoderdasErstellenvonQualityEngineering-Manahmenplnen(QE-Plan)fest.
GenerischerReferenzprozessProduktentwicklungs-Prozess(Abb.3)
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Elemente des Leitfadens
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Entwurfsversion fr Steering Committee
Prinzipdarstellung des Produktentwicklungs-Prozesses (PEP) (Abb. 4)
ERG-Stufen 3.1 3.2 3.3 3.4
IRG-Stufen I II.I II.II II.III
Entstehungs- phase
Planen - AnforderungenInformationen - Zusamentragen - Erkennen von Lcken
Konzipieren- Funktionsstrukturen - prinzipielle Lsungen
Entwerfen und Gestalten modularer Strukturen Erarbeiten von Lsungen / Funktionsstrukturen
Gesamtentwurf
Funktionssicht Festgelegen und Beschreiben Hauptfunktionen
Festlegen und Beschreiben Gesamtfunktion und wesent- liche Teilfunktionen Festlegen wie Funktionen erfllt werden (Systementwurf) durch Funktionsstrukturen (inkl. Teilfunktionen) und Wirkprinzipien bzw. Funktions- architektur (Steuerung)
Aufteilung Elemente Steuerung (Verdrahtet / Software; ber- / untergeordnetes System)
Bauteilsicht Grobanordnung Baustruktur / -raum festgelegt (Black Box)
Grobanordnung Baustruktur / -raum festgelegt (Black Box)
Gestalten mageblicher Module (Teilsysteme und Sys-temelemente z.B. Baugruppen, Einzelteile) einschlielich Verknpfung (Schnittstellen) bzw. Programmierung der Softwaremodule (Steuerung)
Vorliegen aller wesentlichen gestalterischen Festlegungen. Abschluss Konstruktion und Verknpfung smtlicher Bauteile bzw. Softwaremodule (Steuerung) des Systems
Vereinbaren Projektkommu-nikation / Status / Bringe- /Holeschuld / Format der Kommunikation (z.B. VDB Requirement Interchange Format / RIF) mit dem Ziel des Austauschs mglichst vieler konkreter Informationen Terminplan mit Festlegung der Abstimmungszeitpunkte fr Schnittstellen
Strategie zur Vorgehensweise bezglich Abstimmung mit Be-treiber (Endkunde) und Unter-sttzung des Systemlieferanten durch Sub-System-Lieferant; Projektbezogener Informa- tionsaustausch bergeordnetes System - untergeordnetes System z.B. nderungsmanagement regelmige Abtimmung nach jeder Phase; Schrittweiser Ansatz fr die Synchronsiation der gesamten Lieferkette
Gesamte Lieferkette synchronisiert. Projektbezogener Informations- austausch bergeordnetes / untergeordnetes System Aktives Leben des nderungs-managements (bilateral) fr alle abgestimmten Themen - regelmige Abtimmung nach jeder Phase Laufende, protokollierte Fortschrittsverfolgung
Projektbezogener Infor- mationsaustausch System - Subsystem Aktives Leben des nderungs- managements (bilateral) fr alle abgestimmten Themen - regelmige Abtimmung nach jeder Phase
QE-Plan der Systeme auf Basis der Reifegrad- analyse (ERG / IRG) Plan fr noch nicht bercksichtigte Elemente
Fortgeschriebener, aktualisierter analysebasierter QE-Plan - Bewertung der Elemente am kritischen Pfad - Review nach jeder Phase
Manahmenplan fr noch nicht bercksichtigte Elemente
ProjektPhasen
Angebot / Klrung Konzept Intermediate Design Final Design Fertigung Fertigung Typtest vor Integra-tion / Erstmuster-
prfung (EMP)
Inbetriebsetzung (IBS) statisch
Inbetriebsetzung (IBS) dynamisch
Erteilung Inbetrieb-nahmegenehmigung
(IBG)
Betrieb /Gewhrleistung
Q-M
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4 5 6 / 7 8 9
III IV.I IV.II IV.III V
Eigenschaftsabsicherung durch Verifizierung / Validierung
Versuchstrger seriennahes Produkt Erstmuster
Erstmuster / Serienelement in bergeordnetes System integriert
Erstmuster / Serienelement in bergeordnetes System integriert Anpassung / Programmierung integrativer Teil (ber- / untergeordnetes System) der Software (Steuerung) bis zur dynamischen IBS
Serienelement in bergeordnetes System integriert
Serienelement in bergeordnetes System integriert
Projektbezogener Informationsaustausch System - Subsystem Aktives Leben des nderungsmanagements (bilateral) fr alle abgestimmten Themen - regelmige Abtimmung nach jeder Phase
Fortgeschriebener, aktualisierter analysebasierter QE-Plan - Bewertung der Elemente am kritischen Pfad - Review nach jeder Phase Manahmenplan fr noch nicht bercksichtigte Elemente
Referenz Produktentwicklungs-Prozess: Festlegung der Soll-Ergebnisse pro Phase - dient als Orientierung- Abweichungen geben Hinweise auf Notwendigkeit einer weitergehenden Analyse
Q-M
anagement
QE-Plan
PM - bergeordnetes /
untergeordnetes SystemProduktentstehung
Separate Detaildarstellung unter www.bahnindustrie.info
Elemente des Leitfadens
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Entwurfsversion fr Steering Committee
Prinzipdarstellung des Produktentwicklungs-Prozesses (PEP) (Abb. 4)
ERG-Stufen 3.1 3.2 3.3 3.4
IRG-Stufen I II.I II.II II.III
Entstehungs- phase
Planen - AnforderungenInformationen - Zusamentragen - Erkennen von Lcken
Konzipieren- Funktionsstrukturen - prinzipielle Lsungen
Entwerfen und Gestalten modularer Strukturen Erarbeiten von Lsungen / Funktionsstrukturen
Gesamtentwurf
Funktionssicht Festgelegen und Beschreiben Hauptfunktionen
Festlegen und Beschreiben Gesamtfunktion und wesent- liche Teilfunktionen Festlegen wie Funktionen erfllt werden (Systementwurf) durch Funktionsstrukturen (inkl. Teilfunktionen) und Wirkprinzipien bzw. Funktions- architektur (Steuerung)
Aufteilung Elemente Steuerung (Verdrahtet / Software; ber- / untergeordnetes System)
Bauteilsicht Grobanordnung Baustruktur / -raum festgelegt (Black Box)
Grobanordnung Baustruktur / -raum festgelegt (Black Box)
Gestalten mageblicher Module (Teilsysteme und Sys-temelemente z.B. Baugruppen, Einzelteile) einschlielich Verknpfung (Schnittstellen) bzw. Programmierung der Softwaremodule (Steuerung)
Vorliegen aller wesentlichen gestalterischen Festlegungen. Abschluss Konstruktion und Verknpfung smtlicher Bauteile bzw. Softwaremodule (Steuerung) des Systems
Vereinbaren Projektkommu-nikation / Status / Bringe- /Holeschuld / Format der Kommunikation (z.B. VDB Requirement Interchange Format / RIF) mit dem Ziel des Austauschs mglichst vieler konkreter Informationen Terminplan mit Festlegung der Abstimmungszeitpunkte fr Schnittstellen
Strategie zur Vorgehensweise bezglich Abstimmung mit Be-treiber (Endkunde) und Unter-sttzung des Systemlieferanten durch Sub-System-Lieferant; Projektbezogener Informa- tionsaustausch bergeordnetes System - untergeordnetes System z.B. nderungsmanagement regelmige Abtimmung nach jeder Phase; Schrittweiser Ansatz fr die Synchronsiation der gesamten Lieferkette
Gesamte Lieferkette synchronisiert. Projektbezogener Informations- austausch bergeordnetes / untergeordnetes System Aktives Leben des nderungs-managements (bilateral) fr alle abgestimmten Themen - regelmige Abtimmung nach jeder Phase Laufende, protokollierte Fortschrittsverfolgung
Projektbezogener Infor- mationsaustausch System - Subsystem Aktives Leben des nderungs- managements (bilateral) fr alle abgestimmten Themen - regelmige Abtimmung nach jeder Phase
QE-Plan der Systeme auf Basis der Reifegrad- analyse (ERG / IRG) Plan fr noch nicht bercksichtigte Elemente
Fortgeschriebener, aktualisierter analysebasierter QE-Plan - Bewertung der Elemente am kritischen Pfad - Review nach jeder Phase
Manahmenplan fr noch nicht bercksichtigte Elemente
ProjektPhasen
Angebot / Klrung Konzept Intermediate Design Final Design Fertigung Fertigung Typtest vor Integra-tion / Erstmuster-
prfung (EMP)
Inbetriebsetzung (IBS) statisch
Inbetriebsetzung (IBS) dynamisch
Erteilung Inbetrieb-nahmegenehmigung
(IBG)
Betrieb /Gewhrleistung
Q-M
anag
emen
t Q
E-Pl
anPM
- b
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III IV.I IV.II IV.III V
Eigenschaftsabsicherung durch Verifizierung / Validierung
Versuchstrger seriennahes Produkt Erstmuster
Erstmuster / Serienelement in bergeordnetes System integriert
Erstmuster / Serienelement in bergeordnetes System integriert Anpassung / Programmierung integrativer Teil (ber- / untergeordnetes System) der Software (Steuerung) bis zur dynamischen IBS
Serienelement in bergeordnetes System integriert
Serienelement in bergeordnetes System integriert
Projektbezogener Informationsaustausch System - Subsystem Aktives Leben des nderungsmanagements (bilateral) fr alle abgestimmten Themen - regelmige Abtimmung nach jeder Phase
Fortgeschriebener, aktualisierter analysebasierter QE-Plan - Bewertung der Elemente am kritischen Pfad - Review nach jeder Phase Manahmenplan fr noch nicht bercksichtigte Elemente
Referenz Produktentwicklungs-Prozess: Festlegung der Soll-Ergebnisse pro Phase - dient als Orientierung- Abweichungen geben Hinweise auf Notwendigkeit einer weitergehenden Analyse
Q-M
anagement
QE-Plan
PM - bergeordnetes /
untergeordnetes SystemProduktentstehung
Separate Detaildarstellung unter www.bahnindustrie.info
Elemente des Leitfadens
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Entwurfsversion fr Steering Committee
DieIntegrationderLieferkettebeiderEntwicklungvonSchienenfahrzeugenisteinwesentli-cherErfolgsfaktordenndieGesamtsystemesindausuntergeordnetenSystemenaufgebaut,undderGroteilvonihnenmussprojektspezifischangepasstbzw.entwickeltwerden.StandderTechniksindBaukasten-bzw.Plattformlsungen:DieSystemewerdendabeiimVorfeldfrspezifizierteAnwendungsflleentwickelt.DabeimssendieHerstellerallerdingssicher-stellen,dassdieursprnglichenAnforderungenandieSystemeauchdenAnforderungendesneuenSystemsentsprechen.AuchhierhilftdasQE-VorgehensmodelldenEntwicklern,indemeseinesystematischeAnalysefrdieIdentifikationvonAbweichungenermglicht.TeilweiseknnendieAnforderungenandieuntergeordnetenSystemeerstinderKonzeptpha-sedesGesamtsystemsspezifiziertwerden,davordiesemZeitpunktnichtalleerforderlichenInformationenvorliegen.DarumknnendieseSystemeerstdanachentwickeltwerden.Dabeiverkrztsichi.d.R.dieEntwicklungszeitfrdieuntergeordnetenSysteme.DiesesRisikokannmitdemVerfahrendesSimultaneousEngineering(auchConcurrentEngineering)minimiertwerden.UmsieindasbergeordneteSystemeinfgenzuknnen,mssenuntergeordneteSystemenachderTyptest-undErstmusterprfungsptestenszurstatischenInbetriebsetzungphysischindasGesamtsystemintegriertsein.JenachProjektmussdieIntegrationjedochschondeutlichfrherimMontageprozesserfolgen.Dasfhrtdazu,dassderEntwicklungs-prozessesderuntergeordnetenSystemenachdemdesGesamtsystemsstartet,abervorihmendet.IndiesemFallmussdieEntwicklungszeitfrdieSubsystemekrzerseinalsdiefrdasGesamtsystem.DieKaskadierungzwischendenPartnernderLieferkettezeigtAbbildung5.
DieKaskadierunginnerhalbderLieferkette(Abb.5)
Kaskadierung des PEP vom Gesamtsystem auf die Lieferkette: bergeordnetes (Gesamt-) System-Hersteller> Untergeordnetes System-Hersteller > Unter-untergeordnetes- (Komponenten) System-Hersteller
PEP des bergeordneten und der untergeordneten Systeme (Lieferkette) haben dieselbe Struktur PEP des untergeordneten Systems / Lieferkette erfolgt zeitlich versetzt und gestaucht
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Die Integration der Lieferkette
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17
Entwurfsversion fr Steering Committee
3.2DieReifegradmodellefrEinsatzreifegrade(ERG)undIntegrationsreifegrade(IRG)
Reifegradmodelleermglichenes,denEntwicklungsstandkomplexerSystemenachvollzieh-barzuermitteln.DieBeurteilungdesReifegradeserfolgtdabeiaufBasisspezifischdefinierterMerkmale.IhnensindstufenweiseunterschiedlicheAnforderungenzugeordnet.DerErfllungsgraddieserAnforderungsstufenlegtdenReifegraddesSystemsfest.Reifegrad-modellemachensomitdenFortschrittkomplexerSystemewhrendderProduktentwicklungtransparent.NebendendefiniertenMerkmalenspielenhierauchregelmigeBewertungendesSystemszufestgelegtenZeitpunktenhufigzujederPhaseeinezentraleRolle.Abbildung6zeigtdasPrinzipvonReifegradmodellen.
DasPrinzipvonReifegradmodellen[AKK2013](Abb.6)
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Bewerter/
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und Merkmalsausprgungen
Reifegradmodell
Reifegradstufen 1 2 ... n Merkmal 1 Anfor. 1.1 Anfor. 1.2 ... Anfor. 1.n
Merkmal 2 Anfor. 2.1 Anfor. 2.2 ... Anfor. 2.n ... ... ... ... ... Merkmal m Anfor. m.1 Anfor. m.2 ... Anfor. m.n
Die Reifegradmodelle fr ERG und IRG
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18
Entwurfsversion fr Steering Committee
EinReifegradgiltnurdannalserreicht,wennnichtnurdiedort,sondernauchdieindervorhergehendenStufebeschriebenenKriterienerreichtwurdendieReifegradebauenalsoaufeinanderauf[AHL2005].IstdasnichtderFall,wirdderReifegraddesSystemsaufdiejenigeStufezurckgesetzt,diebereitserflltwurde.EinSystemerreichteinehhereReifegradstufenurdann,wennesdiehhereStufebeiallendefiniertenMerkmalenerflltderReifegradorientiertsichalsoamjeweilsschwchstenGlieddesSystems.
AuchinanderenIndustrienwurdenbereitsReifegradmodelleerfolgreichetabliert,z.B.inderLuft-undRaumfahrt,inwelcherTechnologiereifegradeAnwendungfinden.Dieseunterschei-densichzwarnichtindergrundstzlichenLogik,allerdingswerdenindiesemLeitfadenfrSchienenfahrzeugeEinsatzreifeundIntegrationsreifegetrenntbetrachtetundanschlieendkombiniert,dahierinderRegeletablierteSubsystememitInnovationenverbundenwerden.
InAnlehnungandasReifegradmodellderNASAbestehtdasEinsatzreifegradmodellfrSchie-nenfahrzeugeebenfallsausneunStufen,wobeidieEngineering-PhaseinvierUnterstufenERG3.1ERG3.4unterteiltist.MitihnenlsstsichderEntwicklungsfortschrittindieserfrdenProjekterfolgentscheidendenProzessphasedarstellen.DiezugrundegelegtenPhasenleitensichausdengenerischenEntwicklungsphasenderVDI-Konstruktionsrichtlinien2206und2221ab[VDI2206,VDI2221].
DiePhasenderEigenschaftsabsicherungorientierensichametabliertenVerifizierungs-undValidierungsprozessvonSchienenfahrzeugen.
DasModelldesIntegrationsreifegrades(IRG)bestehtausfnfStufen,auchhierwirddiePhasedesEngineeringsweiterunterteilt.DieStufenIRGII.IbisII.IIIbercksichtigendenschrittwei-senAbstimmungsprozessderSchnittstellenzwischenber-unduntergeordnetemSystem.EineschrittweiseAbstimmungisthiermeistunverzichtbar,dadiekurzenProjektlaufzeitenblicherweiseeinesimultaneEntwicklungderSystemeerfordern.DieEigenschaftsabsiche-rungistebenfallsindiePhasenIRGIV.IbisIV.IIIunterteilt,umdenFortschrittwhrendderInbetriebsetzungauchhiermessbarzumachen.
EineinhaltlicheKurzbeschreibungderReifegradstufenERGundIRGzeigtAbbildung7.
Die Reifegradmodelle fr ERG und IRG
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19
Entwurfsversion fr Steering Committee
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20
Entwurfsversion fr Steering Committee
DerERGbewertetdenErfllungsgradderFunktionstchtigkeiteinesabgegrenztenSystems.ErlegtdenFokusaufdieErfllungderAnforderungen,dieandasSystemgestelltsind:Erbeschreibt,wasdiesesSystemleistet.
DerIntegrationsreifegradbewertetdenErfllungsgradderFunktionstchtigkeitdesZusam-menwirkensmehrererSysteme.ErgibtdenStatuseinesSystemsgegenberdembergeord-netenSysteman:ErflltesalleAnforderungen,umineinbergeordnetesSystemintegriertzuwerdenundindieserUmgebungseineAnforderungenzuerfllen?
DieAbgrenzungvonEinsatz-undIntegrationsreifegradistinAbbildung8dargestellt.
DieAbgrenzungvonEinsatz-undIntegrationsreife(ERG/IRG)(Abb.8)
ERGEinsatzreifegradeinesSystemsAnforderungenerfllt?
InnerhalbdesSystemsINTRA
bergeordnetes System (Gesamtsystem)
IRGIntegrationsreifegradeinesuntergeordnetenSystemsineinbergeordnetesSystem
Anforderungenerfllt?ZwischendenSystemenINTER
untergeordnetes System (Subsystem)
Messung des ERG- normierte Abfrage Zustand des Systems (z.B. Modell oder Erstmuster)- Inhalt / Umsetzung - Vergleich Ergebnisse mit SOLL-ERG pro Phase (Referenz)
Fokus ERGBetrachtungsebene innerhalb des untergeordneten Systems Erfllungsgrad der Anforderungen z.B. - Khlleistung Klimagert - Bereitstellen eines definierten Drehmoments
Messung des IRG- normierte Abfrage Zustand des Systems (z.B. Stand-alone oder in bergeordnetes System integriert)- Inhalt / Umsetzung - Vergleich Ergebnisse mit SOLL-IRG pro Phase (Referenz)
FokusIRGBetrachtungsebene zwischen den ber- / untergeordneten Systemen Erfllungsgrad der Anforderungen an Integration z.B. - Bercksichtigen der definierten Beschleunigungen - Einhalten des definierten Bauraums durch das untergeordnete System
- bergeordnetes System definiert Anforderungen der Integration (funktional / nicht-funktional)- IRG-Reifegradmodell kann zwischen allen ber- / untergeordneten Systemen in der Lieferkette angewendet werden- Untergeordnetes System meldet Erfllungsgrad IRG an bergeordnetes System- Unabhngige Betrachtung ERG / IRG nur mglich bei identischen Anforderungen / Rahmenbedingungen (Plattformlsungen mssen fr alle Anforderungen eines neuen Anwendungsprojektes validiert sein)- nderung der Randbedingungen ziehen i. d. R nderungen an Systemen nach sich => neue Analyse / Einstufung
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Die Reifegradmodelle fr ERG und IRG
-
21
Entwurfsversion fr Steering Committee
BeiderMessungdesErfllungsgradesmssenalleAnforderungenbercksichtigtwerdendienicht-funktionalenebensowiediefunktionalen.DieAnforderungenderIntegrationwerdenimWesentlichendurchdasbergeordneteSystemdefiniert:DasuntergeordneteSystemmussdiesesowiedieeigenenAnforderungenerfllenunddenErfllungsgradandasbergeordneteSystemmelden.DieAnforderungen,diesichausderIntegrationergeben,be-einflussendieEntwicklungeinesuntergeordnetenSystemsmageblichseineRealisierungwirdbeispielsweisestarkvondemzurVerfgungstehendenBauraumoderdenzuerfllen-denVorschriftenbeeinflusst.
DieAnforderungenandiezuintegrierendenuntergeordnetenSystememssendaherzuBeginnihrerEntwicklungbekanntsein.IstdasnichtderFall,wirdinderPraxishufigmitAnnahmengearbeitet.Fallsdiesenichtzutreffen,mssenzahlreicheEntscheidungenrevidiertwerdenwasinderRegelmitDoppelaufwandundzustzlichemZeitbedarfverbundenist.Innovationenbzw.KomponentenmitEinsatzreifegraden1und2kommenimAllgemeinennichtfrdieRealisierungkonkreterSchienenfahrzeugprojekteinFrage,sondernwerdenda-vonunabhngigimVorfeldentwickelt.
FrdieEinordnungeinesSystemsineineReifegradstufeistesnotwendig,dieSystemeent-sprechendihrerMerkmale(z.B.physischerZustanddesProduktes,Funktion,Bauteil)zuana-lysierenundStufenderErfllungderAnforderungenfestzulegen.DieSoll-GrenderStufenderMerkmalesindinAbbildung9dargestellt.DieStufenorientierensichdabeiamgeneri-schenProduktentwicklungs-Prozess.DarumsinddiePhasendesPEPundderReifegradstufenidentisch.EinebesondereBedeutungkommtderFunktionssichtzu:ObwohldieEntwicklungs-prozessevonSystemenmeistaufdenfunktionalenAnforderungenberuhen,stehtdieBauteil-sichtbeiihrerAnalysehufigimVordergrund.EineVergleichbarkeitderReifegradeistjedochnurunterBercksichtigungsowohlderFunktions-alsauchderBauteilsichtmglich.
DiekonkreteEinstufungindieunterschiedlichenStufenvonERGundIRGerfolgtaufBasisderErfllungvonSoll-Ergebnissenbzw.aufBasisderNachweisedarber,welchenProzessphasensiezugeordnetsind(sieheAbbildung9).DieSoll-ErgebnissederProzessphasengliedernsichindieKategoriendesZustandsdesSystems(z.B.Modell,Erstmuster),derFunktions-undBau-teilsicht.ZustzlichsindNachweisezurErfllungderSoll-Ergebnisseaufgefhrt.
Abbildung9zeigtdieTabellezurBestimmungderReifegradstufen.
Die Reifegradmodelle fr ERG und IRG
-
22
Entwurfsversion fr Steering Committee
Die Reifegradmodelle fr ERG und IRG
Prinzipdarstellung zur Bestimmung der Reifegradstufen (Abb. 9) Teil 1
PEP-Entstehungshase Planen - Anforderungen Informationen - Zusamentragen - Erkennen von Lcken
Konzipieren - Funktionsstrukturen- prinzipielle Lsungen
Entwerfen und Gestalten modularer StrukturenErarbeiten von Lsungen / Funktionsstrukturen
Gesamtentwurf
Physischer Zustand / Bedingungen Test
Modell
Simulation / Beschreibung
ERG
Stufen des Einsatzreifegrads
3.1 3.2 3.3 3.4
Funktionssicht Vollstndige Information zur Interaktion (physikalisch, ver- fahrenstechnisch, Information, etc.) mit anderen Systemen (Integration) d.h. z.B. welche Beschleunigungen mssen bercksichtigt werden Lsungen fr kritische Anforderungen Hauptfunktionen (d.h magebliche) festgelegt
Funktionsstrukturen und Wirkprinzipien fr alle funktionalen AnforderungenZuordnung Funktion / Wirkprinzip BauelementProdukt vollstndig konzipiert - Systementwurf (domnenbergreifendes Lsungskonzept)
Festlegen der Eigenschaftsabsicherung (Validierungsprinzip)
Bauteilsicht Vollstndige Information und Be-schreibung der Merkmale des SystemsGesetze, Vorschriften, Normen Einsatzprofil, Fahrzeug-Konfigurationspezielle Anforderungen KundeSchnittstellen (Stoff, Energie, Information) an die zu konstruieren-den Bauelemente z.B. Baustruktur / -raum, Klima, Dynamik
Bauelemente einer Funktionsstruktur erfllen Anforderungen an diese Funktionsstruktur Festlegen der Eigenschaftsabsicherung (Verifizierungs- / Validierungsprinzip)
Konstruktion aller Bauelemente abgeschlossenAlle Bauelemente in System integriertZusammenwirkende Bauelemente erfllen Anforderungen
Nachweise ERG - Fahrzeug-Prinzipstruktur (Powerpoint-Design) - Clause by Clause Kommentierung der Anforderungen des Lastenheftes - Benennung der relevanten Haupt- und Teilfunktionen in Anlehnung an EN 15380-4 zweite Ebene- Beschreibung der Abweichungen gem Checklisten nicht-funktionale Anforderungen und funktionale Anforderungen
- Pflichtenheft - Gesamtanordnung (ausgearbeitete Fahrzeug-Struktur)- Einbaurume- Draft Gewichtsbilanz - Vorlegen Schnittstellenbeschreibung
3-D Modell (Preliminary) - bergabe smtlicher Fertigungsunterlagen- Freigabe Schaltplne- freigegebener Validierungsplan inkl. grober Festlegung der Nachweisfhrung (Typtests)
IRG Stufen des Inte-
grationsreifegradsI II.I II.II II.III
Eigenschaftsabsicherung durch Verifizierung und Validierung (Umfnge Stand-alone)
Eigenschaftsabsicherung durch Verifizierung / Validierung
Erstmuster(Versuchsaufbau im Fall vorge-zogener Systemqualifizierung) nicht in bergeordnetes System integriertTest - nicht in bergeordnetes System integriert (Stand-alone)
Erstmuster(Versuchsaufbau im Fall vorgezogener Systemqualifizierung) in bergeordnetes System integriert, Test des Systems, in stehendes (statisch) bergeordnetes System integriert
Erstmuster (seriennahes Produkt im Fall vorgezogener Systemqualifi-zierung) in bergeordnetes System integriert,
Test unter Testbetrieb- (ERG 6) oder Probebetrieb- (ERG 7) Bedingungen
Serienprodukt in bergeordnetes System integriert,
Test unter Bedingungen des Zulassungs- oder Abnahme-Betriebs
Serienprodukt in bergeordnetes System integriert,
Einsatz unter Bedingungen des spezifizierten Betriebs
4 5 6 / 7 8 9
Nachweis Erfllen smtlicher funktionaler Anforderungen soweit fr Typtest und Erstmusterprfung (EMP) definiert und prfbar
Nachweis Erfllen smtlicher funktionaler Anforderungen (statisch)
Nachweis Erfllen smtlicher funktionaler Anforderungen (dynamisch)
Nachweis Erfllen smtlicher funktionaler Anforderungen (Zulassung / Abnahme)
Nachweis Erfllen smtlicher funktionaler Anforderungen (Betriebseinsatz)
Nachweis Erfllen smtlicher Anforderungen an Bauelemente soweit fr Typtest und Erstmuster- prfung (EMP) definiert und prfbar
Nachweis Erfllen smtlicher Anforderungen an Bauelemente (statisch)
Nachweis Erfllen smtlicher Anforderungen an Bauelemente (dynamisch)
Nachweis Erfllen smtlicher Anforderungen an Bauelemente (Zulassung / Abnahme)
Nachweis Erfllen smtlicher Anforderungen an Bauelemente (Betriebseinsatz)
Nachweis Erfllung Anforderungen an untergeordnetes System (EMP-Protokoll)
Typtestprotokolle (vor Integration)
Typtestprotokolle (Integration-statisch)
Typtestprotokolle (Integration-dynamisch)
IBGZulassungsbescheinigung Abnahmeprotokoll
Innerhalb eines Jahreszyklus liegen keine Meldungen ber notwendige, konstruktive Anpassungen vor
III IV.I IV.II IV.III V
ProjektPhasen
Angebot / Klrung Konzept Intermediate Design Final Design Fertigung Fertigung Typtest vor Integra-tion / Erstmuster-
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Inbetriebsetzung (IBS) statisch
Inbetriebsetzung (IBS) dynamisch
Erteilung Inbetrieb-nahmegenehmigung
(IBG)
Betrieb /Gewhrleistung
Hinweis: Der zweite Teil der Grafik befindet sich auf der nchsten Doppelseite.
Separate Detaildarstellung unter www.bahnindustrie.info
-
23
Entwurfsversion fr Steering Committee
Die Reifegradmodelle fr ERG und IRG
Prinzipdarstellung zur Bestimmung der Reifegradstufen (Abb. 9) Teil 1
PEP-Entstehungshase Planen - Anforderungen Informationen - Zusamentragen - Erkennen von Lcken
Konzipieren - Funktionsstrukturen- prinzipielle Lsungen
Entwerfen und Gestalten modularer StrukturenErarbeiten von Lsungen / Funktionsstrukturen
Gesamtentwurf
Physischer Zustand / Bedingungen Test
Modell
Simulation / Beschreibung
ERG
Stufen des Einsatzreifegrads
3.1 3.2 3.3 3.4
Funktionssicht Vollstndige Information zur Interaktion (physikalisch, ver- fahrenstechnisch, Information, etc.) mit anderen Systemen (Integration) d.h. z.B. welche Beschleunigungen mssen bercksichtigt werden Lsungen fr kritische Anforderungen Hauptfunktionen (d.h magebliche) festgelegt
Funktionsstrukturen und Wirkprinzipien fr alle funktionalen AnforderungenZuordnung Funktion / Wirkprinzip BauelementProdukt vollstndig konzipiert - Systementwurf (domnenbergreifendes Lsungskonzept)
Festlegen der Eigenschaftsabsicherung (Validierungsprinzip)
Bauteilsicht Vollstndige Information und Be-schreibung der Merkmale des SystemsGesetze, Vorschriften, Normen Einsatzprofil, Fahrzeug-Konfigurationspezielle Anforderungen KundeSchnittstellen (Stoff, Energie, Information) an die zu konstruieren-den Bauelemente z.B. Baustruktur / -raum, Klima, Dynamik
Bauelemente einer Funktionsstruktur erfllen Anforderungen an diese Funktionsstruktur Festlegen der Eigenschaftsabsicherung (Verifizierungs- / Validierungsprinzip)
Konstruktion aller Bauelemente abgeschlossenAlle Bauelemente in System integriertZusammenwirkende Bauelemente erfllen Anforderungen
Nachweise ERG - Fahrzeug-Prinzipstruktur (Powerpoint-Design) - Clause by Clause Kommentierung der Anforderungen des Lastenheftes - Benennung der relevanten Haupt- und Teilfunktionen in Anlehnung an EN 15380-4 zweite Ebene- Beschreibung der Abweichungen gem Checklisten nicht-funktionale Anforderungen und funktionale Anforderungen
- Pflichtenheft - Gesamtanordnung (ausgearbeitete Fahrzeug-Struktur)- Einbaurume- Draft Gewichtsbilanz - Vorlegen Schnittstellenbeschreibung
3-D Modell (Preliminary) - bergabe smtlicher Fertigungsunterlagen- Freigabe Schaltplne- freigegebener Validierungsplan inkl. grober Festlegung der Nachweisfhrung (Typtests)
IRG Stufen des Inte-
grationsreifegradsI II.I II.II II.III
Eigenschaftsabsicherung durch Verifizierung und Validierung (Umfnge Stand-alone)
Eigenschaftsabsicherung durch Verifizierung / Validierung
Erstmuster(Versuchsaufbau im Fall vorge-zogener Systemqualifizierung) nicht in bergeordnetes System integriertTest - nicht in bergeordnetes System integriert (Stand-alone)
Erstmuster(Versuchsaufbau im Fall vorgezogener Systemqualifizierung) in bergeordnetes System integriert, Test des Systems, in stehendes (statisch) bergeordnetes System integriert
Erstmuster (seriennahes Produkt im Fall vorgezogener Systemqualifi-zierung) in bergeordnetes System integriert,
Test unter Testbetrieb- (ERG 6) oder Probebetrieb- (ERG 7) Bedingungen
Serienprodukt in bergeordnetes System integriert,
Test unter Bedingungen des Zulassungs- oder Abnahme-Betriebs
Serienprodukt in bergeordnetes System integriert,
Einsatz unter Bedingungen des spezifizierten Betriebs
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Nachweis Erfllen smtlicher funktionaler Anforderungen soweit fr Typtest und Erstmusterprfung (EMP) definiert und prfbar
Nachweis Erfllen smtlicher funktionaler Anforderungen (statisch)
Nachweis Erfllen smtlicher funktionaler Anforderungen (dynamisch)
Nachweis Erfllen smtlicher funktionaler Anforderungen (Zulassung / Abnahme)
Nachweis Erfllen smtlicher funktionaler Anforderungen (Betriebseinsatz)
Nachweis Erfllen smtlicher Anforderungen an Bauelemente soweit fr Typtest und Erstmuster- prfung (EMP) definiert und prfbar
Nachweis Erfllen smtlicher Anforderungen an Bauelemente (statisch)
Nachweis Erfllen smtlicher Anforderungen an Bauelemente (dynamisch)
Nachweis Erfllen smtlicher Anforderungen an Bauelemente (Zulassung / Abnahme)
Nachweis Erfllen smtlicher Anforderungen an Bauelemente (Betriebseinsatz)
Nachweis Erfllung Anforderungen an untergeordnetes System (EMP-Protokoll)
Typtestprotokolle (vor Integration)
Typtestprotokolle (Integration-statisch)
Typtestprotokolle (Integration-dynamisch)
IBGZulassungsbescheinigung Abnahmeprotokoll
Innerhalb eines Jahreszyklus liegen keine Meldungen ber notwendige, konstruktive Anpassungen vor
III IV.I IV.II IV.III V
ProjektPhasen
Angebot / Klrung Konzept Intermediate Design Final Design Fertigung Fertigung Typtest vor Integra-tion / Erstmuster-
prfung (EMP)
Inbetriebsetzung (IBS) statisch
Inbetriebsetzung (IBS) dynamisch
Erteilung Inbetrieb-nahmegenehmigung
(IBG)
Betrieb /Gewhrleistung
Hinweis: Der zweite Teil der Grafik befindet sich auf der nchsten Doppelseite.
Separate Detaildarstellung unter www.bahnindustrie.info
-
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Entwurfsversion fr Steering Committee
Die Reifegradmodelle fr ERG und IRG
Prinzipdarstellung zur Bestimmung der Reifegradstufen (Abb. 9) Teil 2
ProjektPhasen
Angebot / Klrung Konzept Intermediate Design Final Design Fertigung Fertigung Typtest vor Integration / Erstmuster-
prfung (EMP)
Inbetriebsetzung (IBS) statisch
Inbetriebsetzung (IBS) dynamisch
Erteilung Inbetrieb-nahmegenehmigung
(IBG)
Betrieb /Gewhrleistung
PEP-Entstehungshase Planen - Anforderungen Informationen - Zusamentragen - Erkennen von Lcken
Konzipieren - Funktionsstrukturen - prinzipielle Lsungen
Entwerfen und Gestalten modularer StrukturenErarbeiten von Lsungen / Funktionsstrukturen
Gesamtentwurf
Physischer Zustand / Bedingungen Test
Modell
Simulation / Beschreibung
ERG Stufen des
Einsatzreifegrads3.1 3.2 3.3 3.4
IRG
Stufen des Inte- grationsreifegrads
I II.I II.II II.III
Funktionssicht Systembergreifende Funktionen definiert und Hauptfunktionen aufgeteilt (Welches System macht was?)
Festlegen smtlicher systembergreifender Funktionen (inkl. Neben- und abgeleitete; funktionale Architektur), Funktionsstrukturen und Wirkprinzipien
Alle bergreifenden Funktionen werden erfllt
Bauteilsicht(Schnittstelle - StoffEnergieInformation)
Festlegung Schnittstellen (Stoff, Energie, Information)und Interaktion (physikalisch, verfahrenstechnisch, etc.)
Generierung vollstndiger Information fr untergeordnetes Systemfunktionale Anforderungen;nicht-funktionale Anforderungen und Merkmale: Gesetze, Vorschriften, Normen Einsatzprofil, Fahrzeug-Konfigurationspezielle Anforderungen KundeSchnittstellen (Stoff, Energie, Information) an die zu konstruierenden Bauelemente z.B. Baukonzept / -raum, Klima, Dynamik
Detailfestlegung Schnittstellen fr Elemente der spezifischen Phase;Festschreiben der Datenschnitt-stelle fr Teilsysteme, welche durch komplexe Software gekennzeich-net sind und Rckkopplung auf Stromlaufplan des Zuges und/oder untereinander haben. Umsetzung von Software (TCMS - Train Control Monitoring System) kann zu einem spteren Zeitpunkt in einem gesonderten Zyklus erfolgen.
Detailfestlegung aller Schnittstellen
Nachweise IRG Beschreibung der Abweichungen gem Checklisten nicht-funktionale / funktionale Anforderungen
Vorlegen Tec. Spec. zur Beschaffung Elemente und untergeordnetes System (inkl. Schnittstellenbeschreibung)
Freigabe Schnittstellen (Protokolle)
Freigabe Datenschnittstellen (Protokolle)
Eigenschaftsabsicherung durch Verifizierung und Validierung (Umfnge Stand-alone)
Eigenschaftsabsicherung durch Verifizierung / Validierung
Erstmuster(Versuchsaufbau im Fall vorgezogener Systemqualifizierung) nicht in bergeordnetes System integriert, Test - nicht in bergeordnetes System integriert (Stand-alone)
Erstmuster(Versuchsaufbau im Fall vorgezogener Systemqualifizierung) in bergeordnetes System integriert; Test des Systems, in stehendes (statisch) bergeordnetes System integriert
Erstmuster (Seriennahes Produkt im Fall vorgezogener Systemqualifi-zierung) in bergeordnetes System integriert,
Test unter Testbetrieb- (ERG 6) oder Probebetrieb- (ERG 7) Bedingungen
Serienprodukt in bergeord- netes System integriert,
Test unter Bedingungen des Zulassungs- oder Abnahme-Betriebs
Serienprodukt in bergeord- netes System integriert,
Einsatz unter Bedingungen des spezifizierten Betriebs
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III IV.I IV.II IV.III V
Definierter Input von ber- geordnetem System lst definierte Funktion an nicht integriertem untergeordnetem System aus (Testumgebung z. B Signal auf Pin x lst ffnen der Tr aus)
Definierte Interaktion erfllt / lst definierte Funktion / Rckmeldung des untergeordneten Systems aus
Aus Sicht des untergeordneten Systems, berprfung, Anbindung an bergeordnete und andere Systeme
Erfllen Anforderungen an Interaktion
Protokoll (EMP) Typtest Protokoll (statisch) Typtest Protokoll (dynamisch) IBGZulassungsbescheinigung Abnahmeprotokoll
Innerhalb eines Jahreszyklus liegen keine Meldungen ber notwendige, konstruktive Anpassungen vor
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Entwurfsversion fr Steering Committee
Die Reifegradmodelle fr ERG und IRG
Prinzipdarstellung zur Bestimmung der Reifegradstufen (Abb. 9) Teil 2
ProjektPhasen
Angebot / Klrung Konzept Intermediate Design Final Design Fertigung Fertigung Typtest vor Integration / Erstmuster-
prfung (EMP)
Inbetriebsetzung (IBS) statisch
Inbetriebsetzung (IBS) dynamisch
Erteilung Inbetrieb-nahmegenehmigung
(IBG)
Betrieb /Gewhrleistung
PEP-Entstehungshase Planen - Anforderungen Informationen - Zusamentragen - Erkennen von Lcken
Konzipieren - Funktionsstrukturen - prinzipielle Lsungen
Entwerfen und Gestalten modularer StrukturenErarbeiten von Lsungen / Funktionsstrukturen
Gesamtentwurf
Physischer Zustand / Bedingungen Test
Modell
Simulation / Beschreibung
ERG Stufen des
Einsatzreifegrads3.1 3.2 3.3 3.4
IRG
Stufen des Inte- grationsreifegrads
I II.I II.II II.III
Funktionssicht Systembergreifende Funktionen definiert und Hauptfunktionen aufgeteilt (Welches System macht was?)
Festlegen smtlicher systembergreifender Funktionen (inkl. Neben- und abgeleitete; funktionale Architektur), Funktionsstrukturen und Wirkprinzipien
Alle bergreifenden Funktionen werden erfllt
Bauteilsicht(Schnittstelle - StoffEnergieInformation)
Festlegung Schnittstellen (Stoff, Energie, Information)und Interaktion (physikalisch, verfahrenstechnisch, etc.)
Generierung vollstndiger Information fr untergeordnetes Systemfunktionale Anforderungen;nicht-funktionale Anforderungen und Merkmale: Gesetze, Vorschriften, Normen Einsatzprofil, Fahrzeug-Konfigurationspezielle Anforderungen KundeSchnittstellen (Stoff, Energie, Information) an die zu konstruierenden Bauelemente z.B. Baukonzept / -raum, Klima, Dynamik
Detailfestlegung Schnittstellen fr Elemente der spezifischen Phase;Festschreiben der Datenschnitt-stelle fr Teilsysteme, welche durch komplexe Software gekennzeich-net sind und Rckkopplung auf Stromlaufplan des Zuges und/oder untereinander haben. Umsetzung von Software (TCMS - Train Control Monitoring System) kann zu einem spteren Zeitpunkt in einem gesonderten Zyklus erfolgen.
Detailfestlegung aller Schnittstellen
Nachweise IRG Beschreibung der Abweichungen gem Checklisten nicht-funktionale / funktionale Anforderungen
Vorlegen Tec. Spec. zur Beschaffung Elemente und untergeordnetes System (inkl. Schnittstellenbeschreibung)
Freigabe Schnittstellen (Protokolle)
Freigabe Datenschnittstellen (Protokolle)
Eigenschaftsabsicherung durch Verifizierung und Validierung (Umfnge Stand-alone)
Eigenschaftsabsicherung durch Verifizierung / Validierung
Erstmuster(Versuchsaufbau im Fall vorgezogener Systemqualifizierung) nicht in bergeordnetes System integriert, Test - nicht in bergeordnetes System integriert (Stand-alone)
Erstmuster(Versuchsaufbau im Fall vorgezogener Systemqualifizierung) in bergeordnetes System integriert; Test des Systems, in stehendes (statisch) bergeordnetes System integriert
Erstmuster (Seriennahes Produkt im Fall vorgezogener Systemqualifi-zierung) in bergeordnetes System integriert,
Test unter Testbetrieb- (ERG 6) oder Probebetrieb- (ERG 7) Bedingungen
Serienprodukt in bergeord- netes System integriert,
Test unter Bedingungen des Zulassungs- oder Abnahme-Betriebs
Serienprodukt in bergeord- netes System integriert,
Einsatz unter Bedingungen des spezifizierten Betriebs
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III IV.I IV.II IV.III V
Definierter Input von ber- geordnetem System lst definierte Funktion an nicht integriertem untergeordnetem System aus (Testumgebung z. B Signal auf Pin x lst ffnen der Tr aus)
Definierte Interaktion erfllt / lst definierte Funktion / Rckmeldung des untergeordneten Systems aus
Aus Sicht des untergeordneten Systems, berprfung, Anbindung an bergeordnete und andere Systeme
Erfllen Anforderungen an Interaktion
Protokoll (EMP) Typtest Protokoll (statisch) Typtest Protokoll (dynamisch) IBGZulassungsbescheinigung Abnahmeprotokoll
Innerhalb eines Jahreszyklus liegen keine Meldungen ber notwendige, konstruktive Anpassungen vor
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Entwurfsversion fr Steering Committee
3.3PhasenzuordnungderSoll-ErgebnisseundReifegradedesReferenzprozesses(PEP)
BeiderFestlegungderphasenspezifischenSoll-ErgebnissedesReferenzprozesseswurdenVereinfachungengetroffen.SiebetreffendieZuordnungderSoll-Entwicklungsinhalte,derSoll-EinsatzreifegradeundderSoll-IntegrationsreifegradezudeneinzelnenPhasen.
DerReferenzprozesslegtfrdiePhasendieSoll-ErgebnissederKategoriensowiedieStufenderSoll-,Einsatz-undIntegrationsreifegradefest.SowerdendieReifegradstufendesERGunddesIRGmitdeneinzelnenPhasensynchronisiert,obwohlessichumunterschiedlicheAnaly-senundEinordnungeninStufenhandelt.DieRandbedingungenfrdieIntegrationetwadieFestlegungvonBaurumensindeinwichtigerInputfrdieEntwicklungeinesuntergeord-netenSystemsundmssenzuBeginnseinerEntwicklungvorliegen.
DieErfllungsgradederSoll-ErgebnissedesEinsatzreifegradsunddesIntegrationsreifegradswerdeninderKlrungsphasegeprftundsindGrundlagefrdieEinstufungderjeweiligenReifegradeIRGbzw.ERG.ErfllteinSystembeispielsweisedasSoll-ErgebniseinerStufedesERGnicht,wirdderReifegraddieserERG-Stufenichterreicht.DieAnalysedesERGistdabeiun-abhngigvonderZuordnungderIRG-Stufe.WerdendieSoll-ErgebnissederIRG-Stufeerreicht,soerreichtdasanalysierteSystemdenIRG-ReifegraddieserStufe.DerHandlungsbedarfzumBeispieldieAuswahldererforderlichenQE-ManahmenorientiertsichandemjeweilsgeringstenReifegrad.
DurchdenStatus-VergleichdesEntwicklungsprozessesmitdemReferenzprozesslassensichdiejenigenElementeidentifizieren,diedengeringstenReifegradaufweisen.SoknnengezieltQE-Manahmenergriffenwerden,diedasErreichenhhererReifegradeabsichern.
Esistzubeachten,dasseingeringerReifegradnichtzwangslufigmiteinemhohenRisikofrdieZielerreichungverbundenist:DasRisikoleitetsichausdemjeweiligenAufwandzurUmsetzungdernotwendigenQualityEngineering-Manahmen(Anzahl,Art,Umfang)ab.DieSchwierigkeit,dieKomplexittunddasRisikodernotwendigenQE-ManahmenwerdenvomkonkretenInhaltbestimmt,derfrdieZielerreichungdeshherenReifegradsnotwendigist.
BeinderungenvonAnforderungenwhrenddesEntwicklungsprozessesistdieselbeVorge-hensweisewiebeiderAnalyseanzuwenden.IndiesemFallmssendiejenigenElementeeinesSystemsidentifiziertwerden,andenennderungenvorgenommenwurdenbzw.dievondernderungbeeinflusstsind.DieEinstufungindiejeweiligenProzessphasenbzw.ERG/IRG-StufenerfolgtanhandderselbenKriterienwiebeiderursprnglichenAnalyse.nderungenimKonzeptfhreninderRegelzuZurckstufungenderERG-bzw.IRG-Stufen.DieneueEin-stufungerfolgtindiejenigenStufen,indenendienderungenvorgenommenwurden.
Phasenzuordnung der Soll-Ergebnisse und Reifegrade des PEP
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Entwurfsversion fr Steering Committee
3.4AnalysevonSystemenzurHerstellungderVergleichbarkeit
ZielderAnalysedernicht-funktionalenAnforderungenistes,relevanteBesonderheitenundAbweichungendurchsystematischeAbfragenzuidentifizierenundsosicherzustellen,dassdiesePunkteimEntwicklungsprozessbercksichtigtwerden.
DerErfllungsgradderKriteriendereinzelnenStufenwirddurchdieAnalysedesEntwick-lungsstandesderSystemefestgestellt.GrundlagedafristdieFunktions-undBauteilsichtaufdasjeweiligeSystem.DieseVorgehensweiseentsprichtEN15380-2(Bauteilsicht)undEN15380-4(Funktionssicht).
VerschiedeneAnalysenerforderneineunterschiedlicheSichtaufdieSystemeihreZuver-lssigkeitlsstsichbeispielsweisenurdurchElementeausbeidenSichtweisentheoretischberechnen:AusderFunktionsstrukturleitetsichdieVerknpfungderBauteileab,whrenddieZuverlssigkeitdereinzelnenBauteiledurchdieBauteileselbstfestgelegtist.SystemeausidentischenBauteilen,diejedochunterschiedlichmiteinanderverknpftsind,werdenunter-schiedlicheZuverlssigkeitswerteaufweisen.RedundantverknpfteBauteilehabengrund-stzlicheinehhereZuverlssigkeitalsseriellverknpfteBauteile.
hnlicheberlegungenmssenfrdieVergleichbarkeitvonSystemenangestelltwerden:DieFunktionsstruktureinesSystemshateinewesentlicheBedeutungfrseinebertrag-barkeitalsBezugssystemaufeinneuesSystem.WirddieFunktionsstruktureinesSystemsbeiidentischenBauteilenverndert,lassensichdieErfahrungswerteausdemBetriebseinsatznurbedingtaufdasneueSystembertragen.
BeiderbernahmeeineserprobtenSystems(Bezugssystem)alsGrundlagefreinneuesSystemmitverndertenAnforderungenmssendieAuswirkungendieserVernderungenstrukturiertanalysiertwerden.EineVergleichbarkeitundbertragungderBetriebserfahrun-genmitdemBezugssystemaufdasneueSystemkannnurnachderAnalyseerfolgen.DieProzessschrittederfunktionalenSystemanalysenachEN15380-2undEN15380-4sindinAbbildung10dargestellt.AusgehendvonderFunktionssichtwerdendieFunktionsstrukturenunddieWirkmechanismenderHauptfunktionenanalysiertunddargestellt.HauptfunktioneneinesSystemssinddiemageblichenFunktionen.DieFunktionenvonSchienenfahrzeugensindinEN15380-4strukturiertunddefiniert.AufBasisderAnalyseerfolgteinVergleichzwischendemexistierendenSystemunddemneuenSystem.TretenbeiderFunktionsstrukturunddenWirkmechanismenUnterschiedeauf,sindweitergehendeAnalysenerforderlich.
Analyse von Systemen zur Herstellung der Vergleichbarkeit
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Entwurfsversion fr Steering Committee
AufBasisderfunktionalenAnalysenlassensichdenWirkmechanismendieBauelementebzw.KomponentenzuordnenandieserStellewerdendieFunktionssichtunddieProduktsichtverknpft.
DasThemaFunktionsstrukturisteinewesentlicheGrundlagefrdasmethodischeKonstru-ierenunddieWertanalysevonSystemen.AuchdieVDI-Richtlinien2206und2221,diedenKonstruktionsprozessvonSystemenbeschreiben,basierenaufFunktionsstrukturen.
3.4.1 Strukturierung von Anforderungen funktional und nicht-funktional
DieStrukturierungnachfunktionalenundnicht-funktionalenAnforderungenerleichtertdieAnalysevonSystemen.DieSystemtheoriedefiniert:DieFunktionvonSystemenbestehtinderberfhrungderEingangsgren(Stoff,Energie,Information)unterBercksichtigungvonZustandsgrenindieumgewandeltenAusgangsgren(Stoff,Energie,Information).FrdenVergleichvonSystemenwerdendieHauptfunktionen(diemageblichenFunktionennachEN15380)herangezogen.BeiderEntwicklungvonSystemendienensiealsAusgangspunkt.
NebendenfunktionalenAnforderungenmussjedesProduktauchnicht-funktionaleAnfor-derungenerfllen.Siebeschreiben,unterwelchenRandbedingungeneineFunktionerbrachtwirdundwelcheEigenschaftendasSystemhabenmuss.
AnalyseausFunktions-undBauelementsicht.DieProduktstrukturergibtsichausderphysikalischenUmsetzungderFunktionsstruktur(Abb.10)
Funktionale Systemanalyse EN 15380-2 / -4 - Herstellen Vergleichbarkeit
Neu-System mit Bezugssystem durch Funktions- und Bauelement-Analyse
Analyse Abweichung Funktionsstruktur zu Bezugssystem bzw. Referenzprozess
EN 15380-4 Function Based Structure (FBS)
Hauptfunktionen
Produkt / Bauelement
Zuordnung
Wirkprinzip
Bauelement
Funktionsstruktur
Wirkprinzip
EN 15380-2 Product Based Structure (PBS)
Analyse Abweichung Bauelement zu Bezugssystem bzw. Referenzprozess
Funktionssicht Produktsicht
Strukturierung von Anforderungen funktional und nicht-funktional
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Entwurfsversion fr Steering Committee
SystemeausdemSchienenfahrzeugbaulassensichbeiderGliederungdernicht-funktionalenAnforderungennachfolgendemSchemavergleichen:
Normen,Vorschriften,Zulassung Einsatzprofil,Konfiguration ZustzlichespezifischeAnforderungenderBetreiberoderderKunden VorgabenfrdieIntegration(Mechanik,Physik,Elektrik,Steuerung)
3.4.2 Aufbau und Art der Checklisten
MitChecklistenlassensichSystemenachvorgegebenenKategorienanalysieren.DurchdievorgegebeneStrukturderChecklistenwirdsichergestellt,dassdieHerstellerzuallenrele-vantenAspektenAntwortengebenmssen.DadurchkanneineVergleichbarkeitderSystemehergestelltwerden.ZudemregensiedieTeamsan,sichaktivmitdenThemenauseinanderzu-setzen.DieChecklistenwerdendurchdiejeweiligenHerstellerbzw.EntwicklerderSystemeausge-fllt,diezudemdafrverantwortlichsind,dieInformationenandasbergeordneteSystemweiterzuleiten.DieGliederungderChecklistenentsprichtderfunktionalenundnicht-funktionalenAnalyse.SieistinAbbildung11dargestellt.
DiesestrukturierteAnalysevonSystemenermglichtes,AbweichungenzuidentifizierenundzubeschreibensieistdieGrundlagederEinstufungindieReifegrade.AusihrwerdenManahmenzurAbsicherungderZieleabgeleitetunddenPhasendesProduktentwicklungs-Prozesses(PEP)zugeordnet.
DieGliederungspunktederChecklisten(Abb.11)
Bezugssystem- Bezeichnung- Anzahl installierter Systeme - ERG-Level- IRG-Level- Vorliegende Erkenntnisse
Nicht-funktionaleAnforderungen(Randbedingungen/Eigenschaften)- Normen / Vorschriften / Zulassung- Einsatzprofil / Konfiguration- Zustzliche, spezifische Anforderungen Betreiber / Kunde- Integration (Physik / Mechanik / Elektrik / Steuerung)
Analysen- Abweichungen - nicht-funktional - funktional- Phase der Abweichung zum Referenzprozess
FunktionaleAnforderung- Abgleich der Erfllung der Funktionen der Systeme auf Basis EN 15380-4- Zuordnung der Bauelemente (EN 15 380-2) zu Funktionen und Wirkprinzipien
Ergebnisse- Einordnen der Elemente in ERG / IRG- Identifikation Elemente mit den geringsten Reifegraden / dem hchsten Aufwand / Risiko zur Zielerreichung- QE-Manahmenplan mit Phasenzuordnung- Konsolidierung auf Gesamtsystemebene - Elemente mit geringstem Reifegrad (ERG / IRG) - Anzahl Elemente mit Bedarf an QE-Manahmen
Aufbau und Art der Checklisten
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Entwurfsversion fr Steering Committee
3.4.2.1 Nicht-funktionale Checkliste
SeparateDetaildarstellungunterwww.bahnindustrie.info
Nicht-funktionale Checkliste
Prinzipdarstellung der nicht-funktionalen Checkliste (Abb. 12)
Betrachtung bergeordnetes System (z.B. Fahrzeug ET 4xx)
Bezugssystem (bergeordnetes System):Anmerkung: nur auszufllen, wenn Bezugssystem relevant z.B. wenn hnliches Produkt in modifizierter Form verwendet werden soll
Systembezeichnung xx Felderfahrung xx
Projekt xx Kritische Themen xx
Realisierungszeitraum xx ERG [3-9] xx
Stckzahl xx IRG [1-5] xx
Beschreibung der Abweichungen zwischen dem Bezugssystem (bergeordnetes System) und dem zu analysierenden System (bergeordnetes System), welche die Entwicklung des untergeordneten Systems beeinflussen
Abweichung klassifiziert[u] - identisch / unwesentlich[d] - deutlich[g] - grundlegend
Abweichungen zu Normen / Vorschriften / Zulassung
Abweichungen zu Ein-satzprofil/ Konfiguration
Abweichungen zu zu-stzlichen, spezifischen Anforderungen durch z.B. Betreiber / Kunde
Input aus bergeordnetem System
Zu analysierendes (untergeordnetes) System
Bezugsystem
Normen / Vorschriften / Zulassung
Einsatzprofil / Konfiguration
Spezifische Anforderungen
Integration- Mechanik- Elektrik- FZ-Steuerung
Erkenntnisse nutzen- Betriebserfahrung- Lessons Learned
Erkenntnisse nutzen
Kategorie Thema Konkrete Beschreibung
Strgeschehen aus dem Betrieb
Lessons Learned
z.B. Erkenntnissse aus dem Entwicklungsprozess voran-gegangner Projekte
Betrachtung untergeordnetes System, welches analysiert werden soll (z.B. Trsystem, Kupplungssystem)
Bezugssystem Anmerkung: Bezugssystem sollte Neu-System mglichst hnlich sein. Abweichungen werden zwischen Bezugssystem und Neu-System gemessen. Falls kein geeignetes Bezugsystem gewhlt wird, ist zu prfen ob die erforderlichen Informationen zur Entwicklung des Systems vorliegen. Orientierung gibt dabei der Stand der Technik.
Systembezeichnung xx Felderfahrung xx
Projekt xx Kritische Themen xx
Realisierungszeitraum xx ERG [3-9] xx
Stckzahl xx IRG [1-5] xx
Analyse Nennung, Abwei-chung , Fehlen nicht funk- tionaler Anforderungen
Beschreibung - Nennung der signifikanten nicht funktionalen Anforderungen (z.B. Zulassungsnorm), welche notwendig sind um das System entwickeln zu knnen - Abweichungen in den nicht funktionalen Anforderungen zwischen dem Bezugsystem (z.B. Trsystem aus Projekt x) und dem zu analysierenden (neu) System, welche die Entwicklung des zu analysierenden (neu) Systems beeinflussen- Fehlen von Informationen zu nicht funktionalen Anforderungen, welche notwendig sind um das System entwickeln zu knnen
Abweichung / Fehlen klassifiziert[u] - identisch / unwesentlich[d] - deutlich[g] - grundlegend
Nennung, Abweichung, Fehlen erforderlicher Informationen zu Nor-men / Vorschriften/ Zulassung z.B. TSI, Feuerschutz
Nennung, Abweichung, Fehlen erforderlicher Informationen vor zu Einsatzprofil / Konfiguration z.B.
Nennung, Abweichung, Fehlen erforderlicher Informationen zu zu-stzlichen, spezifischen Anforderungen des Be-treibers / Kundenz.B. Betriebsmittel des KD, Schraubengleichheit mit x, Austauschbar mit y
Analyse Nennung, Abweichung , Fehlen nicht funktionaler Anforderungen Integration
Nennung, Abweichung, Fehlen erforderlicher Informationen zu Integration Mechanikz.B. Dimensionen, Einbaurume, Krfte, Momente, Leistung Lichtraumprofil
Nennung, Abweichung, Fehlen erforderlicher Informationen zu Integration Elektrikz.B. Spannung, Strme, Energiebedarf
Nennung, Abweichung, Fehlen erforderlicher Informationen zu Integration Physik (ohne Mechanik)z.B. Akkustik, Thermik, Sensorik, Druckluft
Nennung, Abweichung, Fehlen erforderlicher Informationen zu Integration Steuerungz.B. Mensch-Maschine, Sensorsignale, BUS-Protokoll, Datenformat
Prinzipdarstellungnicht-funktionaleCheckliste(Abb.12)
Input aus bergeordnetem System
Zu analysierendes (untergeordnetes) System
Bezugssystem
Normen / Vorschriften / Zulassung
Einsatzprofil / Konfiguration
Spezifische Anforderungen
Integration- Mechanik- Elektrik- FZ-Steuerung
Erkenntnisse nutzen- Betriebserfahrung- Lessons Learned
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Entwurfsversion fr Steering Committee
Dienicht-funktionaleCheckliste(Abbildung12)istindreiBereiche(bergeordnetesSystemunduntergeordnetesSystemsowieErkenntnissenutzen)gegliedert.ImerstenBereichwirddasbergeordneteSystemanalysiert.Zunchstistdabeizuprfen,obesdafreinBe-zugssystemgibt,daseinehohebereinstimmungmitdembergeordnetenNeu-Systemauf-weist.KanneinsolchesBezugssystemidentifiziertwerden,sindseinewesentlichenDatenzuerfassen.IneinemzweitenSchrittistzuprfen,obAbweichungenindenBereichenNormen,VorschriftenundZulassung,beimEinsatzprofilundderKonfigurationoderbeizustzlichenspezifischenAnforderungendesBetreibersoderderKundenvorliegen.Dasistunteranderemerforderlich,wenneingesamtesSchienenfahrzeugfreinNeu-Systembernommenwerdensoll.
nderungenindennicht-funktionalenAnforderungenbeispielsweiseindenZulassungsvor-schriftenoderimEinsatzgebietknnendiebertragungderReifegradstufendesBezugssys-temsaufdasNeu-Systemunmglichmachen.DarumsinddieAbweichungenzuerfassenundzuanalysieren.
ImzweitenBereichwirddaszuanalysierendeuntergeordneteNeu-Systembetrachtet.Auchhieristzuprfen,obesdafreinBezugssystemmiteinerhohenbereinstimmunggibt.DabeihandeltessichoftumdasVorgngersystem,dasimNeu-Systemweiterverwendetbzw.evolutionrweiterentwickeltwerdensoll.DieEntscheidungfreinBezugssystemhateineweitreichendeBedeutungundmussunterBercksichtigungderProduktstrategiedesHerstellersgetroffenwerden.NachseinerAuswahlsinddierelevantenAngabenindieCheck-listeeinzutragen.
ImnchstenSchrittwerdendiesignifikantennicht-funktionalenAnforderungen(z.B.Zulas-sungsnormen)genannt,diefrdieEntwicklungdesSystemserforderlichsind.DazuerfolgteineAnalysederAbweichungenzwischenNeu-SystemundBezugssystem.Mglicherweisestelltmanaberauchfest,dassInformationenberdienicht-funktionalenAnforderungenandasSystemfehlen.DiestrukturierteAbfrageerfolgtnachdenobengenanntenThemengebieten:
Normen,Vorschriften,Zulassung Einsatzprofil/Konfiguration Zustzliche,spezifischeAnforderungendesBetreibersbzw.derKunden Integration: o Mechanik o Elektrik o Physik(ohneMechanik) o Steuerung
FallskeinBezugssystemgewhltwird,istzuprfen,obdiewesentlichenInformationenfrdieEntwicklungdesNeu-Systemsvorliegen.InderChecklistemssensowohldieseInformati-onenalsauchfehlendeInformationenbeschriebenwerden.DieAuswahlderSachverhalte,dieinderChecklistedarzustellensind,orientiertsichamderStandderTechnik:EssinddiejenigenSachverhaltezubeschreiben,beidenenAbweichungenzumStandderTechnikvorliegen.AuerderBeschreibungderAbweichungenbzw.derfehlendenInformationenberdienicht-funktionalenAnforderungensinddiesejeweilsnochindieStufenzuklassifizieren:identisch/unwesentlich,deutlichodergrundlegend.
Nicht-funktionale Checkliste
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Entwurfsversion fr Steering Committee
ImdrittenBereichwerdenvorliegendeErkenntnisseerfasst.DieAbfragegliedertsichindieThemengebieteStrgeschehenausdemBetriebundLessonsLearned.GrundlagederLes-sonsLearnedistmeistunternehmensspezifischesKnow-how,dasdieUnternehmenschtzenwollendarumwerdendieseErkenntnisseaufdersystemspezifischenChecklisteerfasst.Siesolldazubeitragen,dievorliegendenErkenntnissebeiderEntwicklungdesSystemszunutzen.
ErkenntnissenutzenSinnderChecklistenistes,ErfahrungenausProjektensystematischzuerfassenundsieunterBercksichtigungvonwettbewerblichenAspekten(z.B.SchutzvonKnow-how,OrtdesWett-bewerbs)undeinemsensiblenUmgangmitDatenindenEntwicklungsprozesseinzubringen.DieBeschrnkungaufdiereinenEngineering-PhasenbiszumAbschlussderProzessphaseFinalDesignistnichtausreichend,dawesentlicheErkenntnissederWirksamkeitdesEngi-neeringserstdurchdieVerifizierung,mitErteilungderZulassungoderdurchErfahrungenimDauerbetriebgemachtwerden.
3.4.2.2 Funktionale Checkliste
DiefunktionaleAnalysevonSystemenisteinzentralesElementdesQE-VorgehensmodellsundbildetunteranderemdieGrundlagefrdenVergleichunterschiedlicherSystemkonzepte.UmeineVergleichbarkeitherzustellenundeinefunktionaleAnalysedurchzufhren,mssenalleHauptfunktionenderjeweiligenSystemebercksichtigtwerdenauchwennnochoffeneFragenbestehensollten.DieswirddurchdieAnwendungvonEN15380-4sichergestellt.SielistetfrdierelevantenSystemevonSchienenfahrzeugendiejenigenFunktionenauf,diejeweilszuerfllensind.
IneinemerstenSchrittwerdendieHauptfunktionenfestgelegt.AufBasisderFunktions-strukturenderSystemeerfolgtderAbgleichmitdenfestgelegtenFunktionenderNorm.Esistsicherzustellen,dassallerelevantenFunktionendesjeweiligenSystems,dieinderNormaufgefhrtsind,durchdiebenanntenFunktionenbzw.FunktionsstrukturendesSystemserflltwerden.DurchdieseVorgehensweiselassensichauchSystememitunterschiedlichenLsungsanstzenhinsichtlichderFunktionserfllungundderReifegradevergleichen.
DieVDI-Richtlinien2206,2221und2803beschreibenebenfalls,wieFunktionendurchmehrereFunktionenundTeilfunktionenerflltwerden.SiestellendieFunktionsstrukturendar.DieseFunktionsstrukturenwerdendurchWirkstrukturenumgesetztalsodurchphysikalische,chemischeoderandereEffektesowiederenStruktur.DieWirkstrukturenbestimmendieBauelemente,TeileoderKomponenten,mitdenensichdieWirk-unddieFunktionsstrukturenrealisierenlassen.MehrereBauelementeknnenzuBauelementstrukturenzusammengefasstwerden.FunktionenwerdendurchBauelementeoderBauelementstrukturenrealisiert.
Diefunkti
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