Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4053
Main Title: Verwendung von Traceability-Modellen zur Unterstützung der Entwicklung technischer Systeme
Translated Title: Usage of traceability-models to support the development of technical systems
Author(s): Beier, Grischa
Advisor(s): Stark, Rainer
Referee(s): Weber, Christian
Stark, Rainer
Granting Institution: Technische Universität Berlin, Fakultät V - Verkehrs- und Maschinensysteme
Type: Doctoral Thesis
Language: German
Language Code: de
Abstract: 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.
When developing complex mechatronic products a big number of digital product-defining artefacts is generated in highly specialized software tools. Even experienced developers have difficulties to fully understand the interdependencies between these artefacts. It is the primary aim of traceability to make these interdependencies explicit by using information technology in order to support product development. Currently there are two main obstacles for the broader use of traceability in industrial practice: the high effort required to capture the traceability model and the unclear benefits of its usage. The latter is the main motivation for this thesis: namely to develop innovative concepts for the usage of traceability information in the development of mechatronic products. To address this challenge, the present thesis is investigating how established development methods can be supported by artefact-spanning traceability models. For a selection of these methods (e. g. FMEA and House of Quality) concepts of how they can be assisted with traceability information are elaborated. A software prototype was implemented for the method House of Quality in order to exemplarily verify the developed concept. A further benefit of traceability information is that its visualization supports developers in comprehending complex systems. Therefore a concept for visualizing artefact-spanning traceability information is developed that also takes the specifics of mechatronics into account. It is evaluated through a user study and implemented in the prototypical visualization software Ariadne’s Eye, which itself is compared with conventional visualization solutions through established readability metrics. Traceability can also play an important role in engineering change management, since traceability models allow for an efficient analysis of potential change impacts. For that reason a traceability-based impact analysis method for mechatronic products is developed, whose efficiency is verified through a user study. This method is then combined with Ariadne’s Eye to a visual, dialogue-based assistance system for impact analyses. Another user study shows that the efficiency and user acceptance of the developed solution is significantly better than impact analyses based on matrix- or list-visualization. In this manner the present thesis offers a variety of traceability usage solutions for different phases of the development process for mechatronic products. It therefore provides a significant contribution in promoting the introduction of traceability in industry.
URI: urn:nbn:de:kobv:83-opus4-51488
http://depositonce.tu-berlin.de/handle/11303/4350
http://dx.doi.org/10.14279/depositonce-4053
Exam Date: 12-Dec-2013
Issue Date: 14-May-2014
Date Available: 14-May-2014
DDC Class: 620 Ingenieurwissenschaften und zugeordnete Tätigkeiten
Subject(s): House of quality
Impact analysis
Information visualization
Systems engineering
Traceability
Creative Commons License: https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/
ISBN: 978-3-8396-0681-0
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