Requirements-Management: Nutzen im Kontext PLM und wie es sich ins PLM integrieren lässt

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Requirements-Management
Dr. Christian Bacs, 25. November 2019
PLM OPEN HOURS
Was ist der Nutzen des Requirements-Managements
und wie lässt es sich in das PLM integrieren?

Was sind zur Zeit Ihre Haupt-
Themenstellungen im Bereich PLM-
Umsetzung?
Genannt wurde nach typischen
Themenstellungen wie
«Global Collaboration»
«Configuration Management»
«Release- and Change Management «
folgt bereits das Requirements-Management
(42%)
Dies unterstreicht die momentane
Entwicklung auf dem PLM-Software Markt
sowie in PLM Projekten
Der «PLM-Trend» Requirements-Management
EINLEITUNG
2[CIMdata] https://ipxhq.com/files_uploaded/PeterBilelloCIMdataTheStateofthePLMIndustryr1v1.pdf

Requirements-Engineering umfasst
Ermitteln,
Analysieren,
Spezifizieren,
Validieren von Requirements
aller Eigenschaften und Rahmenbedingungen eines Systems, die über seinen gesamten
Lebenszyklus gewünscht werden bzw. relevant sind
Zu einem Requirements-Engineering gehört auch das Requirements-Management
Änderungen von Anforderungen verfolgen
Anforderungsdokumente über ihren gesamten Lebenszyklus verwaltet
plant, organisiert und kontrolliert
Unterscheidung zwischen Requirements-Management und -Engineering?
EINLEITUNG
3[CMU/SEI 2006, p. 143; Sommerville 2011, p. 111; Pohl 2010, p. 594]
Fokus der OpenHours

REQUIREMENTS-MANAGEMENT
Was ist der Nutzen von
Requirements-Management?

Je früher Fehler erkannt werden, umso kostengünstiger ist ihre
Behebung (s. Abbildung rechts)
D.h. es ist preisgünstiger Requirements, welche bisher lediglich
schriftlich gesammelt wurden, zu ändern, als die Funktionalität, die
die Anforderung umsetzt, in einem getesteten, dokumentierten und
ausgelieferten System zu ändern
Die Validierung von Requirements erlaubt eine zusätzliche
Absicherungsebene, die neben Validierungen, die durch
verschiedene Tests erfolgen, dazu beiträgt, die Qualität der Produkte
zu erhöhen
Ein durchgängiges Änderungswesen wird erst durch das
Requirements-Management ermöglicht
à Projekterfolg (Qualität, Zeit und Kosten)
Fehlervermeidung (in den frühen Phasen)
WAS IST DER NUTZEN VON REQUIREMENTS-MANAGEMENT?
8

ANFORDERUNGEN SYSTEM
SYSTEMENTWICKLUNG
SYSTEMENTWURF
SYSTEMINTEGRATION
MODELLBILDUNG UND -ANALYSE
TESTEN
Die Requirements sind fester Bestandteil eines
durchgängigen Produktentwicklungsprozesses
1. Requirement (Kundenwunsch): Erfassung von
Anforderungen über die Ebenen Systeme und Module
(Funktionen)
2. Technische Spezifikation: Umsetzung der
Anforderungen in technische Lösungen/Spezifikationen
3. Definition von Testfällen: Definition von Testfällen
aufgrund der technischen Spezifikationen
4. Durchführung der Tests, Protokollierung der Tests
und Rückmeldung an das Requirement (Erfüllung,
Validierung)
Deshalb sollen Requirements bestmöglich in das
PLM integriert werden
Durchgängige Einbindung von Validierung und Tests
9
Modultests
Kundenwunsch
Systemanforderungen
Modulanforderungen
Systemtests (FAT)
Validierung (SAT)
Techn. Spezifikationen Test-Cases
1
2 3
4

Immer mehr Gesetze und Richtlinien schreiben es vor,
Teillösungen mittels Gesamtmodellierungen zu verifizieren und
abzugeben
Raum- und Luftfahrt
Automobilindustrie
Etc.
Dies gilt insbesondere als Zulieferer (Tier1) von (komplexen)
Teillösungen
Die Anforderungs-, funktionale, logische und physische (RFLP)
Struktur des Engineering-Modells wurde eingeführt und dient
heute als zentraler Austausch zwischen Lieferanten und Zulieferer
RFLP ist Teil des MBSE (Model based systems engineering)
à Nur mittels eines integrierten Requirements-Managements
kann eine Gesamt-Modellierung und Dokumentation erfolgen
Requirements werden gefordert als Bestandteil der Produktdokumentation
10
R
F
L
P

Welche Tools können für ein
genutzt werden?

Überblick Digital Thread
WELCHE TOOLS KÖNNEN FÜR EIN REQUIREMENTS-MANAGEMENT GENUTZT WERDEN?
12
PLAN CONCEPT DESIGN VALIDATE PRODUCTION SERVICE USAGE
Requirements Structure Functional Structure Engineering Structure Testing/Simulation Structure Manufacturing Structure Service BOM Structure Product Structure
PDM SAP/MES
DOWNSTREAM
UPSTREAM
?
Ziel: Durchgängigkeit / Rückverfolgbarkeit

Requirements-Management kann durch passende
Werkzeuge unterstützt werden,
um wiederkehrende Arbeiten sowie die Erstellung und
Pflege von Spezifikationen effizient zu unterstützen
Es gibt zahlreiche «Werkzeugarten»
Office-Werkzeuge
Wikis
Workflow-Tools
Entwicklungsumgebungen und Modellierungswerkzeuge
Spezielle RE-Werkzeuge
Agile Cloud-Lösungen
Welches Tool eignet sich für das Requirements-Management ?
13[Ebe14] C. Ebert, Systematisches Requirements Engineering, dpunkt.verlag, 2014

Integrationsarten von Requirements-Management-Tools
14
PLM
DOC
PLM
RE/RM
PLM
RE/RM
PLM
RE/RM
Beschreibung
Verwaltung von Requirements
in einem Dokument, evt. Word-Anbindung mittels
Requirements Interchange Format
z.B. Office
in einem Requirements-Management
Tool,
z.B. Doors, Jira
in einem Requirements-
Management Tool mit Schnittstelle
in die bestehende PLM-Umgebung
In einem integrierten Requirements-
Management Modul der PLM-Umgebung
z.B. Polarion, PTC RVS etc.
ReqIF
Name
Dokumenten-basiert
Tools
PLM integriertes
Tool
PLM Requirements-
Management Tool

Für eine sehr einfache Requirements-
Planung kann man einfach eine
Tabellenkalkulation oder eine Word-
Dokumentvorlage verwenden, um die
Requirements-Dokumentation auszufüllen
Excel oder Google Sheets und ein Word-
Dokument sind die elementarsten
Requirements
Aktualisierung der Dokumente stark auf
Einzelpersonen angewiesen
Vorteile
Sehr einfach in der Umsetzung
Keine Tool-Erfahrung nötig
Einbindung aber über ReqIF möglich
Nachteile
Nicht geeignet für komplexe Produkte
Änderungswesen schwer nachzuvollziehen
Keine Durchgängigkeit über sämtliche
Produktdaten möglich
Keine Wiederverwendung von Objekten möglich
(z.B. Requirements)
Verwaltung von Requirements in einem Dokument
Beschreibung Vor- und Nachteile
15

In einer komplexeren Requirements -
Managementplanung kann das Tool ein
komplettes Softwaresystem sein, um
die Beziehungen zwischen Requirements zu
verwalten
Eine Requirement kann versioniert werden
die gegenseitige Auswirkungen von Requirements
zu analysieren
Der Status eines Requirement kann dokumentiert
werden und das Requirement kann einen
Lebenszyklus durchlaufen
Projektsteuerung
Definition von Testfällen und Durchführungen
inklusive Testreports
Vorteile
Vollumfängliche «Best in Class» Lösung für RE
Für komplexe Produkte geeignet
Änderungsmanagement für Requirement-
Engineering
Importfähigkeit durch Kundendokumente (z.B.
Requirements-Erkennung)
Nachfolgeprozesse für Requirements (Testcases,
Testing, Reports)
Nachteile
Änderungswesen bez. Produktdaten schwer
nachzuvollziehen
Keine Durchgängigkeit mit den nachgelagerten
Produktdaten
Verwaltung von Requirements in einem Requirements-Management Tool
16

Gleiches Tool wie davor, durch die Integration
in ein PLM werden die Funktionen um
folgende Möglichkeiten erweitert:
Verknüpfung der Requirements mit Produktdaten
Durchgängigkeit aller Daten von den Requirements
über die Lösungen bis hin zur Produkt-Validierung
die durchgängige Auswirkungen von Requirements
zu analysieren
Damit einhergehend die vollständige
Rückverfolgung einer serialisierten Komponente
zur ursprünglich definierten und verknüpften
Requirements
Vorteile
Durchgängigkeit
Verknüpfbarkeit des Requirements-
Managements mit Produktdaten
Nachteile
Änderungswesen teilweise nachzuvollziehen
(Abhängig von der Schnittstelle)
Schnittstelle (Austauschformat, Technologie,
Daten-Replikation)
Komplexität der Datenarchitektur –
Vernetzungen aller Objekte
Verwaltung von Req. in einem PLM-integriertem Req.-Management Tool
17

Viele PDM-Anbieter bieten desweilen
auch eine eigene Requirements-
Management Toollösung als integratives
Modul an. Daraus ergeben sich durchaus
vielversprechende Erweiterungen:
Verknüpfung von Requirements mit xCAD-
Elementen, z.B. Features
Integratives Change-Management und
Einflussanalyse
Unterstützung eines zentralen Modelles à
MBSE
Vorteile
Integratives Produkt-Modell
Integratives Änderungswesen
Verknüpfung mit einer 3D, 2D Visualisierung
Nachteile
Tool-Komplexität / Datenmodell komplex
Integrale Lösung à Abhängigkeiten bez.
Datenarchitektur
Verwaltung von Requirements in einem PLM-Modul für RE
18

Eine Studie zeigte:
Eine reine Werkzeugeinführung brachte einen kaum relevanten
Nutzen (2 Prozent Verbesserung).
Prozessverbesserungen ergaben 8 Prozent Nutzen
Prozessverbesserungen unterstützt mit den richtigen
Werkzeugen brachten 20 Prozent Effizienzverbesserung.
Voraussetzung eines erfolgreichen Tool- Einsatzes:
Die Definition eines Prozesses und Methodik
Die richtige Tools-Auswahl
PLM integrierte Lösungen bedingen neben den Prozessen die
sorgfältige Definition der „Verknüpfungspunkte“: Requirements,
Funktionsstruktur, Produktstruktur
Was ist bei der Tool-Einführung zu beachten?
19[Ebe14] C. Ebert, Systematisches Requirements Engineering, dpunkt.verlag, 2014

Womit lässt sich ein Requirement
verknüpfen?

Womit Requirements-Management integrieren?
21
PLAN CONCEPT DESIGN VALIDATE PRODUCTION SERVICE USAGE
Requirements Structure Functional Structure Engineering Structure Testing/Simulation Structure Manufacturing Structure Service BOM Structure Product Structure
PDM SAP/MES
DOWNSTREAM
UPSTREAM
Requirements-
Management
Ziel: Durchgängigkeit / Rückverfolgbarkeit

Spannende Frage ist letztlich: Wie verknüpft
man Requirements mit dem digitalen Produkt?
Requirements sollten nur mit «stabilen» Elementen
verknüpft werden à Changemanagement
Je granularer das Element (e.g. Feature) desto grösser
wird das zu betreuende «Netzwerk» à Pflegeaufwand
Aussagekraft der Elemente bez. Produktarchitektur
oder Funktion
Testbarkeit der Elemente
«Nur so detailliert wie notwendig, nur so grob
wie Aussagekräftig»
Pragmatismus ist an dieser Stelle gefragt
Womit lässt sich ein Requirement verknüpfen?
REQUIREMENTS-MANAGEMENT IM PLM
22
Produkt
Funktion
BG/ET
Feature
Granularität
Komplexität/Beständigkeit
Not file based CAD
Produktspezifikationen

Summary

Was ist der Nutzen eines Requirements-Managements?
Das Requirements-Management hilft, Fehler frühzeitig aufzudecken und damit früh möglichst zu beheben
Zusätzlich unterstützt das Requirements-Management im Verlaufe des Projektes ein reibungs- und lückenloses
Testen, dies erhöht langfristig die Qualität der Produkte und dadurch verkürzt sich die Time-to-Market
Requirements-Management ist auch Teil des RFLP Modelles, welches Unternehmen immer mehr von Zulieferern
fordern
Was ist der zusätzliche Nutzen einer PLM-Integration?
Durchgängige Produktdaten: Beim Requirements-Management empfiehlt sich, eine PLM-Integration mit den
Produktdaten zu etablieren und so die Durchgängigkeit von den Requirements bis zum Testen der Produkte zu
schaffen
Durchgängige Prozesse: Änderungsverfolgung über sämtliche Disziplinen hinweg à Prozessintegration von
Requirements-Management (u.a. Analyse der Änderungsauswirkungen)
Unterstützung durch Tools: bestmögliche Unterstützung durch spezifische Unternehmenstools
Fazit
24

Ein Systemgestütztes und hoch integriertes Requirements Management ist nicht in jedem Fall
notwendig. Fälle die für eine Requirements Management Lösung sprechen:
Produkt- resp. Projektkomplexität, z.B. durch Interdisziplinarität (z.B. Mechatronik) erfordern eher ein Requirements-
Management
Branche, z.B. Medizin, Automobil , Luftfahrt etc. Richtlinien und Nachfrage machen ein Requirements-Management
erforderlich
Eine erfolgreiche PLM-Integration des Requirements-Management benötigt nicht nur eine Schnittstelle
Organisation: Requirements-Engineering braucht ausgebildete Fachkräfte und eine hohe Standardisation im
Unternehmen, damit Requirements auch nachhaltig gut erfasst werden können
Aufwand vs. Nutzen: ein erfolgreiches Requirements-Engineering bedeutet einen nicht zu vernachlässigbaren Aufwand
(Komplexität, Netzwerk). Der Nutzen eines durchgängigen Requirements-Engineerings muss klar ausgewiesen werden
können
Grundlagen für den Nutzen fehlen: Grundlage für den Nutzen muss erst geschaffen werden (à Durchgängigkeit)
– Oft sind viele verknüpfte PLM-Themenstellungen noch nicht gelöst, z.B. Produkt-Struktur, eBOM – mBOM
Transformationen, Werkzeug- Anlagen und Vorrichtungs-Management und , Testcase- und Prüfmittel-Management
sowie Verwaltung von Testdurchführungen
à «Nach der Pflicht die Kür»
Was sind die Herausforderungen bei der PLM-Integration?
25

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