Dynamische Systemsimulation im Rahmen des Elementkonzeptes

Die Entwicklung von Raumfahrzeugen wird immer mehr in einem modellbasierten Ansatz durchgeführt. Zwar wird in dieser Industrie seit langem Modellierung und Simulation eingesetzt aber erst in letzter Zeit wird ein umfassender Ansatz verfolgt, der das System über die gesamte Entwicklungszeit begleitet. Die Systemsimulation erlaubt es, komplexe Systeme zu untersuchen und zu verstehen, ohne diese physikalisch vorliegen zu haben. Insbesondere in der Entwicklung hilft dieses Verfahren, die Komplexität zu beherrschen. Die vorliegende Arbeit untersucht die momentanen Anstrengungen in der Raumfahrtindustrie als auch in den Agenturen und leitet daraus eine eigene Methode ab. Grundlage ist hierzu das Elementkonzept. Dabei wird das System in seine grundlegenden Bestandteile zerlegt. Diese einzelnen Bestandteile werden abstrahiert und in allgemeiner Form modelliert. Sowohl die Gestalt als auch das Verhalten dieser Elemente werden dabei berücksichtigt. Dieses Vorgehen des Elementkonzeptes wurde mit Hilfe der Beschreibungssprache SysML umgesetzt, um einen allgemeingültigen Ansatz für die Modellierung der Bestandteile eines Systems zu haben. Aus einer Vielzahl möglicher Grundelemente entsteht eine Bausteinbibliothek, aus der nun beliebige Systeme konfiguriert werden können. Durch Parametrierung einer Konfiguration entsteht aus den einzelnen Bausteinen ein individuelles Modell des Systems. Dieser erste Teil der Methode wird MoDyS (Modellierung Dynamischer Systeme) genannt. Ein so entstandenes Systemmodell soll in einem nächsten Schritt dynamisch simuliert werden. Dazu wurde eine eigene Simulationsumgebung geschaffen. Ein auf Basis von MoDyS erstelltes Systemmodell lässt sich in ein Simulationsmodell übersetzen, das in der Simulationsumgebung ausführbar ist. Die Systeme lassen sich nun dynamisch simulieren, um Erkenntnisse über ihr Verhalten zu erlangen. Der zweite Teil der Methode wird SiDyS (Simulation Dynamischer Systeme) genannt. MoDyS und SiDyS ergeben zusammen eine umfassende Methode zur ganzheitlichen Modellierung und Simulation von komplexen Systemen.