Was ist Systems Engineering?

Systems Engineering ist ein interdisziplinärer Ansatz zur Entwicklung komplexer technischer Systeme. Ziel ist es, sämtliche Aspekte eines Systems, von den Anforderungen über die Konzeption und Entwicklung bis hin zum Betrieb und zur Außerbetriebnahme, ganzheitlich zu managen.

Was ist eigentlich ein System?

Im Kontext des Systems Engineering bezeichnet der Begriff „System” eine Kombination aus verschiedenen Elementen, die gemeinsam eine bestimmte Funktion erfüllen. Dies kann ein technisches Produkt, eine Softwarelösung, eine Maschine oder auch ein organisationsübergreifender Prozess sein.

Es steht das System als Ganzes im Fokus: Hard- und Software, Mechanik, Elektronik, Mensch und Organisation werden zusammen gedacht. Systems Engineering sorgt für ein gemeinsames Verständnis aller Beteiligten. Systems Engineering soll die Grundlagen für nachvollziehbare Entscheidungen, effiziente Entwicklung und hohe Qualität schaffen.

Wie entstand Systems Engineering?

Der Ursprung von Systems Engineering liegt in der Luft- und Raumfahrt. Heute ist der Ansatz in vielen Branchen etabliert: Automobilindustrie, Medizintechnik, Anlagenbau, Verteidigung, IT u. v. m.

Systems Engineering entstand in der Mitte des 20. Jahrhunderts, vor allem im Kontext der Luft- und Raumfahrt in den USA. Mit den steigenden Anforderungen an technische Systeme, etwa bei Raketenprogrammen, Satelliten oder Großrechenanlagen, wurde klar, dass klassische Ingenieurdisziplinen allein nicht ausreichen, um die wachsende Komplexität zu beherrschen.

In den 1950er- und 1960er-Jahren entwickelten Unternehmen wie Bell Labs und die NASA systematische Methoden mit dem Ziel, komplexe technische Projekte planbar, beherrschbar und nachvollziehbar zu machen.

Später übernahmen weitere Branchen diesen Ansatz. Auch in Deutschland hat sich Systems Engineering etabliert. Eine zentrale Rolle spielt hier die Gesellschaft für Systems Engineering e. V. (GfSE). Sie ist der deutsche Zweig der internationalen Organisation INCOSE (International Council on Systems Engineering) und setzt sich für die Förderung und Verbreitung von Systems Engineering im deutschsprachigen Raum ein.

Was sind die Aufgaben von Systemsingenieur:innen?

Was ist der Unterschied zwischen „Systems Engineering“ und „System Engineering“?

Die Begriffe System Engineering und Systems Engineering werden, insbesondere im deutschsprachigem Raum, häufig synonym verwendet. Genau genommen gibt es jedoch einen Unterschied:

• System Engineering ist eine ungenaue oder verkürzte Formulierung, die gelegentlich in deutschsprachigen Quellen auftaucht, aber nicht normativ verwendet wird.
• Systems Engineering ist der etablierte Fachbegriff im internationalen Kontext (insbesondere im englischsprachigen Raum) und bezeichnet den gesamtheitlichen Ansatz zur Entwicklung komplexer Systeme.

Die korrekte und gebräuchliche Form, die ebenso in Normen wie der ISO/IEC/IEEE 15288 System- und Software-Engineering – System-Lebenszyklus-Prozesse verwendet wird, lautet: Systems Engineering.

Normen und Methoden im Systems Engineering

Das Vorgehen im Systems Engineering wird durch folgende weitere internationale Standards gestützt:

• INCOSE Handbook – liefert praxistaugliche Methoden und Richtlinien
• SysML (Systems Modeling Language) – eine Modellierungssprache speziell für Systemarchitekturen

Darüber hinaus kommen Methoden wie das Anforderungsmanagement, Traceability, Use Cases, das modellbasierte Systems Engineering (MBSE), TOGAF (The Open Group Architecture Framework) oder Enterprise Architecture Management (EAM) zum Einsatz.

Integration von MBSE im Systems Engineering

MBSE bezeichnet den systematischen Einsatz von Modellen, um Anforderungen, Design, Analyse sowie Verifikations- und Validierungsaufgaben eines Systems während der Entwurfsphase und im gesamten Entwicklungsprozess zu unterstützen. Durch den Einsatz von Modellen werden Zusammenhänge und Schnittstellen besser sichtbar und leichter überprüfbar.

Eine häufig genutzte Modellierungssprache im MBSE ist die Systems Modeling Language (SysML). Sie hilft dabei, technische Systeme strukturiert abzubilden und schafft die Grundlage für ein durchgängiges, modellbasiertes Vorgehen.

Was ist Systems Modeling Language (SysML)?

SysML (Systems Modeling Language) ist eine standardisierte Modellierungssprache speziell für die Beschreibung technischer Systeme. Sie wurde entwickelt, um die besonderen Anforderungen des Systems Engineering abzubilden und basiert auf der bekannten UML (Unified Modeling Language). Mit SysML 2.0, veröffentlicht als Betaversion 2024, wurde die Sprache deutlich weiterentwickelt. Grundlage ist nun die Kernel Modeling Language (KerML), die für mehr Klarheit und Konsistenz sorgt.

Mithilfe von SysML lassen sich komplexe Systeme strukturiert modellieren und Zusammenhänge genau visualisieren.

Bekannte Diagrammtypen in SysML sind:

• Anforderungsdiagramme: Sie visualisieren Anforderungen und ihre Beziehungen.
• Blockdiagramme: Sie zeigen die Struktur eines Systems mit seinen Teilsystemen.
• Aktivitätsdiagramme: Sie beschreiben Abläufe und Prozesse.

TOGAF (The Open Group Architecture Framework)

TOGAF ist ein international anerkannter Standard für die Entwicklung und Verwaltung von Unternehmensarchitekturen. Er bietet einen strukturierten Rahmen mit klar definierten Phasen, Methoden und Werkzeugen, um komplexe IT- und Geschäftsarchitekturen systematisch zu erstellen.

Das Kernstück von TOGAF ist die sogenannte „Architecture Development Method” (ADM) – ein iterativer Prozess, der von der ersten Idee bis zur Umsetzung einer Architektur führt. TOGAF unterstützt Organisationen dabei, IT-Strukturen mit den strategischen Geschäftszielen zu verknüpfen, technische Abhängigkeiten zu identifizieren und nachhaltige Architekturen zu entwickeln.

In Kombination mit dem Systems Engineering bildet TOGAF die methodische Grundlage für die Architekturarbeit in großen System- und IT-Projekten. Erfahren Sie mehr in unserem Wissen-Online-Beitrag zu TOGAF.

Enterprise Architecture Management (EAM)

Beim Enterprise Architecture Management (EAM) steht die ganzheitliche Planung, Steuerung und Weiterentwicklung der IT-Architektur eines Unternehmens im Mittelpunkt. Das Ziel besteht darin, die verschiedenen IT-Systeme, Anwendungen, Datenflüsse und Technologien mit den strategischen Zielen des Unternehmens in Einklang zu bringen.

Insbesondere in großen Organisationen trägt EAM dazu bei, Komplexität zu reduzieren, Redundanzen zu vermeiden und Schnittstellen klar zu definieren. In Verbindung mit dem Systems Engineering wird die Architektur einzelner Systeme nicht isoliert betrachtet, sondern steht immer im Kontext der gesamten Unternehmens-Struktur und der Geschäftsprozesse.

Systems Engineering in der Praxis by microTOOL