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Verband der Bahnindustrie in Deutschland (VDB) e.v.

VDB-Leitfaden

Quality Engineering in der Entwicklung von Schienenfahrzeugenund ihren Systemen

Entwurfsversion fr Steering Committee

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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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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

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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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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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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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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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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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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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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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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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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 nderungsmanagements (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

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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


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


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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 nderungsmanagements (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


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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



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



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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

17


3.2DieReifegradmodellefrEinsatzreifegrade(ERG)undIntegrationsreifegrade(IRG)

Reifegradmodelleermglichenes,denEntwicklungsstandkomplexerSystemenachvollzieh-barzuermitteln.DieBeurteilungdesReifegradeserfolgtdabeiaufBasisspezifischdefinierterMerkmale.IhnensindstufenweiseunterschiedlicheAnforderungenzugeordnet.DerErfllungsgraddieserAnforderungsstufenlegtdenReifegraddesSystemsfest.Reifegrad-modellemachensomitdenFortschrittkomplexerSystemewhrendderProduktentwicklungtransparent.NebendendefiniertenMerkmalenspielenhierauchregelmigeBewertungendesSystemszufestgelegtenZeitpunktenhufigzujederPhaseeinezentraleRolle.Abbildung6zeigtdasPrinzipvonReifegradmodellen.

DasPrinzipvonReifegradmodellen[AKK2013](Abb.6)

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Betrachtungsobjekt

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Definierte Reifegradstufen mitstufenabhngigen Anforderungen

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Reifegradmodell

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Die Reifegradmodelle fr ERG und IRG

18


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.


19


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20


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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21


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.


22



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, verfahrenstechnisch, 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)


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


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


ProjektPhasen


prfung (EMP)




(IBG)


Hinweis: Der zweite Teil der Grafik befindet sich auf der nchsten Doppelseite.


23





Konzipieren - Funktionsstrukturen- prinzipielle Lsungen


Gesamtentwurf


Modell


ERG

Stufen des Einsatzreifegrads

3.1 3.2 3.3 3.4

Funktionssicht Vollstndige Information zur Interaktion (physikalisch, verfahrenstechnisch, 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



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,






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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



ProjektPhasen


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(IBG)


Hinweis: Der zweite Teil der Grafik befindet sich auf der nchsten Doppelseite.


24




ProjektPhasen

Angebot / Klrung Konzept Intermediate Design Final Design Fertigung Fertigung Typtest vor Integration / Erstmuster-

prfung (EMP)




(IBG)



Konzipieren - Funktionsstrukturen - prinzipielle Lsungen


Gesamtentwurf


Modell


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)



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,


Serienprodukt in bergeordnetes System integriert,




4 5 6 / 7 8 9


Definierter Input von bergeordnetem 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


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ProjektPhasen

Angebot / Klrung Konzept Intermediate Design Final Design Fertigung Fertigung Typtest vor Integration / Erstmuster-

prfung (EMP)




(IBG)



Konzipieren - Funktionsstrukturen - prinzipielle Lsungen


Gesamtentwurf


Modell


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)



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,






4 5 6 / 7 8 9


Definierter Input von bergeordnetem 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


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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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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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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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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

30


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 funktionaler 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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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

32


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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