Model-based Systems Engineering: Eine etwas andere Herangehensweise

Lucas ist leidenschaftlich in Bezug auf Musik und die Kunst der Komposition von Orchestermusik. Er hat die einzelnen Instrumentensektionen studiert und kennt ihren Zweck in der Orchesterumgebung. Lucas möchte ein bekannter Dirigent mit einem vollständigen Orchester werden.

Glücklicherweise hat Lucas Freunde, die Geige, Cello und Kontrabass spielen gelernt haben – im Grunde eine Streichergruppe. Sie beschließen, sich Lucas für eine Übungseinheit anzuschließen – im Moment ist das alles, was Lucas braucht.

Eine Gruppe, die bereits alleine gut klingen kann und daher unabhängig ist. Nennen wir diese Streichergruppe ein System.

Lucas und seine Freunde fangen an zu üben und bringen ihre Fähigkeiten zusammen. Ihre gemeinsame Kommunikation erfolgt in der Sprache der Musik – sie tauschen Notenblätter mit Noten aus. Sie fangen an zu spielen – jeder spielt dieselbe Note, und Lucas schwingt seinen neu gekauften Taktstock für den Rhythmus. Aber etwas fehlt.

Da Lucas die Instrumente und ihren Zweck studiert hat, beginnt er, die Noten so anzuordnen, dass die Geigen sich auf die höheren und führenden Noten konzentrieren, während die Cellisten und Bassisten sich auf die tieferen Noten konzentrieren, um sie harmonisch zu gestalten. Der Klang verbessert sich schnell erheblich und lässt das gesamte Stück viel voller klingen als zuvor.

Betrachten wir dies also als die Verwendung einer Sprache innerhalb einer Methodik, die es ihm ermöglicht, alle einzelnen Instrumente in die gesamte Streichergruppe zu integrieren: Das System.

Da sich die Leistung von Lucas' kleinem Orchester bereits durch die Kombination von Sprache und Methodik verbessert hat, beginnen die Leute seine Arbeit zu bemerken, und immer mehr Musiker werden auf seine Ambitionen und sein Können aufmerksam.

Die Leute beginnen Lucas zu fragen, wie er einen so vollen Klang erreicht hat. Lucas kann die Komposition jedes Musikstücks erklären, weil alles in einer gemeinsamen Sprache niedergeschrieben ist und jeder Teil der Anordnung von einem bestimmten Instrument gespielt wird.

Daher ist es für Menschen außerhalb seines Orchesters möglich zu verstehen, dass der Gesamtklang des Orchesters eine Kombination aller Spieler ist, die zum Gesamtstück beitragen, das auf dem Notenblatt der Anordnung dokumentiert ist.

Nennen wir dies Traceability.

Am nächsten Tag, nach einer Aufführung im kleinen Stadthaus, nähert sich Lucas einer Gruppe von vier Personen. Glücklicherweise besteht die Gruppe aus einem Trompeter, einem Hornisten, einem Tubisten und einem Posaunisten. Lucas' Instinkt führt ihn direkt zu dem Schluss, dass dies eine perfekte Gelegenheit ist, sein Orchester um diese kleine Blechbläsersektion zu erweitern.

Der kleine Teufel auf seiner Schulter schreit: "Das ist zu komplex, du hast gerade erst angefangen – warum die Erweiterung deines Orchesters so schnell vorantreiben?!"

Aber Lucas weiß, dass er immer in der Lage ist, direkt festzustellen, welcher seiner Freunde aus dem Streichorchester zu welchem Zeitpunkt welche Note spielt. Er beherrscht das Niveau der Komplexität in all seinen Details, daher hat er keine Angst vor diesem Schritt.

Eine Woche später tritt die Blechbläsergruppe Lucas' Orchester bei. Nennen wir dies das zweite System.

Lucas ist super glücklich, und das Gute daran ist, sie sprechen bereits dieselbe gemeinsame Sprache der Musik. Lucas muss ihnen nur seine Methodik beibringen – einmal mehr die einzelnen Elemente in der musikalischen Komposition an die richtige Tonposition arrangieren.

Lucas fügt die Blechbläsersektion seiner Komposition hinzu.

Noch einmal kann Lucas alle Instrumente schnell harmonisieren. Lucas schwingt seinen Taktstock mit einem breiten Lächeln im Gesicht und geschlossenen Augen – er lauscht dem überwältigenden Klang der kombinierten Streich- und Blechbläsersektion.

Lucas' neu erweitertes Orchester, mit zwei unabhängigen Sektionen, beginnt mit den von Lucas zusammengestellten Arrangements zu proben. Aufgrund der gemeinsamen Sprache und der geteilten Methoden arbeiten die beiden Sektionen perfekt zusammen, und die nächste Aufführung kann früher als geplant beginnen. Nur zwei Wochen später treten sie erneut im Stadthaus auf.

Und wieder einmal nähern sich Menschen nach einem großen Applaus Lucas, um ihn zu fragen, wie er es geschafft habe, ein Orchester in so kurzer Zeit so perfekt zu dirigieren.

Lucas' Antwort bleibt dieselbe: Gemeinsame Sprache, gemeinsame Methodik und ein Notenblatt, um jeden Schritt zu verfolgen.

Die Zeit vergeht. Lucas' Anerkennung wächst auch außerhalb seiner kleinen Heimatstadt. Lucas ist der glücklichste Mensch auf Erden.

Nach Jahren schafft es Lucas, eine Bläsersektion, einige Perkussionisten und sogar einen Harfenspieler zu gewinnen.

Wieder einmal ist das Prinzip dasselbe, da alle schnell miteinander auskommen, indem sie dieselbe Sprache sprechen: Die Sprache der Musik. Lucas wendet sein Wissen über den individuellen Zweck der Instrumente im Orchester erneut auf die neu hinzugefügten Sektionen an – Sie wissen, wie diese bezeichnet werden, oder?

Ja, wir bezeichnen diese als das dritte, vierte und fünfte System!

Die erste Probe im kürzlich erweiterten Orchester: Lucas ist aufgeregt.

Lucas ist erneut überwältigt vom Gesamtklang seines Orchesters. Sein Lächeln ist sogar größer als zuvor. Es ist ihm gelungen, die fünf Sektionen auf der Grundlage von Notenblättern zu orchestrieren.

Die individuellen und unabhängigen Sektionen spielen zusammen, um etwas Größeres zu schaffen. Betrachten wir Lucas als Ingenieur der fünf Systeme – ein Systemingenieur.

Die Fähigkeit, einzelne Instrumente wie Cello, Violine und Bass in das erste System zu integrieren und sein gesamtes Orchester um mehrere Sektionen zu erweitern: Das ist es, was er mit seinem Handwerk geschafft hat.

Aber es gibt etwas, das Lucas stört.

Er kommt zu der Erkenntnis, dass der Aufwand, Notenblätter für ein so großes und komplexes Orchester vorzubereiten, ziemlich groß ist. Und sein Wunsch, ein bekannter Dirigent zu werden, ist immer noch vorhanden und noch nicht erfüllt. Daher müssen sie weiter wachsen, sowohl in der Größe als auch möglicherweise in der Leistung.

Einige Jahre vergehen und Lucas hat weiterhin großen Erfolg mit seinem zusammengestellten Orchester. Er füllt die bekanntesten Konzerthallen mit Menschen, aber aus irgendeinem Grund bleibt sein Wunsch unerfüllt.

Nach einer Aufführung stößt er plötzlich auf einen seiner Freunde, der digitale Komposition studiert und kürzlich den Soundtrack für einen großen Blockbuster geschrieben hat.

Lucas, neugierig wie immer, fragt ihn, wie er das alles macht, ohne ein Orchester zu haben. Dies ist das erste Mal, dass Lucas von einer Digitalen Audiowerkstatt (DAW) hört.

Da Lucas bereits erkannt hat, dass er die maximale Größe seines dirigierbaren Orchesters erreicht hat, wachsen seine Ambitionen über die Realität hinaus. Glücklicherweise taucht er dank seines Freundes auch in die Welt des digitalen Komponierens ein und fängt an, von größeren Orchestern und Projekten zu träumen.

Lucas verbringt Tage, Wochen und schließlich Monate damit, sich mit dem neuen Werkzeug vertraut zu machen, sein neues Handwerk zu beherrschen. Dennoch bleiben die Sprache, die Methodik und das Orchester an seiner Seite gleich – mit einem kleinen, aber sehr wichtigen Unterschied.

Er sammelt jetzt alle Audioaufnahmen aus dem Orchester direkt in seiner neuen coolen Digitalen Audiowerkstatt, was ihm ermöglicht, Orchesterstücke mit über 50+ Instrumenten und sogar einem kompletten Live-Chor zu arrangieren. Nennen wir diese neue große Anordnung das Modell.

Lucas setzt seine Erfahrung mit seinem gesamten Orchester fort, wenn er die Audioaufnahmen für die spätere Bearbeitung aufnimmt, da er es immer noch nach seinen ursprünglichen Prinzipien dirigiert: Die gemeinsame Sprache, die Methodik und sein geliebter Dirigentenstab.

Mit der Zeit werden die Projekte immer komplexer. Lucas hat es erfolgreich geschafft, von einem bereits komplexen Orchester zu noch komplexeren Arrangements mit Hilfe des Modells überzugehen. Wir können ihn jetzt als Ingenieur der Systeme mit Hilfe eines Modells betrachten: Einen Modellbasierten Systemingenieur.

Da die zuvor verwendete Sprache der Musik und die Methodik auch in der Digitalen Audiowerkstatt anwendbar sind, sind die Prinzipien zur Erfassung der musikalischen Arrangements aus dem Modell immer noch vorhanden. Mit individuellen Markierungen kann Lucas immer noch im Detail erklären, welches Instrument zu welchem Zeitpunkt in seinem Stück welche Rolle spielt – für jeden verständlich.

Lucas setzt seine Auftritte in großen Konzerthallen fort und komponiert sogar einige Trailer für Blockbuster-Filme.

Und schließlich, 25 Jahre nachdem er seine Reise mit seinen Freunden begonnen hat, die Violine, das Cello und den Kontrabass gespielt haben, erhält Lucas einen Anruf von einem bekannten Filmstudio. Sie haben seine leidenschaftlichen Auftritte gesehen und einige seiner Trailer-Scores erhalten und sich entschlossen, ihn ins Rampenlicht zu rücken und ihn zum Komponisten des gesamten Soundtracks eines Films zu machen.

Im Zeitraffer sieht Lucas seine gesamte Karriere erneut und erkennt, dass er seine Ambition, ein bekannter Dirigent zu werden, jetzt erreicht und sie sogar übertroffen hat, indem er ein Komponist für den Soundtrack eines Films geworden ist.

Noch einmal.

Lucas ist der glücklichste Mensch auf Erden.

Ende.

Wenn Sie diese Geschichte bis hierhin gelesen haben und nachvollziehen konnten, haben Sie die grundlegenden Prinzipien des Modellbasierten Systems Engineering verstanden.

Zu guter Letzt möchten wir die beiden Welten miteinander abgleichen:

"Ein System von Systemen (SoS) ist eine Sammlung unabhängiger Systeme, die in ein größeres System integriert sind und einzigartige Fähigkeiten bieten." (INCOSE)

Die Systemdenkweise in der Geschichte wurde subtil eingeführt, indem die verschiedenen Orchestersektionen als System bezeichnet wurden. Durch die Kombination der verschiedenen Sektionen hat Lucas' Orchester die einzigartige Fähigkeit erlangt, einen ultimativen und vollen Klang zu erzeugen, der vom Publikum wahrgenommen werden kann, und bildet so ein sogenanntes System von Systemen (SoS).

Darüber hinaus wurden gemeinsame Prinzipien eines Systemingenieurs hervorgehoben. Es begann damit, dass Lucas die einzelnen Instrumente, d.h. Systemelemente, in das erste System (Systemarchitektur) integrierte, und endete in dieser Geschichte in der Anordnung der verschiedenen Sektionen, d.h. Systemen, in der größeren Umgebung des Orchesters (System von Systemen).

"Systemingenieure sind das Herzstück bei der Schaffung erfolgreicher neuer Systeme." (INCOSE)

Zudem wurden die wichtigsten Kernideen zur Bewältigung von Komplexität hervorgehoben: Die Rückverfolgbarkeit im Sinne von Lucas, der jederzeit nachvollziehen kann, wer in seinem Orchester welche Rolle zu welchem Zweck spielt.

Und nicht zuletzt die Umstellung von dokumentenbasiertem (Notenblätter) Systems Engineering auf Modellbasiertes (Digitale Audiowerkstatt) Systems Engineering. Daraus ergeben sich die drei wichtigsten Säulen des Modellbasierten Engineerings: Tool, Methodik und Sprache.

Um das alles abzuschließen, sollten Sie jetzt ein Gefühl dafür haben, warum wir in einigen Aspekten unseres Lebens (die nicht unbedingt technisch sein müssen) das Systemdenken, das Systems Engineering oder sogar das Modellbasierte Systems Engineering in Betracht ziehen sollten.

Wir leben in einer schnell wachsenden, komplexen und multi-domain Welt – eine gute Zusammenarbeit wird immer der wichtigste Treiber für große Innovationen sein. Modellbasiertes Systems Engineering kann uns helfen, komplexe Prozesse zu steuern und uns in die Lage versetzen, noch innovativere und nachhaltigere Ansätze in der Zukunft zu entwickeln, um schnell auf Veränderungen reagieren zu können.