Systems of Systems

Erklärung

Ein System of Systems ist ein Systemverbund, der die Fähigkeiten und Ressourcen von Teilsystemen vereinigt, um ein neues, hochkomplexes System (ein System ist die aufgaben-, zweck- oder sinngebundene Summe miteinander verknüpfter, untereinander wechselwirkender Elemente) zu schaffen.

Ein System of Systems ist eine Art von „Übersystem“, das in der Summe weitaus mehr Funktionalität bietet, als die einzelnen Teilsysteme, das heißt, dass sich beispielsweise Features und Dienstleistungen entwickeln, die keinem eindeutig bestimmbaren Teilsystem mehr zugeordnet werden können.

Durch dieses Übersystem wird eine neue Denkmethode zur Lösung großer Herausforderungen gefördert – beispielsweise können die Teilsysteme Technologie, Wirtschaft oder Politik zu einem großen, wechselwirkenden System verbunden werden.

Um das Übersystem nutzbar und intuitiv anwendbar machen zu können, werden Designbereiche, wie das Interaction Design (Gestaltung von Mensch-Mensch-/ Mensch-Maschinen-/ Mensch-Computer-Interaktion) und Service Design (Gestaltung von Dienstleistungen) implementiert.

Meist werden Systems of Systems dazu genutzt, um Technologien, Netzwerke, Systemarchitekturen und Prozesse zu analysieren. Angewendet werden sie z.B. im Luft-, Bahn- oder Automobilverkehr, in der Weltraumforschung oder Sensorik, auch in allen internetabhängigen Systemen, wie Kommunikationsnetzen oder Softwarearchitekturen. Auch Infrastrukturen, Stromversorgung oder Energiemanagement oder das Gesundheitswesen sind aus System-of-Systems aufgebaut.

Ziel

Ziel der Anwendung von Systems of Systems ist, dass eigenständig operierende Systeme gestaltet werden, die in der Lage sind, komplexe Probleme und Herausforderungen auf innovative Art und möglichst automatisiert zu lösen, um dadurch Zeit-, HR und Kosten einsparen zu können.

Vorgehen

Zu unterscheiden sind komplexe, monolithische Systeme und Systems of Systems (SoS).
Es gibt fünf Charakteristika, um herauszufinden, ob es sich tatsächlich um ein SoS handelt:

Teilsysteme sind operativ unabhängig: Die einzelnen Systeme, aus denen ein SoS besteht, können vollkommen autark betrieben und genutzt werden.

Management der Teilsysteme unabhängig vom Gesamtsystem: Die Sub- oder Teilsysteme eines SoS sind fest nicht an ein SoS gebunden, weder bezüglich des Lebenszyklus, noch was Entwicklung und Beschaffung angeht.

Evolutionäre Entwicklung: Systems of Systems sind nie endgültig ausgearbeitet. Deren Entwicklung verhält sich evolutionär. Sie sind lernfähig und können Funktionen und Sub-Systeme an Erfahrungen anpassen.

Emergentes Verhalten: Die Teilsysteme verhalten sich emergent, was bedeutet, dass sie Ähnlichkeiten an Schwarmverhalten zeigen: Wenn sich Rahmenbedingungen ändern, kann sich das SoS selbständig und spontan anpassen. Teilsysteme oder Verknüpfungen werden gelöscht, abgewandelt oder neu zusammengefügt.

Geografische Verteilung: Die Teilsysteme eines System of Systems sind geografisch weit verteilt, weshalb sich der Austausch untereinander hauptsächlich auf Informationen (Daten) bezieht und nicht auf Energie, Masse oder Stofflichkeiten.

Tipp

Während sich die Systemtechnik auf Aufbau, Entwicklung und Betrieb monolithischer Produkte konzentriert, bezieht sich das SoS bei der Auswahl passender Sub-Systeme auf Kernpunkte, die deren Interaktion untereinander betreffen, wie technische Leistungsfähigkeit, Kosten, Erweiterbarkeit, Flexibilität, etc.

Konkrete Beispiele für SoS sind z.B. das „Single European Sky ATM Research Programme (SESAR)“ (hier synchronisiert und generalisiert ein SoS sämtliche Dienste des europäischen Flugverkehrsmanagements) oder das „Wide Area Augmentation System (WAAS)“ (ein SoS wird eingesetzt, um die Exaktheit des GPS zu optimieren). (1)

Quellen

(1) http.//roth-soft.de/systems-engineering/was-ist-ein-system-of-systems
wikipedia.de 
http://roth-soft.de
UNI Heidelberg