[Back]

P. Rosenberger:
"Entwicklung eines Vorgehensmodells für die Analyse und den Entwurf kontextsensitiver Systeme mit dem Fokus auf industrielle Anwendungen";
Supervisor, Reviewer: M. Grafinger, S. Schlund, D. Gerhard; Inst. für Konstruktionwissenschaften und Produktentwicklung, 2021; oral examination: 2021-03-01.

The keyword Industry 4.0 describes the vision of a completely digitized production landscape
in which people, machines, systems and products communicate and cooperate autonomously.
A key element in realizing this vision are context-aware systems. They are able of sensing their
environment and adapting to the current context as well as providing customized services.
Despite the resulting advantages, the development of context-aware systems in the industrial
environment (B2B) is usually limited to special cases and feasibility studies. One of the main
problems is that the existing process models are primarily focused on the domain-specific design
and the system integration, the system analysis and the system design, however, are not
or only marginally considered. In addition, there are hardly any methods or techniques to support
complex context-aware problems and the verification and validation is mainly aimed at
complete systems. As a result, there is a substantial need for a process model for the analysis
and design of context-aware systems, as well as for methodical support for related activities,
tasks, and problems.
In the course of this work, a process model for the context-aware system analysis and design
is presented. The model is not to be understood as an independent approach, but rather as an
extension to the established process models for the development of technical systems. In addition,
different methods to support system analysis, system design, and verification and validation
are being developed. These methods simplify the development process by providing
structured approaches for recurring context-aware tasks and problems. Following the theoretical
elaboration, the process model and the associated methods are evaluated in an industrial
case study. Thereby, a context-aware information system is analysed and designed that supports
the workers on the shop floor of an injection moulding manufacturer.
The novelty of this work is characterized by the explicit focus on system analysis and system
design, both in the development of the procedural model and in the supporting methods. This
distinguishes the present work from the approaches presented so far, which are primarily focused
on domain-specific design and system integration.

Das Schlagwort Industrie 4.0 bezeichnet die Vision einer vollständig digitalisierten Produktionslandschaft,
in der Menschen, Maschinen, Anlagen und Produkte autonom miteinander kommunizieren
und kooperieren. Ein zentrales Element zur Verwirklichung dieser Vision sind kontextsensitive
Systeme. Diese sind in der Lage, ihre Umwelt zu erfassen und sich anschließend
selbstständig an die vorhandene Situation anzupassen beziehungsweise angepasste Services
bereitzustellen.
Trotz der sich daraus ergebenden Vorteile bleibt die Entwicklung entsprechender Systeme im
industriellen Umfeld (B2B) meist auf Spezialfälle und Machbarkeitsstudien beschränkt. Eines
der Hauptprobleme ist, dass die vorhandenen Vorgehensmodelle für die Entwicklung kontextsensitiver
Systeme vorrangig auf den domänenspezifischen Entwurf und die Systemintegration
fokussiert sind, die Systemanalyse und der Systementwurf werden hingegen nicht oder nur am
Rande betrachtet. Zusätzlich existieren kaum Methoden oder Techniken zur Unterstützung
komplexer kontextsensitiver Problemstellungen und auch die Verifizierung und Validierung ist
hauptsächlich auf die Erhebung kompletter Systeme ausgerichtet. Folglich besteht ein substanzieller
Bedarf an einem Vorgehensmodell für die Analyse und den Entwurf kontextsensitiver
Systeme, sowie an einer methodischen Unterstützung der zugehörigen Tätigkeiten, Aufgabenund
Problemstellungen.
Im Zuge dieser Arbeit wird ein entsprechendes Vorgehensmodell vorgestellt. Das Modell ist
nicht als eigenständiger Ansatz zu verstehen, sondern als Erweiterung zu den etablierten Vorgehensmodellen
für die Entwicklung technischer Systeme. Zusätzlich werden unterschiedliche
Methoden zur Unterstützung der Systemanalyse, des Systementwurfs und der Verifizierung
und Validierung entwickelt. Diese vereinfachen den Entwicklungsprozess durch die Bereitstellung
strukturierter Lösungsansätze für wiederkehrende, kontextsensitive Aufgaben- und Problemstellungen.
Im Anschluss an die theoretische Ausarbeitung erfolgt die Evaluierung des Vorgehensmodells
und der zugehörigen Methoden in einem industriellen Anwendungsfall. Dabei
wird ein kontextsensitives Informationssystem für die Unterstützung der Arbeiter am Shop-Floor
eines Spritzgussherstellers analysiert und entworfen.
Die Neuartigkeit dieser Arbeit ist geprägt durch die explizite Fokussierung auf die Systemanalyse
und den Systementwurf, sowohl bei der Entwicklung des Vorgehensmodells als auch bei
den unterstützenden Methoden. Dies unterscheidet die vorliegende Arbeit von den bisher vorgestellten
Ansätzen, die vorrangig auf den domänenspezifischen Entwurf und die Systemintegration
fokussiert sind.

Vorgehensmoell, kontextsensitive Systeme

https://publik.tuwien.ac.at/files/publik_299922.pdf