AbstractA core aspect of systems engineering is the system design based on coupling and sensitivity analyses of submodules which are combined together. If the submodule properties are presented as equations, i.e. as constraints between the module design parameters in symbolic form, knowledge processing techniques by means of graph theoretic methods provide a powerful means for the automatic derivation of the solution path of the conceptual system design equations. The automatic derivation of the solution path simplifies the study of the couplings between system design parameters and helps to automate the desired sensitivity analysis. The integration of constraint-based processing techniques into the conceptual design phase represents therefore a major step towards a useful support tool for systems engineering. An airship concept case study will be used to demonstrate the strategic advantages and the inherent flexibility for conceptual systems design and analysis which can be achieved with such generic constraint processing techniques. Based on the so-called relevance list of the design variables, the approach is even applicable in design cases, where an explicit mathematical model of the constraints is not yet available or analytically known. Furthermore, some theoretical and practical problems associated with the derivation of an automated sensitivity analysis of a conceptual airship are also discussed.

    ZusammenfassungEin wesentlicher Aspekt des Systems Engineering ist die Kopplungs- und Sensitivitätsanalyse von Systemen, die aus einer Vielzahl von Teilsystemen und Einzelkomponenten aufgebaut sind. Ist das Verhalten der Teilsysteme und/oder der Einzelkomponenten in Form von symbolischen Gleichungen, d.h. in Form von Beschränkungen der Entwurfsvariablen der Komponenten, bekannt, so können mächtige graphentheoretische Methoden der Beschränkungsanalyse in Form von sogenannten Lösungspfadgeneratoren sehr vorteilhaft zum automatischen Zusammenbau und zur automatischen Analyse der Entwurfsgleichungen eingesetzt werden. Die automatische Bestimmung von Lösungspfaden der Entwurfsgleichungen vereinfacht die Analyse der Kopplungen der Entwurfsgrößen und unterstützt die weitgehende Automatisierung der erwünschten Sensitivitätsanalysen. Die Verwendung der Beschränkungsanalyse in der Vorentwurfsphase stellt daher einen wesentlichen Entwicklungsschritt im Hinblick auf ein zukünftiges Softwarewerkzeug für das Systems Engineering dar. Zur Darstellung der Eigenschaften sowie der strategischen Vorteile und der immanenten Flexibilität der Beschränkungsanalyse in der Systemauslegung und -analyse wird das Fallbeispiel des Vorentwurfs eines Luftschiffes verwendet. Aufbauend auf einer Relevanzliste der Einflußgrößen ist die Technik der Beschränkungsanalyse sogar in Entwurfssituationen anwendbar, in der noch keine expliziten analytischen Gleichungen der Einzelkomponenten bekannt oder vorhanden sind und deshalb mit einer Liste von verbalen Bezeichnern gearbeitet werden muß. Die mit der Beschränkungsanalyse einhergehenden theoretischen und praktischen Gegebenheiten werden dazu am Beispiel des Vorentwurfs eines Luftschiffes dargestellt und diskutiert.


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    Titel :

    Constraint-based conceptual design and automated sensitivity analysis for airship concept studies


    Weitere Titelangaben:

    Automatische Constraint-Basierte Entwurfs- und Sensitivitätsanalyse im Luftschiffentwurf


    Beteiligte:

    Erschienen in:

    Erscheinungsdatum :

    2004-03-09


    Format / Umfang :

    13 pages




    Medientyp :

    Aufsatz (Zeitschrift)


    Format :

    Elektronische Ressource


    Sprache :

    Englisch




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