Graphenbasierte Entwurfssprachen sind eine neue Methode zur ganzheitlichen Beschreibung von technischen Entwurfsprozessen. Entwurfssprachen entsprechen dem Prinzip natürlicher Sprachen, in denen Wörter ein Vokabular und Regeln eine Grammatik bilden.
Das Vokabular beschreibt das technische Wissen in Form von Ontologien und bildet das grundlegende Fundament einer graphbasierten Entwurfssprache. Die Wörter des Vokabulars stellen die Bausteine dar, aus denen der Entwurf konstruiert wird. Dargestellt als Klassendiagramm, enthält das Vokabular alle notwendigen Komponenten und bietet einen umfassenden Rahmen für den Entwurfsprozess.
Entwurfsregeln bilden die generischen Kompositionsanweisungen einer graphenbasierten Entwurfssprache und unterstützen die für die Erstellung des Produktentwurfs notwendigen Modelltransformationen. Sie instanziieren und verwenden die Begriffe des Vokabulars und ermöglichen so die gezielte Manipulation und Anordnung der Entwurfselemente. Dargestellt in einem erweiterten Objektdiagramm bieten die Entwurfsregeln einen systematischen Ansatz für den ausführbaren Entwurfsprozess technischer Produkte.
Das Produktionssystem übernimmt die Funktion eines Programms für Entwurfsprozesse innerhalb der graphbasierten Entwurfssprache. Dargestellt in einem Aktivitätsdiagramm, koordiniert es den Ausführungsprozess der Entwurfsregeln. Das Produktionssystem vereinfacht den technischen Entwurfsprozess und ermöglicht es einem Compiler, automatisch ein ganzheitliches digitales Produktmodell, den sogenannten Entwurfsgraphen, zu erstellen.
Der Entwurfscompiler ist eine Regelmaschine, die aus einer graphenbasierten Entwurfssprache ein holistisches Graphenmodell eines Produkts oder Systems berechnet. Dabei interpretiert der Entwurfscompiler den im Produktionssystem definierten Ausführungsprozess der Entwurfsregeln als eine Sequenz von Graphtransformationen. Die Ausführung erfolgt vollautomatisch und deterministisch und das Ergebnis der Kompilierung ist der sogenannte Entwurfsgraph.
Der Entwurfsgraph ist das ganzheitliche Modell des Produktentwurfs, das automatisch aus der Entwurfssprache generiert wird. Der Entwurfsgraph besteht aus Instanzen und Verknüpfungen der im Vokabular definierten Klassen und Assoziationen und enthält alle Teile, Verbindungen und Parameter des Produkts. Der Entwurfsgraph ist eine offen zugängliche abstrakte Graphpräsentation des Produkts und ermöglicht die Visualisierung verschiedener Produktaspekte oder den algorithmischen Export domänenspezifischer Produktmodelle.
Entwurfsschnittstellen sind ergänzende Softwareerweiterungen, die das im Entwurfsgraph gespeicherte abstrakte Produktwissen in die ingenieurspezifischen Domänenmodelle des Systems für die Analyse oder den weiteren (manuellen) Entwurfsprozess übersetzen. Da alle Modelle aus einer zentralen abstrakten Entwurfsrepräsentation übersetzt werden, ist ein konsistenter Modellstand über verschiedene Ingenieursdomänen hinweg gewährleistet. Durch die Automatisierung der Erstellung von Domänenmodellen wird der Entwurfs- und Änderungsprozess erheblich beschleunigt und zuverlässiger. Die Übersetzung kann prinzipiell für jede beliebige Domäne durchgeführt werden, so dass der Entwurfsprozess mit graphenbasierten Entwurfssprachen unabhängig von bestimmten Softwarewerkzeugen oder Datenformaten ist.
Die Entwurfsraumexploration beschreibt den integrierten Systementwicklungsprozess unter Verwendung graphenbasierter Entwurfssprachen. Entwurfssprachen ermöglichen durch ihren generischen Ansatz eine ganzheitliche und konsistente Beschreibung des Produktentwurfs entlang des Produktlebenszyklus von den Anforderungen bis zur Fertigung. In Kombination mit einem Entwurfscompiler, dem offenen Entwurfsgraphen und den Entwurfsschnittstellen kann eine durchgängige automatisierte Prozesskette für den Entwurf komplexer Systeme aufgebaut werden. Dies ermöglicht die Realisierung eines ausführbaren V-Modell-Entwurfsprozesses. Die automatisierte Generierung von Produktversionen und -varianten beschleunigt die Entwurfszyklen erheblich und ermöglicht eine systematische und effiziente Exploration des gesamten Entwurfsraums. Dies führt zu kürzeren Gesamtentwicklungszeiten, Kostenreduktion und verbesserter Produktqualität.
Tauchen Sie ein in die Entwurfssprachen und
