Während des Lebenszyklus von langlebigen Automatisierungssystemen müssen infolge veränderter Kunden- und Systemanforderungen regelmäßig Systemelemente geändert oder getauscht werden. Um die Kompatibilität dieser Elemente zum bestehenden System zu analysieren, bedarf es einerseits modellbasierter Ansätze zur interdisziplinären Modellierung und Visualisierung und andererseits formaler Methoden zur Analyse der Änderungsauswirkungen automatisierungstechnischer Systeme. Die Notwendigkeit der Kombination dieser Ansätze zur Sicherung der Funktionsfähigkeit des Gesamtsystems sowie die daraus resultierenden Herausforderungen werden in diesem Beitrag aufgezeigt.
Verschiedene Modellierungssprachen, wie die Systems Modeling Language (SysML) haben sich für die modellbasierte Entwicklung bereits etabliert [Ob11]; Profile zur Anwendung für mechatronische Systeme, z.B. MechatronicUML [SW10] und SysML4Mechatronics [KV13], wurden entwickelt. Zur effizienten modellbasierten Entwicklung mechatronischer Automatisierungssysteme sowie zur Visualisierung von Änderungsauswirkungen wurden in SysML4Mechatronics die systemrelevanten Informationen der Systemkomponenten und ihrer Schnittstellen der verschiedenen Einzeldisziplinen (Mechanik, Elektrik/Elektronik und Software) integriert. Dennoch unterliegt solchen Modellierungssprachen zumeist kein formales Modell, das eine inhärente Prüfung der Kompatibilität von Systembestandteilen ermöglicht. Demgegenüber stehen wissensbasierte Systeme, die eine explizite Repräsentation von Wissen und die Anwendung von Schlussfolgerungsmechanismen zur Identifikation von Inkonsistenzen oder Inkompatibilitäten im System ermöglichen, beispielsweise mittels der Web Ontology Language, deren Anwendbarkeit bereits zur Evaluation der Interoperabilität von Systembestandteilen [OL06] sowie zur Validierung von Anlagenmodellen [Ab13] erwiesen wurde. Nichtsdestotrotz adressieren diese Ansätze die formale Wissensrepräsentation und eignen sich kaum zur verständlichen Modellierung des Automatisierungssystems und der Änderungsauswirkungen für deren Entwickler. Für die umfassende Analyse von Änderungsauswirkungen in Automatisierungssystemen ergibt sich somit folgende Fragestellung: Wie können Notationen zur Modellierung des Systems (SysML4Mechatronics) und formale Methoden zur Überprüfung der Kompatibilität der Systembestandteile in geeigneter Weise kombiniert werden? Wie können dabei bestehende Ansätze und Lösungen für ihre Anwendung auf die genannte Problemstellung adaptiert werden?