Systems Engineering

• Systemersteller
  • Anthropogen
  • Nicht-anthropogen
• Existenz
  • Materiell
  • Konzeptionell
• Art der Interaktion mit Umgebung
  • Geschlossen
  • Offen
• Zeitliches Verhalten
  • Statisch
  • Dynamisch
• Sicherheit der Datenanlage
  • Deterministisch
  • Probabilistisch

• Bauen
• Verwenden
• Betreiben
• Erhalten
• Rückbauen

• Anstoss:
  • allgemeines Verständnis des Problems: Bedürfnisse, Umfang
  • Anforderungen
• Situationsanalyse:
  • Zusammenhänge Probleme & Ursachen
  • Abgrenzung und Strukturierung
• Formulierung Ziele & Rahmenbedinungen
  • Absichten der Beteiligten zusammenfassen
  • Prioritäten
    • Wunschziele
    • Sollziele
    • Mussziele (Rahmenbediengungen)
• Generieren möglicher Lösungen
  • Lösungsideen sammeln (Konzepte)
  • Lösungskomponenten erkennen
• Analyse mögliche Lösungen
  • generierte Lösungen mit Anforderungen vergleichen
  • Detailierungsgrad der Lösungen überprüfen
• Bewertung möglicher Lösungen
  • Vergleich zwischen tauglichen Lösungen
  • Optimierung
• Durchführung

• Rahmenbedingungen (Muss Ziele): müssen eingehaltet werden
• Sollziele: hoher Priorität
• Wunschziele: tiefer Priorität

Synthese (=Generierung) von Lösungen:

• generieren und sammeln Lösungsideen
• systematisch ordnen der Lösungsideeen
• erarbeiten von Varianten
• systematisches grobe analyse der Variante, falls noch zu bearbeitende offene Fragen (ist nicht gleich dem Schritt "Analyse von Varianten", der bei Abschluss von der Generierung erfolgt) 

• Anstoss:
  • allgemeines Verständnis des Problems: Bedürfnisse, Umfang
  • Anforderungen
• Situationsanalyse:
  • Zusammenhänge Probleme & Ursachen
  • Abgrenzung und Strukturierung
• Formulierung Ziele & Rahmenbedinungen
  • Absichten der Beteiligten zusammenfassen
  • Prioritäten
    • Wunschziele
    • Sollziele
    • Mussziele (Rahmenbediengungen)
• Generieren möglicher Lösungen
  • Lösungsideen sammeln (Konzepte)
  • Lösungskomponenten erkennen
• Analyse mögliche Lösungen
  • generierte Lösungen mit Anforderungen vergleichen
  • Detailierungsgrad der Lösungen überprüfen
• Bewertung möglicher Lösungen
  • Vergleich zwischen tauglichen Lösungen
  • Optimierung
• Durchführung

• Informationsbeschaffung:
  • Befragung
  • Datenbanken
  • Delphi-Methode
• Informationsaufbereitung
  • ABC-Analyse
  • Korrelationsanalyse
  • Wahrscheinlichkeitsrechnung
• Informationsdarstellung
  • Ablaufsdiagramm
  • Zuordnungsstruktur
  • Graphen
  • Flussdiagramm

1. Jede Person bekommt Problemstellung und gibt Lösungsvorschlag
2. Antworten werden zusammengefasst und jedem Befragten zusammengefasst bekannt gegeben
3. Jede Person kann Entscheid von vorher anpassen (Beeinflussung) oder mehr Infos fragen
4. Iteration bis Konsens gefunden

Es entstehen keine negative Gruppendynamiken, wo nur die stärksten die Meinung äussern

• Grenzen des Problemfeldes
• Welche Mechanismen Wirken
• Richtige Problem angegangen
• Welche Anforderungen müssen die Lösungen befriedigen
• Welchen Umfang des Bedürfnis nach einer Lösung

1. Produkte in Kategorien A,B,C sortiert.
2. Diagramm mit den Kumulierten Anteile von A,B,C Kategorien am Umsatz im Prozent

Ersichtlich:

• Kat. A: kleine Anzahl, grosses Umsatz -> sehr wichtig
• Kat. B: mittlere Anzahl, noch gutes Umsatz im Prozent -> noch nötig
• Kat. C: grosse Anzahl, prozentual unwichtiger Umsatz -> unnötig

• Rahmenbedinungen (Mussziele)
  • Kapazität min. Anstoss in beiden Richtungen
  • keine Toten beim Bau
  • Kosten unter X CHF
  • Verbindung zwischen A und B
• Sollziele
  • Kosten unter Y(<X) Kosten
  • Zeit bis zur Inbetriebnahme: X Jahren
  • Erdbebenfestigkeit bis zur Stärke X ausgehalten
  • Unterhaltskosten unter X CHF/Jahr
• Wunschziele
  • Kosten möglichst gering
  • möglichst hohe Kapazität
  • möglichst Umweltfreundlich
  • Lange Betriebsdauer (= kleine Unterhaltszeiten)

• Anstoss
• Situationsanalyse
  • Beobachtungsweise
  • Techniken
• Formulierung Ziele und Rahmenbediengungen
  • Richtlinien
  • Zielkonflikte
• Generierung möglicher Lösungen
  • Variantenerstellung
• Analyse möglicher Lösungen
  • Attribute
  • Modellentwicklung
• Bwertung möglicher Lösungen
  • Argumentenbilanz
  • Entscheidungsbäume
• Durchführung

• Klassifikation (Rahmenbediengung (Mussziel), Sollziel, Wunschziel)
• Zielobjekte
• Zielausmasse
• Zieleigenschaften
• Zielbezüge
• Ortsbezüge

• Informationsbeschaffung:
  • Befragung
  • Datenbanken
  • Delphi-Methode
• Informationsaufbereitung
  • ABC-Analyse
  • Korrelationsanalyse
  • Wahrscheinlichkeitsrechnung
• Informationsdarstellung
  • Ablaufsdiagramm
  • Zuordnungsstruktur
  • Graphen
  • Flussdiagramm

• Rahmenbedingungen (Muss Ziele): müssen eingehaltet werden
• Sollziele: hoher Priorität
• Wunschziele: tiefer Priorität

• Überprüfung ob gestellte Anforderungen erfüllt
• Optimierung

• Probleme, Ursache und deren Zusammenhänge verstehen
• Gestaltungsbereich für Lösungssuche definieren
• Informationsbasis schaffen

1. Jede Person bekommt Problemstellung und gibt Lösungsvorschlag
2. Antworten werden zusammengefasst und jedem Befragten zusammengefasst bekannt gegeben
3. Jede Person kann Entscheid von vorher anpassen (Beeinflussung) oder mehr Infos fragen
4. Iteration bis Konsens gefunden

Es entstehen keine negative Gruppendynamiken, wo nur die stärksten die Meinung äussern

Nein

Durch Bedingungen wird eine Lösungsfläche geschaffen, die eine begrenzte Anzahl Extrempunkte besitzt. Die optimale Lösung ist einer dieser Punkte.

• Wahl einer Anfang-Basislösung
• Optimierung dieser Lösung

1. Sensitivitätsanalyse der rechten Seite:
   • Randbediengungen verschieben sich parallel nach rechts
2. Sensitivitätsanalyse der Zielfunktion:
   • Zielfunktion dreht sich um optimale Lösung und kann andere Extrempunkte der Lösungsfläche berühren, bis der optimale Punkt einen anderen Wird.

Falsche Aussage.

Ganzzahlige Lösungen können stark von der exakten Lösung unterscheiden. Es gibt auch ein Algorithmus für die relaxierte Lösung.

Nein, es gibt auch Probleme, wo mindest Anforderungen enthalten sind, diese erlauben den Ursprung nicht. (z.B. Randbediengung: 3*x₁ + 4* x₂ ≥ 34)

Daher wird auch der Algorithmus teilweise auch mit künstlichen Variablen angefangen.

Eine Aktivität wird nur zu einem positiven Ausmass, oder gar nicht durchgeführt.

macht auch gar kein Sinn "-2" Ware zu produzieren.

• kontinuerlich sein (keine  Löcher oder Abstände)
• kompakt sein (beinhaltet seine Grenzen
• konvex sein (keine Ecken nach innen = die Lösungsgerade ist immer tangierend)

Wenn der Ursprung nicht in der Lösungsmenge enthalten ist und somit keinen triviale Basislösung gefunden werden kann.

• Gewichtungsmethode
• Restriktionsmethode

Tableau-Methode VS. klassische Methode

• Vorteil: übersichtlicher und einfacher zu rechnen
• Nachteil: Hat mehr Schritte

1. A genau wie später S_i                                   

40 * x1 + 15 * x2 + A ≥ 100

14 * x1 + 35 * x2 + A ≥ 140

x1 - A ≤ 5

x2 - A ≤ 5

2. Min.Z = A                                                       

S1 = -100 + 40 * x1 + 15 * x2 + A

S2 = -140 + 14 * x1 + 35 * x2 + A

S3 = 5 - x1 + A

S4 = 5 - x2 + A                          

Z   = 0 + A

3. Substitution A mit negativstes S_i                              

S1 = 40 + 26 * x1 - 20 * x2 + S2

A   = 140 - 14 * x1 - 35  x2 + S2

S3 = 145 - 15 * x1 - 35 * x2 + S2

S4 = 145 - 14 * x1 * 36 - x2 + S2             

Z   = 140 - 14 * x1 - 35 * x2 + S2

n. Schritt: Sobald A=0, dann ist die gefundene Lösung eine Basislösung und der Algorithmus kann jetzt mit dieser Lösung normal gestartet werden.

sollten schon erledigt sein:

• Anstoss
• Situationsanalyse
• Formulierung der Ziele & Rahmenbedingungen
• Generierung der möglichen Lösungen.

Optimierung ist ein Prozess der "Analyse und Bewertung möglicher Lösungen"

1. Sensitivitätsanalyse der rechten Seite:
   • Randbediengungen verschieben sich parallel nach rechts
2. Sensitivitätsanalyse der Zielfunktion:
   • Zielfunktion dreht sich um optimale Lösung und kann andere Extrempunkte der Lösungsfläche berühren, bis der optimale Punkt einen anderen Wird.

Ist für die verschiedenen Aspekten die besste und keine Variante ist besser wie diese.

• Einzigen Lösung: Zielfunktion berührt nur eine Extremecke

• Unbegrenzte Lösungen: Zielfunktion berührt eine Kante
  • (= Randbedingung)
• Alternierende Optima: Zielfunktion parallel Nebenbedingungen
  • (= mind. 1 Koeffizient der Nicht-Basisvariable = 0. -> gleichen Wert für Zielfunktion)
• Unzulässige Lösung: mind. 1 S_i ist negativ
  • (= negative Restmenge = zu viel benutzt)