Modellbasiert

Modellbasiert bezeichnet in der Technik und Informatik Ansätze, Verfahren oder Werkzeuge, die auf Modellen als zentrale Repräsentation von Systemen beruhen. Ein Modell dient als abstrakte Beschreibung von Struktur, Verhalten und Eigenschaften eines Systems, die analysiert, simuliert oder generiert werden kann, ohne das reale System unmittelbar einsetzen zu müssen. Modellbasierte Ansätze unterscheiden sich dadurch von code-first oder dokumentenbasierten Methoden, weil Phasen wie Spezifikation, Design, Analyse, Verifikation und Implementierung häufig über Modelle orchestriert werden.

In vielen Disziplinen kommt modellbasiertes Arbeiten zum Einsatz, insbesondere im System-Engineering (MBSE), in der modellbasierten Softwareentwicklung, in der Regelungstechnik (modellbasierte Regelung, MPC) sowie in Simulation und Analyse. Typische Modelle umfassen Struktur-, Verhaltens- und Zustandsmodelle; Sprachen und Standards wie SysML, UML, Modelica oder MATLAB/Simulink unterstützen die Modellierung. Modelle dienen oft der Simulation, Validierung, dem Austausch zwischen Fachbereichen und der automatischen Generierung von Code oder Simulationseinheiten; Schnittstellen wie FMI ermöglichen den Austausch zwischen Modellen unterschiedlicher Tools.

Zu den Vorteilen zählen frühzeitige Fehlererkennung, bessere Abstimmung zwischen Entwicklungsteams, Wiederverwendbarkeit von Modellen, transparentere Dokumentation und Potenziale zur Automatisierung von Software-Generierung. Modellbasierte Methoden helfen, Komplexität zu beherrschen und Anforderungen besser nachzuverfolgen.

Herausforderungen liegen in der Pflege der Modelle, der Sicherstellung der Konsistenz mit dem realen System, Lernkurven, Integrationsaufwand sowie Kosten. Verifikation und Validierung von Modellen können ressourcenintensiv sein. Häufig ergänzt werden modellbasierte Ansätze durch digitale Zwillinge und interoperable Modellformate, um eine nachhaltige Nutzung über den gesamten Lebenszyklus zu ermöglichen.