Systemmodelle

Systemmodelle sind Abstraktionen realer oder zu realisierender Systeme, die Aufbau, Verhalten und Wechselwirkungen beschreiben. Sie dienen dem Verständnis, der Analyse und der Kommunikation zwischen Stakeholdern und bilden die Grundlage für Planung, Simulation und Entscheidungsunterstützung.

Sie unterscheiden sich in Fokus und Abstraktionsgrad: Strukturmodelle erfassen Aufbau, Komponenten und Schnittstellen; Verhaltensmodelle beschreiben Dynamik, Abläufe und Zustandsübergänge; Funktions- oder Anforderungsmodelle dokumentieren Ziele, Funktionen und Randbedingungen. Oft werden mehrere Aspekte kombiniert, um komplexe Systeme multidimensional abzubilden. Modelle können statisch oder zeitabhängig sein und hierarchisch verschachtelt erscheinen.

Zu gängigen Methoden und Sprachen gehören modellbasierte Ansätze wie SysML, UML und Modelica; domänenspezifische Formate wie SBML oder FMI; und Techniken von Differentialgleichungen, ereignisorientierten diskreten Modellen bis hin zu hybriden Modellen. MBSE (Model-Based Systems Engineering) setzt Modelle als zentrale Artefakte über den gesamten Lebenszyklus hinweg ein.

Der Lebenszyklus umfasst Anforderung, Design, Implementierung, Verifikation und Validierung. Modelle werden verfeinert, simuliert und analysiert, um Abstraktion, Genauigkeit und Rechenaufwand in Balance zu bringen und Entscheidungen zu unterstützen.

Anwendungsbereiche reichen von Automobil- und Flugzeugbau über Energie- und Versorgungssysteme, Fertigung, Robotik bis hin zu IT-Architekturen und Verkehrsinfrastrukturen.

Historisch stammen Systemmodelle aus Systemtheorie, Regelungstechnik und Softwareengineering. Sie bilden eine Brücke zwischen der Realwelt und der Simulation und ermöglichen strukturierte Analyse, Optimierung und Kommunikation.