Technical Debt Identifikation und Bewertung in mechatronischen Systemen anhand von Indikatoren, Mustern und Metriken - TDebituM

• Antragstellerin: Professorin Dr.-Ing. Birgit Vogel-Heuser
• Fachliche Zuordnung: Softwaretechnik und Programmiersprachen ; Automatisierungstechnik, Mechatronik, Regelungssysteme, Intelligente Technische Systeme, Robotik
• Förderung: Förderung von 2021 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 451267453

Technische Entscheidungen, die kurzfristigen Nutzen erbringen sich aber langfristig als nachteilig und teuer erweisen, werden oftmals deshalb getroffen, weil ihre Tragweite, Auswirkungen und Maßnahmen zur Behebung nicht eingeschätzt oder unterschätzt werden. Dieses Phänomen wird für Softwaresysteme als Technical Debt (TD) bezeichnet. Die wenigen bisher vorliegenden Forschungsergebnisse zu TD in Produktionssystemen als eine Klasse mechatronischer Systeme zeigen im Vergleich zu Softwaresystemen bzw. Eingebetteten Systemen erstens neue, zusätzliche TD-Typen in allen drei Disziplinen der Mechatronik – auch der Applikationssoftware und ihrer Plattformen –, zweitens TD-Typen, die aus der Interdisziplinarität resultieren und drittens TD-Typen, die in zusätzlichen Lebenszyklusphasen mechatronischer Systeme auftreten. TDebituM erforscht deshalb exemplarisch für solche mechatronischen Systeme TD in Produktionssystemen, also dem Maschinen- und Anlagenbau, und mechatronischen Produkten der Automobilindustrie als zwei der wesentlichen Schlüsselbranchen in Deutschland mit folgenden Forschungsfragen (Auszug):• Welche zusätzlichen TD-Typen und -Subtypen sind im Vergleich zu Softwaresystemen in welchen Lebenszyklusphasen zu identifizieren und mit welchen Häufigkeiten, Ursachen, Auswirkungen etc. treten diese auf?• Welche Indikatoren, Muster und Metriken gibt es für solche mechatronische TD bzw. TD in der Mechanik, Elektrotechnik/Elektronik bzw. Applikationssoftware und ihrer Plattformen?• Welche Ursache-Wirkungsbeziehungen existieren?Mittels Experteninterviews in deutschen und ausgewählten internationalen Industrieunternehmen werden TD-Vorfälle im Bereich mechatronischer Systeme, genauer für Produktionssysteme (Maschinen- und Anlagenbau) und mechatronische Produkte (Automotive) erhoben. Mittels statistischen Analysemethoden werden die klassifizierten TD-Eigenschaften auf Aufkommen, Kritikalität, Tragweite und Korrelation untersucht. Auf Basis der identifizierten statischen TD-Muster bzw. Verlaufsmuster sollen TD-Metriken definiert werden. Ein Konzept zur Visualisierung von und Interaktion mit den Ergebnissen und deren Kommunikation im Unternehmen und über Lieferketten hinweg wird mit Experten unterschiedlicher Foki iterativ erarbeitet. Die Evaluation der Ergebnisse erfolgt mit einzelnen Experten sowie Fokusgruppen in mindestens 10% der interviewten Unternehmen. TDebituM erforscht die bewussten und soweit zugänglich auch unbewussten TD-Vorfälle und erweitert die bisherigen Kenntnisse für Software- und Eingebettete Systeme um die Betrachtung der mechatronischen Disziplinen, der zusätzlichen Phasen im Lebenszyklus, der interdisziplinären Abhängigkeiten und der damit ggf. entstandene, Problemverlagerung. Ein frühzeitiges Erkennen potentieller TD-Vorfälle und eine transparente Darstellung der Zusammenhänge, Ausmaße und Risiken kann als Grundstein für alle weiteren TD-Management Aktivitäten in einem Folgeprojekt dienen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen