Systemkonzept, Architektur & Implementierung

Sicherheitskritische Systeme entstehen aus dem Zusammenspiel von Mechanik, Elektrik, Elektronik, Sensorik, Software, Kommunikation und zunehmend daten- und KI-basierten Funktionen. Entscheidend ist deshalb nicht nur, dass einzelne Komponenten funktionieren, sondern dass sie als Gesamtsystem die geforderte Funktion sicher und nachvollziehbar erfüllen.

Wir entwickeln solche Systeme von der ersten Idee bis zum funktionsfähigen Prototyp oder Demonstrator. Dabei übersetzen wir Anforderungen und Nutzungskontext in Systemkonzepte und Architekturen, entwickeln die notwendigen Hard- und Softwarefunktionen und integrieren diese zu einem lauffähigen Gesamtsystem.

Bei sicherheitskritischen Anwendungen berücksichtigen wir Sicherheitsanforderungen, Verifikation und Validierung sowie regulatorische Rahmenbedingungen bereits während der Konzeption und Architekturentwicklung. Dadurch entstehen Lösungen, die nicht nur technisch funktionieren, sondern auch systematisch abgesichert und weiterentwickelt werden können.

1. Wie lässt sich eine Produkt-, Forschungs- oder Funktionsidee in ein technisch tragfähiges Gesamtsystem überführen?
2. Wie müssen Funktionen auf Mechanik, Elektronik, Software und weitere Systemkomponenten verteilt werden?
3. Wie muss eine Architektur gestaltet sein, damit funktionale und sicherheitsbezogene Anforderungen gemeinsam erfüllt werden können?
4. Welche Sensorik, Aktorik, Rechen- und Kommunikationsarchitektur eignet sich für die konkrete Anwendung?
5. Wie lassen sich neue automatisierte oder KI-basierte Funktionen in bestehende Systeme integrieren?
6. Wie kann ein Konzept effizient als funktionsfähiger Prototyp umgesetzt und unter realistischen Bedingungen erprobt werden?

• Von der Idee zum funktionsfähigen System
  Je nach Projekt übernehmen wir einzelne Entwicklungsschritte oder begleiten die Entwicklung des gesamten Systems.
• System verstehen und abgrenzen
  Wir analysieren Aufgabenstellung, Nutzungskontext, relevante Akteure, Umgebungsbedingungen und Schnittstellen. Daraus definieren wir Systemgrenzen und schaffen ein gemeinsames Verständnis der geforderten Funktionen.
• Anforderungen und Systemkonzept entwickeln
  Funktionale, technische und sicherheitsbezogene Anforderungen werden strukturiert und in ein Systemkonzept überführt. Dabei berücksichtigen wir bereits früh Machbarkeit, Risiken, regulatorische Rahmenbedingungen und die spätere Nachweisführung.
• Architektur entwerfen
  Wir zerlegen das Gesamtsystem in Funktionen, Komponenten und Schnittstellen und entwickeln geeignete System-, Hardware- und Softwarearchitekturen. Sicherheitsmechanismen, Diagnosefunktionen und notwendige Redundanzen werden gezielt in die Architektur integriert.
• Funktionen entwickeln und implementieren
  Auf Basis der Architektur entwickeln wir die benötigten technischen Komponenten und Funktionen. Das kann von Sensorik und Elektronik über Embedded Software und Regelungsfunktionen bis zu daten- und KI-basierten Verfahren reichen.
• Integrieren und in Betrieb nehmen
  Die Komponenten werden schrittweise zu einem Gesamtsystem integriert. Durch frühe Inbetriebnahme und Erprobung lassen sich Schnittstellenprobleme, technische Grenzen und notwendige Anpassungen erkennen, bevor die eigentliche Verifikation und Validierung abgeschlossen wird.

Unsere Stärke liegt darin, Systemkonzeption mit eigener technischer Umsetzung zu verbinden. Dadurch können neue Methoden und Technologien nicht nur konzeptionell untersucht, sondern direkt in realen Systemen erprobt werden.

• Mechanik & Mechatronik
  Konzeption und Aufbau mechanischer Systeme sowie Integration von Sensorik, Aktorik und weiteren technischen Komponenten.
• Elektrik & Elektronik
  Entwicklung und Integration von Mess-, Steuerungs- und Kommunikationselektronik sowie sicherheitsrelevanten Hardwarefunktionen. Bei Bedarf in Kooperation mit unseren internen und externen Partner.
• Embedded Systems & Steuerung
  Entwicklung hardwarenaher Software, Steuerungs- und Regelungsfunktionen sowie Integration auf eingebetteten Rechenplattformen.
• Software & Kommunikation
  Entwicklung von Softwarekomponenten, Schnittstellen, Kommunikationsmechanismen sowie Funktionen für Datenerfassung, Verarbeitung, Diagnose und Monitoring.
• Sensorik & Datenverarbeitung
  Integration unterschiedlicher Sensorsysteme, Aufbereitung und Fusion von Messdaten sowie Entwicklung anwendungsspezifischer Auswerteverfahren.
• KI-basierte Funktionen
  Entwicklung und Integration von KI- und Machine-Learning-Komponenten beispielsweise für Wahrnehmung, Diagnose, Zustandsbewertung und Entscheidungsunterstützung.

Bei sicherheitskritischen Systemen prägen Ergebnisse aus Risikoanalyse und Safety Engineering die technische Architektur. Sicherheitsanforderungen können beispielsweise zusätzliche Sensorik, Redundanzen, Überwachungsfunktionen, sichere Zustände oder eine bestimmte Aufteilung von Funktionen auf Hard- und Software erforderlich machen.

Wir berücksichtigen diese Anforderungen deshalb bereits während Systemkonzept und Architekturentwicklung. Gleichzeitig wird darauf geachtet, dass Funktionen später gezielt verifiziert und validiert und sicherheitsrelevante Zustände im Betrieb beobachtet werden können.

So werden Safety und Nachweisführung zu Bestandteilen der technischen Entwicklung und nicht zu nachgelagerten Aktivitäten.

Angewandte Forschung bedeutet für uns, neue Methoden und Technologien auch praktisch umzusetzen. Gemeinsam mit unseren Industrie- und Forschungspartnern entwickeln wir Prototypen, Versuchssysteme und Demonstratoren, mit denen neue Architekturen, Sensorik, Automatisierungsfunktionen oder Sicherheitskonzepte unter realistischen Bedingungen untersucht werden können.

Damit lassen sich technische Machbarkeit und Systemverhalten früh bewerten. Erkenntnisse aus der Erprobung können direkt in die weitere Produkt- oder Systementwicklung einfliessen.

Je nach Projekt reicht die Umsetzung von einzelnen Funktionsdemonstratoren bis zu integrierten mechatronischen Gesamtsystemen.

Diese Kompetenz setzen wir in unterschiedlichen sicherheitskritischen Anwendungsbereichen ein:

• Automatisierte Mobilität
• Service-Robotik
• Medizinsysteme
• Maschinen
• Grossanlagen