Die Durchführung von Failure mode and effects analysis (FMEA) in der Entwurfsphase ist in der Luftfahrtindustrie (wie auch der Automobilindustrie) vorgeschrieben. In der FMEA wird für alle möglichen Fehlverhalten aller Komponenten und Subsysteme untersucht, welche Auswirkungen sie auf die Funktion auf verschiedenen Hierarchieebenen haben. Gegenwärtig wird dies als 'manuelle' Tätigkeit durchgeführt, und Computerunterstützung beschränkt sich im Wesentlichen auf Organisation und Editieren von Daten (Fehlerbäume, FMEA-Tabellen). Jede Änderung im Entwurf erfordert potenziell eine Reihe von Modifikationen der FMEA. Folglich muss diese nach solchen Änderungen sowie für unterschiedliche Systemvarianten erneut durchgeführt werden. Diese (wiederholte) Aufgabe erfordert deshalb einen kostspieligen Einsatz von Experten und Zeit. Es hat sich daher ein großes Interesse in der Industrie entwickelt, auch den Analyseschritt selbst computerunterstützt durchzuführen. Sein Kern ist die Vorhersage von Auswirkungen der verschiedenen Komponentenfehler auf Verhalten und Funktion des Systems, was den Ansatz nahe legt, solche Vorhersagen aus Verhaltensmodellen des (fehlerhaften) Systems zu erzeugen. Da diese Vorhersagen darüber hinaus nicht numerisch, sondern von qualitativer Natur sind, ist die Verwendung qualitativer Modelle angemessen. Andererseits werden in den Firmen oft numerische Simulationsmodelle, z.B. in Matlab/Simulink, entwickelt, die einen Input für die Analyse darstellen können. Die Dissertation beschreibt einen Beitrag zu einem europäischen Forschungsprojekt, in dem Forschungsgruppen und Luftfahrtindustrie an einem modellbasierten System für automatisierte FMEA arbeiteten. Ihre Zielsetzungen sind: die Entwicklung eines formalen Modells des FMEA-Prozesses und -Resultats als Grundlage für em Software-Werkzeug, das 1 m gegenwärtigen Arbeitsprozess einsetzbar ist, die Entwicklung einer Modellbibliothek für emen abgegrenzten Anwendungsbereich. Dabei werden qualitative statt numerischer Modelle benutzt, motiviert durch die Aufgabenstellung, ganze Klassen von Fehlern in Bezug zu setzen zu Effekten, die ebenfalls Klassen von Abweichungen von der Normalfunktion darstellen, die Spezifikation und Implementierung eines Softwaremoduls zur Erzeugung qualitativer Modelle aus numerischen (in diesem Fall Matlab/SimulinkModellen). Dies zielt darauf, existierende Modelle auszunutzen, die oft für Zwecke der Validierung innerhalb des Entwurfs entwickelt werden. Validierung, Test und Evaluierung des Abstraktionsoperators und der erzeugten Bibliothek anband eines Testfalles aus dem Projekt.

Failure mode and effects analysis (FMEA) is a mandatory process during the design phase in the aeronautics industries (as well as in the automotive industries). In FMEA, for each component of the equipment, all possible faulty states have to be analyzed and their impact on the function at different levels of hierarchy has to be described. In current practice, this analysis is mainly done by hand, supported only by software systems for managing and editing data (fault trees, FMEA tables). Any change of the system design may require several changes in the FMEA. Hence, the FMEA has to be repeated after design changes and also for different variants of a system. Therefore, the FMEA process consumes precious time of specialists, and it is repetitive. This has triggered interest in industry to support also the analysis step with computer systems. The core of the analysis is predicting the impact of a fault on the behavior and function of a system. This suggests generating such predictions from models of the (faulty) system. More specifically, since the necessary predictions are qualitative, rather than numerical, the use of a qualitative model is appropriate. On the other hand, many companies develop numerical simulation models using tools like Matlab/Simulink during the design phase, which could form an input to the analysis. The thesis describes a contribution to a European research project that joined research groups and aeronautics industries to produce a model-based system for automatedFMEA. The achievements of the thesis are the development of a formal model of the FMEA process and result as a basis for a software tool that can be used in current practice, the creation of a modellibrary for a certain application domain. We use qualitative models rather than numerical models. This is motivated by the task to relate classes of failures and effects that also represent a whole class of deviations from normal function, the specification and implementation of a software module for the generation of qualitative models from numerical models (here Matlab/simulink models). This reflects the goal of exploiting existing models, which are often developed to vali-date solutions during design, validation, test, evaluation of the abstraction operator and the library for a certain test case ofthe project.