The concept of system-of-systems is becoming increasingly common and relevant in many engineering applications. Today’s highly interconnected world entails that more and more systems have dependencies on other systems. This increasing number of interdependencies results in new levels of complexity that must be managed in the early development of new products. Different viewpoints must also be handled to understand the many layers of a system-of-systems and its surrounding context. An ever-changing future results in uncertainty about the operational environment but also other aspects, such as available technologies, which complicates the matter even further. Traditional approaches for early product development can be used to some extent, but the complexity, scale and sheer number of interconnections in system-of-systems require a holistic perspective to obtain an early understanding of the problem, design spaces, and multiple aspects involved. 

This dissertation aims to present a method that has been developed to address the demand for a more holistic system-of-systems view in early product development. Overall, the method consists of four parts that together show how design spaces for system-of-systems can be generated and later processed to find suitable solutions. Search and rescue operations have been used as examples of system-of-systems throughout this work and in the development of the presented method. The first two parts of the method are based on architecture frameworks and ontologies with description logic reasoning capabilities. An architecture framework is here used to break down system-of-system needs into functions to be fulfilled by constituent systems. Ontologies are thereafter used to represent the outcome and the resulting system-of-system design spaces with involved entities and their relationships. Description logic reasoning can subsequently be used to process the available design spaces and suggest suitable system-of-system solutions. The last two parts of the method build upon a concept exploration and estimation approach, together with visual analytics. The approach illustrates how individual system concepts can be estimated from an ontology-represented design space, and how visual analytics can be used to explore different system-of-system viewpoints at an early stage. Based on the outcomes of the presented method, this dissertation contributes a holistic take on early product development from a system-of-systems perspective. 

Konceptet system-av-system blir allt vanligare och relevant i många tekniska tillämpningsområden. Dagens högt sammanlänkade värld innebär att fler och fler system har beroenden med andra system. Detta ökande antal av ömsesidiga beroenden resulterar i nya nivåer av komplexitet som måste hanteras i den tidiga utvecklingen av nya produkter. Olika synsätt måste också hanteras för att förstå de många skikt som ett system-av-system består av och dess omgivande omständigheter. En ständigt föränderlig framtid resulterar i osäkerhet om den operativa miljön men även andra aspekter, såsom tillgängliga teknologier, vilket komplicerar saken ytterligare. Traditionella metoder för tidig produktutveckling kan användas i viss utsträckning, men komplexiteten, skalan och det stora antalet sammankopplingar i system-av-system kräver ett mer holistiskt synsätt för att skapa en tidig förståelse av problemet, designrymden och andra inblandade aspekter.

Denna avhandling syftar till att presentera en metod som har utvecklats för att möta efterfrågan på en mer holistisk system-av-system-vy i tidig produktutveckling. Sammantaget består metoden av fyra delar som tillsammans visar hur designrymder för system-av-system kan genereras och senare bearbetas för att hitta lämpliga lösningar. Sök- och räddningsinsatser har använts som exempel på system-av-system genom hela detta arbete och i utvecklingen av den presenterade metoden. De två första delarna av metoden är baserade på arkitekturramverk och ontologier med beskrivningslogiska resonemangsförmågor. Ett arkitekturramverk används här för att bryta ned system-av-system-behov i funktioner som ska uppfyllas av involverade system. Ontologier används därefter för att representera resultatet och de resulterande system-av-system-designrymderna med involverade entiteter och deras relationer. Beskrivningslogiska resonemang kan sedan användas för att bearbeta de tillgängliga designrymderna och föreslå lämpliga system-av-system-lösningar. De två sista delarna av metoden bygger på en konceptutforsknings och uppskattningsmetod tillsammans med visuell analysteknik. Tillvägagångssättet illustrerar hur individuella systemkoncept kan estimeras från en ontologirepresenterad designrymd, och hur visuell analysteknik kan användas för att utforska olika system-av-system-perspektiv i ett tidigt skede. Baserat på resultaten av den presenterade metoden bidrar denna avhandling med en helhetssyn på tidig produktutveckling utifrån en system-av-system-vy.