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Foto: Gorodenkoff - stock.adobe.com
Fraunhofer-Forscher arbeiten an der Entwicklung neuer Methoden, Hilfsmittel und IT-Werkzeuge für das Engineering der Zukunft in Deutschland.

Künstliche Intelligenz

Methoden für die Zukunft des deutschen Engineerings

Systems Engineering mit KI, Agilität und digitalem Zwilling: Wie Forscher mit innovativen Methoden die Zukunft deutscher Ingenieursarbeit gestalten.

Im Rahmen des BMBF Projekts Mosys erforscht das Fraunhofer IEM mit einem starken Konsortium aus 18 Forschungs- und Industriepartnern das Engineering von komplexen System of Systems, also des „technischen Ökosystems“ von Produkten, und der zugehörigen Wertschöpfung; und im Zentrum dieses Vorhabens steht dabei die partizipative Gestaltung der zukünftigen Ingenieursarbeit, wobei neue Methoden (z. B. Agilität), Hilfsmittel (z. B. Lösungsbaukästen) und IT-Werkzeuge (z. B. KI-Assistenten) für ein innovatives Advanced Systems Engineering erarbeitet und in der Industrie erprobt werden.

Übergeordnetes System of Systems (SoS)

Megatrends wie Digitalisierung und Künstliche Intelligenz sowie der wachsende Druck hin zu einer agilen Entwicklung von technischen Produkten und Systemen werden die Wertschöpfung von morgen entscheidend prägen. Gleichzeitig zeichnet sich ein Wandel der Marktleistung hin zu intelligenten, digital vernetzten Produkten, Dienstleistungen und Produktionssystemen ab, welche zunehmend in übergeordneten System of Systems (SoS) agieren. Für Unternehmen ist es somit überlebenswichtig, ihre Produkte für das Zusammenspiel mit weiteren Systemen zu befähigen. Ein System of Systems beschreibt in diesem Zusammenhang die zeitlich begrenzte und z.T. ortsgebundene Interaktion von verschiedenen unabhängigen Einzelsystemen.

Neue Methoden, Hilfsmittel und IT-Werkzeuge für die Zukunft

Ziel des Forschungsprojekts Mosys ist die Entwicklung neuer Methoden, Hilfsmittel und IT-Werkzeuge für das Engineering derartiger Systeme in den verschiedensten Branchen und Anwendungsbereichen wie der Mobilität, der Produktion oder im Smart Home. „Gleichzeitig erarbeiten wir Herangehensweisen, die die Unternehmen bei der Transformation hin zu einem digitalen und kollaborativen Arbeitsumfeld mit klaren und nachvollziehbaren Entscheidungsprozessen unterstützen. Damit berücksichtigen wir insbesondere die wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen den technischen Systemen und der zugehörigen Entwicklungsarbeit als zentrale Elemente der Wertschöpfung,“ unterstreicht Dr. Harald Anacker, Abteilungsleiter „Systems Engineering“ am Fraunhofer IEM und Mosys-Gesamtprojektleiter. Besonderen Wert legt das Projekt darauf, alle an der Entstehung beteiligten Bereiche (Produkt-, Produktions- und Dienstleistungsentwicklung), die dort handelnden Beschäftigten sowie Interessenvertretungen mit einzubeziehen.

Die Einbeziehung aller Beteiligten

„Die erfolgreiche Einführung und Verankerung einer digitalen, agilen, KI-unterstützten sowie fachdisziplinübergreifenden Kollaboration in etablierte Engineering-Prozesse ist eine enorme Herausforderung. Es kommt darauf an, die neuen und erforderlichen Arbeitsweisen, Methoden und Hilfsmittel von Beginn an gemeinsam mit den Beschäftigten zu erarbeiten. Dies erstreckt sich von der Analyse der jetzigen Ausgangssituation, über die gemeinsame Definition einer zukunftsfähigen Entwicklungsarbeit bis hin zur Erarbeitung eines arbeitssoziologisch fundierten Kollaborationsmodells und dessen Umsetzung“, erläutert Prof. Dr. Sabine Pfeiffer vom Lehrstuhl für Soziologie mit dem Schwerpunkt „Technik – Arbeit – Gesellschaft“ der Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg.

Ganz nah an der Engineering-Praxis

Um den Praxisbezug zu gewährleisten, erfolgt die Erforschung an konkreten Anwendungsbeispielen der zahlreichen beteiligten Industrieunternehmen wie beispielsweise Philips und Trumpf Die Partner befassen sich im Rahmen des Projekts mit unterschiedlichen Themenschwerpunkten, wie z. B. einer Analyse von Änderungsauswirkungen im Systementwurf oder agilen und kundenorientierten Entwicklungsansätzen.

Einen weiteren Schwerpunkt bildet das Konzept des digitalen Zwillings. Hierbei betont Dr. Uwe Hoffmann (Programmmanagement Industrie 4.0 bei Philips Innovation Services), dass „die zunehmende Digitalisierung in den Entwicklungsprozessen schon heute eine umfangreiche, virtuelle Abbildung der Produkte und Produktionsanlagen ermöglicht. Mit dem Digitalen Zwilling können wir zukünftig umfassend Betriebsdaten verarbeiten und damit das Verhalten der Maschine beim Kunden optimieren. Die Vision des Digitalen Zwillings nimmt damit eine Schlüsselrolle für die Zusammenarbeit von Unternehmen im produzierenden Gewerbe ein.“

Über das Projekt Mosys

Mosys ist ein über drei Jahre laufendes Verbundprojekt aus der Fördermaßnahme „Beherrschung der Komplexität soziotechnischer Systeme – Ein Beitrag zum Advanced Systems Engineering für die Wertschöpfung von morgen“ im Programm „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit rund 5,9 Mio. EUR gefördert. In dem Projektkonsortium arbeiten 18 Partner (4 Forschungseinrichtungen, 9 Anwenderunternehmen und 5 Befähigerunternehmen) und ein großer Kreis assoziierter Partner zusammen.

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