Neues Verständnis von Engineering ist notwendig

330232 24020 Acatech Engineering Abb5
Bild: Acatech – Dt. Akademie der Technikwissenschaften

Industrie 4.0 steht für die vierte industrielle Revolution, die durch den Einsatz von digitalen und vernetzten Technologien gekennzeichnet ist. Unter anderem künstliche Intelligenz (KI) und as Internet der Dinge ermöglichen es Produktionssystemen, autonome Entscheidungen zu treffen und Prozesse zu optimieren. Autonome Wandelbarkeit beschreibt die Fähigkeit dieser Systeme, sich an neue Anforderungen anzupassen und selbstständig Veränderungen vorzunehmen. Diese Eigenschaft ist entscheidend, um die Resilienz und Effizienz moderner Produktionsanlagen zu steigern. Um zum Zielbild zu gelangen, müssen Fachleute mit spezifischen Kompetenzen in diesen Bereichen (siehe Abbildung) intensiv zusammenarbeiten. Autonomie und Wandelbarkeit müssen in den gesamten Entwicklungsprozess integriert werden, da sie Auswirkungen auf das komplexe Gesamtsystem haben und umfangreiche Informationen aus vor- und nachgelagerten Prozessen benötigen. Aktuell mangelt es an Ansätzen, die Wechselwirkungen und Abhängigkeiten frühzeitig berücksichtigen, Alternativen aufzeigen und so transparente Entscheidungen fördern.

Systems Engineering gefragt

Die Entwicklung autonom wandelbarer Industrie 4.0-Systeme erfordert deshalb ein neues Engineering-Verständnis. Systems Engineering bietet einen interdisziplinären Ansatz, um die Komplexität solcher Systeme zu managen. Systems Engineering betrachtet das gesamte System als eine Einheit, die sowohl das Produkt als auch das Produktionssystem umfasst. Dabei werden verschiedene Fachdisziplinen integriert, um die Vernetzung und Integration der Systeme sicherzustellen. Eine gemeinsame Sprache und ein Systemmodell fördern die Kommunikation und Kooperation zwischen den Disziplinen, erleichtern den Informationsaustausch und führen zu besseren Problemlösungen.

Standards und Interoperabilität

Die Etablierung von Standards ist entscheidend, um die Interoperabilität verschiedener Systeme und Technologien sicherzustellen. Standardisierte Schnittstellen und Protokolle erleichtern den Austausch von Daten und ermöglichen die Integration unterschiedlicher Systeme in einer vernetzten Produktionsumgebung.

Best Practices in der Industrie

Es bleibt zu fragen, wie die Industrie heute aufgestellt ist. Die Expertise des von Acatech koordinierten Forschungsbeirats Industrie 4.0 präsentiert Best Practices aus der Industrie, die verdeutlichen, wie führende Unternehmen moderne Produktionssysteme erfolgreich implementieren. Beispiele aus der Automobilindustrie und dem Maschinenbau zeigen, wie durch den Einsatz von Industrie 4.0-Technologien effizientere und flexiblere Produktionsprozesse realisiert werden können. Ein herausragendes Beispiel für die erfolgreiche Umsetzung von Industrie 4.0-Technologien findet sich in der Automobilindustrie. Das Unternehmen hat in seiner Fertigung ein hochmodernes, vernetztes Produktionssystem eingeführt, das digitale Zwillinge und fortschrittliche Robotik nutzt, um die Effizienz und Flexibilität der Produktionsprozesse erheblich zu steigern. Die Fallstudien unterstreichen die Bedeutung von Innovation und Anpassungsfähigkeit im Hinblick auf die Art und Weise, wie diese entwickelt werden und geben Einblicke in der heutigen Produktionswelt.

Von Hindernissen und Chancen

Autonom wandelbare Industrie 4.0-Systeme bieten erhebliche Chancen für Effizienzsteigerungen und Kostensenkungen, jedoch stehen Unternehmen auch vor Herausforderungen. Der Bedarf an qualifiziertem Personal und die Anpassung bestehender Strukturen sind zentrale Themen, die adressiert werden müssen. Datenschutz und Datensicherheit sind kritische Aspekte, die besondere Aufmerksamkeit erfordern. Unternehmen müssen sicherstellen, dass sensible Produktionsdaten geschützt sind und nur autorisierte Personen Zugriff haben. Forschung und Entwicklung spielen eine entscheidende Rolle, um Barrieren zu überwinden und die Potenziale von Industrie 4.0 auszuschöpfen.

Hebel im Engineering stellen

Die Zukunft der Industrie 4.0 erfordert verstärkte Kollaboration zwischen verschiedenen Ingenieursdisziplinen. Interdisziplinäre Zusammenarbeit ist entscheidend, um die komplexen Herausforderungen der modernen Produktion zu bewältigen. Unternehmen sollten Synergien nutzen und eine gemeinsame Vision entwickeln, während darauf abgezielt wird, die Disziplinen im Systems Engineering stärker zu vernetzen. Zur Anpassung an die Anforderungen von Industrie 4.0 ist die Weiterentwicklung von Engineering-Methoden notwendig. Neue Methoden sollten Wandelbarkeit und Autonomie bereits in der Produktentstehung berücksichtigen. Neuste Technologien, wie GenAI können dabei eine Schlüsseltechnologie spielen z.B. Durchgängigkeit der Daten im Engineering. Bildung und Weiterbildung sind entscheidend für die zukünftige Entwicklung. Es ist wichtig, Interdisziplinarität, Kreativität und systemisches Denken zu fördern. Unternehmen und Universitäten sollten zusammenarbeiten, um Studiengänge zu entwickeln und Fachkräfte auszubilden. Neben technischen Fähigkeiten sollten auch Softskills wie Teamfähigkeit und Neugier gestärkt werden. Die Expertise ‚Engineering autonom wandelbarer Industrie 4.0-Systeme‘ des Forschungsbeirats Industrie 4.0 finden Sie hinter dem QR-Code zum kostenlosen Download.

472908
Dr. Björn Sautter ist in der Konzernforschung bei Festo tätig und Mitglieg im Lenkungskreis der Plattform Industrie 4.0. – Bild: Acatech – Dt. Akademie der Technikwissenschaften

Dr. Björn Sautter von Festo im Kurzinterview zur aktuellen AcatechVeröffentlichung


Es fehlen Ansätzen, um die Wechselwirkungen und Abhängigkeiten früh
zuberücksichtigen, steht im Acatech-Papier. Welche meinen Sie und wie könnten Lösungen aussehen?
Zum einen geht es um die Abhängigkeiten zwischen Produktentwicklung und Produktionsplanung. Beide bedingen sich einander, sind aber methodisch häufig kaum miteinander gekoppelt. Zum anderen geht es um die Wechselwirkungen zwischen den Teildisziplinen innerhalb des Produkt- bzw. Produktionsengineerings. Dabei gilt es, verschiedenste Akteure mit ihren jeweiligen Perspektiven und Fachkenntnissen einzubinden. Hier kann der integrative Ansatz des Systems Engineering einen wichtigen Beitrag leisten.


Was können Unternehmen konkret tun, um sich auf den Wechsel auf autonom wandelbare Systeme vorzubereiten?
Für mich ist der Faktor Mensch zentral. Die gemeinsame Entwicklung eines Zielbilds basierend auf Anforderungen des Kunden oder Nutzers und dem Lösungswissen der Fachexperten ist ein erster wichtiger Schritt. Ob dann zur Modellierung z.B. Systems Modelling Language oder eine andere Sprache zum Einsatz kommt, ist für mich sekundär. Die Umsetzung einer durchgehenden, interoperablen Digitalisierung ist ein weiterer wichtiger Schritt.


Sie fordern in der Veröffentlichung neue Studiengänge. Woran mangelt es heute?
Es wird ein ganzes Set von Personal-, Sozial-, Methoden- und Fachkompetenz benötigt. Zu wichtigen Kompetenzanforderungen zählen zum Beispiel System- und Lebenszyklusdenken, Kunden- und Lösungsorientierung und Fähigkeiten zu Schnittstellenmanagement und Systemmodellierung. Gleichzeitig sind fachliche Kenntnisse in Bereichen wie etwa Datenverarbeitung, Regelungstechnik oder Elektrotechnik unverzichtbar. Systems Engineering als Lehrfach, mehr Interdisziplinarität, Kreativität und Softskills in der Ingenieursausbildung sowie eine enge Abstimmung mit der industriellen Praxis sind wesentliche Forderungen für die zukünftige Aus- und Weiterbildung



  • Mehr Resilienz durch Digital Workplace

    Mehr Resilienz durch Digital Workplace

    In einer Studie von Campana & Schott geben zwei Drittel der Befragten an, dass digitale Arbeitsplätze Resilienz und Effizienz steigern. Fast die Hälfte der Studienteilnehmer hat bereits solche Arbeitsplätze eingeführt.

    mehr lesen: Mehr Resilienz durch Digital Workplace

  • Forschung am digitalen Zwilling

    Forschung am digitalen Zwilling

    Das Projekt IoT4DigitalTwin ist Teil der europäischen Initiative IoT4Industry im Rahmen des Programms Horizon 2020. Geprom Connecting Inustries und Gefasoft GmbH haben ein Konsortium gebildet mit dem Ziel, einen digitalen…

    mehr lesen: Forschung am digitalen Zwilling

  • Open Industry 4.0 Alliance stellt App Store vor

    Open Industry 4.0 Alliance stellt App Store vor

    2019 hat sich die Open Industry 4.0 Alliance auf der Hannover Messe gegründet. Das mittlerweile 74 Mitglieder umfassende Konsortium stellt zur diesjährigen Messe einen eigenen App Store vor.

    mehr lesen: Open Industry 4.0 Alliance stellt App Store vor

  • Python-Anwendungen plattformunabhängig schützen

    Python-Anwendungen plattformunabhängig schützen

    Wibu-Systems hat sein Portfolio erweitert, sodass Hersteller ihre Python-Anwendungen einfach und flexibel plattformunabhängig mit CodeMeter schützen können.

    mehr lesen: Python-Anwendungen plattformunabhängig schützen

  • Formnext-Veranstalter planen hybride Messe

    Formnext-Veranstalter planen hybride Messe

    Im November steht industrieller 3D-Druck in Frankfurt im Fokus. Dann öffnet die Formnext ihre Tore — als Präsenzveranstaltung. Zusätzlich ist ein digitales Angebot geplant.

    mehr lesen: Formnext-Veranstalter planen hybride Messe

  • Wie nachhaltig ist die deutsche Technologie-Branche?

    Wie nachhaltig ist die deutsche Technologie-Branche?

    In einer aktuellen Deloitte-Studie betrachten 86 Prozent der deutschen Technologiekonzerne Nachhaltigkeit als einen wichtigen Bestandteil ihrer Geschäftstätigkeit. Jedoch nehmen etwa zwei Drittel der darin befragten Unternehmen eine Diskrepanz zwischen Anspruch…

    mehr lesen: Wie nachhaltig ist die deutsche Technologie-Branche?

  • Hyperkonvergente Infrastrukturen mit Potenzial für den Mittelstand

    Hyperkonvergente Infrastrukturen mit Potenzial für den Mittelstand

    Das Beratungsunternehmen Techconsult hat gemeinsam mit Gridscale untersucht, wie mittelständische Unternehmen die Modernisierung ihrer IT-Infrastrukturen vorantreiben. Die daraus resultierende Studie gibt Einblicke, mit welchen Herausforderungen sich die Unternehmen bei ihrer…

    mehr lesen: Hyperkonvergente Infrastrukturen mit Potenzial für den Mittelstand

  • Gesamtkonzept für mehr Resilienz

    Gesamtkonzept für mehr Resilienz

    Entwicklungen wie der Klimawandel oder die Digitalisierung haben das Thema Resilienz in die öffentliche Diskussion gerückt. Durch die Corona-Pandemie wird diese neu auf die Probe gestellt. Fraunhofer-Forscher haben nun ein…

    mehr lesen: Gesamtkonzept für mehr Resilienz

  • Rhebo integriert Apps für Cybersecurity

    Rhebo integriert Apps für Cybersecurity

    Rhebo hat sich der Partnerwelt ctrlX World von Bosch Rexroth angeschlossen. So setzt Rhebo auf ctrlX Automation als Integrationsplattform und zusätzlichen Marktplatz für ihre industriellen Monitoring-Lösungen, die sowohl für die…

    mehr lesen: Rhebo integriert Apps für Cybersecurity

  • Ifo Institut erwartet geringeres Wachstum

    Ifo Institut erwartet geringeres Wachstum

    Für das laufende Jahr geht das Ifo Institut von einem wirtschaftlichen Wachstum von 3,7 Prozent aus. Damit zeigen sich die Forscher pessimistischer als noch im Dezember.

    mehr lesen: Ifo Institut erwartet geringeres Wachstum

  • Alarmmanagement in modularen Automatisierungssystemen

    Alarmmanagement in modularen Automatisierungssystemen

    Modulare Anlagen werden in der Fertigungs- und Verfahrenstechnik vermehrt eingesetzt. Die Planungszeit neuer Anlagen und Umbauarbeiten sollen so beschleunigt werden, um Stillstände beziehungsweise die Time-to-Market zu verkürzen.

    mehr lesen: Alarmmanagement in modularen Automatisierungssystemen

  • Kleine Betriebe unverhältnismäßig hart getroffen

    Kleine Betriebe unverhältnismäßig hart getroffen

    Die EU-Kommission plant umfassende Auflagen zur Vermeidung und Meldung von Cyberangriffen. Diese betreffen zukünftig fast alle mittelständischen Industriebetriebe.

    mehr lesen: Kleine Betriebe unverhältnismäßig hart getroffen