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



  • LoadRunner organisiert sich im Schwarm

    LoadRunner organisiert sich im Schwarm

    Das Fraunhofer-Institut für Materialfluss und Logistik IML entwickelt mit dem LoadRunner eine neue Generation fahrerloser Transportfahrzeuge. Das System kann sich dank künstlicher Intelligenz und Kommunikation über 5G im Schwarm organisieren…

    mehr lesen: LoadRunner organisiert sich im Schwarm

  • AIM und die Profibus Nutzerorganisation arbeiten zusammen

    AIM und die Profibus Nutzerorganisation arbeiten zusammen

    Der Industrieverband AIM und die Omlox-Community der Profibus Nutzerorganisation wollen zusammenarbeiten. Ziel ist es, die Interoperabilität zwischen AutoID-Technologien und Softwaresystemen zu fördern.

    mehr lesen: AIM und die Profibus Nutzerorganisation arbeiten zusammen

  • Arbeitsmarkt zeigt sich trotz Lockdown weiter stabil

    Arbeitsmarkt zeigt sich trotz Lockdown weiter stabil

    Im Februar gibt das IAB-Arbeitsmarktbarometer leicht optimistische Signale, der Frühindikator des Instituts für Arbeitsmarkt- und Berufsforschung ist im Vergleich zum Vormonat gestiegen.

    mehr lesen: Arbeitsmarkt zeigt sich trotz Lockdown weiter stabil

  • Forschungsteam arbeitet an skalierbaren Qubits

    Forschungsteam arbeitet an skalierbaren Qubits

    Das Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS entwickelt zusammen mit europäischen Partnern im Projekt QLSI eine skalierbare Technologie für Silizium-Qubits für Quantencomputer.

    mehr lesen: Forschungsteam arbeitet an skalierbaren Qubits

  • Partnerschaft zwischen Q.beyond und Northwave

    Partnerschaft zwischen Q.beyond und Northwave

    Q.beyond will sein Cyber-Security-Angebot durch eine Partnerschaft mit Northwave stärken. Beide Unternehmen haben zuvor bereits in Kundenprojekten zusammengearbeitet.

    mehr lesen: Partnerschaft zwischen Q.beyond und Northwave

  • Open Industry 4.0 Alliance gibt Rat zum Thema Cybersicherheit

    Open Industry 4.0 Alliance gibt Rat zum Thema Cybersicherheit

    Mit dem Strategiepapier ‘Cyber Security Design Principles‘ will die Open Industry 4.0 Alliance darüber informieren, wie Unternehmen das Thema Sicherheit von der Werkshalle bis zur Cloud umsetzen können.

    mehr lesen: Open Industry 4.0 Alliance gibt Rat zum Thema Cybersicherheit

  • Digitalisierungskompetenz in der Geschäftsführung verankern

    Digitalisierungskompetenz in der Geschäftsführung verankern

    Aus dem Industrie-4.0-Barometer der Management- und IT-Beratung MHP geht hervor, dass sich die Position eines CIO in der Geschäftsführung positiv auf Umsetzung von Industrie-4.0-Ansätzen auswirkt.

    mehr lesen: Digitalisierungskompetenz in der Geschäftsführung verankern

  • 1,18 Millionen offene Stellen im vierten Quartal

    1,18 Millionen offene Stellen im vierten Quartal

    231.000 offene Stellen weniger als im vierten Quartal 2019 verzeichnet das Institut für Arbeitsmarkt und Berufsforschung in der aktuellen Stellenerhebung. Demnach ist die Zahl der offenen Stellen gegenüber dem dritten…

    mehr lesen: 1,18 Millionen offene Stellen im vierten Quartal

  • Energiesparen im Homeoffice

    Energiesparen im Homeoffice

    Die vermehrte Arbeit im Homeoffice reduziert die CO2-Emissionen, die beispielsweise durch Pendeln entstehen. Auf der anderen Seite steigt der Stromverbrauch zuhause. Wie dieser reduziert werden kann, zeigen Tipps der Fachgemeinschaft…

    mehr lesen: Energiesparen im Homeoffice

  • Bessere Stimmung in der deutschen Wirtschaft

    Bessere Stimmung in der deutschen Wirtschaft

    Nach 90,3 Punkten im Januar ist der Ifo-Geschäftsklimaindex im Februar gestiegen. Die Unternehmen schätzen dabei nicht nur die aktuelle Lage besser ein sondern sind auch mit Blick auf die kommenden…

    mehr lesen: Bessere Stimmung in der deutschen Wirtschaft

  • Zweistelliger Exportrückgang im Corona-Krisenjahr

    Zweistelliger Exportrückgang im Corona-Krisenjahr

    Die weltweite Corona-Krise hat auch zu hohen Exporteinbußen der Maschinen- und Anlagenbauer geführt. Im Jahr 2020 wurden aus Deutschland Maschinen und Anlagen im Wert von 160 Milliarden Euro exportiert und…

    mehr lesen: Zweistelliger Exportrückgang im Corona-Krisenjahr

  • Firewall für industrielle Infrastrukturen und Betriebsumgebungen

    Firewall für industrielle Infrastrukturen und Betriebsumgebungen

    Das Unternehmen Stormshield, Anbieter von Cybersicherheit für kritische Infrastrukturen, sensible Daten und Betriebsumgebungen, hat sein Lösungsportfolio um eine neue Industrie-Firewall erweitert.

    mehr lesen: Firewall für industrielle Infrastrukturen und Betriebsumgebungen