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



  • Unternehmen sehen Notwendigkeit für mehr IoT-Sicherheit

    Unternehmen sehen Notwendigkeit für mehr IoT-Sicherheit

    Das Internet der Dinge ist für viele Unternehmen in Deutschland sowohl eine Chance als auch ein Risiko, so das Ergebnis einer aktuellen Studie im Auftrag von Palo Alto Networks.

    mehr lesen: Unternehmen sehen Notwendigkeit für mehr IoT-Sicherheit

  • Gaia-X-Mitglieder unterzeichnen Gründungsurkunde

    Gaia-X-Mitglieder unterzeichnen Gründungsurkunde

    Die Gründungsmitglieder der Gaia-X-Initiative haben die Gründungsurkunden zur Gaia-X AISBL unterzeichnet. Interessierte Unternehmen und Initiativen sind aufgerufen, sich an der gemeinnützigen Vereinigung zu beteiligen.

    mehr lesen: Gaia-X-Mitglieder unterzeichnen Gründungsurkunde

  • TÜV-Verband fordert Regulierung von KI-Anwendungen

    TÜV-Verband fordert Regulierung von KI-Anwendungen

    Der TÜV-Verband fordert in einem Positionspapier KI-gestützte Anwendungen und Systeme — etwa automatisierte Fahrzeuge oder Roboter — in Abhängigkeit vom Risiko zu regulieren.

    mehr lesen: TÜV-Verband fordert Regulierung von KI-Anwendungen

  • Was es bei der Container-Nutzung zu beachten gilt

    Was es bei der Container-Nutzung zu beachten gilt

    Die Nutzung von Containertechnologien steigt, was aber gilt es bei der Auswahl zu beachten? Der Software-Entwickler Red Hat gibt Antworten darauf.

    mehr lesen: Was es bei der Container-Nutzung zu beachten gilt

  • Kulturelle Werte ebenso wichtig wie die technologische Innovation

    Kulturelle Werte ebenso wichtig wie die technologische Innovation

    Wenn Unternehmen Digitalisierungsprojekte angehen, tun sie dies oft mit einem externen Partner. Die Frage ist nur mit welchem? IFS hat in einer Studie ermittelt, welche Faktoren bei der Auswahl eine…

    mehr lesen: Kulturelle Werte ebenso wichtig wie die technologische Innovation

  • Software-as-a-Service für die Fertigung

    Software-as-a-Service für die Fertigung

    Die Komplexität des Maschinenparks erschwert es oft, geeignete Parameter für den optimalen Betrieb zu definieren. Hier kommt das Startup FactoryPal ins Spiel, das mit seiner KI-basierten Lösung Abhilfe schaffen will.

    mehr lesen: Software-as-a-Service für die Fertigung

  • Karl Tucholski ist Head of Business Development bei Prime Computer

    Karl Tucholski ist Head of Business Development bei Prime Computer

    Karl Tucholski ist neuer Head of Business Development bei Prime Computer für Deutschland und Österreich.

    mehr lesen: Karl Tucholski ist Head of Business Development bei Prime Computer

  • Nachhaltige Industrie durch neue Technologien

    Nachhaltige Industrie durch neue Technologien

    Bitkom-Studie Nachhaltige Industrie durch neue Technologien Deutsche Unternehmen gehen davon aus, dass Industrie 4.0-Technologien zu einer Reduktion des CO2-Ausstoßes beitragen können. Viele Unternehmen haben sich bereits eine Selbstverpflichtung zu Senkung…

    mehr lesen: Nachhaltige Industrie durch neue Technologien

  • Nach dem Lockdown setzt Erholung ein

    Nach dem Lockdown setzt Erholung ein

    Die Deutsche Wirtschaft erholt sich langsam. Bis das Vorkrisenniveau erreicht wird, könnte es laut Bundeswirtschaftsministerium noch bis 2022 dauern.

    mehr lesen: Nach dem Lockdown setzt Erholung ein

  • Maschinenbau rechnet 2020 mit Produktionsrückgang von 17 Prozent

    Maschinenbau rechnet 2020 mit Produktionsrückgang von 17 Prozent

    Der Maschinen- und Anlagenbau kämpft gegen die Folgen der globalen Corona-Pandemie, aber auch gegen einen nach wie vor belastenden Protektionismus im internationalen Handel. Hinzu kommt ein industrieller Wandel, der sich…

    mehr lesen: Maschinenbau rechnet 2020 mit Produktionsrückgang von 17 Prozent

  • Fraunhofer IFF baut Forschungsstandort aus

    Fraunhofer IFF baut Forschungsstandort aus

    Das Fraunhofer IFF baut eine neue Forschungsfabrik im Magdeburger Wissenschaftshafen. Diese soll im Herbst 2021 fertig sein und neue Forschungsschwerpunkte beheimaten.

    mehr lesen: Fraunhofer IFF baut Forschungsstandort aus

  • KIT forscht an 6G-Technologien

    KIT forscht an 6G-Technologien

    Ein am KIT in Karlsruhe entwickeltes Konzept soll hohe Datenübertragungsraten bei niedrigen Kosten ermöglichen — für die sechste Generation des Mobilfunks. Dabei haben die Forscher die bislang höchste Datenrate in…

    mehr lesen: KIT forscht an 6G-Technologien