Industrie 4.0

Systems Engineering: Basis für die zukünftige Produktentwicklung

| Redakteur: Stefanie Michel

Diskutieren Engineering-Trends (v.l.): Günter Korder (it’s OWL), Nico Michels (CLAAS), Michael Amon (RK Rose + Krieger), Caroline Junker (Universität Paderborn), Uwe Girgsdies (Audi), Prof. Dumitresc
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Diskutieren Engineering-Trends (v.l.): Günter Korder (it’s OWL), Nico Michels (CLAAS), Michael Amon (RK Rose + Krieger), Caroline Junker (Universität Paderborn), Uwe Girgsdies (Audi), Prof. Dumitresc (Bild: Fraunhofer IEM)

Zu seiner Jahresauftaktveranstaltung „Take-off“ hat das Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM eingeladen, um dieses Mal über Systems Engineering zu sprechen. Dazu waren in über 60 Vertreter aus Industrie und Forschung nach Paderborn gekommen.

„Systems Engineering ist inzwischen bundesweit als notwendiger Ansatz für ganzheitliches Engineering anerkannt“, betonte Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu, Direktor am Fraunhofer-IEM. Grundlagen des Ansatzes sind Methoden, die alle Fachbereiche zusammenführen und eine Kommunikation über das gesamte Entwicklungsprojekt und darüber hinaus ermöglichen. Besonders im Kontext Industrie 4.0 steht der Ansatz für schnelles, effizientes und nachhaltiges Entwickeln.

Große Akzeptanz von Systems Engineering

Über 60 Entscheider aus Industrie und Forschung waren am 2. Februar 2018 zum alljährlichen „Take Off“ gekommen, ein Großteil davon aus Ostwestfalen-Lippe. Besonders durch den hier angesiedelten Spitzencluster it’s OWL findet Systems Engineering inzwischen breite Akzeptanz in der Region. Insgesamt 44 Projekte seit 2012, die zum Großteil vom Fraunhofer-IEM betreut wurden, sind inzwischen bundesweite Beispiele für den Einsatz von Systems Engineering auch im Mittelstand.

Der Industrieautomatisierer Rose+Krieger nutzt Systems Engineering beispielsweise zur Komplexitätsbeherrschung im Anforderungsmanagement. „Uns ist klar, dass es ohne Systems Engineering künftig nicht gehen wird. Als Mittelständler stehen wir aber vor der Herausforderung, den Ansatz auch mit wenig organisatorischem und finanziellen Aufwand umzusetzen“, stellt Michael Amon, Technischer Leiter von RK Rose+Krieger, fest. In Transferprojekten und Weiterbildungsmaßnahmen des Spitzenclusters it’s OWL geht das Unternehmen diese Herausforderungen erfolgreich an.

Nico Michels, Head of Digital Product Engineering bei Claas gab Einblick in die Entwicklung von der Landmaschine bis zum Farm-Management-System und verdeutlichte so die immer komplexeren Anforderungen in der Entwicklung. Insbesondere modelbased Systems Engineering mit einem durchgängigen Systemmodell als Dreh- und Angelpunkt ist für Claas der Schlüssel, verschiedene Systeme miteinander zu entwickeln, zu testen, zu verknüpfen und auf den Markt zu bringen. Auf Basis der 3D-Experience-Plattform von Dassault Systèmes arbeitet der Landmaschinenhersteller zusammen mit dem Fraunhofer-IEM an einem digitalen, durchgängigen Entwicklungsprozess. „Zusammen mit dem Erfolg von Systems Engineering in der Region und vielen Projekten mit der hiesigen Industrie, sind wir auch als Fraunhofer-Institut gewachsen“, sagte Prof. Dumitrescu.

Tipp: Anwendertreff Maschinenkonstruktion Verfügbarkeit und Produktivität, Flexibilität, Adaptivität – diese Ziele erreichen Konstrukteure und Entwickler bis heute mithilfe klassischer Technologien und Methoden. Doch angesichts zunehmender Digitalisierung und Vernetzung von Maschinen und Anlagen stellt sich die Frage: Wo bieten sich neue Maschinenkonzepte an, wo spielen bewährte Technologien ihre Stärken auch in Zukunft aus? Der Anwendertreff Maschinenkonstruktion will diese Fragen klären und konkrete Lösungsansätze aufzeigen.
Zum Programm: Anwendertreff Maschinenkonstruktion

Advanced Systems Engineering: Probleme von morgen lösen

Die Entwicklungsmethoden und -werkzeuge des Fraunhofer-IEM kommen weit über die Region OWL hinaus zum Einsatz. Uwe Girgsdies, Leiter der Abteilung „Robust Design“ bei Audi stellte Visionen für die Mobilität der Zukunft vor, etwa nachhaltige Antriebssysteme, intelligente Verkehrssysteme in Städten und autonomes Fahren: „Systems Engineering spielt für all diese Zukunftsthemen die entscheidende Rolle. Die Einführung und Operationalisierung, bei dem uns das Fraunhofer IEM unterstützt, ist ein wichtiger strategischer Baustein bei der Einführung eines durchgängigen, digitalen Entwicklungsprozesses bei Audi.“ Girgsdies erläuterte den Systems Engineering-Werkzeugkoffer, den Audi zusammen mit dem Fraunhofer-IEM entworfen hat und nun stetig weiterentwickelt.

Ziel der Arbeit am Fraunhofer-IEM ist es, Zukunftsszenarien bei der Entwicklung heutiger Produkte mitzudenken. Der Ansatz: Die Digitalisierung wird nicht nur die Produkte von morgen verändern, sondern auch die Art und Weise, wie diese entwickelt werden. Dazu gehört der Einsatz digitaler Technologien wie Augmented Reality aber auch das Entwickeln neuer Prozesse, Denkweisen und Formen der Zusammenarbeit wie Design Thinking oder Agilität. „Wir sprechen von Advanced Systems Engineering, denn wir wollen unter Einsatz aktuellster wissenschaftlicher Methoden und Technologien künftigen Herausforderungen einen Schritt voraus sein. Wir fragen: Was sind die Probleme von Unternehmen, von denen sie heute vielleicht noch gar nichts wissen?“, so Prof. Dumitrescu.

Systems Engineering am Fraunhofer IEM

Das Themenfeld Strategische Produktplanung und Systems Engineering ordnet sich am Standort Paderborn in eine fast 30-Jährige Forschungstradition ein. Prof. Dr.-Ing. Jürgen Gausemeier baute die Forschung ab Anfang der 1990er Jahre am Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn auf. Wichtige Meilensteine waren etwa die VDI-Richtlinie 2206 "Entwicklungsmethodik für mechatronische Systeme" und der DFG-geförderte Sonderforschungsbereiches 614 „Selbstoptimierende Systeme des Maschinenbaus“ (2002-2013).

Die Arbeit des Fraunhofer-IEM und auch der neugegründete Lehrstuhl Advanced Systems Engineering an der Universität Paderborn führen diese Tradition fort. Neben vielfältigen Industrie- und Forschungsprojekten bringt das Fraunhofer-IEM seine Expertise in einer Reihe bundesweiter Initiativen ein. Dazu gehört die Beteiligung am Fachforum Autonome Systeme im Rahmen der Hightech-Strategie der Bundesregierung, am Jahresgutachten 2018 der Expertenkommission Forschung und Innovation (EFI) sowie an einer Studie zum Advanced Systems Engineering mit der Akademie für Technikwissenschaften Acatech.

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