Advanced Systems Engineering für die Arbeitsgestaltung von Cyber-technischen Systemen (CyberTech)

Problemstellung
Die ausgeprägte, vernetze Entwicklungsarbeit über den gesamten Produktlebenszyklus und über Unternehmensgrenzen hinweg sowie eine an den Produktentstehungsprozess angepasste Arbeitsorganisation erfordern eine angepasste Herangehensweise. Beispielsweise verstärkt der vermehrte Einsatz von Sensorik in Maschinen und Anlagen die Komplexität des Produktentstehungsprozesses von neuartigen Maschinen und Anlagen zu cyber-physischen Systemen. Bei diesen stehen nicht nur die konstruktive Auslegung sowie Automatisierungstechnik im Fokus, sondern auch der zunehmende Austausch sowie die Analyse vorhandener und verteilter Daten, beispielsweise für eine vorausschauende Wartung und neuartige Dienstleistungskonzepte. Damit ein Zusammenspiel von Nutzern, Monteuren und Entwicklern reibungslos funktionieren kann, waren dazu geeignete Methoden und neue Schulungsmaßnahmen bereitzustellen.

Projektziel
Ziel des Forschungsprojekts CyberTech war die Erarbeitung von geeigneten, softwarebasierten Werkzeugen zur Informationsintegration im Entstehungsprozess von Maschinen und Anlagen. Dabei spielte die menschzentrierte Arbeitsgestaltung, basierend auf digitalisierten Prozessen und Methoden, eine maßgebliche Rolle innerhalb der Organisation von Unternehmen. Durch Schulungskonzepte und Gestaltungshinweise konnten Mitarbeitende unterstützt und Arbeitsabläufe optimiert werden.

Vorgehensweise
Dies erforderte eine systematische Analyse bereits bestehender Arbeitsumgebungen und die Ableitung von Gestaltungsmöglichkeiten am Beispiel der Medizintechnik. Einerseits wurden auf der organisatorischen Ebene, z. B. mittels agiler und interdisziplinärer Teams, neuartige Arbeitsformen entwickelt und erprobt. Andererseits wurden zur besseren Qualifizierung aller Beteiligten, beispielsweise Schulungsangebote im Bereich arbeitsorientiertes Lernen definiert und in Leitfäden erfasst. Mit Sensordaten aus der späteren Nutzungsphase wurde beispielsweise ein Digitaler Zwilling erzeugt, welcher zur weiterführenden Produktoptimierung verwendet wurde. Unter Verwendung von KI-Methoden wurden hierzu entsprechende Softwarebausteine entwickelt.

Ergebnisse und Anwendungspotenzial
Die prototypische Umsetzung erfolgte durch den Aufbau sowie die virtuelle und physische Inbetriebnahme von Demonstratoren für die Medizintechnik. Durch die erarbeiteten sozio-technischen Methoden, Schulungskonzepte und Leitfäden konnte die Komplexität zukünftiger Entwicklungsprozesse für selbstoptimierende Maschinen bzw. Dienste menschzentriert beherrscht werden. Die Erkenntnisse wurden darüber hinaus in wissenschaftlichen Lehr- und Lernlaboren für die Aus- und Weiterbildung vor allem KMU zugänglich gemacht. Zudem wurden die Ergebnisse über Verbände und Arbeitsgruppen verbreitet sowie für die Fachöffentlichkeit publiziert.