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, sind dazu geeignete Methoden und neue Schulungsmaßnahmen bereitzustellen.

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

Vorgehensweise
Dies erfordert eine systematische Analyse bereits bestehender Arbeitsumgebungen und die Ableitung von Gestaltungsmöglichkeiten am Beispiel des Maschinen- und Anlagenbaus sowie der Medizintechnik. Einerseits werden auf der organisatorischen Ebene, z. B. mittels agiler und interdisziplinärer Teams, neuartige Arbeitsformen entwickelt und erprobt. Andererseits werden zur besseren Qualifizierung aller Beteiligten, beispielsweise Schulungsangebote im Bereich arbeitsorientiertes Lernen definiert und in Leitfäden erfasst. Aus technischer Sicht wird ein Sensorbebauungsplan konzipiert, der alle Sensoren auch digital im Produktentstehungsprozess abbilden kann. Mit Sensordaten aus der späteren Nutzungsphase wird daraus ein Digitaler Zwilling erzeugt, welcher zur weiterführenden Produktoptimierung verwendet wird. Unter Verwendung von KI-Methoden werden hierzu entsprechende Softwarebausteine entwickelt.

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

• ESI Germany GmbH
• SysDICE GmbH
• Technische Universität Darmstadt
• :em engineering methods AG
• Mechatronic AG
• Woco Industrietechnik GmbH