Im Mittelpunkt der vierten industriellen Revolution (Industrie 4.0), getrieben durch das Internet der Dinge („Internet of Things“), stehen Smarte Produkte und Services. Die Basis für ihre erfolgreiche Umsetzung ist das „Smart Engineering“. Es beschreibt Methoden, Prozesse und IT-Werkzeuge für die disziplinübergreifende, systemorientierte Entwicklung innovativer, intelligenter und vernetzter Produkte, Produktionsanlagen und Infrastrukturen. Dabei spielt vor allem die umfassende Kommunikation zwischen allen am Produktentstehungsprozess (von der Produktplanung bis zur Produktherstellung) beteiligten Akteuren und Systemen eine große und entscheidende Rolle. Eine wichtige Voraussetzung ist der systembasierte Informationsaustausch zwischen seinen einzelnen Teilprozessen mit dem Ziel, Leistungsfähigkeit, Qualität und Kundenakzeptanz zu verbessern und Produktkosten zu reduzieren. Ein weiterer bedeutender Teilbereich ist ein interdisziplinäres „Life Cycle Management“, um die Wissensdomänen und Interaktionen optimal zu verknüpfen und so einem andauernden Informations- und Erfahrungsverlust entgegenzuwirken. Somit müssen besonders bei der Vernetzung sowohl aller Entwicklungs- und Produktionsschritte als auch der Nutzung und Recyclingphase im Bereich von Produktdaten- und Prozessmodellen Handlungsfelder entwickelt werden.

Die Anwendungen im Fakultätsschwerpunkt setzten hierbei schon in den Planungsprozessen der Produktentwicklung an. Grund dafür ist, dass hierbei bereits die physischen Produktionsprozesse samt ihrer Produktionsstätte virtuell modelliert werden, um eine frühzeitige und zuverlässige Entwicklung und Herstellung Smarter Produkte zu ermöglichen. Diese virtuellen Modelle werden während der Produktionsphase mit realen Eigenschafts- und Verhaltensdaten kontinuierlich angereicht („Digitaler Zwilling“), um das Auftreten eines Prozessfehlers durch maschinelles Lernen im Vorfeld zu identifizieren und geeignete Gegenmaßen zur Fehlervermeidung in der Realität einzuleiten. Die größte Herausforderung stellt hierbei sowohl die Sicherstellung als auch die sichere Kommunikation zu mobilen Komponenten der Produktion dar.

Schlussendlich umfasst das Smart Engineering die Integration von Produktentwicklung, Produktionsplanung und Produktionssteuerung zur schnellen marktreifen Umsetzung innovativer Produktideen und damit die Wertschöpfung durch ein digital geprägtes Entwicklungsvorgehen. Wichtig ist hierbei die Entwicklung eines Product-Lifecycle-Managementkonzeptes zur digitalen Erfassung und Steuerung des gesamten Produktlebenszyklus und somit zur Verbesserung der Produktivität, Qualität und Verlässlichkeit über alle Prozessgrenzen hinweg.

geleitet von:

Prof. Dr. Arun Nagarajah