Planung, Organisation und Industrie 4.0
Logistik, Mensch, Produktion
Die gesamte deutsche Gesellschaft mit ihren Bürgern und Unternehmen steht vor der Herausforderung unterschiedlichen wirtschaftlichen, sozialen und gesellschaftliche Herausforderungen gleichzeitig genügen zu müssen. So bilden zum Beispiel die alternde Bevölkerung, der notwendige Umbau der Energieversorgung, das wachsende Umweltbewusstsein, die Dynamik der Änderungen in Lieferketten oder die Dynamik der Technologieentwicklung für sich schon bedeutende Problemstellungen. In ihrer Kombination führen Sie insbesondere im Bereich der Produkte und Produktionssysteme zu zunehmend komplexen Fragestellungen, die neuartige Herangehensweisen an ihre Lösung erfordern.
Eine Reaktion unserer Gesellschaft, die sich auf der Basis wachsender Möglichkeiten der Informationsverarbeitung ergibt, ist die Erschließung von Potentialen aus Digitalisierung- und Automatisierungsinnovation, die sich hinter dem Begriff Industrie 4.0 verbergen. Die damit verbundene Zukunft der aufeinander abgestimmten Planung und Steuerung von Produkten und Produktionssystemen bildet einen Schwerpunkt der Forschungsarbeiten an der Fakultät fürMaschinenbau. Dabei werden im Rahmen von drei großen Themenfeldern sowohl technische als auch soziale und gesellschaftliche Aspekte adressiert, die aktuellen gesellschaftlichen Megatrends wie Digitalisierung, Wandlungsfähigkeit, Nachhaltigkeit und gesellschaftliche Verantwortung berücksichtigt und beides in den Kontext der Umsetzung komplexer und dynamischer Produktionssysteme gestellt.
Enabler Technologien
Die Basis der Forschung bildet die Untersuchung von Technologien als Enabler für individualisierte, nachhaltige und qualitative Produkte und Produktionssysteme, Services und Geschäftsmodelle. Diese reichen von Informations- und Kommunikationstechnologien wie OPC UA, Edge Devices oder künstlicher Intelligenz über Referenzarchitekturen wie das RAMI 4.0 und die Industrie 4.0 Verwaltungsschale bis zu Entwurfsmethoden wie die Simulation von Produkteigenschaften oder Lieferkettenverhalten oder dem durchgängigen modellbasierten Engineering auf Basis durchgängiger Datenmodelle.
Produktions- und Fabrikprozesse
Unter Nutzung der Basistechnologien können Produktions- und Transportprozesse - folgend der Idee der Systems-of-Systems - modelliert, analysiert, gestaltet und gesteuert werden. Hier ermöglichen neue Fabrikdesigns und mit ihnen auf der einen Seite neue Vorgehensweisen beim Engineering von Produktionssystemen und auf der anderen Seite neue Methoden des Produktionsmanagement, der Produktionsplanung und der Produktionssteuerung eine zunehmende Effektivität und Effizienz bei gleichzeitigendem Anwachsen von Wandelbarkeit, Kundenindividualität und Resilienz. Dabei werden zum Beispiel Themen wie die Gestaltung und Nutzung cyber-physischer Produktionssysteme, die Steigerung der Verfügbarkeit von Komponenten durch verbesserte Überwachung und Diagnose, die Verbesserung der Interaktion von Mensch und Maschine aber auch ein lebenslanges Lernen adressiert.
Wertschöpfungsnetzwerke
Die Betrachtung von Wertschöpfungsnetzwerken als drittes Forschungsfeld aggregiert die, auf den beiden unteren Ebenen liegenden Methoden, um eine unternehmensübergreifende Transparenz und Wertschöpfung entlang aller Lebenszyklusphasen technischer Systeme zu ermöglichen. Dabei spielen unter anderem Fragen hinsichtlich der notwendigen Digitalisierung und digitalen Geschäftsmodelle in (zum Teil globalen) Wertschöpfungsnetzen, der Berücksichtigung der unterschiedlichen Entwicklungsstufen von Ökonomien, der Koordinierung von Material- und Informationsflüssen, eine lebenszyklusübergreifende, effiziente und effektive Informationsbereitstellung und -nutzung und letztlich der Nachhaltigkeit von Produkten und Systemen eine wichtige Rolle.
Bild: Automatisierungsdiabolo als Evolution der Automatisierungspyramide
Orthogonal zu den drei großen Themenfeldern richtet sich die Forschung der Fakultät für Maschinenbau im Bereich der Planung, Organisation und Industrie 4.0 auch an den vier großen Themenblöcken Cyber-physische Produktionssysteme, Informationsmodelle und Datenbereitstellung, Geschäftsmodelle und Entwurfsmethoden aus.
