Advanced Systems Engineering

Wertschöpfung im Wandel mit Advanced Systems Engineering

Die Digitalisierung treibt seit Jahren die technologische Entwicklung in der industriellen Wertschöpfung voran. Es entstehen zunehmend intelligente und digital vernetzte Produkte, Dienstleistungen und Produktionssysteme, die ihre Ressourcen und Fähigkeiten in einem übergeordneten Systemverbund, dem sog. System of Systems (SoS), miteinander verbinden können. Das bringt eine hohe Komplexität und Vernetzung der eingesetzten Technologien, Systeme und Komponenten mit sich – und stellt insbesondere das Engineering »der Marktleistungen von Morgen (Advanced Systems)« vor neue Herausforderungen.

Zentrale Herausforderung ist unumstritten die erforderliche Kollaboration einzelner Disziplinen wie dem Maschinenbau, der Elektrotechnik oder der Informatik. Mit dem sog. Systems Engineering (SE) wird in diesem Zusammenhang eine neue Denk- und Handlungsweise forciert, welche die interdisziplinäre Arbeit am System in den Mittelpunkt aller Engineering-Aktivitäten stellt. Eine steigende Bedeutung bekommt hierbei das Model-Based Systems Engineering (MBSE), dass sich mit der Beschreibung, Planung und Analyse der Systeme mit Hilfe von formalen Modellen beschäftigt. Parallel zum Systems Engineering entwickeln sich kontinuierlich neuartige Ansätze eines Advanced Engineerings, die sowohl die Arbeitsmethoden (z.B. Agilität) als auch die IT-Werkzeuge (z.B. KI-Algorithmen im 3D-CAD) maßgeblich beeinflussen.

Das Zusammenwirken und die wechselseitigen Abhängigkeiten zwischen den Handlungsfeldern des Systems Engineerings und Advanced Engineerings erfordern in den Unternehmen ein Überdenken der Arbeitsweise. Neben menschorientierten Aspekten (z.B. Mitgestaltung) sind insbesondere die kontinuierliche Veränderungsbereitschaft bezogen auf die Engineering-Prozesse, -Organisation oder auch -Methoden und -IT-Werkzeuge von entscheidender Bedeutung. ASE hat hierbei das Ziel, die vielfältigen Aspekte des Systems Engineerings und Advanced Engineerings zu integrieren. Es richtet sich dabei an Unternehmen aller Branchen, die im Wandel der Wertschöpfung ihre Wettbewerbsfähigkeit mit innovativen Technologien, Systemen sowie Geschäftsmodellen sichern bzw. steigern wollen.

Grafische Darstellung der Handlungsfelder des Advanced Systems Engineering
© Fraunhofer IEM
Handlungsfelder des Advanced Systems Engineering

Daran forschen und arbeiten wir

Interdisziplinäres Denken und Handeln ist unser Metier. Unsere Expertise bringen wir in verschiedene Industrie- und Forschungsprojekte bundesweiter Initiativen ein. Die zentrale Frage unserer Arbeit lautet dabei: Wie lassen sich komplexe Systeme effizient entwickeln und das zugehörige Engineering erfolgreich gestalten? Wir erforschen und erproben Methoden, Hilfsmittel und Werkzeuge für die verschiedenen Phasen des Engineerings. Wir beschäftigen uns mit der Arbeit von Entwicklerinnen und Entwicklern in der industriellen Praxis und untersuchen unter anderem den Einsatz vom Model-based Systems Engineering (MBSE), die digitale Repräsentation der Produkte als »Digitaler Zwilling« oder Algorithmen der künstlichen Intelligenz (KI) in Engineering-Werkzeugen. Zudem entwickeln wir nachhaltige und effiziente Lösungsansätze, die wir in unserem SE Live Lab und dem AR/AV Lab erproben und für den Unternehmenseinsatz testen.

Darüber hinaus begleiten wir Unternehmen bei der Einführung neuartiger Arbeitsweisen oder Lösungsansätze. So bieten wir beispielsweise für die Etablierung von Systems Engineering Transformationsstrategien hin zu einem interdisziplinären und digitalen Entwicklungsprozess an. Im Umgang mit neuartigen Technologien vermitteln wir den Unternehmen das entsprechende Know-How, z.B. Kundenreviews bereits während der Entwicklung mit Augmented Reality (AR) durchführen zu können. Ein zentrales Anliegen bei all unseren Veränderungsaktivitäten in den Unternehmen ist die Schulung der Mitarbeitenden. Auf diese Weise schaffen wir die notwendige Basis, um neuartige Ansätze wie das Systems Engineering, KI-gestütztes Engineering oder AR-Design-Reviews zu verstehen, anzuwenden und erfolgreich in das Engineering zu integrieren.  

Lösungen aus dem Themenfeld Advanced Systems Engineering

© DIGI@GEA

Agile Produktplanung und -entwicklung

Im Projekt wurde ein Kennzahlencockpit entwickelt, um die Maschinenleistung und -effizienz für die Betreiber von GEA-Maschinen transparent zu machen.

© Miele

Einführung von Systems Engineering

Ziel des Projekts SE4Miele ist die Analyse, Planung und Einführung von Systems Engineering Arbeitsweisen, Methoden und Werkzeugen für alle Entwicklungsstandorte von Miele.

© WrightStudio / Adobe Stock

Mit KMU-gerechten Entwicklungsansätzen zu robusten Lösungen

Das Fraunhofer IEM unterstützte RK Rose+Krieger bei der systematischen Verlagerung des derzeitigen Kerngeschäfts hin zu innovativen Produkt-Service-Systemen.

© Fraunhofer IEM

Mit virtuellen Prototypen zu optimierten Entwicklungsprozessen

Durch das entwicklungsübergreifende Arbeiten mit virtuellen Prototypen, werden Prozesse optimiert, um Produkte intensiv entwickeln und testen zu können.

© Claas

Virtuelle Entwicklung von Raupenlaufwerken

Das Fraunhofer IEM unterstützt CLAAS bei der systematischen und effizienten Nutzung virtueller Modelle.

© Fraunhofer IEM

Coaching on the Job: Agile Softwareentwicklung für Ingenieure

Das Fraunhofer IEM begleitete GEA bei der Weiterentwicklung eines prototypischen Administrationswerkzeugs, mit dem die Steuerungen automatisch eingestellt werden können.

© G. Kraft Maschinenbau GmbH

Effiziente Softwareentwicklung im Maschinen- und Anlagenbau

Aktuell arbeitet das Fraunhofer IEM in einem gemeinsamen Projekt daran, den Anteil des automatisch generierten Codes weiter zu erhöhen.

© KI Marktplatz

Der digitale Marktplatz für KI-Lösungen in der Produktentstehung

Im Projekt KI-Marktplatz entsteht ein Ökosystem für Künstliche Intelligenz in der Produktentstehung. Dreh- und Angelpunkt des Ökosystems ist eine gleichnamige digitale Plattform.

© NASA

Integrierte Entwicklung komplexer Systeme mit Virtuellen Testbeds

Im Rahmen von INVIRTES werden Methoden entwickelt, um Testsituationen bestmöglich zu planen und in eine geeignete Teststrategie einzubetten, die sich an den Missionszielen orientiert.

© TrAM

Modulare Design- und Produktionsmethoden für den Schiffbau

Ziel des TrAM-Projekts ist es, eine neue Klasse emissionsfreier, modularer Highspeed-Passagierfähren zu entwickeln.

© Fraunhofer IEM

Digitales Kollaborationsnetzwerk zur Erschließung von Additive Manufacturing

Ziel ist es, branchenübergreifend verschiedene Anwender und Dienstleister von Additive Manufacturing im Entstehungsprozess effizient miteinander zu vernetzen.

© Fraunhofer IEM

Arbeit 4.0 in der Produktentstehung

Im Projekt wird ein Instrumentarium zur Gestaltung individualisierter virtueller Produktentstehungsprozesse in der Industrie 4.0 entwickelt.

    

 

Systems Engineering Live Lab

Entwickeln Sie technische Systeme und intelligente Produkte in interdisziplinärer Zusammenarbeit.

 

SE live

Zwei Männer an einem Stehtisch, in die Kamera lachend. Darum herum Informationen zur Veranstaltung SE Live.
© Fraunhofer IEM

Videos zum Thema Advanced Systems Engineering

Intelligente Technische Systeme - Mit Systems Engineering werden Sie Realität

Unsere technischen Systeme sind im Wandel und werden immer intelligenter. Autonom, interaktiv, serviceorientiert und vernetzt. Bei der Entwicklung dieser intelligenten technischen Systeme setzen wir am Fraunhofer IEM auf Systems Engineering!

Systems Engineering – Was ist das eigentlich?

In diesem Webinar zeigen wir, was es mit dem Entwicklungsansatz Systems Engineering auf sich hat und warum es so bedeutend ist, »in Systemen zu denken«.

Einführung von Systems Engineering – Herausforderungen und Erfolgsfaktoren

In einer qualitativen Umfrage spürte Lukas Bretz, Wissenschaftler am Fraunhofer IEM, den Herausforderungen und Erfolgsfaktoren für die Einführung von Systems Engineering im Unternehmen nach.

Model-based Systems Engineering

Was verbirgt sich hinter dieser auf grafischen Modellen basierenden Methode der Systemmodellierung? Und wie profitieren Unternehmen davon? Um diese und andere Themen geht es in dem Video.

Systems Engineering spielerisch lernen

Neue Methoden und Werkzeuge, Prozesse und Rollen; dazu eine Vielzahl von Normen – Für Einsteiger kann Systems Engineering ganz schön kompliziert erscheinen. Um sich dem Thema auf lockere Art zu nähern, haben wir besondere Schulungsformate entwickelt, die Systems Engineering spielerisch vermitteln.