Smart Engineering

Die Produktentwicklung durchläuft seit den letzten zwei Dekaden einen massiven Wandel, der auch heute weiter anhält. Einflussgrößen auf diesen Wandel sind die zunehmende Integration der Informations- und Kommunikationstechnologie sowohl in den Entwicklungsprozess als auch in die Produkte selbst, die Verringerung der Entwicklungstiefe bei gleichzeitiger Zunahme der Kooperation zwischen Hersteller und Zulieferanten sowie die voranschreitende und zunehmende Internationalisierung.

Für den wirtschaftlichen Erfolg ihrer innovativen, intelligenten Produkte und Geschäftsmodelle müssen deutsche Unternehmen aufrüsten: Es fehlt interdisziplinär geschultes Führungspersonal, und es fehlen interdisziplinär denkende Fachkräfte. Ebenso mangelt es an einer Methodik zur fachgebietsübergreifenden Entwicklung intelligenter, softwarebasierter Systeme sowie an IT-Werkzeugen zur interdisziplinären Abstimmung und Synchronisation der verschiedenen Fachdisziplinen („Entwicklungsmethodik 2.0“). Diese Defizite können weder die Industrie, noch die Wissenschaft, noch die Politik allein überwinden. Die Forschungsinitiative für interdisziplinäre Produktentstehung, Smart Engineering, soll eine konzertierte Aktion von Wirtschaft, Wissenschaft und Politik zur Festlegung eines Zukunftsplans für die nachhaltige Ausgestaltung der Kompetenz in Produktentstehung „Made in Germany“ werden. Die Initiative hat zum Ziel, die Voraussetzungen für eine auch künftig erfolgreiche Entwicklung innovativer, intelligenter Produkte am Standort Deutschland zu schaffen und Produktentstehung hierfür zu einer Schlüsseltechnologie zu machen. Es sollen konkrete Impulse zur Stärkung der Innovationskraft in Zukunftsbranchen wie dem Maschinenbau, der Automobilindustrie und der Medizintechnik gegeben werden. Denn nur mit Innovation und Intelligenz in unseren Produkten werden wir unsere führende Position auf dem Weltmarkt behaupten und ausbauen können. Der Lösungsraum für Smart Engineering ist in Abbildung 1 dargestellt.

Der hier vorliegende Text wurde als Teilergebnis eines Forschungsprojektes vorgestellt und veröffentlicht. Dieses Projekt wurde mit der Zielsetzung durchgeführt, zukünftige Forschungsbedarfe und Forschungsansätze im Bereich der Produktion für den Zeithorizont bis zum Jahr 2020 aufzudecken. Anlässlich der Karlsruher Arbeitsgespräche 2010 präsentierte die Arbeitsgruppe „Innovationsprozesse und Produktentwicklung“ unter Leitung von Prof. Dr.-Ing. Dr. h.c. A. Albers vom IPEK — Institut für Produktentwicklung am Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) und Prof. Dr.-Ing. J. Gausemeier vom Heinz Nixdorf Institut der Universität Paderborn (HNI) ihre Ergebnisse.

In der Automatisierungstechnik (Fabrik- und Prozessautomatisierung) steigen die Anforderungen seitens des Marktes im Hinblick auf Individualisierung der Produkte, erhöhte Funktionalität, einfachere Handhabung sowie Energieeffizienz. Zudem erfolgt eine zunehmende Differenzierung von Produkten, Systemen und Leistungen nach regional-, branchen- und kundenspezifischen Anforderungen. Die konsequente Orientierung von Unternehmen an die sich verändernden Marktanforderungen erhöht zunächst einmal die Komplexität, zum Beispiel im Hinblick auf zunehmende kundenindividuelle Wünsche an das Produkt, abnehmende Lieferzeiten bei abnehmenden Preisen und zunehmender Leistungsfähigkeit und Produktqualität sowie kürzere Produktlebenszyklen bei zunehmender Produktkomplexität.

In einer Podiumsdiskussion im Rahmen des Workshops am 3. März 2011 setzten sich die Vertreter von Wissenschaft und Wirtschaft mit der Herausforderung interdisziplinärer Produktentstehung auseinander. Während die Teilnehmer am Workshop zu etwa zwei Dritteln aus der Wissenschaft und zu einem Drittel aus der Industrie kamen, war das Podium sehr ausgewogen und auch disziplinübergreifend zusammengesetzt: Mit Prof. Josef Binder der Firma Festo war ein Hersteller von mechatronischen Komponenten für den Maschinen- und Anlagenbau vertreten; Rudolf Blaim vertrat an Stelle von Dr. Dietmar Trippner als Gastgeber des Workshops BMW als einen der führenden Automobilhersteller; Dr. Helmuth Ludwig sprach für Siemens als Automatisierungsanbieter, aber auch als Anbieter von PLM-Lösungen; Prof. Helmut Krcmar nahm zum Thema aus Sicht der Wirtschaftsinformatik Stellung; Prof. Rainer Stark und Prof. Martin Eigner schlie — lich bezogen Position als wissenschaftliche Experten der virtuellen Produktentstehung.

Smart Engineering wird die Zukunft der Produktentwicklung gerade durch die zunehmende Integration eingebetteter Systeme in neue Produkte nachhaltig beeinflussen. Miteinander kommunizierende Produkte und daraus entstehende vernetzte Systeme werden neue Innovationspotenziale eröffnen. Diese zu erschlie — en wird entscheidend zur Stärkung der Wettbewerbsfähigkeit beitragen, fordert aber auch gleichzeitig mehr Disziplinen übergreifendes Verständnis in einer multidisziplinären Produktentwicklung.