CyberTech
Advanced Systems Engineering für die
Arbeitsgestaltung von Cyber-technischen Systemen

Projektbeschreibung

Das „CyberTech – Advanced Systems Engineering für die Arbeitsgestaltung von Cyber-technischen Systemen “ wird im Rahmen der „Beherrschung der Komplexität soziotechnischer Systeme – Ein Beitrag zum Advanced Systems Engineering für die Wertschöpfung von morgen (PDA_ASE)“ im Programm „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ des Bundesministeriums für Bildung und Forschung gefördert. CyberTech ist offiziell am 01. Februar 2021 gestartet und soll planmäßig am 31.01.2024 beendet sein.

Die Konsortialpartner :em engineering methods AG, Woco Industrietechnik GmbH, Mechatronic AG, ESI ITI GmbH und TU Darmstadt arbeiten gemeinsam mit dem assoziierenden Partnern Fresenius Medical Care Deutschland GmbH an geeigneten, softwarebasierten Werkzeugen zur Informationsintegration im Entstehungsprozess von Maschinen und Anlagen.

Die ausgeprägte, vernetze Entwicklungsarbeit über den gesamten Produktlebenszyklus und über Unternehmensgrenzen hinweg sowie eine an den Produktentstehungsprozess angepasste Arbeitsorganisation erfordern eine adaptierte 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 Verwertung 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.

Projektziele

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. 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.

Konsortium

:em engineering methods AG

Rheinstraße 97
64295 Darmstadt

http://www.em.ag

Kompetenzen:

  • Innovative Unternehmensberatung für das Product/Production Engineering und anerkannter IT-Lösungsanbieter PLM/ALM
  • Fokus auf Digitale Transformation und Systems Engineering mit Hilfe von Virtualisierung und Modell-basierte Entwicklung
  • Konzeption, Entwicklung und Umsetzung von (MB)SE und IT-Frameworks

Ziele:

  • Methoden für die ganzheitliche systemorientierte Systemspezifikation und –modellierung
  • Lösungen zur Umsetzung neuer Organisationskonzepte und Begleitung der Einführung ASE
  • Organisationsgestaltung heterogener Entwicklungsteam als Basis für die Entwicklung Qualifikationskonzepte für Mitarbeiter zur Systementwicklung und Nutzung digitaler Zwillinge

Kompetenzen:

  • Multidisziplinäre Modellierung mechatronischer Produkte
  • Modellierungs- und Simulationsprozesse
  • ESI Hybrid Twin™: Nachnutzung von Simulationsmodellen als virtuelle Zwillinge

Ziele:

  • Integration von SimulationX in den Advanced Systems Engineering Prozess
  • Anbindung der digitalen Zwillinge an die Daten der realen Systeme, Zustandsüberwachung
  • Rückführung der gewonnenen Erkenntnisse in den Entwicklungsprozess von Nachfolgeprodukten

Mechatronic AG

Wittichstraße 2
64295 Darmstadt

https://www.mechatronic.de/

Kompetenzen:

  • Erfahrener Entwicklungsdienstleister und Fertigungsunternehmen für medizinische Geräte
  • Anwender von sozio-technologischen digitalen Techniken im Umfeld des Produktlebenszyklus
  • Prozesssicheres Unternehmen im hochregulierten Umfeld

Ziele:

  • Umsetzung von intelligenten, kollaborativen Softwarepaketen im Sinne einer übergreifenden Zusammenarbeit entlang des Produktlebenszyklus.
  • Durchgängige Entwicklungs- und Fertigungslandschaft auf der Basis vernetzter Tools

TU Darmstadt - Datenverarbeitung in der Konstruktion (DiK)

Otto-Berndt-Straße 2
64287 Darmstadt

https://www.dik.tu-darmstadt.de/fachgebiet_dik/index.de.jsp

Kompetenzen:

  • Das Fachgebiet DiK TU Darmstadt ist aufgegliedert in vier Kompetenz- sowie Forschungsbereiche.
  • Die virtuelle Produktentwicklung ist mit den CAx-Prozessketten sowie den Methoden der Produktentwicklung der Ursprung des Fachgebiets. Aktualität erfährt dieses Themengebiet durch die wissenschaftliche Durchdringung der Entwicklung Digitalen Master und Digitaler Zwillinge.
  • Im Zuge der Verbreitung der Additiven Fertigung, insbesondere für den Prototypenbau, hat sich ein neuer Kompetenzbereich aufgetan. Durch die technologische Führungsrolle Deutschlands, sowie des Maschinenbaus weltweit, entstand der Bedarf des Schutzes dieses Vorsprungs in Form von IT Security. Hierzu zählen u.a. Methoden zum Schutz gegen Manipulation, Wissensdiebstahl sowie Piraterie bzgl. geistigen Eigentums.
  • Der vierte Forschungsbereich ist die Industrie 4.0, mit ihrer Version der durchgängigen und dynamischen Vernetzung. Innerhalb des DiK werden insbesondere die Themengebiete Cloud- sowie Edge Computing, neuartige Geschäftsmodelle und Dienstleistungen im Sinne der Plattformökonomie sowie Digital und Smart Factorys fokussiert bearbeitet.

Ziele:

  • Insbesondere verfolgt das DiK den Ansatz über die zu entwickelnde Methodik des Sensorbebauungsplans bei Neu- sowie Weiterentwicklungen die Sensorik in den Digitalen Master zu integrieren
  • Entwicklung Digitaler Master der physischen Produkte im Lehr- und Lernlabor

TU Darmstadt – Institut für Arbeitswissenschaft Darmstadt (IAD)D

Otto-Berndt-Straße 2
64287 Darmstadt

https://www.iad.tu-darmstadt.de/institut_iad/aktuelles_iad/index.de.jsp

Kompetenzen:

  • Das Institut für Arbeitswissenschaft (IAD) forscht zu drei unterschiedlichen Themenschwerpunkten: Mensch & Organisation, Mensch-Maschine-Interaktion & Mobilität  und Arbeitsplatzgestaltung & Bewertung.
  • Das Projekt CyberTech ist in der Forschungsgruppe Mensch &Organisation angesiedelt und wird dort im Schwerpunkt Arbeit und Kompetenzen bearbeitet

Ziele:

  • Das IAD legt den Fokus auf die Ausarbeitung neuer arbeits- und organisationspsychologischer Gestaltungskonzepte für das soziotechnische System. Dabei steht sowohl die Ebene des Arbeitssystems, aber auch der Gruppenarbeit und die Ebene der gesamten Ablauf- und Aufbauorganisation im Zentrum. In diesem Zusammenhang ist die gezielte Befähigung von Mitarbeitenden durch die Förderung der im Rahmen des ASE notwendigen Kompetenzen von zentraler Bedeutung für cyber-physische Systeme. Daher stehen folgende Forschungsfragen im Mittelpunkt:
  • Im Hinblick auf Kompetenzenentwicklung: Welche Kompetenzen sind notwendig für neue Arbeitsaufgaben, die mit ASE einhergehen?
  • Im Hinblick auf Arbeitsorganisation: Welche Strukturen oder Prozesse müssen wie umgestaltet werden, um ASE zu unterstützen?
  • Diese Fragen werden zum einen in den Anwendungsbetrieben und zum anderen im wissenschaftlichen Lern-Lehr-Labor beantwortet. Hierfür muss in den Betrieben Kompetenzmanagement und Arbeitsorganisation analysiert sowie auf ASE ausgerichtet und neu konzipiert werden.

Woco Industrietechnik GmbH

Hanauer Landstraße 16
63628 Bad Soden-Salmünster

https://www.wocogroup.com/

Kompetenzen:

  • Spezialist für Polymerwerkstoffe und Prozesse, innovativer Erstentwickler im Automotive Bereich
  • Umfangreiche Kompetenzen in der Produktentwicklung, hochmodernes Entwicklungszentrum am Standort MKK
  • Potentiale bei der digitalen Vernetzung von Produktion und Entwicklung

Ziele:

  • Umsetzung Digitaler Zwillinge von Spritzgussmaschinen zur Zustands- und Leistungsüberwachung sowie Rückführung von Daten in die Produktentwicklung
  • Nutzung von KI-Methoden zum Ermöglichen einer vorausschauenden Instandhaltung.
  • Aufbau eines betrieblichen Lehr- und Lernlabors zur Schulung erforderlicher Kompetenzen im Advanced Systems Engineering

Assoziierte Partner

Fresenius Medical Care

Fresenius Medical Care

Hexagon

Hexagon

Konsortialführer

Dr. Sven Kleiner
:em engineering methods AG
E-Mail: info@em.ag
Tel. +49 6151 7376 100
Fax. +49 6151 7376 101

Förderträger

BMBF

Bundesministerium für Bildung und Forschung

Dieses Forschungs- und Entwicklungsprojekt wird durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) mit dem Förderkennzeichen 02J19B010 gefördert und vom Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut. Die Verantwortung für den Inhalt dieser Veröffentlichung liegt bei den Autoren.

PTKA

Projektträger Karlsruhe – Karlsruher Institut für Technologie (PTKA)

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