Am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) lenkt Prof. Jivka Ovtcharova beim Systems Engineering den Blick von den lediglich unterstützenden IT-Systemen hin zur realitätsnahen Human-Computer-Interaktion – und stellt damit den Menschen in den Mittelpunkt der Betrachtung. Praxistaugliche Lösungen werden unter anderem im Lifecycle Engineering Solutions Center (LESC) erarbeitet.
develop3: Wie definieren Sie den Begriff Systems Engineering und welche Rolle spielt dieser beziehungsweise die disziplinübergreifende Zusammenarbeit in der Arbeit Ihres Instituts?
Ovtcharova: Der Begriff Systems Engineering wird seit Jahren mit dem Zusammenwirken von Mechanik, Elektrik, Elektronik und Softwaretechnik in Verbindung gesetzt, was durch den Begriff Mechatronik zum Ausdruck kommt. Dabei handelt es sich um die Integration von Komponenten und Teilsystemen, deren Gesamtfunktionalität im Voraus festgelegt wird. Im Zeitalter der Industrie 4.0 erlangt die dynamische Vernetzung und die selbständige Kommunikation der einzelnen Komponenten eines Systems über das Internet eine wachsende Bedeutung. Unterstützt durch Echtzeit-Visualisierungstechnologien ermöglicht diese, unsichtbare Phänomene sichtbar und frühzeitig validierbar für die Menschen zu machen um dadurch neue Produkteigenschaften und -funktionen zu verwirklichen. Das Institut für Informationsmanagement im Ingenieurwesen (IMI) am Karlsruhe Institut für Technologie (KIT) erforscht neue Ingenieurmethoden des Systems Engineerings, die durch realitätsnahe Human-Computer-Interaktion gekennzeichnet sind und dadurch den Menschen in den Mittelpunkt der Betrachtung setzten. Im Unterschied zum traditionellen Systems Engineering, bei dem die IT-Systeme dem Menschen lediglich Hilfestellung anbieten, ermöglicht das Mensch-zentrierte Systems Engineering unter anderem Entwicklern, Lieferanten, Herstellern und Kunden einander an ihren Ideen teilhaben zu lassen und neue Arbeitsumgebungen zu schaffen, in denen multidisziplinäre Teams mit unterschiedlichen – jedoch sich ergänzenden – Erfahrungen nachhaltig zusammenarbeiten können. Diese Thematik betrifft über Prozesse der operativen Ebene hinausgehend insbesondere auch Unternehmensentwicklungs-, Strategieplanungs- und Managementprozesse.
develop3: Welche Aufgaben stellen sich aus Ihrer Sicht speziell im Bereich der Forschung, um ein erfolgreiches Systems Engineering zu ermöglichen? Ist Ihr Institut dazu ebenfalls interdisziplinär aufgestellt und/oder arbeiten Sie mit Kollegen anderer Fachrichtungen zusammen?
Ovtcharova: Die Herausforderungen und Aufgaben der Forschung aus Sicht des Next Generation Systems Engineerings liegen in der Erarbeitung neuer Prozesse und Modelle der interdisziplinären Zusammenarbeit. In diesem Zusammenhang betreibt das IMI seit sieben Jahren sehr erfolgreich ein Lifecycle Engineering Solutions Center (LESC) am KIT für die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen internen und externen Forschungsinstituten sowie für den Wissensaustausch und Technologietransfer in die Wirtschaft und Gesellschaft. Im LESC stehen skalierbare und flexible Entwicklungs- und Testumgebungen vom Einzelarbeitsplatz bis hin zur Großprojektion zur Verfügung. Die Idee, welche hinter dem LESC steckt, ist die einer zentralen Kollaborationsplattform, welche für die Implementierung, Validierung, Evaluation und Demonstration von Forschungsergebnissen disziplinübergreifend und praxisnah zur Verfügung steht und ein Bewusstsein für richtungsweisende Trends und Paradigmenwechsel in verschiedenen Fachbereichen schafft. Mit dem am 24. September 2014 eröffneten Industrie 4.0 Collaboration Lab im LESC, in Zusammenarbeit mit dem Bechtle IT-Systemhaus Karlsruhe sowie der SolidLine AG, stehen maßgeschneiderte 3D-Entwicklungs- und Testumgebungen zur Verfügung, in denen Unternehmen anhand eigener Datensätze zukünftige Produkte und Dienstleistungen frühzeitig erproben können. Ziel ist es, insbesondere dem Mittelstand zu helfen, sich schnell und ohne hohe Investitionskosten fit für den Umgang mit modernen Technologien zu machen. Neben der flexiblen Nutzung einer integrierten IT-Infrastruktur umfasst dies auch die Möglichkeit der Aus- und Weiterbildung von Mitarbeitern.
develop3: Welche Konsequenzen hat der Gedanke des Systems Engineerings für die Lehre? Wie werden sich Studiengänge des Maschinenbaus und der Elektrotechnik auch angesichts der steigenden Bedeutung der Software in Produkten verändern?
Ovtcharova: Die Ingenieure von morgen sind eine wichtige Zielgruppe des LESC. Ziel ist es, die neuen Herausforderungen des Systems Engineerings für die moderne Ingenieurausbildung und -qualifikation frühzeitig zu erkennen und notwendige Umsetzungsmaßnamen, insbesondere für den Mittelstand, effizient und praxisnah zu ergreifen. Dies gilt – mit Blick auf den Fachkräftebedarf – nicht nur für die spezialisierten Masterstudiengänge, sondern auch für das Bachelorstudium der Ingenieurwissenschaften. Mit dem LESC als funktionsfähigen Zentrum ist es gelungen, einen Ort zu etablieren, an dem Zukunftsbildungsthemen in die unternehmerische Realität getragen werden.
Um praxisnahe Fähigkeiten im Umgang mit modernen IT-Systemen des Systems Engineerings während des Studiums zu vermitteln, verfügt seit Ende 2014 zudem jeder unserer rund 4000 Maschinenbaustudenten am KIT ab dem ersten Semester über eine persönliche SolidWorks-CAD-Lizenz. Darüber hinaus nutzen die Maschinenbau- wie auch die Masterstudenten benachbarter Disziplinen wie Elektrotechnik, Informatik oder Mechatronik ein erweitertes Spektrum an SolidWorks-Anwendungen. Mit dieser Produktentwicklungssoftware können Ingenieure bereits während des Studiums Anwendungserfahrung und nachweisbare Kompetenzen im Bereich des softwareunterstützten Produktlebenszyklusmanagements (PLM) sammeln. Die Software bildet dabei sowohl eine gute Basis für eine praxisorientierte Ausbildung als auch für die Zusammenarbeit zwischen Industrieanwendern und den jeweils beteiligten Forschungseinrichtungen. co
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