Interview zur Produktentwicklung

„Die Digitalisierung bietet jede Menge Möglichkeiten, Innovationen zu schaffen“

 Die Digitalisierung eröffnet nicht nur neue Möglichkeiten in der Produktentwicklung, sie kann auch zu besseren Produkten beitragen. Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu, Direktor im Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM, über Herausforderungen und Chancen.

m&w: Herr Dumitrescu, fast alle Unternehmen beschäftigen sich mit der Steigerung ihrer Wettbewerbsfähigkeit durch die Digitalisierung. Wo liegen hier die wesentlichen Vorteile?

Prof. Dr.-Ing. Roman Dumitrescu, Direktor Fraunhofer-Institut für Entwurfstechnik Mechatronik IEM und Geschäftsführer des Technologienetzwerks Intelligente Technische Systeme OstWestfalenLippe (it´s OWL): „Digitale Technologien werden Arbeitsweisen und -prozesse maßgeblich verändern.“ Foto: it´s OWL

 Dr.-Ing. Roman Dumitrescu: Die Digitalisierung hat Auswirkungen auf sämtliche Bereiche der Industrie. Zusammengefasst können wir sagen: Unternehmen agieren flexibler, profitieren von neuen Formen der Zusammenarbeit und bieten kundenindividuellere Produkte und Dienstleistungen an. So können Betriebe etwa individuell auf Kundenwünsche eingehen: Ob Design, Konfiguration oder kurzfristige Änderungswünsche des Produkts – neue Technologien ermöglichen kleine, auf den Kunden zugeschnittene Stückzahlen. Weiterhin entstehen hoch dynamische, in Echtzeit vernetzte Formen der Zusammenarbeit innerhalb von und zwischen Unternehmen. Auch die Kooperation zwischen Mensch und Maschine wird intuitiver und partnerschaftlicher werden. Die Möglichkeiten der Industrie 4.0 scheinen nahezu unendlich. Im Forschungsprojekt INLUMIA – Instrumentarium zur Leistungssteigerung von Unternehmen durch Industrie 4.0 erarbeitet das Fraunhofer IEM derzeit Muster und Bausteine, mit denen Unternehmen ihren eigenen Industrie 4.0-Fahrplan erstellen können. So erforschen wir mit der Miele-Tochter Imperial aus Bünde, welche digitalen Technologien die Produktion von Kochfeldern unterstützen.

m&w: Die Art und Weise, wie Hersteller Informationen über den Produktlebenszyklus hinweg verwalten, hat sich in den letzten Jahren stark verändert. Inwiefern hat das Internet der Dinge dazu beigetragen, um zum Beispiel neue oder zukünftige Generationen von Produkten zu verbessern?

Dr.-Ing. Roman Dumitrescu: Die steigende Komplexität und Interdisziplinarität technischer Systeme erfordert bereits im Engineering, aber auch darüber hinaus eine gute Verwaltung aller Produktinformationen über den gesamten Produktlebenszyklus. Wir beschreiben diesen Ansatz als Product Lifecycle Management. Mit dem Internet der Dinge (IoT) kommen neue Daten hinzu, die eine neue Form der Planung von Produktgenerationen möglich machen. Ein Beispiel: Es ist heute möglich, dass eine Maschine, die bereits beim Kunden im Einsatz ist, wichtige Informationen wie ihre Fehlerhäufigkeit an den Hersteller übermittelt. Der kann diese Daten sinnvoll in die Entwicklung einer neuen, innovativeren Produktgeneration einbringen. Die Möglichkeiten gehen noch weiter: Viele innovative Funktionen technischer Systeme basieren heute auf Software. Mit dem IoT können sie auch nachträglich, also während der Nutzung, auf das Produkt gespielt werden. Dafür muss das System jedoch bereits in der Entwicklungsphase entsprechend konzipiert sein. Mit Ansätzen wie dem Systems Engineering erlangen Unternehmen ein fachübergreifendes, ganzheitliches Verständnis des zu entwickelnden Produktes – eine wertvolle Basis für erfolgreiches Produktlebenszyklus-Management.

m&w: Produktdaten gewinnen für Unternehmen immer mehr an Wert. Mit Produkten, die kontinuierlich Informationen sammeln, werden diese Daten von Tag zu Tag wertvoller. Wie kann die Bereitstellung von Produktinformationen ohne Risiko im gesamten Unternehmen gewährleistet werden?

Dr.-Ing. Roman Dumitrescu: Es kommt zunächst darauf an, von welchem Unternehmen wir sprechen. Beispiel Maschinenbau: Sowohl der Hersteller einer Maschine, etwa ein Produzent von Industriezentrifugen, als auch sein Endkunde, etwa eine Bierbrauerei, können großen Nutzen aus Daten ziehen. Der Zentrifugen-Hersteller ist zunächst an den Maschinendaten interessiert. Wie hoch ist die Fehlerhäufigkeit? Welche Fehler tauchen vermehrt auf? Mit diesen Informationen kann die künftige Zentrifugen-Generationen noch besser entwickelt werden. Den Bierbrauer als Endkunden interessieren – ganz im Sinne seines Produktes – die Prozessdaten. Er fragt etwa nach der optimalen Drehgeschwindigkeit der Zentrifuge, damit sein Bier eine gleichbleibend hohe Qualität hat. Daten werden also innerhalb von und zwischen Betrieben vernetzt. Grundlage für eine risikoarme Kommunikation ist ein sicherer und anonymer Datenaustausch. Sicher bedeutet die Verschlüsselung von Informationen, die von außen nicht gelesen werden können. Anonym bedeutet die rein statistische Datenübermittelung (Drehzahl, Fehlerhäufigkeit), die aber nicht zum konkreten Nutzer zurückverfolgt werden kann. Derzeit gibt es einige Initiativen, um die sichere und strukturierte Kommunikation von Daten zu standardisieren bspw. das EU-Projekt BOOST 4.0 (Big Data for Factories). Im Rahmen dieses Projekts errichten wir derzeit mit dem Automobilzulieferer Benteler eine von europaweit zehn Pilotfabriken zum Thema „Big Data in der Produktion“.

m&w: Um jedoch erfolgreich zu sein, müssen sich Unternehmen mit den neuen Technologien und Funktionen beschäftigen. Welche Trends, wie z. B. die „Erweiterte Realität“ (AR und VR), tragen dazu bei, dass die digitale Produktentwicklung weiter voranschreitet?

Dr.-Ing. Roman Dumitrescu: Digitale Technologien werden Arbeitsweisen und -prozesse auch in der Entwicklung maßgeblich verändern. Dazu zwei Beispiele: Der Automobilzulieferer HELLA plant für jede Scheinwerfergeneration einen neuen Montagearbeitsplatz, um etwa die Produktionsabläufe bestmöglich festzulegen. Lange bevor der neue Scheinwerfer vom Band läuft, wird der Arbeitsplatz zunächst als sogenannter Mock-Up aus Pappe gebaut und dann im Team diskutiert und geprüft. Zu diesem Zeitpunkt fehlen oft die realen Bauteile des Scheinwerfers und zugehörige Werkzeuge. Hier haben wir Augmented Reality (AR) eingesetzt, um Bauteile und Werkzeuge virtuell auf den Papp-Arbeitsplatz zu projizieren. Einzelne Arbeitsschritte werden so realitätsnah getestet. Dem Entwicklerteam ermöglicht die Nutzung von AR ein effizienteres, interdisziplinäres und auch kreativeres Arbeiten.
Auch Künstliche Intelligenz (KI) wird Entwickler künftig unterstützen, etwa bei der Fehlersuche in komplexen Entwicklungsprojekten. Oft werden Fehler zwar dokumentiert, dann aber für zukünftige Projekte nicht weiter berücksichtigt. Wir testen gerade die Möglichkeiten einer sogenannten Engineering Intelligence, die den Entwickler frühzeitig auf Fehler aufmerksam macht, die bereits in der Vergangenheit aufgetreten sind. Dafür analysiert diese Engineering Intelligence das digitale Modell des zu entwickelnden Systems und vergleicht es mit vorherigen Projekten. Am 27. November steht das Thema Künstliche Intelligenz übrigens im Fokus der Fachgruppe Systems Engineering bei Miele in Gütersloh.

m&w: Wo liegen die größten Herausforderungen mittelständischer Entwicklungsabteilungen vor dem Hintergrund einer steigenden Interdisziplinarität intelligenter technischer Systeme?

Dr.-Ing. Roman Dumitrescu: Wir haben bereits festgestellt: Die Digitalisierung bietet jede Menge Möglichkeiten, Innovationen zu schaffen und die Wertschöpfung zu verbessern. Gleichzeitig ist sie aber eine technische und organisatorische Herausforderung, die für mittelständische Unternehmen tatsächlich oft größer ist als für Konzerne. Da ist zunächst die unübersichtliche Vielfalt an Möglichkeiten. Weiterhin ist da der finanzielle und organisatorische Aufwand. Innovationen schaffen ist im Alltagsgeschäft oft nur schwer möglich. So ist etwa die Einführung von Systems Engineering, das die Entwicklung komplexer intelligenter technische Systeme unterstützt, mit gewissem Aufwand verbunden – der sich aber lohnt! In OWL haben wir verschiedene Initiativen, die kleine und mittlere Unternehmen gezielt bei diesen Herausforderungen unterstützen. So bietet das Kompetenzzentrum Digital in NRW etwa kostenfreie Unternehmenssprechstunden und Potenzialanalysen an, mit denen Betriebe sich Schritt für Schritt dem Thema Digitalisierung nähern können. Im Spitzencluster it’s OWL können mittelständische Unternehmen seit September wieder mehrmonatige Transferprojekte beantragen, um mit einem Forschungspartner an konkreten technischen Problemstellungen zu arbeiten. Meine Empfehlung lautet daher: Suchen Sie sich kompetente Partner – in OWL gibt es davon glücklicherweise eine ganze Menge.