Leistungsstandserhebung aus dem Projekt AdWISE für mehr Einblicke in ASE

Eine digitalisierte Welt braucht neue Ansätze und Konzepte, um die Wertschöpfung trotz erhöhter Komplexität der Systeme und eines globalisierten Konkurrenzmarktes weiterhin absichern zu können. Eine mögliche Antwort auf diese Herausforderungen ist Advanced Systems Engineering, kurz ASE.

Was ist ASE?

ASE kombiniert die Vorteile der drei Handlungsfelder Advanced Systems, Systems Engineering und Advanced Engineering, um so der Wertschöpfung von morgen gerecht zu werden. Aber was fällt unter die einzelnen Handlungsfelder?

Was sind Advanced Systems?

Systeme werden immer intelligenter. Deshalb werden diese intelligenten technischen Systeme als »Advanced Systems« bezeichnet: Sie sind zunehmend autonom, vernetzter, interaktiver und soziotechnisch integrativer. Autonome Systeme sind in der Lage in komplexen Umgebungen selbstständig Entscheidungen zu treffen, zu lernen und so ihr Handeln den jeweiligen Anforderungen anzupassen. Interaktive soziotechnische Systeme stehen für eine enge Zusammenarbeit und den Austausch zwischen Mensch und Maschine.

Advanced Systems – welche Systeme gibt es?
  1. Autonome Systeme
  2. Interaktive soziotechnische Systeme
  3. Dynamisch vernetzte Systeme
  4. Produkt-Service-Systeme

Dynamisch vernetzte Systeme bieten die Möglichkeit aus einzelnen Systemen ein System of Systems zu bilden. Durch zeit- und ortsabhängige Interaktion der Einzelsysteme in einem erweiterten System kann aus dem Gesamtsystem mehr Nutzen gezogen werden. Zusätzlich können durch die Sammlung von Daten neue Produkt-Service-Systeme, also vermarktbare Kombinationen von Produkten und Dienstleistungen, entstehen. So kann beispielsweise eine Produktionsmaschine als zusätzlichen Service selbst auf Mängel hinweisen, Ersatzteile bestellen oder Betriebsausfälle vorhersagen.

Was ist Systems Engineering?

»Systems Engineering« (SE) ist ein interdisziplinärer Entwicklungsansatz, der vor allem die steigende Komplexität der Systeme und die erforderliche Kommunikation und Kooperation entlang der Entwicklung adressiert. Hierbei liegt der Fokus jedoch nicht allein auf der Produktentwicklung, sondern auf dem gesamten Unternehmen. SE organisiert eine effektive Zusammenarbeit in der steigenden Interdisziplinarität, die für die Entwicklung intelligenter technischer Systeme notwendig ist. Somit baut es eine Brücke zwischen Entwicklung, Projektmanagement und dem gesamten Unternehmen.

Systems Engineering verbindet:
  1. Technische System
  2. Projekt
  3. Unternehmen
Was versteht man unter Advanced Engineering?

»Advanced Engineering« (AE) betrachtet kontinuierlich Trends in der Technik und Arbeitsorganisation. Die etablierten Engineering Ansätze werden mit Kreativität, Agilität und der Digitalisierung im Hinterkopf neu gedacht. Welche Prozesse, Methoden oder Werkzeuge könnten in Zukunft von Nutzen sein? AE nimmt alle Ideen genau unter die Lupe.

Advanced Engineering bedient sich:
  1. Kreativität
  2. Agilität
  3. Digitalisierung

Diese drei Handlungsfelder kombiniert bilden gemeinsam ASE: Das neue Leitbild für die Gestaltung innovativer Produkte, Dienstleistungen, Produkt-Service-Systeme und deren Entstehung. ASE bietet also eine völlig neue Perspektive auf die Entwicklung und die Produkte von morgen.

Wofür steht das Projekt AdWiSE?

AdWiSE ist ein wissenschaftliches Projekt zur Vernetzung der Akteure für die disziplinübergreifende Entwicklung komplexer vernetzter sozio-technischer Systeme für die Wertschöpfung von morgen (Advanced Systems Engineering).

Das Projekt hat das Ziel, die ASE-Verbundprojekte, die im Rahmen des BMBF-Forschungsprogramms „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“ bereits 2020 gestartet sind, wissenschaftlich vorzubereiten, zu begleiten, nachzubereiten und zu verstetigen. Im Laufe des Projekts sollen verallgemeinernde Anforderungen von ASE aus den Verbundprojekten abgeleitet werden. Zusätzlich kann durch die Begleitung festgestellt werden, welche Verbundprojekte Schnittstellen aufweisen und so ein vorteilhafter Austausch gefördert werden.

Zur Aufbereitung der Ergebnisse der Verbundprojekte kommen außerdem eigene Entwicklungen als Beiträge für die Fördermaßnahme hinzu. Im Rahmen von AdWiSE sollen z. B. Handlungshilfen, Gestaltungslösungen und innovative Formen einer praxisorientierten Aufbereitung entwickelt werden und mit den Ergebnissen aus den Verbundprojekten angereichert werden. Diese werden kontinuierlich mit den Teilnehmern diskutiert und weiterentwickelt.

Auf diese Art und Weise sollen z. B. ein ASE-Rahmenwerk, eine ASE-Strategie 2035, ein Transferkonzept und eine ASE-Community als Austauschplattform gestaltet werden. Die Plattform soll auf lange Sicht für jeden zugänglich sein und so Informationen zu ASE einer größeren Öffentlichkeit zugänglich machen.

Arbeitsaufteilung der Projektpartner
Die Leistungsstanderhebung

Um ein Bild zur derzeitigen Lage von ASE in Deutschland und dem Rest der Welt zu bekommen, wurde zu Beginn des Projekts eine Leistungsstanderhebung durchgeführt. Hierfür beantworteten über 130 Experten aus Industrie und Wissenschaft Fragen zum Thema. So konnten nicht nur der aktuelle Leistungsstand, sondern auch kommende Trends im Engineering aufgedeckt werden.

Deutschland hat hier auf jeden Fall noch Aufholbedarf. Die internationale Konkurrenz wie die USA oder China sind uns z. B. in der Anzahl an wissenschaftlichen Publikationen zum Thema Systems Engineering weit voraus. Betrachtet man die einzelnen Themenfelder von AE genauer, fällt jedoch auch auf, dass Deutschland im Bereich »Digitaler Zwilling im Engineering« mit der Anzahl an Veröffentlichungen an zweiter Stelle hinter den USA liegt. Je nach Themenfeld variiert Deutschlands Entwicklungsstand also stark.

Wer sich ein genaueres Bild zum Leistungsstand machen möchte, findet die gesamte Erhebung unter: https://www.advanced-systems-engineering.de/#studie

Die Timeline

Der Startschuss für die ersten Verbundprojekte fiel bereits 2020. Im März 2021 kamen noch weitere hinzu. Im April wurde daraufhin die Leistungsstanderhebung veröffentlicht, die seither frei zugänglich ist. Zusätzlich soll dieses Jahr noch die Experten- und Dialogrunde »Szenarien Engineering 2035« stattfinden. 2022 wird ein ASE Symposium veranstaltet und 2023 soll schließlich die Abschlusstagung ASE das Projekt abrunden.

Die Projektpartner

Das Projekt wird gemeinsam von den Projektpartnern gestaltet. Beteiligt sind sowohl acatech (Deutsche Akademie der Technikwissenschaften), das Fraunhofer IAO (Arbeitswirtschaft und Organisation), das Fraunhofer IEM (Entwurfstechnik und Mechatronik), das Fraunhofer IPK (Produktionsanlagen und Konstruktionstechnik) und das KIT (Institut für Produktentwicklung (IPEK) am Karlsruher Institut für Technologie).

Gefördert werden AdWiSE und die Verbundprojekte durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Programm „Innovationen für die Produktion, Dienstleistung und Arbeit von morgen“. Die Fördermaßnahme „Beherrschung der Komplexität soziotechnischer Systeme – Ein Beitrag zum Advanced Systems Engineering für die Wertschöpfung von morgen (PDA_ASE)“ werden durch den Projektträger Karlsruhe (PTKA) betreut.

Engineering Forschung Grundlagen ITS SoS System

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Autor*in des Beitrags: Julian Tekaat Fraunhofer IEM
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