Systems Engineering

Konstruieren mit dem System im Mittelpunkt

Systems Engineering bietet die Möglichkeit, Produkt und Produktion über den ganzen Lebenszyklus als Einheit zu betrachten. Eine große Herausforderung – insbesondere für kleine und mittlere Unternehmen. Unterstützung bietet der Spitzencluster it´s OWL – mit neuen Methoden, Anwendungsbeispielen und Qualifizierungsangeboten.

Bild: Fraunhofer IEM

Die zunehmende Komplexität neuer Maschinen und Anlagen stellt hohe Anforderungen an den Produktentwicklungsprozess. Entwickler benötigen ein ganzheitliches Systemverständnis und müssen den gesamten Lebenszyklus eines Produkts betrachten. Systems Engineering (SE) bietet einen durchgängigen, fachdisziplinübergreifenden Ansatz für die Entwicklung technischer Systeme. SE stellt das multidisziplinäre System in den Mittelpunkt und fasst alle Entwicklungsaktivitäten zusammen. So werden Entwicklungszeiten verkürzt, Abstimmungsbedarfe und nachträgliche Änderungen minimiert sowie die Produktqualität erhöht. Im Technologie-Netzwerk it´s OWL – Intelligente Technische Systeme Ostwestfalen-Lippe entwickeln rund 200 Unternehmen und Forschungseinrichtungen in 47 Projekten Ansätze für Produkte und Produktionsverfahren. SE bildet dabei einen Schwerpunkt des Technologiekonzepts und findet Eingang in zahlreiche Projekte. Unter der Federführung des Fraunhofer-Instituts für Entwurfstechnik Mechatronik IEM wurden konkrete Ansätze für Unternehmen verfügbar gemacht. Modellbasierte Synthese- und Analysemethoden, wie Fehlerbaum- und Risikoanalyse sichern die spezifizierten Systemeigenschaften. Leitfäden, Werkzeuge und Schulungen bieten den Firmen weitere Unterstützung.

Die grüne Wäscherei

Anwendung finden sie beispielsweise im Projekt ressourceneffiziente Großwäscherei von Kannegiesser. Dabei geht es um die bestmögliche Nutzung von Ressourcen – wie Energie, Wasser und Waschmittel – bei einer zeit- und kostengünstigen sowie umweltgerechten Reinigung der Wäsche. Dazu wurden Modellierungs- und Simulationsmodelle erarbeitet, mit denen sich die Planung, Steuerung und Überwachung des Prozesses optimieren lässt. Die Modelle beschreiben das systemische, informationstechnische und physikalische Verhalten der Teilsysteme vom Produkt Wäsche über die einzelnen Produktionsmittel bis hin zum gesamten Wäscheverarbeitungsprozess. Durch die durchgängige Verwendung dieser Modelle bei der Planung, Steuerung und Überwachung lassen sich verbesserungsfähige Zustände früh erkennen und Optimierungen zielgerichtet umsetzen. Dadurch wird die Bearbeitungszeit der Wäscherei um 16,5 Prozent reduziert.

Mittelstandstaugliche Ansätze

Darüber hinaus spielt Systems Engineering auch eine zentrale Rolle für den Technologietransfer im Spitzencluster it´s OWL. Hier werden neue Technologien für intelligente Produkte und Produktionsverfahren für kleine und mittlere Unternehmen (KMU) verfügbar gemacht. In Transferprojekten können KMU in Kooperation mit einer Forschungseinrichtung diese Technologien nutzen, um konkrete Herausforderungen im Kontext Industrie 4.0 zu lösen. Insgesamt wurden in den letzten drei Jahren 170 Transferprojekte umgesetzt – davon 44 mit dem Schwerpunkt Systems Engineering. Die Unternehmen erhalten einen Zugang zu praxiserprobten Technologien, die schnell einsetzen können. Viele Transferprojekte können den Einstieg in das Thema Industrie 4.0 ermöglichen. Auf Grundlage der Ergebnisse können die KMU die nächsten Schritte planen. Das Konzept findet bundesweites und internationales Interesse und wird jetzt auch in anderen Regionen umgesetzt.

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