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Virtual Engineering im Holozän des IoT

KARLSRUHE, Mitte Januar (bv). Die Fakultät für Maschinenbau des Karlsruher Institut für Technologie (KIT) hatte gleich drei Jubiläen zu feiern: Den runden Geburtstag von Professor Jivka Ovtcharova, Leiterin des Instituts für Informationsmanagement im Ingenieurwesen (IMI), 40 Jahre IMI beziehungsweise RPK (Institut für Rechneranwendung in Planung und Konstruktion, gegründet vom berühmten Professor Hans Grabowski und 30 Jahre CAD/CAM-Verein (mitgegründet von selben). Aber natürlich stand nur sie im Mittelpunkt: Jivka Ovtcharova – freilich auch Industrie 4.0, genauer gesagt: Virtual Engineering im Holozän desselben.
Es war schon faszinierend, einem Festakt beizuwohnen, bei dem Gelehrte der wohl männlichsten aller wissenschaftlichen Disziplinen (Maschinenbau/Maschinenbauinformatik) Charme in derart großen Dosen versprühten. Angefangen bei den Grußworten des Dekans Professor Hans-Jörg Bauer, getoppt von Ovtcharovas Doktorvater Professor Emeritus Jose Luis Encarnacao, dessen schmeichelnde Worte in einem harten Tête-à-Tête mit jenen von Professor Michael Abramovici – hier in der Rolle des Vorstandssprechers der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP) – zu stehen schienen. So freundschaftlich geht man sonst in der PLM-Szene nicht miteinander um.

Frau Ovtcharova ist seit 2003 Lehrstuhlinhaberin und hat mit der Implementierung des LESC (Lifecycle Engineering Solutions Center) dem damals angestaubten RPK völlig neue Impulse vermittelt: 3-Seiten-Cave, State-of-the-Art CAx-Tools und ein innovatives didaktisches Konzept, das auch dem 2014 gegründeten Industrie 4.0 Collaboration Lab als systemtechnische Infrastruktur dient. In Forschung und Lehre wurde die CAD/CAM-Technologie von nun an nur noch im Kontext der sie eingebetteten IT-Infrastruktur zitiert.
Den ersten Grundsatzbeitrag zur Digital Agenda wurde von Richard Einstmann, Geschäftsführer des Bechtle Systemhaus Karlsruhe, präsentiert. Einstmann, bekennender Studienabbrecher der Technischen Hochschule Karlsruhe, nahm sich das weite Feld „Industrie 4.0“ vor, wobei er gleichmal mit einer Kritik das Auditorium wachrüttelte: „Wir brauchen Breitband-Anbindungen, nicht nur die 2 MBit/s, die uns heute geboten werden. In Japan zum Beispiel sind es 1 GBit/s.“ Immerhin will der neue EU-Wirtschaftskommisar Günther Öttinger 500 MBit/s – man muss ja klein anfangen.

Das Word Wide Web und seine auf HTTP(S)-basierenden (Business-)Anwendungen ist ein Geflecht, das sich immer mehr weiter ausbreitet und für erhebliche Unruhe in zuvor sorgfältig austarierten Märkten sorgt. Wohl bekanntestes Beispiele sind Airbnb und Uber, die eine frische Brise in das Übernachtungs- und Taxigewerbe gebracht haben. Einstmann wies auf Untersuchungen hin, denen zufolge ein Carsharing-Fahrzeug 15 konventionell verkaufte ersetzt. Dazu passt ins Bild, dass selbst die großen Automobilhersteller davon ausgehen, dass die Fahrzeugproduktion binnen Ende nächster Dekade auf ein Siebtel von heute sinken könnte. Dies bedeutet einen viel größeren Wandel als die erwartete Zunahme an individueller Elektromobilität. Dass die jungen Leute gar nicht mehr so erpicht darauf sind, ein Fahrzeug selbst zu besitzen, lässt sich an der Tatsache ablesen, dass die Führerscheinprüfungen von 2006 bis 2015 um rund 25 Prozent abgenommen hat. Immerhin: Die Baustellen-geplagte Fächerstadt erhielt den Zuschlag für ein Testfeld zum vernetzten und automatisierten Fahren, kann folglich auch weiterhin als Leuchtturm in Sachen Mobilität dienen, so wie zu seiner Zeit mit dem Karlsruher Modell.

Einstmann machte sich viele Gedanken über den Einfluss des Internets auf unsere Gesellschaft, wobei er den Fortschrittsbegriff bemühte. Wir gehen heutzutage beim Surfen ins Netz des Dialogmarketings, was übrigens eine (eher unerwünschte) Folge des Cluetrain-Manifests aus dem Jahr 1999 ist: Damals wurden 95 Thesen  – in Anlehnung an den Reformator Martin Luther – über das Verhältnis von Unternehmen und seinen Kunden in der New Economy zusammengetragen. Eine wichtige Aussage: Märkte sind Gespräch, die Unternehmen sind folglich aufgefordert, genauer ihren „Prospects“ zu zuhören. Damals wurde vorweg genommen, was heute unter einer Omni-Sales-Channel-Strategie die Runde macht.

App-edemie und Digitalisierungsbeschleuniger

Grabowski-Doktorand Bertran Kandziora, CEO von Stihl, sprach im Anschluss über virtuelle Unternehmenswelten aus Sicht eines weltweit agierenden Konzerns. Das digitale Erwachen, so Kandziora, war 1980 abgeschlossen und es folgte die sukzessive Ausweitung von CAx-Anwendungen bis zu FEM, MKS und CFD, etwa um Verbrennungsvorgänge in den Motoren feinzujustieren (Kandziora: „Wir haben keine Schummelsoftware im Einsatz!“), die Schneidform der Kettensägenglieder zu optimieren, oder aber um zu prüfen, ob das Getriebe des Häxlers hält, wenn dem Häxelmesser – sehr robust in Panzerstahl ausgeführt – ein Eisenblock in die Quere kommt. Inzwischen bietet der Hersteller über Stihl connect Smartphone-Apps an, die die Betriebsstunden dokumentieren, um als Abrechnungsgrundlage zu dienen.  Der Vorstandsvorsitzende warnte von einer „App-edemie“, wenn zu jedem Gartengerät ein Halo an Apps geboten würde: „Wenn Sie nicht eine bestimmte App im Portfolio haben, der Wettbewerb aber schon, kann es Ihnen der passieren, dass der Kunde Ihnen den Rücken kehrt –  egal wie sinnvoll dieses kleine Programm ist!“

Zum Abschluss seiner bemerkenswerten Präsentation sprach Kandziora über Möglichkeiten, die Digitalisierung proaktiv voranzutreiben. Über „Digitalisierungsbeschleuniger“, wie der Vorstandsvorsitzende es nannte, also

•    interne Projekte
•    Beteiligungen
•    Start-up-Methoden

lassen sich mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten entsprechende Vorhaben umsetzen. Konventionell die Digitalisierung über interne Projekte voranzutreiben („Corporate Modus“), gehe recht genügsam vonstatten, war zu hören. Wenn es um Tempo geht, empfiehlt Kandziora Methoden, die aus der Unternehmensgründerszene bekannt seien. Der Unterschied zum Corporate Modus liege dabei darin, dass nicht nach einem klar ausgearbeitetem Plan mit Forecast und Milestones vorgeht, sondern sich vielmehr von einer Art „Erfindergeist“ mit Experiment, Lern- und Suchphase nach Pivot-Prototypen leiten lässt. „Dabei werden Missgriffe häufig statt finden, deshalb müssen Sie dafür Sorge tragen, schnell und billig daneben zu liegen“, redete der Firmenlenker den Anwesenden ins Gewissen. Über ein vierstufiges Konzept wird bei Stihl hierzu zunächst ein Team zusammengestellt („Kick-off“), dann eine Geschäftsidee entwickelt, zum Beispiel für Smart Garden („Sprint“), das entsprechende Geschäftsmodell ausgearbeitet („Lab“), das anschließend validiert wird („Campus“). Will es eine Geschäftsidee auch tatsächlich bis zu den Argusaugen einer prüfenden Jury schaffen, muss sie sich zuvor im Rahmen eines Pitches mit anderen messen, denn: „Für die Campus-Phase veranschlagen wir sechs Monate mit einem Team von Vollzeitkräften und ein Budget von rund 500 000 Euro.“ Zu Herzen sollte man sich in jedem Fall Kanzioras Ratschlag nehmen: „Die Digitalisierung verändert die Welt und man sollte nicht zu langsam sein.“

Taxiroboter binnen 5-Jahresfrist

Ovtcharovas Élève Roland Mayer-Bachmann schließlich ging auf Opels Strategie für das Automatisierte Fahren ein, wobei er in seiner Funktion als  Lead System Safety Engineer einen besonderen Schwerpunkt auf die Verkehrssicherheit legte.

Durch die diversen Stufen des Automatisierten Fahrens findet eine Übertragung von Aufgaben des Menschen auf eine Maschine statt, was eine hierarchisch geordnete Kaskade an Absicherungsmechanismen gegen potenzielle Fehlerquellen auf den Plan ruft. Auf der untersten Stufe stehen Maßnahmen bei der Umsetzung von Funktionen für das Automatisierte Fahren. Es folgt Functional Safety auf Basis der ISO-Norm 26 262 V1 zur Absicherung von zufälligen Hardware-Fehlern und Methoden zur Abwendung von systematischen Fehlern in der Systementwicklung. Darüber angesiedelt ist Cyber Security auf Basis der Normen SAE J3061 und ISO 27 00x:2013. „Safety of intended Functionality“ (SOTIF) schließlich dient der Absicherung von systematischen Fehlern in der Sensorik und den Algorithmen. Dieses Handlungsfeld, so Mayer-Bachmann, soll die Norm 26 262 V2 abdecken, deren Veröffentlichung für 2018 erwartet wird.

Cyber Security sei ein weites Feld, ließ der Fachmann wissen, denn es umfasst nicht nur Angriffe auf die Hard- und Software, auf die Datenübertragung (etwa End-to-End-Verschlüsselung), gesetzliche Vorgaben, die Produktentwicklung oder aber den Fahrer (zum Beispiel Schlüssel-Management oder Fahrerauthentifizierung) betreffen. Hinzu kommt, die steigende Komplexität, etwa bei der Embedded Software – die locker die eines modernen Flugzeugtyps wie den Boeing 787 Dreamliner übertrifft! –, Herr zu werden. Trotz aller Herausforderungen geht der Opel-Manager davon aus, dass das Automatisierte Fahren von Taxi bereits um das Jahr 2021 kommen werde. „Etwa 120 Millionen km sind insgesamt notwendig, um bei Tests zur Autobahnautomatisierung eine ausreichende statistische Signifikanz zu erreichen“. Dazu muss man wissen, dass statistisch gesehen zwischen zwei schweren Unfällen auf der Autobahn eine Distanz von 12 Millionen km zurückgelegt wird.

Messlatte liegt hoch

Wer hart arbeitet, soll auch ausgiebig feiern. Das hatte Jose Luis Encarnacao während seiner Laudatio über Jivka Ovtcharova gesagt. In der Tat, den beiden Ausrichtern der Festakts, Michael Grethler und Thomas Maier, gelang es mit Bravour, ein Programm auf die Beine zu stellen, dass den Spagat zwischen festlichem Rahmen, Inhaltsreichtum und lockere Atmosphäre (insbesondere während der Abend-Gala) meisterte. Und mal ganz ehrlich, Frau Ovtcharova sieht doch gar nicht aus wie 111100, wenn überhaupt, dann eher wie 110010. Sie meinte, sie habe mit ihrem Alter überhaupt keine Probleme, verlange lediglich, dass dieses ab jetzt nur noch in Binärzahlen zitiert werden sollte. Und eine derartige Diskretion kann man schließlich im Zeitalter der Digitalisierung verlangen.

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