Digital Engineering für die Entwicklung komplexer mechatronischer Systeme

Digital Engineering ist für mechatronische Systeme deshalb von so großer Bedeutung, weil sie über die reine Mechanik hinaus Elektronik und Software beinhalten und dadurch in vielen Fällen Systems Engineering erforderlich wird. Systems Engineering beschreibt die interdisziplinärere Entwicklung komplexer technischer Systeme durch Systemanalyse, Anforderungsermittlung und Systementwicklung.

Die für Digital Engineering notwendigen Entwicklungsmethoden und IT-Lösungen, sogenannte Engineering Tools, greifen alle ineinander. Sie bilden sehr komplexe Tool Chains, die sich stetig verändern können. Wichtig dabei: Datentransparenz und -durchgängigkeit über alle IT-Systeme hinweg. Ziel ist es deshalb, eine unternehmensweite Integration der eingebundenen Software- und Systementwicklungslösungen und eine durchgängige IT-Landschaft für Entwicklungsteams zu schaffen.

Die klassische Wertschöpfungskette verwandelt sich in eine Digital Value Chain, die schnelle und flexible Reaktionen auf aktuelle Entwicklungen ermöglicht und so Expertinnen und Experten befähigt, bessere Entscheidungen auf Basis von Daten zu treffen. Dafür wird eine Ende-zu-Ende-Integration für Prozesse mit nahtlosen und gesicherten Daten- und Transaktionsflüssen etabliert – intern und mit Geschäftspartnern. Transparenz, Rückverfolgbarkeit der Daten und der Zugriff auf sie, also die Datendurchgängigkeit, sind unabdingbar für die Entwicklung von Systemen.

Ein Element im Digital Engineering ist die Etablierung digitaler Zwillinge. Dabei handelt es sich um das virtuelle Abbild eines realen Objekts, etwa eines Produkts, einer Anlage oder eines Systems. Es handelt sich um eine digitale Kopie, die alle wichtigen Eigenschaften und Verhaltensweisen des realen Gegenstands abbildet. Der digitale Zwilling umfasst idealerweise den gesamten Lebenszyklus von der Entwicklung über die Produktion bis hin zum Betrieb und den nachgelernten Services und wird mit Echtzeitdaten versorgt, um ständig aktuell zu sein.

Ein Digitaler Zwilling ermöglicht umfassende Simulationen und Analysemöglichkeiten, unter anderem durch Künstliche Intelligenz. Ingenieurinnen und Ingenieure können sie nutzen, um verschiedene Szenarien und Designs zu simulieren, noch bevor ein physischer Prototyp erstellt wird. Dadurch lassen sich Zeit und Kosten reduzieren. Während des Betriebs eines Produkts ermöglichen Digitale Zwillinge eine kontinuierliche Überwachung, Analyse und Optimierung. Außerdem können Rückschlüsse auf den Entwicklungsprozess gezogen werden.

Es geht aber im Bereich Digital Engineering nicht allein um die Nutzung digitaler Methoden und Tools. Auch die Organisation passt sich dem veränderten Umfeld an. Für alle Mitarbeitenden soll es eine integrierte Arbeitsumgebung geben, die durch den gesamten Entwicklungsprozess führt. Durchgängige und synchronisierte IT-Systeme vereinfachen die Abläufe, erhöhen die Effizienz und sichern eine hohe Datenqualität.

Grundlage für die Etablierung solcher Arbeitsprozesse ist eine lösungsorientierte, agile Organisation mit schneller und enger Abstimmung zwischen den Mitgliedern aller Entwicklungsbereiche. So stehen für jede Rolle in den Entwicklungsprozessen digitale Arbeitsplätze zur Verfügung, die in ihrer Gesamtheit die Tool Chain bilden, zum Beispiel beim Product Lifecycle Management (PLM), das jeden Aspekt des Lebenszyklus eines Produkts erfasst – von der Idee bis hin zum Recycling.