Forschung

Wir haben in erster Linie technische Systeme im Blick, die auf dem Zusammenwirken von Ingenieurwissenschaften, Naturwissenschaften und Informatik beruhen. Typisch für derartige Systeme sind die Erzeugnisse der Infor mations- und Kommunikationstechnik, des Maschinenbaus, der Verkehrstechnik, der Elektroindustrie und der Medizintechnik. Der Markterfolg der Erzeugnisse dieser Industrien wird künftig durch Ressourceneffizienz, Usabi  lity und Verlässlichkeit besonders stark bestimmt.

Technische Systeme von morgen müssen sich durch Ressourceneffizienz, Usability und Verlässlichkeit auszeichnen.

• Ressourceneffizienz: Damit orientieren wir uns am Leitbild der nachhaltigen Entwicklung; Handlungsbereiche sind energieeffiziente Maschine und aktive Systeme zur Unterstützung des Leichtbaus.
• Usability: Technische Systeme sollen zunehmend intelligente und aktive Schnittstellen haben, die eine natürliche und intuitive Bedienung erlauben. Dazu werden sie moderne Interaktionen wie aktive Displays, Berührung, Gesten oder Sprache nutzen, die Informationen situationssensitiv verarbeiten, Bedienungsunterstützung (teil-)selbstständig anbieten und sich dabei an den Nutzer anpassen. Die hier adressierten Systeme müssen dem Benutzer nachvollziehbar erklären können, warum sie welche Aktion durchführen.
• Verlässlichkeit: Diese in der Informatik definierte Eigenschaft schließt die Verfügbarkeit, die Zuverlässigkeit und die Sicherheit von technischen Systemen ein und gewähr- leistet die Vertraulichkeit.

Dies erfordert neue Ansätze zur Gestaltung der technischen Systeme von morgen: Die Informationstechnik und auch nichttechnische Disziplinen, wie die Neurobiologie, bringen eine Vielfalt an Methoden, Techniken und Verfahren hervor, mit denen sensorische, aktorische und kognitive Funktionen in technische Systeme integriert werden, die man bislang nur von biologischen Systemen kannte. Derartige Systeme bezeichnen wir als Intelligente Technische Systeme. Der Entwurf, die Kontrolle und die Realisierung solcher Systeme erfordern neuartige Herangehensweisen und stellen die interdisziplinäre Forschung vor neue Aufgaben.

Wir wollen eine neue Schule des Entwurfs techni­scher Systeme erarbeiten und etablieren.

Diese umfasst prinzipiell Vorgehensmodelle, Spezifikations- und Modellierungstechniken, dedizierte Methoden und IT-Werkzeuge zur Synthese und Analyse sowie Aus- und Weiterbildungsprogramme. Das Ganze soll auf einer wohlfundierten Theorie beruhen und die in den Unternehmen mit der Produktentstehung befassten Entwickler/innen erreichen. Die konzeptionelle Plattform, von der auszugehen ist, bilden zum einen bisherige Arbeiten und zum anderen das Systems Engineering. Systems Engineering ist ein domänenübergreifender Ansatz zur zweckmäßigen und zielgerichteten Gestaltung komplexer Systeme. Das Ziel besteht darin, verschiedene Domänen zu integ­ rieren und vom Konzept bis zur Betriebsphase einen strukturierten Entwicklungsprozess zu beschreiben. Nach wie vor ist Systems Engineering eine kühne Vision, die es zu verwirklichen gilt. Heute ist Systems Engineering mehr eine Sammlung von Praktiken denn eine umfassende, in sich schlüssige Schule des Entwurfs komplexer multidisziplinärer Systeme. Vor diesem Hintergrund eröffnet sich für uns eine ausgezeichnete Möglichkeit zur Profilierung: Wir wollen uns als das führende Institut auf dem Gebiet Systems Engineering positionieren.

Strukturierung unseres Forschungsprogramms

Wir gliedern unser Forschungsprogramm entlang der drei Dimensionen „Technologien“, „Anwendungsbereiche“ und „Innovationsprozesse“.

Technologien

Darunter verstehen wir Maßnahmen und Verfahren, die dazu dienen, Erkenntnisse der Naturwissenschaften, Informatik und Ingenieurwissenschaften für technische Systeme nutzbar zu machen.

1. ƒƒSelbstkoordination und Selbstoptimierung verteilter Systeme
2. ƒƒDienste in mobilen Systemen
3. Dynamisch rekonfigurierbare Systeme
4. ƒƒVerteilte dynamische Datenräume
5. ƒƒSimulation, Visualisierung und Interaktion

Anwendungsbereiche

Hier geht es uns um die Realisierung konkreter technischer Systeme, die Nutzen stiften bzw. Bedürfnisse erfüllen. Dies soll in enger Zusammenarbeit mit der Wirtschaft erfolgen. Dadurch fördern wir den Erfahrungsaustausch mit der Praxis und validieren die von uns erarbeiteten Verfahren. Aus heutiger Sicht sind für uns folgende Anwendungsbereiche relevant.

1. ƒƒIntelligente mechatronische Systeme
2. ƒƒIntelligente Netzwerke
3. ƒƒWissensbasierte soziotechnische Systeme

Innovationsprozesse

Die Kreation der technischen Systeme von morgen erfordert zunächst Fantasie und Vorstellungskraft, weil uns die Anwender von heute nicht sagen werden, welche Probleme sie morgen zu lösen haben und wie die entsprechenden Lösungen zu gestalten sind. Aber selbst wenn wir die Anforderungen an die Systeme von morgen kennen würden, fehlt es an einem Instrumentarium, solche Systeme, für die es heute kaum Vorbilder gibt, zu entwerfen. Daraus ergeben sich zwei Herausforderungen:

1. ƒƒDas Erkennen der Anforderungen an die Systeme von morgen sowie das Treffen der richtigen Technologie- und Geschäftsmodellentscheidungen; das erfordert Vorausschau.
2. ƒƒEntwurfsmethodik; hier geht es primär darum, die eingangs postulierte neue Schule des Systementwurfs zu etab­ieren und so Dritte in die Lage zu versetzen, die Systeme von morgen zu entwerfen.

Konkrete Forschungs- und Entwicklungsprojekte sind Zellen in der unten dargestellten Struktur. Die Grafik enthält sieben repräsentative Projekte, die auf den folgenden Seiten vorgestellt werden.

Wir verfolgen unsere Ziele in enger Kooperation mit der Wirtschaft und an vorderster Front der Forschung, eingebettet in internationale, nationale und inneruniversitäre Forschungsnetzwerke.