Hochschule

Die Produktionswissenschaft gibt neue Wege vor  

VDI nachrichten, Bonn, 22. 8. 08, Fr – Automation, Simulation und wettbewerbsfähige Produktionstechnik sind die methodischen Schlüsselfragen für angehende Maschinenbauer. Das Technikstudium verbessert deshalb sein Profil durch die Integration von Computerwissenschaften und Betriebswirtschaft. Der Ingenieur wird zum Generalisten.

Ein Roboter, der sich dank eines eingebauten Rechners vollautomatisch durch eine Obstplantage bewegt und die Äpfel pflückt, das ist die jüngste Konstruktionsidee, an der Wolfgang Ertel, Informatikprofessor an der Hochschule Weingarten, mit seinen Studenten arbeitet. „Alles gar nicht so einfach“, bemerkt Ertel. „Der Roboter muss sich im Raum zurechtfinden und Dinge bildlich erkennen. Ob er den bunten Apfel identifizieren kann, hängt beispielsweise von der Beleuchtung ab.“ Die Landesstiftung Baden-Württemberg unterstützt die Entwicklung des „intelligenten“ Apfelpflückers im Rahmen des Forschungsprogramms „Autonome Mobile Serviceroboter“ mit Millionen.

Die wissenschaftliche Zukunft des Maschinenbaus liegt offenbar in der Verknüpfung mit künstlicher Intelligenz: Sensoren, die einem Rechner Daten liefern, und Aktuatoren, die errechnete Befehle praktisch ausführen. Uwe Haass vom Exzellenzcluster „Cognition for Technical Systems“ (CoTeSys) der Münchener Universitäten denkt schon eine Runde weiter: „Die Hochautomatisierung steht vor einem Paradigmenwechsel. Sie wird zunehmend ergänzt durch das intelligente Zusammenspiel von Maschine und Mensch.“

Bei der Montage kann der Roboter womöglich den Akkuschrauber fixer bedienen, der Mensch vielleicht schneller dünne Kabel verlegen. Ziel ist die „kognitive“, also intelligente Fabrik. In ihr soll die herkömmlich ziemlich dumme Maschine variantenreicher einsetzbar sein, um etwa auch in der Produktion kleinerer Losgrößen wirtschaftlich zu bleiben. Idealerweise soll der Roboter buchstäblich „schalten“ lernen wie jedermann, humanoid werden. Damit das Ziel erreichbar wird, stecken bei CoTeSys fertige und angehende Ingenieure, Informatiker und Hirnforscher die Köpfe zusammen.

Aus Zeit- und Kostengründen können Neuentwicklungen nicht immer experimentell überprüft werden. Nach Möglichkeit wird vielmehr der gesamte Produktionsvorgang schon während der Konstruktion am Computer simuliert, z. B. die richtige Blechstärke berechnet. Neben der Theorie und dem Versuch wird die Simulation zum dritten Lernfeld im Maschinenbaustudium.

Soeben haben das Forschungszentrum Jülich und die Technische Hochschule Aachen gemeinsam eine fächerübergreifende „German Research School for Simulation Science“ ins Leben gerufen. Die ersten acht Doktoranden sind bereits am Werk, einer entwickelt beispielsweise eine Blutpumpe. Medizintechnik erweist sich für Maschinenbauer als in jeder Hinsicht vielversprechendes Berufsfeld.

Ein Wirtschaftsstandort wie Deutschland kann nur mit Spitzentechnologie wettbewerbsfähig bleiben. „Das kann man so gar nicht sagen“, bemerkt Lutz Schapp vom Exzellenzcluster „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ der TH Aachen. Er verweist auf die Automobilindustrie im Kernbereich des Maschinenbaus. Autos made in Germany werden in allen ihren Teilen, in Details, immer weiterentwickelt – und damit immer teurer. „Die Autos müssen aber für den Bürger bezahlbar bleiben“, mahnt auch der Präsident des Verbands der Importeure von Kraftfahrzeugen, Volker Lange.

Das Auto ist für den Produktionstechniker Schapp ein beliebiges Beispiel für den gefährlichen Irrweg der hochentwickelten Industrieproduktion: Sie konzentriert sich typischerweise auf Güter in kleinerer Stückzahl nach individuellen Kundenwünschen, wodurch die Produktionskette kompliziert und teuer wird. Demgegenüber setzen sich Niedriglohnländer auf dem Markt mit Massenprodukten durch, die einfach hergestellt werden und damit billig bleiben. Hochtechnologie- oder Hochlohnländer stehen im globalen Wettbewerb vor der Herausforderung, so Schapp, „die Variabilität in der Produktion zu steigern und trotzdem zu Kosten einer Massenproduktion fertigen zu können.“

Sein Musterbeispiel, über dem jetzt Doktoranden des Exzellenzclusters brüten, ist der Vorschlag eines Industriepartners: ein „mechatronikorientiertes Baukastensystem“ zur Herstellung von individuellen Werkzeugmaschinen nach Kundenwunsch, aber soweit wie möglich aus vorgefertigten, variabel einsetzbaren Komponenten. Wertschöpfung durch Variationsreichtum im Baukasten – in diesem Tipp für Forschung, Lehre und Produktion sind sich die Kollegen an der RWTH und bei CoTeSys offenbar einig.

In Aachen beteiligen sich insgesamt achtzehn Lehrstühle von der Eisenhüttenkunde über den Maschinenbau und die Kunststoffverarbeitung bis zum Qualitätsmanagement und Hochleistungsrechnen an Projekten kostengünstiger Spitzentechnologie. Einhundert Doktoranden versprechen sich von der fächerübergreifenden Zusammenarbeit technisch wie wirtschaftlich attraktive Innovationen. Auf diesen neuen Wegen der Produktionswissenschaft machen Maschinenbauer wie von selbst eine Generalistenausbildung für die Unternehmensführung – raus aus dem Maschinenraum, rein in die Chefetage! H. HORSTKOTTE

Von Horstkotte

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