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05/30/17

Führende deutsche und chinesische Produktionstechniker vereinbaren engere Zusammenarbeit

WGP richtet erstes deutsch-chinesisches Forum aus / Gemeinsame Projekte zu Industrie 4.0 geplant

Nanjing, Taicang, Darmstadt, 30. Mai 2017 –  Forscher der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) und ihres chinesischen Pendants, der Chinese Mechanical Engineering Society (CMES), trafen sich erstmals zu einem wissenschaftlichen Austausch über die Produktionstechnik von morgen. Das 1st Sino-German Forum on Manufacturing (SGFM) 2017 wurde von der WGP und der University of Aeronautics and Astronautics (NUAA) in Nanjing gemeinsam ausgerichtet. Prof. Dongming Guo, Präsident der CMES, eröffnete das Forum vergangene Woche vor rund 400 Teilnehmern. „Ziel dieses Forums war der Austausch der unterschiedlichen Sichtweisen von Industrie 4.0. Wo gibt es Synergien und Potenziale für eine Zusammenarbeit, wie sie ja auf politischer Ebene bereits mit der Kooperation der nationalen Initiativen Plattform Industrie 4.0 und Made in China 2025 vereinbart wurden?“ erläutert Prof. Eberhard Abele, Präsident der WGP und Leiter des Instituts Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen PTW der TU Darmstadt.

Ideen zu gemeinsamen Perspektiven wird Abele auch bei einem weiteren deutsch-chinesischen Treffen zu „Intelligent Manufacturing and Smart Services“ am 1. Juni 2017 in Berlin ansprechen können. Dabei wird Bundeskanzlerin Angela Merkel mit dem chinesischen Ministerpräsidenten Li Keqiang zusammenkommen und 50 chinesische Unternehmer und Produktionswissenschaftler werden über Kooperationsmöglichkeiten der nationalen Industrie-4.0-Initiativen sprechen. 

An einem Strang ziehen

„In China werden Digitalisierung und Vernetzung derzeit mit enormem Tempo vorangetrieben“, berichtet Heisel, vormaliger Präsident der WGP. „Und es zeigen sich dieselben Probleme, mit denen wir auch hierzulande zu tun haben. Das haben die Vorträge beider Seiten, aber auch die sehr angeregten Diskussionen schnell klar gemacht.“

Thematisiert wurden unter anderen die Grenzen des Additive Manufacturing, etwa bezüglich der Tauglichkeit für Massenprodukte oder der erreichbaren Festigkeiten der Werkstoffe. Auch organisatorische Fragen etwa zu Abläufen in digitalisierten und vernetzten Produktionsstätten wurden angesprochen.

Ergänzend zur Plenumsveranstaltung fand in Taicang ein Treffen mit hochrangigen Vertretern der Commercial Aircraft Corporation of China Ltd. (COMAC) statt, dem Hersteller des ersten chinesischen Airbus. Hier tauschten sich die Experten über „Trends und Anwendungen auf dem Weg zu einer intelligenten Fertigung in der zivilen Luftfahrt“ aus. Und auch hier zeigte sich, dass durch die Bündelung der Kompetenzen das Ziel „Luftfahrt 4.0“ leichter und schneller erreichbar werden könnte. „Aus diesem Grund wollen wir den Austausch und gemeinsame Forschungsprojekte weiter vorantreiben“, so Heisel, der Abele in China vertrat.

Zusammenarbeit verfestigt sich bereits

Eine ganze Reihe von WGP-Instituten verfügen bereits über enge Kontakte zu chinesischen Universitäten, wie etwa das Darmstädter PTW, WGP-Institute des Karlsruher KIT, das Berliner IWF und das Stuttgarter IfW. Letzteres pflegt seit über 20 Jahren beste Beziehungen auch mit der University of Shanghai for Science and Technology (USST). Dort ist nun ein Joint-Institut in Planung, das sich die Regierung in Shanghai sehr viel Geld kosten lässt. Von deutscher Seite werden sich Stuttgarter Institute der Fakultät Konstruktion, Produktion und Fahrzeugtechnik sowie voraussichtlich Institute der TU Berlin beteiligen. Auch sollen Forscher aus den USA dazu stoßen. Die Forschungen werden drei Schwerpunkten gewidmet sein: Produktionstechnik, Optik und Medizintechnik.

„China betreibt derzeit riesige Anstrengungen, um Industrie 4.0 in seinen Unternehmen zu verankern“, konstatiert Heisel. „Dies ist eine große Chance für alle beteiligten Partner. Und letztendlich können dank dieser internationalen Vernetzung auch die Exportchancen steigen.“

Dass es Synergien gibt, die zu heben sich lohnt, sehen auch die Chinesen so. Daher vereinbarten die Forscher auf dem deutsch-chinesischen Produktionsforum, künftig über die gemeinsamen Forschungsaktivitäten hinaus regelmäßige Kolloquien zu organisieren. „Hier hat sich ein Zwei-Jahres-Rhythmus sehr bewährt“, meint Heisel. „Wir werden also womöglich schon 2019 wieder die Gelegenheit haben, über aktuelle Forschungsfragen zu sprechen.“

Prof. Eberhard Abele, Präsident der WGP
Prof. Uwe Heisel, vormaliger Präsident der WGP
SGFM, 23.-25. Juni 2017
SGFM Round table, 23. Juni 2017

05/24/17

Deutsche Industrie auf erneuerbare Energien vorbereiten

WGP-Institute wollen mit Millionen-Projekt den CO2-Ausstoß verringern und Unternehmen zugleich wettbewerbsfähig machen

Berlin, 24. Mai 2017 – Wie kann Deutschlands energieintensive Volkswirtschaft zum Gelingen der Energiewende beitragen und dennoch auf dem internationalen Markt bestehen? Dr. Georg Schütte, Staatssekretär des Bundesministeriums für Bildung und Forschung (BMBF), betonte am 23. Mai 2017 im Rahmen des Zukunftskongresses „Energieoffensive 2030“: „Die einfachen Potenziale bei der Energiewende sind gehoben, jetzt müssen wir uns den komplexeren technologischen Herausforderungen zuwenden.“ Dies geschieht unter anderem mit dem Kopernikus-Projekt „SynErgie“, das vom BMBF mit insgesamt 10 Millionen Euro in den ersten drei Jahren finanziert wird. Prof. Eberhard Abele, Leiter von SynErgie und Präsident der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP), ist sich sicher: „Wenn wir den Energiebedarf der Industrie mit dem bekanntermaßen schwankenden Angebot erneuerbarer Energien synchronisieren, sind drastische Einsparungen sowie Steigerungen der Effizienz möglich – und das bei sinkendem CO2-Ausstoß.“

Wo stecken die Synergien? 

Dass Sonne, Wind und andere erneuerbare Energien nicht gleichmäßig verfügbar sind, ist bekannt. Ebenso, dass Energiespeicher diese Schwankungen im Angebot derzeit nicht ausgleichen können. Mit Blick auf den stetig steigenden Anteil der Erneuerbaren im Stromsektor ist es also für die Industrie eine Notwendigkeit, sich auf die neuen Bedingungen einzustellen. Das gilt insbesondere für energieintensive Branchen, zu denen auch viele Kunden der international wertgeschätzten deutschen Werkzeugmaschinenindustrie und der Maschinenbau zählen.

Zwar ist der Stromverbrauch einzelner Anlagen in metallverarbeitenden Betrieben nicht extrem hoch, doch auch hier gibt es eine große Anzahl elektrisch getriebener energieintensiven, wie etwa Härteöfen oder leistungsstarken Kompressoren. „Wenn wir Unternehmen nur dazu bringen, diese Anlagen in einem bestimmten Rhythmus einzuschalten, der dem momentanen Angebot an Strom angepasst ist, lässt sich enorm viel Energie sparen, weil vorübergehende Stromüberschüsse nicht verloren gehen“, erläutert Abele, der an der TU Darmstadt das Institut für Produktionsmanagement, Technologie und Werkzeugmaschinen (PTW) leitet. „Vielmehr wird die Produktion auf Zeiten eines hohen Stromangebotes verlegt, was die Stromnetze entlastet.“ Unternehmen dagegen profitieren von den niedrigeren Strompreisen in Zeiten ohne Engpässe.

Interdisziplinärer Ansatz ist essentiell

Mehr als 80 Partner aus Forschung, Industrie und gesellschaftlichen Organisationen haben sich für SynErgie zusammengetan. Nicht nur die Größe dieses Konsortiums ist ungewöhnlich, es deckt mit seiner Vielzahl energieintensiver Branchen auch die deutsche Industrielandschaft ab. Aus der WGP sind sechs Institute beteiligt. „Bislang wurden lediglich in einzelnen Branchen verfahrenstechnische und Stückgut-Prozesse untersucht, inwieweit es Möglichkeiten der Lastverschiebungen gibt“, berichtet Abele. „Und in jeder Branche wurden Potenziale gefunden, die elektrische Leistung innerhalb der Fabrik zu verschieben. Mit SynErgie wollen wir nun einen allgemeingültigen Ansatz für Flexibilisierungsmaßnahmen schaffen.“

Das Ziel von SynErgie ist laut dem Darmstädter Produktionstechniker jedoch nicht nur, die ökonomisch besten Lösungen zu finden, sondern auch die sinnvollsten für die Gesellschaft. Dem Ansatz der Nachhaltigkeit entsprechend werden mit SynErgie daher auch soziale Fragestellungen beleuchtet, denn Flexibilisierungsmaßnahmen können auch die Arbeitsplatzbedingungen in Produktion und Logistik beeinflussen. Es müssen also zugleich sinnvolle Arbeitszeit- oder Entkopplungsmodelle für Bediener und Anlage geschaffen werden, um eine breite gesellschaftliche Akzeptanz zu garantieren.

Vorreiterrolle Deutschlands lässt sich sichern

In dem auf zehn Jahre angelegten Forschungsprojekt werden die Akteure zunächst den Stand der Dinge analysieren: Wieviel Flexibilisierungspotenzial bezüglich des Stromverbrauchs besteht? Wie können Branchen und Regionen dazu bewegt werden, diese Potenziale zu nutzen? Lässt sich mancherorts der Netzausbau vermeiden? Eine Pilotanlage und Demonstratoren sollen letztendlich die wissenschaftlichen Erkenntnisse in der Praxis testen und veranschaulichen. Doch Abele hat eine noch weiter reichende Vision. „Deutschland ist Vorreiter in der Energiewende, doch über kurz oder lang werden andere Länder ähnliche Probleme haben wie wir heute. Von daher ist es eine große Chance, wenn wir unsere Lösungen zur Flexibilisierung, dem so genannten Demand-Side-Management, anbieten können. Da tun sich globale Exportchancen für Software, Regelungstechnik und Beratungsdienstleistungen auf – womit Deutschland seine Vorreiterrolle weiter ausbauen könnte.“

05/16/17

Automatisierung ist gesamtgesellschaftliche Aufgabe

WGP konkretisiert Industriearbeitsplatz von Morgen / Wettbewerbsvorteile für Deutschland sichern

Bad Nauheim, 16. Mai  2017 – Der „Industriearbeitsplatz 2025“ war Thema der diesjährigen Frühjahrstagung der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) – einem Zusammenschluss führender Maschinenbau-Professoren – in Bad Nauheim vergangene Woche. Die renommierten Wissenschaftler haben 120 Werkzeugmaschinenhersteller und -betreiber befragt, wie die Arbeitsplätze in Fabriken unter Industrie 4.0 aussehen werden. „Bislang wird zu Mensch-Maschine-Schnittstellen vor allem an technischen Fragestellungen geforscht, etwa an der Einbindung mobiler Endgeräte. Doch wie die konkrete Interaktion Mensch-Werkzeugmaschine aussehen wird, ist weitestgehend unbehandelt“, erläutert der Präsident der WGP, Prof. Eberhard Abele, die Motivation der WGP.

„Diese Befragung ist ein erster Versuch, den Industriearbeitsplatz in einer digitalisierten und vernetzten Fabrik besser zu verstehen“, ergänzt Prof. Peter Groche, Leiter des Instituts für Produktionstechnik und Umformmaschinen (PtU) der TU Darmstadt. „Es zeichnet sich bereits ab, dass die Erwartungen bezüglich der Autonomie der Maschinen in der Gesellschaft überzogen sind: Auch selbstlernende Systeme werden nicht ohne den Menschen funktionieren. Doch wir müssen unseren Mitarbeitern das notwendige Wissen über automatisierte und selbstlernende Maschinen vermitteln, um unseren Wettbewerbsvorteil zu sichern. Das wiederum bedeutet, dass wir Industrie 4.0 als eine Entwicklung der gesamten Gesellschaft begreifen müssen.“   

Autonome Systeme sind noch unverstanden  

Die Entwicklung autonomer Systeme ist noch nicht so weit fortgeschritten, wie häufig vermutet wird. Das ist eines der Ergebnisse der Befragung, die in unterschiedlichen Branchen der Fertigungstechnologie und bei Unternehmen unterschiedlicher Größen durchgeführt wurde. „Bis zur Realisierung autonomer Systeme liegt noch ein weiter Weg vor uns“, fasst Groche zusammen, der die Arbeitsgruppe „Werkzeugmaschinen/An-lagen“ leitete. Da noch keine im eigentlichen Sinne autonomen Systeme existieren, ist auch noch nicht bekannt, wie genau sie funktionieren werden. Daher wollen die WGP-Professoren zunächst sogenannte Use Cases entwickeln, um zu erkunden, wie sich selbstlernende Systeme bei bestimmten Anwendungen verhalten. So soll beispiels-weise geklärt werden, wie man das Lernen der Systeme realisieren und beschleunigen kann. Auch soll die Lernfähigkeit  bezüglich bestehender Qualitätsnormen auf den Prüf-stand gestellt werden.

Größere Bandbreite von Anforderungsprofilen

Autonome Fabriken werden nicht ohne den Menschen funktionieren, dessen sind sich die Produktionstechniker jedoch sicher. Nach Einschätzung der befragten Unternehmen wird sich das Anforderungsprofil für Maschinenbediener allerdings spreizen. Demnach werden geringer qualifizierte Mitarbeiter auch künftig benötigt, um mit den autonomen Produktionsanlagen zusammen zu arbeiten. Deutlich erweiterte Qualifikationen werden Maschinenbediener für das Überwachen und Trainieren der Lernprozesse der Maschine bzw. der Anlage benötigen.  Mittlere Qualifikationen, die dem heutigen Facharbeiter ent-sprechen, werden  hingegen an Bedeutung verlieren. Gleichzeitig entstehen entlang der Prozesskette neue, stärker IT-orientierte Betätigungsfelder, etwa für Aktor- und Sensor-netzwerke sowie Datenanalysen. „Wir haben jedoch – ebenso wie für autonome Systeme – keine ausreichend klare Vorstellung davon, wie die Arbeit in einer autonomen Fabrik von Morgen aussehen wird. Auch hier müssen wir ansetzen und Szenarien entwerfen“, betont Groche. „Mithilfe dieser Szenarien wollen wir die zukünftige Produktionsarbeit konkretisieren und damit den gesellschaftlichen Dialog erleichtern.“

Die Wettbewerbsvorteile Deutschlands langfristig sichern

Sollten eines Tages autonome Systeme dominieren, werden Produktivität und Qualität von eben jenen bestimmt. Wie aber kann ein hochentwickeltes Land wie Deutschland dann noch im internationalen Vergleich einen Wettbewerbsvorteil erzielen? „Die Entwick-lung hin zur autonomen Produktion fordert die Gesellschaft ganzheitlich. Wir müssen deswegen den Fokus über das Fabrikgebäude hinaus auf die weitere Umwelt richten“, mahnt Groche, beispielsweise auf die Infrastruktur des Landes und die unterschiedlichen Ausbildungssysteme. „Das Expertenwissen unserer Belegschaften wird international wertgeschätzt. Das duale System zum Beispiel wird weltweit kopiert, und auch die uni-versitäre Weiterbildung findet hohe Anerkennung. Gelingt uns eine frühzeitige Moderni-sierung der Ausbildungsinhalte, können wir mit dem Erfahrungswissen unserer hoch-qualifizierten Maschinenbediener schneller lernen und uns damit auch längerfristig einen Wettbewerbsvorteil sichern.“

Im November sollen auf der Herbsttagung der WGP bereits erste Ergebnisse präsentiert und mit anderen gesellschaftlichen Gruppen diskutiert werden.

Diskussion innerhalb der Arbeitsgruppen zum Thema "Industriearbeitsplatz 2025"

11/16/16

Erste Schritte gegen Nachwuchsmangel in der Produktion

WGP will Zukunft der wissenschaftlichen Exzellenz gemeinsam mit Generation Y sichern

Berlin, 16. November 2016 – Die Wissenschaftliche Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) – ein Zusammenschluss führender Maschinenbau-Professoren – hat im Rahmen ihrer jährlichen Herbsttagung in Berlin vergangene Woche Maßnahmen definiert, um mehr junge Talente für Forschung und Entwicklung zu gewinnen. „Mit unserer Initiative wollen wir dem Nachwuchsmangel entgegenwirken, der auch an den Hochschulen spürbar wird“, begründet der Präsident der WGP, Prof. Eberhard Abele.

 „Junge Menschen denken anders als wir“, ergänzt Prof. Robert Schmitt vom Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen. „Wir müssen und wollen ihre Wertvorstellungen kennenlernen. Dafür werden wir einen regelmäßigen Austausch etablieren. Gemeinsam können wir Impulse setzen, um künftige Forschung und auch die gesamtwirtschaftliche Entwicklung in unserem Land mitzugestalten.“ Schmitt führt die Arbeitsgruppe „Fit für die Generation Y und Z“ der WGP, die die Maßnahmen zusammenstellte.

Selbstständigkeit in der Forschung fördern

Erste Maßnahmen, die etablierten Abläufe an Universitäts-Instituten zu modernisieren, hat die WGP bereits formuliert. Ihrer Erfahrung nach zeichnet sich die sogenannte Generation Y, also die zwischen 1980 und 1999 Geborenen, durch hohe Ansprüche an sich und ihre Arbeit aus. Sie seien bereit, Verantwortung zu übernehmen und sich zu engagieren – eine Einschätzung, die durch die jüngste Shell-Jugendstudie bestätigt wird. „Die junge Generation denkt zudem globaler“, gibt Abele zu bedenken. „Daher müssen wir, wenn wir junge Talente im Land halten wollen, die Selbstständigkeit in der Forschung fördern.“

 Aus diesem Grund sollen Postdoktoranden künftig vermehrt die Möglichkeit erhalten, eigene Arbeiten zu veröffentlichen und Anträge an die Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) zu stellen. „In der Produktionstechnik werden Förderprogramme wie ERC Starting Grant oder auch die von der DFG geförderten Emmy-Noether-Gruppen und Graduiertenkollegs noch viel zu selten genutzt“, mahnt Abele. „Das wollen wir ändern.“

Mentoren zeigen individuelle Karrierewege auf

Da immer weniger Talente eine wissenschaftliche Karriere in der Produktionstechnik anstreben, wollen die WGP-Professoren der jungen Generation künftig frühzeitig mögliche Karrierewege aufzeigen. So können den wissenschaftlichen Mitarbeitern Mentoren zur Seite gestellt werden, die ihre Schützlinge bereits nach zwei bis drei Jahren soweit einschätzen können, dass sie mit ihnen individuelle Karrierechancen besprechen. Auf diese Weise werden junge Talente frühzeitig erkannt und können beispielsweise durch geeignete Abschlussarbeiten auf eine Forscherkarriere vorbereitet werden. Dass solche Beratungsangebote von den Mitarbeitern gut angenommen werden, haben einige WGP-Institute bereits feststellen können.

Individuelle Personalberatungen helfen, Perspektiven innerhalb des Instituts, aber auch in der Wirtschaft auszuloten. „Die große Mehrheit der Absolventen wird außerhalb der Universitäten Karriere machen. Aber mit unserer auch im internationalen Vergleich sehr guten fachlichen Ausbildung statten wir unsere Mitarbeiter mit den notwendigen Qualifikationen für eine Vielfalt an Karrierepfaden aus“, betont Schmitt. „Damit lassen sich auch Unternehmen lenken.“

Zukunft der wissenschaftlichen Exzellenz gemeinsam sichern

Die junge Generation legt nicht zuletzt großen Wert auf einen sicheren Arbeitsplatz. Berufliche Sicherheit an Hochschulen komme der Promotionssicherheit gleich, so die Produktionswissenschaftler. „Die Dissertation ist die Motivation zu kommen und zu bleiben – mehr noch als die finanzielle Sicherheit“, formuliert es Schmitt. Deshalb empfiehlt die WGP, Fahrpläne für die Promotion, die eine strukturiertere Führung ermöglichen. In einem Promotionsbarometer werden nicht nur die Schritte hin zur Promotion, sondern auch der aktuelle Stand des Studierenden abgebildet. Dabei stellen die Nachwuchswissenschaftler ihren Kollegen die Fortschritte ihrer Arbeit regelmäßig vor.

Diese Maßnahmen sind jedoch erst der Anfang. „Wir wollen die Abläufe der Universitätsausbildung nicht isoliert als Institutsleiter verändern“, erläutert Schmitt. Wir möchten mit denen, die es betrifft – nämlich unseren Studenten – zusammenarbeiten. Bis zur WGP-Frühjahrstagung im Mai 2017 werden wir eine wissenschaftliche Basis für den Austausch schaffen, damit wir die universitäre Ausbildung in der Produktionstechnik gemeinsam zukunftsfähig machen.“

WGP-Herbsttagung am 09./10. November 2016, Berlin
Prof. Robert Schmitt, Werkzeugmaschinenlabor (WZL) der RWTH Aachen

09/06/16

Dank Biologie zu effizienterer Metallbearbeitung

WGP verleiht Otto-Kienzle-Medaille für interdisziplinäre Ansätze in der Produktionstechnik an Daniel Meyer

Hamburg, 06. September 2016 – Dr. Daniel Meyer nahm im Rahmen des 6. Jahreskongresses der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) die renommierte Otto-Kienzle-Medaille für seine Forschungen auf dem Gebiet der Fertigungstechnik entgegen. Die WGP – ein Zusammenschluss führender deutscher Maschinenbau-Professoren – zeichnete damit einen international beachteten Nachwuchswissenschaftler aus, der produktionstechnische mit mikrobiologischen und chemischen Fragestellungen verbindet.

„Die Forschungen von Dr. Meyer sind durch ihren interdisziplinären Ansatz einzigartig und erlauben eine völlig neue Sichtweise auf die Produktionstechnik, insbesondere in der Kühlschmierstoffforschung“, sagte Prof. Eberhard Abele, Präsident der WGP, der die Medaille überreichte. „Seine national und international viel beachteten wissenschaftlichen Arbeiten stoßen auch in der Industrie auf Interesse. Sie verbessern nicht nur das Grundlagenverständnis, sondern erlauben Maschinenbauern, ressourcen- und damit energieeffizienter zu arbeiten und gleichzeitig ihre Produktivität zu steigern.“

Neue Konzepte für Kühlschmierstoffe

Ein Forschungsschwerpunkt von Meyer sind Kühlschmierstoffe (KSS). Hier erlaubt ihm sein ungewöhnlicher wissenschaftlicher Hintergrund – Meyer ist Diplom-Biologe und promovierter Produktionstechniker - einen einmaligen Blick auf produktionstechnische Prozesse. So rückte er erstmals in größerem Umfang die mikrobiellen und chemischen Eigenschaften von Kühlschmierstoffen in den Fokus der Wissenschaft. In den Substanzgemischen, die beim Zerspanen eines metallischen Werkstücks zur Kühlung eingesetzt werden, siedeln sich im Laufe der Zeit Bakterien an, die die Leistungsfähigkeit der Flüssigkeit beeinflussen und dazu führen, dass sie häufiger ausgetauscht werden muss.

„Dank unseres Verständnisses über die molekularen Zusammenhänge in KSS und die Mechanismen bei der Werkstoffmodifikation können wir zukünftig Fertigungsprozesse wissensbasiert planen“, erläutert Meyer. „Die erfahrungsbasierte Bearbeitung funktioniert zwar in vielen Bereichen sehr gut, aber sie kann noch optimiert werden. Wenn wir die Mechanismen verstehen, die sich in einem Werkstoff bei chemischen oder auch thermischen und mechanischen Einflüssen abspielen, können wir den Prozess so auslegen, dass exakt die gewünschte Reaktion auftritt.“

Aufbauend auf die gewonnenen Erkenntnisse entwickelte der Nachwuchsforscher neue Zusammensetzungen für KSS, die weniger für eine mikrobielle Verstoffwechslung anfällig und damit sowohl leistungsfähiger als auch langlebiger sind. Ein Austausch des Substanzgemischs, das zu einem nicht unerheblichen Teil auf Mineralöl basiert, ist damit deutlich seltener notwendig. Das bringt nicht nur für den produzierenden Betrieb eine klare Kostenersparnis, sondern ist darüber hinaus aus Sicht des Umweltschutzes zu begrüßen.

Automatisierte KSS-Zufuhr spart Energie

Doch nicht nur die molekulare Zusammensetzung des KSS ist entscheidend für die Bearbeitung, auch das KSS-Zufuhrsystem hat Einfluss auf Effizienz und Bauteilqualität. „Mitarbeiter stellen nach dem Schichtwechsel häufig das Zufuhrsystem neu ein – abhängig von ihren subjektiven Erfahrungen. Bei drei Schichtwechseln pro Tag wird das System bis zu drei Mal neu eingestellt“, weiß Meyer. Im Zuge des Projekts Cool-Art wurde nun mit Förderung des European Research Council (ERC) unter seiner Leitung ein automatisiertes Zufuhrsystem entwickelt. „Bei einem Probedurchlauf wird ein Dummy-Werkstück bearbeitet und währenddessen ermittelt, wie die Temperatur der Kontaktzonen von den Zufuhrbedingungen abhängen. Schon nach zwei bis drei Minuten gibt es ausreichend Messdaten, um die optimale KSS-Zufuhr zu berechnen und das System darauf einzustellen. Dann werden Winkel und Höhe der Düse genauso wie Strahlstärke des KSS für die betreffende Bearbeitung automatisch angepasst. „Diese Automatisierung birgt enormes Potenzial für eine effektivere Fertigung“, freut sich Meyer. „Abhängig davon, wie gut die jeweiligen Erfahrungen in einem Betrieb bereits umgesetzt sind, können durch das neue System noch einmal bis zu 40 Prozent Pumpenleistung und damit Energie eingespart werden.“

Neues Verfahren macht Härtung im Ofen unnötig

Dass Meyer die Ehrung der WGP-Professoren zuteil wurde, verdankt er zusätzlich über die KSS-Forschung hinaus einem neuen Verfahren in der Randzonenhärtung. Meyer hat ein Hybridverfahren zur Härtung von Randzonen metallischer Bauteile entwickelt. Gerade die Randzonen sind bei vielbelasteten Werkstücken wie Turbinenschaufeln, Kurbelwellen oder Kugellagern besonders beansprucht. Ihre Härtung ist daher von großer Bedeutung für Langlebigkeit und Sicherheit des Produktes. Beim so genannten kryogenen Festwalzen muss das zu bearbeitende Werkstück nicht mehr aus der Werkzeugmaschine ausgespannt werden, um im Ofen unter hohem Energieaufwand thermisch gehärtet zu werden, nur um danach für die weitere Bearbeitung wieder in die Werkzeugmaschine eingespannt zu werden. Beim kryogenen Festwalzen wird das Werkstück während der mechanischen Bearbeitung mit Trockeneis bestrahlt, wodurch das Material sogar noch härter wird als durch die Hitzebehandlung. Das Werkstück kann also während des kompletten Prozesses in der Werkzeugmaschine verbleiben. „Das spart viel Zeit und Energie, und trotzdem erreichen wir die für das jeweilige Bauteil erforderlichen Härtebereiche – oder sogar noch höhere. Und das Ganze funktioniert mit einem besonders für kleinere Losgrößen deutlich energieeffizienteren Verfahren“, erläutert Meyer. Hinzu kommt, dass innere Bereiche des Werkstücks von der Härtung ausgespart und damit weicher bleiben. Das ist bei hochbelasteten Werkstücken wichtig, da sie sonst bei dynamischen Belastungen schneller brechen.“ Das Verfahren wird bereits in Zusammenarbeit mit Industriepartnern angewendet und hat nicht nur zu Energieeinsparungen geführt, sondern auch zu qualitativ höherwertigen, weil langlebigeren Produkten.

Verleihung der Otto-Kienzle-Medaille durch den Präsidenten Prof. Eberhard Abele an Dr. Daniel Meyer (links) im Rahmen des WGP-Jahreskongresses 2016 in Hamburg (Quelle: Tobias Montag, LaFT Hamburg)

06/23/16

WGP-Standpunktpapier führt durchs Schlüsselloch zu Industrie 4.0

Staatssekretär Dr. Georg Schütte nimmt aktuellen Handlungsleitfaden entgegen

Berlin, Frankfurt/M, 23. Juni 2016 – Im Rahmen des Kongresses „Produktionsforschung 2016“, den das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) am 23./24. Juni durchführt, überreichte Prof. Eberhard Abele, Präsident der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) Staatssekretär Dr. Georg Schütte das „WGP-Standpunktpapier Industrie 4.0“. „Wir wollen nicht das x-te Positionspapier auf den Weg bringen, sondern Ihnen als Stellvertreter der Politik ebenso wie Unternehmern und Wissenschaftlern einen auf wissenschaftlich neuestem Stand stehenden, längerfristig anwendbaren Leitfaden an die Hand geben, um Industrie 4.0 in der Produktion möglich zu machen“, betonte Abele.

Die WGP – ein Zusammenschluss führender deutscher Maschinenbau-Professoren – erweitert damit die Diskussion zum Thema Industrie 4.0 um die Perspektive der Produktionstechnik. Bisherige Stellungnahmen zeigen vor allem die Sichtweise von Informatik, IT und Unternehmensberatungen. So weisen die WGP-Professoren darauf hin, dass noch nicht, wie oft behauptet, alle notwendigen Technologien existieren und sie lediglich entsprechend kombiniert werden müssten. Das eigentlich Revolutionäre sei zudem nicht die Digitalisierung: „Werkzeugmaschinen sind bereits seit 20 Jahren digitalisiert“, betont Prof. Günther Schuh, einer der Hauptautoren des Standpunktpapiers.

Das Schlüsselloch ist der Digitale Schatten

Das eigentlich Revolutionäre sind aus Sicht der WGP-Forscher die Möglichkeiten, die sich aus der Vernetzung technischer Systeme in Echtzeit ergeben. Die dabei anfallenden immensen Datenmengen lassen sich jedoch nur dann mit unternehmerischem Nutzen auswerten, wenn ein „hinreichend genaues“ Abbild relevanter Daten geschaffen werden kann – der Digitale Schatten. „Und genau das ist das Schlüsselloch, durch das produzierende Unternehmen hindurch müssen“, gibt Schuh zu bedenken. „Doch darüber wurde bisher kaum geredet. Mit unserem Standpunktpapier erhalten produzierende Unternehmen nun eine Roadmap, wie sie durch diese Engstelle hindurch Schritt für Schritt zum Nordstern Industrie 4.0 kommen. Und diese Reise ist für kleine und mittlere Unternehmen genauso zu meistern wie für große Konzerne.“

Vom produzierenden Betrieb zur Lernfabrik

Die in Teilen digitalisierten Betriebe arbeiten „quasi wie mit einem Flugschreiber, dessen Daten sie im Nachhinein, etwa nach einem Maschinenausfall, auswerten und nutzen können. Mit Industrie 4.0 aber haben sie einen Autopiloten, der detaillierte Datensätze sammelt und in Echtzeit für die Steuerung nutzt. Mit einem Autopiloten würde es womöglich erst gar nicht zu einem Ausfall kommen. Unsere Betriebe würden dann zu Lernfabriken, die ihre Produkte, Produktion und Produktionsketten ständig analysieren und optimieren“, begeistert sich Schuh. Auch können Unternehmen, die über eine einheitliche, über das Internet verbundene Datenstruktur mit einem zentralen Product-Lifecycle-Management-System verfügen, häufig vorkommende technische Konstruktionsänderungen mit vergleichsweise minimalem Aufwand durchführen. Ein Mittelständler beispielsweise, der Roller produziert, muss heute noch die neuen Abläufe in die jeweiligen Systeme seiner 20 Werkzeugmaschinen und 10 Montagestationen einzeln eingeben. „Damit hat er einen riesigen Betreuungsaufwand und die Umstellung kostet ihn etwa ein halbes Jahr“, schätzt Schuh. „Mit Industrie 4.0 wäre die Umstellung in zwei bis drei Wochen erledigt. Der Aufwand läge bei gerade einmal noch 10 Prozent.“

Industrie 4.0 in „realen Labors“ testen

Die Zeit allerdings drängt: „Die WGP treibt die Sorge um, dass die traditionell starke Produktionswirtschaft, ein Grundpfeiler des Standorts Deutschland, nicht mehr im Blickfeld von Politik und Gesellschaft ist. Gleichzeitig könnte sie von ausländischen Unternehmen etwa aus China an sich gezogen werden. Mit unserem Standpunktpapier wollen wir dieser Entwicklung etwas entgegensetzen. Denn sind die notwendigen Voraussetzungen, zu denen bekanntermaßen auch die noch fehlenden Schnittstellenstandards und die IKT-Infrastruktur zählen, erst einmal geschaffen, hat der deutsche Mittelstand die Kraft und das Know-how, die Produktion im Lande zu halten und auch die großen Herausforderungen durch Industrie 4.0 zu meistern“, ist sich Abele sicher.

Hierzu allerdings ist auch die Politik gefordert. „Wir benötigen Unterstützung beispielsweise für sogenannte Living Labs: echte Fabriken zu Demonstrationszwecken, in denen die Roadmap angewendet und die Entwicklung hin zur Industrie 4.0 aufgezeichnet wird, damit wir alle lernen, wie es real funktioniert“, ergänzte Schuh.

Die verantwortlichen Autoren des WGP-Standpunktes Industrie 4.0

Prof. Thomas Bauernhansl , Universität Stuttgart; Prof. Jörg Krüger, Technische Universität Berlin; Prof. Gunther Reinhart, Technische Universität München; Prof. Günther Schuh, RWTH Aachen

Überreichung des WGP-Standpunktes Industrie 4.0 an Staatssekretär Dr. Georg Schütte (BMBF) im Rahmen des Kongresses "Produktionsforschung 2016" in Berlin (v.l.n.r Prof. Günther Schuh, Prof. Eberhard Abele, Dr. Georg Schütte, Prof. Gunther Reinhart)

Der WGP-Standpunkt Industrie 4.0 zum Download

WGP-Standpunkt_Industrie_4-0.pdf

 
 

06/15/16

Produktionstechniker gehen auf „Generation Y“ zu

WGP formuliert Maßnahmen zur Förderung von Sicherheit und Selbstständigkeit der Doktoranden

Der Kampf um die besten Köpfe geht auch an der  Produktionstechnik nicht vorbei. Aus diesem Grund formulierten die rund 40 Mitglieder der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktionstechnik (WGP) –dem Zusammenschluss führender deutscher Professoren in diesem Bereich – auf der diesjährigen Frühjahrstagung vom 11. bis 13. Mai in Baden-Baden konkrete Maßnahmen, um mehr junge Talente für Forschung und Entwicklung zu gewinnen.
 
Die fachliche Ausbildung an deutschen Universitäten ist im internationalen Vergleich sehr gut. Das bestätigte Matthias Klumpp, Vice President Human Resources bei der Robert Bosch GmbH. Dennoch berichteten die WGP-Professoren von veränderten Ansprüchen der sogenannten Generation Y an ihren Arbeitsplatz. Das Ziel der Frühjahrstagung war aus diesem Grund, die Bedürfnisse der jungen Menschen zu bestimmen und die Organisation an den Forschungsinstituten wo möglich darauf abzustimmen.
 
Shell-Jugendstudie bestätigt Erfahrungen an den  Instituten
Die Hoffnungen und Ansprüche junger Menschen bezüglich ihrer beruflichen Laufbahn zeigt die im vergangenen Herbst veröffentlichte 17. Shell-Jugendstudie auf. Im Vergleich zu vorherigen Studien belegt sie, dass junge Menschen wieder wachsendes politisches und gesellschaftliches Interesse zeigen. „Sie sind bereit, Verantwortung zu übernehmen und sich zu engagieren – auch wenn man davon in den Medien nichts hört“, betonte Dr. Thomas Gensicke, Gensicke Sozialforschung München, der die Studie auf der WGP-Frühjahrstagung vorstellte. „Die Generation Y identifiziert sich mit Deutschland, einem wirtschaftlich starken Land, dessen Produkte in der ganzen Welt begehrt sind. Dahinter stehen sie voll“, formulierte er. „Technik ist in, und Karriere ist es auch.“ Ein solches Meinungsbild ist eine gute Voraussetzung für eine Karriere in der Produktionstechnik – sofern auch andere Bedürfnisse der Nachwuchswissenschaftler beachtet werden.
Dazu zählt vor allem das Bedürfnis nach einem sicheren Arbeitsplatz  – es steht bei 70% aller Befragten an erster Stelle. Aber auch der Anspruch, eigene Ideen einzubringen (58%) und „etwas Sinnvolles“ tun zu können (51%), ist jungen Menschen wichtig. Während ein hohes Einkommen erst an achter Stelle der Wunschliste steht, legten bei allem Engagement immerhin 48% ebenfalls großen Wert auf eine ausreichende Balance zwischen Arbeit und Privatleben.  Diese Studienergebnisse decken sich mit den Erfahrungen, die die WGP-Professoren an ihren Instituten machen.
 
Begleitung stärken
Die an Universitäten ausgeschriebenen Stellen zeichnen sich in der Regel nicht durch sichere Arbeitsplätze mit klaren Karrieremöglichkeiten in der Forschung aus. „Doktoranden haben nur eine 5-prozentige Wahrscheinlichkeit, eine Professur an der Universität zu besetzen“, rechnete Prof. Matthias Kleiner von der Leibniz-Gemeinschaft vor. „80 Prozent werden außerhalb der Forschung tätig. Wir müssen den jungen Menschen daher ein frühes und klares Signal geben, dass sie auch über andere als die akademische Karriere nachdenken sollten. Denn schließlich geben wir ihnen auch alle notwendigen Qualifikationen für Karrierepfade außerhalb der Universität mit auf den Weg.“
Hilfreich ist aus diesem Grund eine frühzeitige Begleitung der Generation  Y, auch um junge Talente ausfindig zu machen. Ein den Studierenden zur Seite gestellter Mentor könnte mögliche Karriere-Perspektiven binnen zwei bis drei Jahren einschätzen. Die Förderung besonders talentierter Forscher sollte dabei so früh wie möglich, im besten Fall schon während des Bachelor- oder Masterstudiums beginnen. Angebote geeigneter Abschlussarbeiten ermöglichen den Talenten dann eine Laufbahn am Lehrstuhl. Interne Personalberatungen können Perspektiven innerhalb des Instituts, aber auch für die Zeit danach aufzeigen. Die Tagung machte deutlich, dass solche Beratungen in nur wenigen Instituten stattfinden, jedoch von den Mitarbeitern sehr gut angenommen werden.
 
Sicherheit steigern
Berufliche Sicherheit an den Hochschulen sei für den Nachwuchs gleichbedeutend mit Promotionssicherheit. „Die Dissertation ist die Motivation zu kommen und zu bleiben – mehr als die finanzielle Sicherheit“, meinte Prof. Dr. Robert Schmitt vom Werkzeugmaschinenlabor WZL der RWTH Aachen. Er führte die Arbeitsgruppe „Fit für die Generation Y und Z“.
Mehr Planbarkeit und damit Sicherheit für die jungen Forscher kann ein Fahrplan für die Durchführung der Dissertation schaffen, der eine strukturierte Führung erlaubt. Hilfreich ist auch ein monatlich einzuplanender „Diss-Tag“, an dem sich die Doktoranden voll und ganz ihrer Arbeit widmen können, ohne in Forschungsprojekte eingebunden zu sein. In Doktorandenseminaren stellen die Nachwuchswissenschaftler ihre Fortschritte den Kollegen vor. Ein Promotionsbarometer enthält die verschiedenen Schritte bis zur Promotion und zeigt den jeweils aktuellen Stand der Abschlussarbeit an.
 
Selbstständigkeit fördern
„Da die junge Generation globaler denkt, müssen wir an den deutschen Universitäten schon heute den Studierenden konkrete Perspektiven bieten. Dazu zählt auch, dass wir die Selbstständigkeit in der Forschung fördern“, betonte Prof. Abele, Präsident der WGP. Die Produktionswissenschaftler formulierten in Baden-Baden daher als eine wichtige Maßnahme, das Arbeiten in Gruppen zu fördern, in denen jeder Verantwortung übernehmen kann, gleichzeitig jedoch Leistungsvereinbarungen zwischen Professor und Mitarbeitern getroffen werden. Solche Gruppengespräche, in denen in größerer Runde über Forschungsprojekte diskutiert wird, erwiesen sich bereits an einigen WGP-Instituten als hilfreich, die Motivation der nachkommenden Generation zu steigern, da sie dem starken Bedürfnis der Jungen nach Kommunikation und Austausch entgegen kommen. Projekte auch in kleineren Gruppen oder in individuellen Gesprächen zu besprechen, ist nach Einschätzung einiger Lehrstuhlleiter ebenfalls eine sinnvolle, wenn auch zeitintensive Maßnahme.
PostDoc-Stellen müssen zudem vermehrt mit der Möglichkeit eigener Veröffentlichungen und eigener DFG-Anträge verbunden werden. Selbstbestimmtes Forschen lässt sich etwa durch die Nutzung von Förderprogrammen wie ERC Starting Grant, GRK/GRS oder auch von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderte Emmy-Noether-Gruppen und Graduiertenkollegs vorantreiben. In den Ingenieurswissenschaften werden solche Angebote noch nicht ausreichend genutzt, so das Credo auf der Frühjahrstagung.
Tenure Tracks zur Förderung einer akademischen Laufbahn hingegen könnten „in den Ingenieurswissenschaften zu einer gewissen Isolation führen, weil sie nicht gekoppelt sind an Wirtschaft und Industrie. Das ist in den USA zu beobachten“, warnte Kleiner. Die geplanten 1.000 zusätzlichen Tenure-Track-Professuren, die im Rahmen des Bund-Länder-Programms für den wissenschaftlichen Nachwuchs am 20. Mai 2016 beschlossen wurden, sind damit nicht allein die Lösung der Nachwuchsprobleme. „Vielmehr ist in Kooperation mit Industrie und Politik ein Modell der Nachwuchsförderung zu erarbeiten, das die Interessen und Bedürfnisse beider Seiten, sowohl der Hochschulen als auch der Universitäten, berücksichtigt und attraktiv ist für junge Wissenschaftler der Produktionswissenschaften“, meint Prof. Dr. Marion Merklein, Leiterin des Lehrstuhls für Fertigungstechnologie (LFT) der Universität Erlangen-Nürnberg.
 
Die renommierten Wissenschaftler beschlossen auf der Frühjahrstagung als nächsten Schritt, die junge Generation selbst zu befragen. Geeignete Fragebögen werden mit Hilfe eines Psychologen erarbeitet.  Auf der Herbsttagung am 9. und 10. November soll dann die Sammlung konkreter Maßnahmen zur Nachwuchsförderung an deutschen Lehrstühlen der Produktionstechnik abgeschlossen werden und den Instituten als Basis für mögliche Anpassungen dienen.