Engineering und Digitalisierung an der Fakultät für Technik und Angewandte Naturwissenschaften

Digitalisierung verstehen wir als interdisziplinäres Thema zwischen Mechatronik und Informatik, das insbesondere in der Automatisierung ein hohes Potential eröffnet. Der gesamte Produktionsprozess beginnend von der Planung, über die Fertigung bzw. Implementierung bis zum Betrieb von automatisierten Anlagen und ihrer dazugehörigen Logistik ist heute in vielen Bereichen schon digitalisiert.

In der Lehre werden zuerst Schwerpunkte auf die Basistechnologien gelegt, um Digitalisierung sinnvoll einsetzen und durchführen zu können. Weiterführend werden dann neue Themen wie die Erstellung von digitalen, virtuellen Abbildern von Produktionsanlagen und auch entsprechende Analyse- und Optimierungsmethoden in den Vordergrund gerückt, um die Studierenden als Botschafter dieser neuen Technologien zu den Firmen und Österreich und weltweit schicken zu können.

In der Forschung werden zahlreiche Projekt aus dem Bereich Digitalisierung von Produktions- und Logistikprozessen mittels Technologien wie Bildverarbeitung, Augmented Reality, Digital Twin durchgeführt. Beispiele dafür sind digitale Assistenten bei der Montage, automatisch fahrende Fahrzeuge auf Straße und Schiene.

Digitalisiertes Planen und Bauen ist ein zentrales Ausbildungsmerkmal der Studiengänge Bauingenieurwesen im Hochbau. Die Wissensvermittlung erfolgt insbesondere anhand der Lehrveranstaltungsreihe „Building Information Modeling“, welche sich über alle sechs Semester des Bachelorstudiengangs erstreckt. In weiteren Lehrveranstaltungen des Bachelor- wie auch des Masterstudiums werden branchenspezifische Ausbildungsschwerpunkte von ausgewählten Spezialist*innen unterrichtet, die aktuelles Knowhow im Hörsaal vermitteln. Die behandelten Themen umfassen unter anderem EDV-gestützte Tragwerksplanung, Gebäudetechnik & Smart Buildings, Gebäudeautomation & -simulation, Parametrisches Design, Smart Contracts, Industrialisiertes Bauen sowie Fertigungs- & Prozessautomation. Neben der Verwendung modernster Software erlernen die Studierenden auch den Einsatz spezieller Hardware wie eines 3D-Laserscanners zur digitalen Bestandsaufnahme oder von Augmented-Reality-Systemen für die immersive Visualisierung künftiger Bauvorhaben.

Aspekte der Digitalisierung im Maschinenbau sind Kernelemente der Lehr- und Forschungsaktivitäten im Studiengang „EntwicklungsingenieurIn Maschinenbau“.

Die Studierenden lernen einerseits die Basiskompetenzen für die Virtualisierung von Produkten und Produktionsprozessen (wie detaillierte Modellierung und Simulation physikalischer Eigenschaften mechatronischer Systeme, Produktentwicklungsmethoden) sowie andererseits die Integrationsaspekte „digitaler Technologien“ im Gesamtkontext (wie in der Prüfstandstechnik, Smart Production oder Cyber-physischer Systeme).

Die Forschungsgruppen im Studiengang beschäftigen sich im Rahmen von nationalen und internationalen Forschungsprojekten mit Themen im Kontext der „Digitaler Zwilling-Technologien“, wie Virtuelle Inbetriebnahme, Modellbasiertes Systems Engineering, Product-Lifecycle Management, Predictive Maintenance, digitale Werkzeuge und Algorithmen zur Unterstützung kollaborativer Entwicklung an unterschiedlichen Standorten, sowie gekoppelte Simulation von Teilsystemen zum Schutz von Know-How bei Modell- und Datenaustausch.

Im Studiengang Innovations- und Produktmanagement zieht sich das Thema Digitalisierung durch das gesamte Curriculum. Studierende lernen dabei umfassend digitale Tools der Produktentwicklung, des Innovationsmanagements und des Marketings kennen und können diese auch eigenständig anwenden. Im Vordergrund der Vermittlung steht dabei stets die Frage, wie digitale Technologien eingesetzt werden können, um einen nachhaltigen Mehrwert für Unternehmen und deren KundInnen zu schaffen, etwa in Form innovativer neuer Produkte und Dienstleistungen, oder auch durch die Entwicklung völlig neuer, digitaler Geschäftsmodelle. Darüber hinaus spielt die Digitalisierung aber auch forschungsseitig eine große Rolle, wobei hier Schwerpunkte im Bereich der KI, der Datenanalyse für innovative Dienstleistungskonzepte und digitale Transformation von B2B-Geschäftsmodellen gelegt werden.

Die Leichtbaubranche erlebt zurzeit einen Wandel hin zur automatisierten Fertigung welche Hand in Hand mit der fortschreitenden Digitalisierung geht. Die Simulation dieser Fertigungsprozesse spielt dabei eine Schlüsselrolle auf dem Weg zur digitalen Fabrik.

Im Bachelorlehrgang LCW werden die Studierenden in die Finite Elemente (FE) Struktursimulation eingeführt, wo Bauteile „as designed“, ohne explizite Berücksichtigung Produktionsprozesse berechnet werden. Aufbauend darauf erlernen Masterstudierende Methoden zur FE basierten Prozesssimulation der Fertigungsschritte. Dies ermöglicht im Anschluß die FE-Struktursimulationen „as built“, unter Berücksichtigung der Fertigungsprozesse. Die Prozesssimulation ist ein wesentlicher Schritt hin zum digitalen Zwilling von Fertigungsanlagen, welcher genützt wird um Machbarkeitsstudien oder die Optimierung von Prozessparametern im virtuellen Betrieb und zukünftig auch durch Verknüpfung mit künstlich intelligenten (KI) Systemen durchzuführen. Digitale Zwillinge sind dabei ein Bestandteil der zukünftigen digitalen Fabrik, deren Inhalte ebenfalls im LCW Masterlehrgang unterrichtet werden.

Die Mechatronik als interdisziplinäre Fachdisziplin ist per se durch das synergetische Zusammenwirken der Disziplinen Maschinenbau, Elektrotechnik und der für mechatronische Systeme immer wichtiger werdenden Informationstechnik untrennbar mit dem Megatrend Digitalisierung verbunden. Diese zunehmende Bedeutung der Digitalisierung spiegelt sich daher auch in den 2020 aktualisierten Curricula der berufsbegleitenden Studiengänge Mechatronik/Wirtschaft (MEWI) wider.

Im Bachelorstudium besteht für die Studierenden dabei nach dem Grundstudium die Möglichkeit sich entweder im Themenfeld der intelligentenProduktion oder im Bereich der digitalen Produktenwicklung intelligenter mechatronischer Systeme zu vertiefen.

Im Masterstudium ziehen sich Aspekte der Digitalisierung wie ein roter Faden durch das Studium. Im Vertiefungszweig Automatisierungstechnik werden die Kompetenzen der Studierenden in den Bereichen Robotersysteme, Industrielle Bussysteme sowie Regelungs- und Steuerungstechnik vertieft. Dies befähigt Absolvent*innen u.a. den Einsatz von Robotersystemen planen und simulieren zu können sowie diese Systeme in übergeordnete Steuerungs- & Leitsysteme einer Digitalen Fabrik zu integrieren.

Im Vertiefungszweig Smart Manufacturing erlangen die Studierenden insbesondere Kompetenzen in den Bereichen automatisierte Anlagen, Robotik, industrielle Bildverarbeitung, additive Fertigungsverfahren sowie Vernetzung cyberphysischer Systeme und können damit im Kontext der digitalen Fabrik Konzepte, Methoden und Vorgehensweisen zum Erstellen von Modellen zur virtuellen Inbetriebnahme sowie eines digitalen Zwillings anwenden.

Im Vertiefungszweig Smart Mobility steht der Kompetenzerwerb in zukunftsorientierten Bereichen der modellbasierten Entwicklung mechatronischer Fahrzeugsysteme im Mittelpunkt zusätzlich dazu werden ausgewählte Aspekte der E-Mobilty und der digitalen Assistenz- und Sicherheitssysteme vertieft.

Lehrveranstaltungen wie Agiles Innovationsmanagement, Change Management, Sozial- und Führungskompetenz und auch die curriculums-immanente Personen-Zertifizierungen zum Agile Coach und QM Auditor runden das Profil der Absolvent*innen ab und bereiten sie somit für die digitale Transformation der Wirtschaft bestens vor.

Zur Grundausbildung im Bereich Informationstechnologie gehört im Studiengang Produktdesign und Technische Kommunikation neben Datenbanken auch eine Einführung in das Programmieren von Prototypen. Die Digitalisierung wirkt auf allen Ebenen des Designprozesses. Analoge Visualisierungskompetenzen ermöglichen einen raschen Ideenaustausch, der mithilfe von professionellen Designprogrammen in den digitalen Raum transferiert und bis zum finalen Produkt kontinuierlich optimiert wird. Neben Produktfotografie und Layout eignen sich Studierende in interdisziplinären Praxisprojekten auch selbstständig den Umgang mit audiovisuellen Medien an. In der technischen Kommunikation spielt maschinenverarbeitbarer Content eine bedeutende Rolle. Das Ziel ist, verschiedene Inhalte interoperabel zu machen. Dafür gibt es international standardisierte Austauschformate, die den manuellen Datenaustausch, aber auch automatisierte Prozesse der Industrie 4.0 unterstützen. Beispiele sind etwa „Darwin Information Typing Architecture“ (DITA) oder „TermBase eXchange“ (TBX). Sämtlichen Austauschformaten liegt die „Extensible Markup Language“ (XML) zugrunde, die im Curriculum des Studiengangs fest verankert ist. Normen mit Bezug zu Austauschformaten werden von Georg Löckinger mitentwickelt (aktuell die ISO/DTS 24634).

Software nimmt in automatisierten Maschinen und Anlagen einen immer größeren Stellenwert ein – sowohl Produktions- als auch Transportprozesse werden zunehmend digital abgebildet um Optimierungen und bessere Ressourcenausnutzung zu erreichen. Im Studium Robotic Systems Engineering bilden daher Themen wie Machine Learning, IOT-Anbindung von Maschinen an die Cloud, Bildverarbeitung, autonome Systeme und Anlagensimulation etc. den Schwerpunkt um Studierenden das Handwerkzeug für Entwicklung der Robotersysteme der Zukunft zu geben. Ziel ist es dem System Roboter zu ermöglichen seine Umwelt maschinell wahrzunehmen und auch mittels moderner Datenverarbeitung der Maschine einen gewissen Grad an Intelligenz zu geben. Der Begriff Roboter muss dabei aber weiter als der herkömmliche Produktionsroboter gedacht werden – autonome Transportsysteme, Drohnen und auch komplexe, automatisierte Anlagen werden im Sinne des Studiums als Robotersystem angesehen.

DIGITALISIERUNG |

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