Aufbruch in cyberphysische Welten

JKU-Gastbeitrag von Michael Krommer, Andreas Müller, Martin Schagerl, Rudolf Scheidl, Klaus Zeman, Bernhard Sonderegger

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© JKU
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19.04.2021

Nirgends ist die Mechatronik – und nun nochmals ergänzt um das neue Maschinenbaustudium – breiter aufgestellt als an der Johannes Kepler Universität Linz. Die Autoren dieses Beitrags analysieren die Herausforderungen des digitalen Wandels für universitäre Lehre und Forschung.

Dauerhaftes, ausschließliches Homeoffice oder eine Digitale Transformation, die nur auf Digitalisierung setzt, werden die Potenziale neuer Technologien für eine bessere Welt nicht ausschöpfen. Die bloße Zugabe von Neuem zu Bestehendem führt zu schwer beherrschbaren Ungetümen und wirkt wie ein durch Zubauten verunstaltetes, ursprünglich ansehnliches Gebäude. Die Gesamtarchitektur muss immer im Auge bleiben. Für die Kombination aus Mechanik und Elektrotechnik sucht die Mechatronik nach synergistischen Lösungen.


Herausforderung für alle

Wo sich heute mechatronische Systeme untereinander und mit der Cyberwelt vernetzen, soll die Symbiotische Mechatronik zu gesamthaft überzeugenden Produkten führen. Es geht dabei nicht nur um das technisch Beherrschbare, sondern vor allem auch um die vielfältigen sozioökonomischen und gesellschaftlichen Konsequenzen. So einleuchtend dies für viele sein mag, so herausfordernd ist die Umsetzung und so sehr fordert es Forschung und Bildung heraus. Dynamische, multidisziplinäre und vernetzte Systeme in enger Wechselwirkung mit Mensch und Natur weisen eine hohe Komplexität auf. Sie müssen machbar, leistbar, beherrschbar, erklärbar und nachhaltig sein. Alle Teile, vom Werkstoff über die mechanischen und elektr(on)ischen Teile bis hin zu den mannigfaltigen Algorithmen und Datenstrukturen der Cyberwelt, werden im Sinne des Ganzen optimiert, passen sich an veränderliche Prozess- und Umgebungsbedingungen an und sollen wiederverwendbar oder zumindest wiederverwertbar sein.


Modelle erklären die Welt

Ingenieure aus den beteiligten Gebieten, Systemverantwortliche wie Technologieexperten, Manager und Politiker müssen eng zusammenwirken. Als dafür unerlässliche Sprache, bildet sich immer stärker die Welt der formalisierbaren und damit digitalisierbaren Modelle heraus. Erst mithilfe von Modellen wird unsere physische Welt verständlich. Wir tragen sie in unseren Köpfen und machen sie, soweit formalisierbar, Computern zugänglich. Sie werden als „Digitale Zwillinge“ integrierte Teile von Produkten und unterstützen das rasche Eindringen in neue Gebiete.


Praxisnahe Ausbildung

Heißt das auch, dass z.B. Ingenieurausbildung ausschließlich anhand simulierbarer Modelle erfolgen kann, ganz ohne Laborexperimente? Das wäre ein fataler Fehlschluss. Die physische Welt muss mit allen Sinnen erfahren werden, nur so bildet sich die unbedingt erforderliche, intellektuelle Basis für die Tätigkeit der künftigen Ingenieursgenerationen heraus. Mehr als früher muss diese Basis über die klassischen Fachgebiete hinausgehen, um ausreichende Überlappungen bei Denk- und Sprechfähigkeiten zu schaffen.
 

JKU: Pionierin der Mechatronik

Die JKU kann sich mit Fug und Recht als eine Alma Mater der Digitalen Transformation bezeichnen. Sie ist Pionierin der Informatik, Mechatronik und Künstlichen Intelligenz sowie jüngst bei der Neugestaltung der eng aufeinander abgestimmten Studiengänge Maschinenbau, Mechatronik und Elektronik/Informationstechnik. Fundiertes Grundlagenverständnis und die Fähigkeit, formale Modelle nicht nur zu verwenden, sondern auch zu entwickeln, werden in den neuen bzw. reformierten Studiengängen durch zahlreiche, möglichst lebendig gestaltete Praktika ergänzt. Die Studierenden werden damit für ihre Reisen in cyberphysische Welten bestmöglich vorbereitet.

www.jku.at/technisch-naturwissenschaftliche-fakultaet/organisation/fachbereiche/mechatronik/


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