Stephan Rudolph
Dr. Stephan Rudolph ist Privatdozent in der Fakultät für Luft- und Raumfahrttechnik an der Universität Stuttgart. Dort leitet er die Arbeitsgruppe “Entwurfstheorie und Ähnlichkeitsmechanik” und hält mehrere Vorlesungen zum Thema “Digital Engineering”, Art and Science of Systems Architecting und der automatisierten Entwurfssynthese mittels graphenbasierter Entwurfssprachen. Stephan's Publikationsliste zum Thema Digital Engineering und Künstliche Intelligenz hat mehr als 180 Einträge.
Beiträge
Grundlage der Automatisierung einer modellbasierten Vorgehensweise ist die neuartige Systembeschreibung auf Basis einer (Programmier-)Sprache, die in einem (Sprach-)Compiler maschinell in die verschiedenen Analysemodelle, die zur Auslegung der verschiedenen Produkteigenschaften verwendet werden, maschinell übersetzt werden kann. Dies bedeutet, dass zunächst in einem ersten Schritt der Produktentwicklung sprachbasiert ein maschinell ausführbarer Produktentwicklungsprozess umgesetzt wird. Dabei kann auch der erforderliche Aufwand zur Validierung und Verifikation der Anforderungen maschinell durchgeführt werden, solange es gelingt, für jede Anforderung einen passenden formalisierten Test anzugeben. Dadurch kann prinzipiell der Großteil der in der Produktdokumentation geforderten Information automatisiert aus den erfüllten Testanforderungen heraus generiert werden. Für den darüber hinaus gehenden Informationsanteil der Produkt- und Zulassungsdokumentation ist es erforderlich, den ursprünglichen Fokus der reinen Systembetrachtung auf die Ebene der System-of-Systems Betrachtung zu erweitern, um den weiteren Kontext der Benutzung des Produkts in seinen zukünftigen Einsatzszenarien zu erfassen und abzubilden. Auch hier eröffnet die maschinelle Verarbeitung in einem zugehörigen Compiler die Möglichkeit, über ein komplettes Round-Trip-Engineering die Konsistenz und Vollständigkeit der Dokumentation mit den den Modellen über formale Prüfkriterien sicherzustellen und beweisbar zu machen.
Sowohl die Luft- und Raumfahrt- als auch die Automobilindustrie sind durch eine stetig zunehmende Produkt- und Herstellungskomplexität sowie die Notwendigkeit zu immer kürzeren Entwurfszyklen bei besserer Produktqualität und geringeren Kosten gekennzeichnet. Die fortschreitende Digitalisierung im Ingenieurwesen verspricht, die Grundlage für geeignete Datenmodelle zu schaffen, die als digitale Basis für den Aufbau digitaler und maschinenausführbarer Prozessmodelle dienen. Derartige Fortschritte in der Entwurfsautomatisierung aus dem Automobilsektor in Form eines digital entworfenen Formel-Student-Rennwagens und aus der Raumfahrt in Form eines digital entworfenen Erdbeobachtungssatelliten werden vorgestellt und als „Vorbilder“ für die bevorstehende Digitalisierung in der Medizintechnik illustriert.
Der Workshop konzentriert sich auf die Ableitung der notwendigen Informationstechnologien zur Bewältigung von Ingenieuraufgaben und -prozessen in einem digitalen Entwicklungsframework. Darüber hinaus wird die Weitergabe der Konstruktions- und Entwurfsmodelldaten in die späteren Phasen der Produktionsplanung, die Erstellung einer digitalen Fabrik, die in der Lage ist, das Produkt herzustellen, und die virtuelle Inbetriebnahme unter Verwendung eines digitalen Zwillings anhand anschaulicher Beispiele aus der Ingenieurpraxis und der Forschung gezeigt.