Master - Lehrveranstaltungen am IFF

Der erste Teil der Vorlesung vermittelt die Grundlagen entlang der 4 Stufen der Digitalen Transformation: Digitalisierung, Virtualisierung, Vernetzung und Autonomisierung. Schwerpunkte liegen hier auf ganzheit-lichen Architekturen von Cyber-physischen Systemen sowie relevante Konzepte wie dem digitalen Schatten sowie Zwilling und Industrial IOT-Plattformen, ganzheitliche Fabrikbetriebssysteme und Methoden und Verfahren der künstlichen Intelligenz.
Im zweiten Teil werden die Auswirkungen der Digitalen Transformation auf die Geschäftsmodelle und –prozesse produzierender Unternehmen sowie Konzepte, Methoden und IT-Werkzeuge vorgestellt die in den Systemen zur Anwendung kommen. Im Schwerpunkt werden serviceori-entierte Geschäftsmodellkonzepte diskutiert und kundenzentrierte End2End Prozesse im Auftrags- und Produktionsmanagement erläutert sowie in Grundzügen vermittelt. 

Dozent: Professor Thomas Bauernhansl
Vorlesungskoordination: Issam Dayoub, email: issam.dayoub@ipa.fraunhofer.de

Lehrveranstaltungen:
Cyber-Physische Wertschöfpungssysteme 1: WS 
Cyber-physische Wertschöpfungssysteme 2: SoSe

Der Automatisierungsgrad und –umfang in der Produktion steigt in Richtung zunehmender Stückzahlen. Dies liegt an der immer noch begrenzten Flexibilität automatisierter Systeme. Die Aufwände, ein solches System zu planen, zu programmieren und sicher in Betrieb zu nehmen sind zu hoch, wenn häufige Änderungen in den Produktionsabläufen vorliegen. Heutige Automatisierungssysteme sind durch starre Vorgaben gekennzeichnet und besitzen wenig bis keine Intelligenz oder Fähigkeiten zur Entwicklung von Intelligenz. Eine Automatisierungstechnik, welche die Vielfalt der Produkte und die Flexibilität der Produktionsabläufe einschränkt, behindert somit die Individualisierung der Produktion.

Im Unterschied dazu ist der Mensch aufgrund seiner kognitiven Fähigkeiten zur Reaktion auf unvorhersehbare Ereignisse, zur Planung weiterer Schritte, zum Lernen, zum Sammeln von Erfahrungen und zur Kommunikation mit anderen in der Lage. Während diese Fähigkeiten die Werkstattfertigung zur flexibelsten, anpassungsfähigsten und zuverlässigsten Form der Produktion machen, sind sie ein Grund für die hohen Herstellungskosten in Hochlohnländern und werden daher hauptsächlich in der Kleinserienfertigung, im Prototypenbau oder der Einzelfertigung eingebracht. Die Integration kognitiver Fähigkeiten in die Massenproduktion, um die Anpassung an sich ändernde Anforderungen und Umgebungsbedingungen zu ermöglichen, ist daher eine zentrale Forderung an zukünftige Automatisierungssysteme und Gegenstand dieser Vorlesung. Zum Erreichen einer derartigen Funktionalität müssen Systeme mit Fähigkeiten zur

- Perzeption und Kognition,
- Lernen und Wissensrepräsentation,
- Planung, Entscheidungsfindung und Schlussfolgern, sowie
- Interaktion

ausgestattet sein. Es wird die technische Umsetzung dieser zentralen Fähigkeiten eines kognitiven Systems für Produktionsprozesse behandelt. Dabei werden insbesondere Fragestellungen der Aufnahme und Verarbeitung von Daten und Informationen aus Produktionsprozessen, der Mustererkennung, des maschinellen Lernen, der vorausschauenden Instandhaltung, der Selbstkonfiguration, der Integration autonomer kognitiver Systeme wie bspw. Roboter in die Produktion, der Vernetzung oder der automatischen Prozesssteuerung und –optimierung behandelt.

Dozent: Marco Huber

Lehrveranstaltung: Kognitive Produktionssysteme SoSe

Das Modul Strategien in der Entwicklung und Produktion setzt sich aus zwei Vorlesungen zusammen. Prof. Bauernhansl lehrt die Grundlagen und die Umsetzung in der allgemeinen industriellen Produktion. Hierbei werden Produktionsstrategien auf den Ebenen global, regional und standortspezifisch behandelt. Auf jeder dieser Ebenen werden spezifischen Themenfelder vertieft bspw. die Ausgestaltung eines Produktionsstandortes  (Smart Manufacturing) oder Digitalisierung und Nachhaltigkeit in einem Produktionsnetzwerk.

Die zweite Vorlesung Technologien in den Prozessketten des Automobilbaus wird von Dr. Burzer gelehrt. Die Vorlesung gliedert sich in zwei Blöcke: Während im Block Automobilindustrie eine globale Betrachtung erfolgt, werden im zweiten Block Automobilproduktion Wertschöpfungsketten und deren Ausgestaltung betrachtet. 

Dozenten: Professor Thomas Bauernhansl / Dr.-Ing. Jörg Burzer Vorstandsmitglied Mercedes-Benz Group AG
Vorlesungskoordination: Michael Harmata, email: michael.harmata@iff.uni-stuttgart.de

Blockveranstaltungen: 
Strategien der Produktion SoSe und 
Technologien in den Prozessketten des Automobilbaus SoSe

Fabrikplanung 1: Wettbewerbsfähige Unternehmen müssen ihre Fabriken und Produktionen in einem turbulenten Umfeld betreiben und sind daher gezwungen, ihre Strukturen und Prozesse kontinuierlich anzupassen und neu zu gestalten. Diese Anpassungsaufgaben bilden den Rahmen der Fabrikplanung und befassen sich schwerpunktmäßig mit Neu-, Erweiterungs- und Rationalisierungsplanungen. Der Vorlesungsablauf orientiert sich an der allgemeinen Vorgehensweise in der Fabrikplanung, beginnend mit der Standortplanung bis hin zum fertig detaillierten Fabriklayout. In den einzelnen Vorlesungen werden neben den unterschiedlichen Planungsphasen auch die geläufigsten Methoden wie beispielsweise Wertstromanalyse und –design, Closeness-Relationship-Diagramm oder Nutzwertanalyse behandelt. Die Vorstellung praxisnaher Projektbeispiele und das Bearbeiten einer vorlesungsbegleitenden Fallstudie fördern das Verständnis für die theoretischen Methoden, Werkzeuge und Vorgehensweisen.

Fabrikplanung 2: Erfolgreiche Unternehmen verfolgen auf Grund der unterschiedlichen Lebenszyklen von Gebäuden, Betriebsmitteln und Produkten eine kontinuierlichen Anpassung ihrer Produktions-, Logistik- und Organisationsstrukturen. Die bereits aus Fabrikplanung 1 bekannte fabrikplanungsspezifische Vorgehensweise wird im Rahmen der Vorlesung vertieft und mit weiteren Aspekten wie z.B. Planungsdetaillierung, Produktionsnetzwerken, digitalen Planungswerkzeugen und Architekturthemen ergänzt. Neben den fachlichen Schwerpunkten wird in der Vorlesung auch spezifisches Methodenwissen hinsichtlich zwischenmenschlicher Zusammenarbeit vermittelt, um die Basis für eine erfolgreiche Projektarbeit zu legen. Die Vorstellung praxisnaher Projektbeispiele und Bearbeitung vorlesungsnaher Fallbeispiele fördert das Verständnis der erlernten theoretischen Inhalte.

Dozenten: Michael Lickefett / Dr.-Ing. Silke Harleif

Lehrveranstaltungen: 
Fabrikplanung 1: SoSe und
Fabrikplanung 2: WS

Diese Vorlesung vermittelt ein grundlegendes Verständnis zur Auftragsabwicklung sowie Ablaufplanung und -steuerung von Produktionsunternehmen und ihren typischen Praxisproblemen sowie Logistisches Grundverständnis

Inhalte:
Grundlagen der Planung und Steuerung
AM-Funktionen und Methoden
AM-Konfiguration
Auftragsabwicklung und Bevorratungsstratgie
IT-Werkzeuge und Auftragsabwicklung
APS-gestützte Produktionsregelung
Auftragsmanagement-Analyse und -Einführung
Grundlagen des Problemlösens und Changemanagementdie hierfür notwendigen Modelle, Methoden und Abläufe. 

Dozent: Dr.-Ing. Hans-Hermann Wiendahl

Lehrveranstaltungen:
Auftragsmanagement 1: SoSe
Auftragsmanagement 2: WS

Die Studierenden haben nach erfolgreichem Besuch des Moduls ein grundlegendes Verständnis und Kenntnisse der Biomechatronik und des gegenwärtigen Standes der Anwendungen mechatronischer Techniken am Menschen. Insbesondere neue ergonomisch relevante exoskelettäre Strukturen, Rehabilitation von Mitarbeitenden und Orthopädische Fallbeispiele stehen im Fokus. 

Die Lerninhalte werden im Rahmen der Vorlesung aus drei Richtungen betrachtet:

- Die medizinisch-therapeutische Dimension:
  - Vertiefung in Neurobionik und mechatronischer Medizintechnologien am Körper, wie Endo- und Exoprothesen, Orthesen und Rollstühle
  - Steuerungs- und Regelungsprinzipien für Exoskelette werden theoretisch und praktisch mit Lernexoskeletten erarbeitet unter Berücksichtigung der     Sensorik und Aktorik.
- Die moderne präventive Arbeitsschutz-Dimension:
  - Vertiefung zu Erhebung physiologischer Parameter
  - Anwendungswissen zu präventiven Exoskeletten, Anwendungen in der modernen Fabrik.
- Die Entwicklungsdimension:
  - Anwendungsverständnis für in der Medizingeräteentwicklung übliche Entwicklungsmethoden wie  Morphologiematrix, Nutzwertanalyse, V-Modell und GreyBox     und Besonderheiten des Design History Records durch die Medical Device Regulation.
  - Basiswissen Studienmethoden und Evidenzbewertung

Dozenten: Dr. Urs Schneider, Dr.-Ing. Mark Tröster

Lehrveranstaltungen:
Vorlesung Biomechatronik 2: SoSe
Vorlesung/Übung Biomechatronik Anwendungen: WS

Dieses Modul hat die werkstoff- und anwendungs technischen Grundlagen organischer Beschichtungsstoffe und organischer Beschichtungen zum Inhalt. Weiterhin werden die Grundlagen der Polymerchemie als wichtige Basis für das Verständnis der Lackbindemittel berücksichtigt. Es werden die Eigenschaften und die Struktur- Eigenschaftsbeziehungen des Verbundmaterials organische Beschichtung (i.d.R. bestehend aus Pigmenten, Füllstoffen und Bindemitteln) erläutert.
Anhand von Beispielen aus der Praxis werden Einsatzgebiete und -grenzen von organischen Beschichtungsstoffen aufgezeigt. Schwerpunkt ist die Prozesskette Rohstoffe - Lack - (Applikation) - Lackierung mit dem Ziel praktischer Nutzanwendungen.

Dozent: Dr. rer. nat. Michael Hilt 

Lehrveranstaltungen:
Lacke und Pigmente I: WS
Lacke und Pigmente II: SoSe

Diese Lehrveranstaltung vermittelt Studierenden die wesentlichen Theorien, Methoden und praktischen Fähigkeiten die für die Analyse, Bewertung und Verbesserung der Produktqualität in industriellen Umgebungen erforderlich sind. Durch eine Kombination von Vorlesungen und Fallstudien werden die Studierenden ein umfassendes Verständnis von Qualitätsmanagement, statistischen Prozesskontrollmethoden, sowie Qualitätsprüfungs-, Qualitätsprognose-, und 
Qualitätsoptimierungstechniken entwickeln. 

Dozent: Professor Marco Huber

Lehrveranstaltung:
Kognitive Qualitätsprüfung: SoSe 

Nachhaltigkeit ist heute ein integraler Bestandteil unternehmerischen Handelns – von der strategischen Ausrichtung bis hin zur operativen Umsetzung in Lieferketten, Produkten und auf Maschinenebene. Unternehmen stehen zunehmend vor der Herausforderung, ökologische, ökonomische und soziale Aspekte ganzheitlich zu berücksichtigen und systematisch zu steuern. Eine zentrale Voraussetzung dafür ist die Fähigkeit, komplexe sozio-technische Systeme über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg zu analysieren und zu optimieren.

 Das Modul vermittelt die theoretischen und praktischen Grundlagen der Lebenszyklusanalyse (LCA, LCC, SLCA, LCSA) als zentrales Instrument der Nachhaltigkeitsbewertung. Darüber hinaus werden verwandte Ansätze wie Materialflussanalysen, Carbon Footprinting und andere Derivate vorgestellt sowie mit wesentlichen Ansätzen der Systemtheorie und mathematischen Optimierung kombiniert.

 Anhand interaktiver Übungen, datenbasierter Fallstudien und digitaler Tools lernen Studierende, wie sich mit diesen Methoden fundierte Entscheidungen zur nachhaltigen Optimierung von Produkten, Prozessen und Systemen treffen lassen. Darüber hinaus werden innovative Ansätze zur praktischen Implementierung dieser Methoden vermittelt – etwa durch Modularisierung, Schnittstellendesign, Scale-up-Konzepte und weitere praxisorientierte Strategien. Ziel ist es, nicht nur ein tiefes Verständnis für Nachhaltigkeitsbewertung zu entwickeln, sondern auch konkrete Kompetenzen für deren wirksame Umsetzung in realen Unternehmenskontexten zu erwerben.

Dozent: Dr.-Ing. Robert Miehe

In der Vorlesung wird ein grundlegendes Verständnis sowie Kenntnisse des gegenwärtigen Standes der Technik und Anwendungen von physischen Assistenzsystemen vermittelt. Sie lernen diese arbeitsergonomisch einzuordnen und lernen Methoden und praktische Industrieanwendungen der digitalen Ergonomie (Digital Ergonomics Tools) kennen. Des Weiteren bekommen Sie ein grundlegendes Verständnis der Steuerungsmethoden von insbesondere aktiven Exoskeletten, deren Vernetzung und mögliche Anwendung von Exoskeletten zur Wiedereingliederung ins Arbeitsleben.

Dozent: Dr.-Ing. Mark Tröster

Lehrveranstaltung:
Physische Assistenzsysteme und Ergonomie - SoSe

Die Studierenden
… kennen grundlegende Denkmuster und Handlungsweisen der heutigen Produktionswirtschaften, sind sensibilisiert für den historischen Kontext ihrer Entwicklung und können konkrete Probleme benennen, die sich aus dem derzeitigen Umgang mit ihnen in den Produktionswissenschaften ergeben.
… können Definition, Interpretationen, Herausforderungen und Ansatzpunkte für das Konzept der Nachhaltigkeit mit Bezug zu den Produktionswissenschaften wiedergeben und reflektieren.
… entwickeln einen eigenen Standpunkt für eine nachhaltige Produktion und können diese in Form eines wissenschaftlichen Diskurses argumentativ vertreten.
… können Grundbegriffe und produktionstheoretische Grundüberlegungen zum Konzept der Biointelligenz im Hinblick auf ihren eigenen Standpunkt (s. oben) reflektieren.
… können Entwicklungsmodi der Biologischen Transformation anhand ausgewählter Technologiebeispiele und Managementansätze klassifizieren und selbstständig integrieren.
… konzipieren aktiv die mit der Biointelligenz angestrebte Technologiekonvergenz zwischen Ingenieur-, Informations- und Lebenswissenschaften im Sinne einer normativen, ganzheitlichen Denkweise.

Dozent: Dr.-Ing. Robert Miehe

Lehrveranstaltung: Grundlagen der biointelligenten Produktion SoSe

Die Studierenden können die im industriellen Einsatz üblichen additiven Fertigungsverfahren bewerten, und deren Vor- und Nachteile in Bezug auf konkrete Anwendungsfälle eigenständig analysieren. Die notwendigen digitalen und realen Prozessschritte, welche für eine Bauteilfertigung auf Basis additiver Verfahren notwendig sind, können ausgehend von den geforderten Produkteigenschaften und Fertigungsrandbedingungen definiert werden. Die Studierenden kennen Möglichkeiten und Abläufe der verfügbaren Software-Werkzeuge für die verfahrensgerechte Auslegung von Bauteilen und können diese bedarfsgerecht auswählen und anwenden. Additive Fertigungsprozesse können in Bezug auf Ihre Wirtschaftlichkeit und Nachhaltigkeit analysiert und bewertet werden. Die Möglichkeiten und Herausforderungen einer industriellen Implementierung der additiven Fertigung sind bekannt und die Studenten sind in der Lage, eigenständig entsprechende Umsetzungen zu erarbeiten und zu bewerten. Dies umfasst auch die eigenständige Analyse der Nutzbarkeit der Technologie für aktuelle, industrielle Anwendungen.

Dozent: Oliver Refle

Lehrveranstaltung: Integration der Additiven Fertigung in industrielle Prozessketten: WS

Wettbewerbsfähige Unternehmen müssen ihre Fabriken und Produktionen in einem turbulenten Umfeld betreiben und sind daher gezwungen, ihre Strukturen und Prozesse kontinuierlich anzupassen und neu zu gestalten. Diese Anpassungsaufgaben bilden den Rahmen der Fabrikplanung und befassen sich schwerpunktmäßig mit Neu-, Erweiterungs- und Rationalisierungsplanungen. Der Vorlesungsablauf orientiert sich an der allgemeinen Vorgehensweise in der Fabrikplanung, beginnend mit der Standortplanung bis hin zum fertig detaillierten Fabriklayout. In den einzelnen Vorlesungen werden neben den unterschiedlichen Planungsphasen auch die geläufigsten Methoden wie beispielsweise Wertstromanalyse und –design, Closeness-Relationship-Diagramm oder Nutzwertanalyse behandelt. Die Vorstellung praxisnaher Projektbeispiele und das Bearbeiten einer vorlesungsbegleitenden Fallstudie fördern das Verständnis für die theoretischen Methoden, Werkzeuge und Vorgehensweisen.

Dozenten: Michael Lickefett / Dr.-Ing. Silke Hartleif

Lehrveranstaltung: Fabrikplanung 1 WS

Die Studierenden 
- kennen typische Gestaltungsfehler im Auftragsmanagement und beherrschen die zentralen Modelle zur ganzheitliche Analyse und Gestaltung. 
- verstehen Beschreibungs- und     Erklärungsmodelle des logistischen Systemverhaltens, können diese zur Logistikanalyse und -gestaltung anwenden und kennen ihre Anwendungsgrenzen.
- kennen die Grundlagen der Auftragsabwicklung nach ERP-Logik.
- verstehen die grundlegend relevanten Auftragsmanagement-Funktionen und -Methoden und können die Wirkbeziehungen auf das Logistikverhalten analysieren.

Dozent: Dr.-Ing. habil. Hans-Hermann Wiendahl 

Lehrveranstaltung: Auftragsmanagement 1: SoSe

Die Vorlesung vermittelt die allgemeinen Grundlagen der Oberflächen- und Beschichtungstechnik. Dabei werden vor allem die industrierelevanten und technologisch interessanten Beschichtungsverfahren aus der Lackiertechnik und auszugsweise aus der Galvanotechnik vorgestellt und besondere Aspekte der Schicht-Funktionalität, Qualität, Wirtschaftlichkeit und Umweltverträglichkeit behandelt. Der Stoff wird darüber hinaus praxisnah durch einen Besuch in den institutseigenen Versuchsfeldern veranschaulicht. Die Einführung in die Beschichtungstechnik behandelt Themen wie Vorbehandlungsverfahren, industrielle Nass- und Pulver- Lackierverfahren und galvanische Abscheideverfahren und die erforderliche Anlagentechnik.

Dozent: Dr. Oliver Tiedje

Lehrveranstaltung: Oberflächen- und Beschichtungstechnik 1: WS

Mittlerweile erfreuen sich Machine Learning Anwendungen aufgrund der vielfältigen Einsatzbereiche auch im Produktionsumfeld immer größerer Beliebtheit. Gleichzeitig steigen allerdings auch die Anforderungen in der Vorverarbeitung der Daten sowie im Deployment der fertigen Machine Learning-Pipeline, damit diese sich nahtlos in den vorhandenen Produktionsbetrieb einbinden lässt. Die Vorlesung Big Data Machine Learning richtet sich an Studierende, die praktische Erfahrung in der Vorverarbeitung und Bereitstellung von Datensätzen sammeln, sowie einen Blick auf die Vielzahl von Machine Learning-Methoden erhalten möchten. Im späteren Verlauf der Vorlesung wird dabei der Fokus im Besonderen auf Neuronale Netze gelegt, da diese in vielen Anwendungsbereichen den State of the Art widerspiegeln. Be-endet wird die Vorlesung mit einem Abschlussprojekt, das eine klassische Prüfung ersetzt. In diesem wird mit dem Wissen aus den vorherigen Übungen eine Machine Learning-Pipeline auf Basis eines umfang-reichen Industriedatensatzes implementiert. 

Dozent: Professor Marco Huber

Fachaffine Schlüsselqualifikation