Siehe TUMonline
Anmerkung: Das Praktikum findet am Lehrstuhl für Produktentwicklung und Leichtbau statt.

Nach der Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage: • grundlegende Charakteristika und Begrifflichkeiten im Kontext Digitaler Zwilling zu kennen. • die Herausforderungen vor denen Praktiker*innen in Implementierungsprozessen zu verstehen. • die Grundlagen zur Konzeptionierung und Implementierung Digitaler Zwillinge zu verstehen. • Ein technisches System bzgl. möglicher Anwendungsfälle Digitaler Zwillinge zu analysieren und diese zu identifizieren. • Die identifizierten Anwendungsfälle bzgl. ihres wirtschaftlichen und technischen Potenzials zu bewerten. • Einen der identifizierten Anwendungsfälle zu entwickeln und auf das vorgegebene technische System anzuwenden. • Sowohl eine unstrukturierte als auch eine systematische, methodische Vorgehensweise bei der Konzeptionierung und Implementierung digitaler Zwillinge handhaben zu können. • Komplexe technische Sachverhalte rhetorisch gekonnt einem Fachpublikum zu präsentieren. • In interdisziplinären Teams ein Projekt zu bearbeiten: sie verstehen andere Fächerkulturen und können darauf basierend Entscheidungen treffen sowie deren Umsetzung argumentieren.

Digitale Zwillinge sind eines der vielversprechendsten Konzepte für die technische Produktentwicklung. Gut 20 Jahre nach der ersten Veröffentlichung durch die NASA sind digitale Zwillinge (DZ) jedoch nach wie vor nicht flächendeckend in der Industrie angekommen. Ein Grund hierfür ist sicherlich ein mangelndes Verständnis und fehlende Expertise. Das Praktikum soll dieser Herausforderung entgegenwirken. Das Praktikum wird aus zwei Elementen bestehen. Einem Theorie- und einem Praxisteil. In ersterem werden den Studierenden die Grundlagen DZ vermittelt, sowie das theoretische Wissen, dass erforderlich ist, um die späteren praktischen Projektaufgaben bearbeiten zu können. Themengebiete werden hierbei unter anderem sein: • Was versteht man unter datengetriebener Produktentwicklung? Was sind Trends in der technischen Produktentwicklung? • Was ist ein Digital Model? • Was ist ein Digital Thread? • Was ist ein Digital Shadow? • Was ist ein Digital Twin? • Methodik zur Entwicklung eines Digital Twins • Wie könnte ein Digital Twin in meinem Fachgebiet aussehen? Für den praktischen Teil werden die Studierenden in interdisziplinäre Teams aufgeteilt. Das Modul richtet sich hierbei insbesondere an Maschinenbauingenieur*innen, Wirtschaftsingenieur*innen und Informatiker*innen, da dies auch in der Industrie meist die benötigten Kompetenzen für DZ-Projekte sind. Anhand eines beispielhaften Use Cases einer Flaschenabfüllanlage werden diese interdisziplinären Teams sodann ein DZ-Modul entwickeln. Hierdurch werden die Studierenden die Denkweisen, Herausforderungen und Bedürfnisse der anderen Disziplinen kennenlernen. Dies ist essenziell, um auftretende Zielkonflikte auflösen zu können. Die Aufgabenstellung wird hierbei bewusst relativ offengehalten, um proaktives und selbstgesteuertes Lernen zu unterstützen. Am Ende des Praktikums werden sich die Teams ihre Lösungen gegenseitig vorstellen. Darüber hinaus werden Sie Ihre Vorgehensweisen und Projektgefüge reflektieren

Grundlegende Kenntnisse im Bereich IoT, I4.0, Digital Twin sind hilfreich, aber nicht erforderlich

Das Modul findet in Form eines Praktikums statt. Das Praktikum wird aus einem Theorie- und einem Praxisteil bestehen. In dem theoretischen Teil werden anhand von PowerPoint Präsentationen die Grundlagen Digitaler Zwillinge erklärt. In offenen Diskussionsrunden werden die Inhalte reflektiert und gefestigt. In dem praktischen Teil werden die vermittelten Grundlagen an einem konkreten Beispiel angewandt und ausprobiert. Dazu werden die Studierenden in interdisziplinäre Teams aufgeteilt. Das Modul richtet sich hierbei insbesondere an Maschinenbauingenieur*innen, Wirtschaftsingenieur*innen und Informatiker*innen, da dies auch in der Industrie meist die benötigten Kompetenzen für DZ-Projekte sind. Die Teilnehmenden konzeptionieren und implementieren ein Modul eines Digitalen Zwillings und können somit das Gelernte direkt auf ein Praxisbeispiel anwenden. So lernen sie sowohl grundlegende Charakteristika, Begrifflichkeiten und Technologien, als auch vor welchen Herausforderungen Praktiker*innen in solchen Projekten stehen und wie diese zu meistern sind. Durch die Teamarbeit lernen die Studierenden die Denkweisen, Herausforderungen und Bedürfnisse anderer Disziplinen kennen. Die Aufgabenstellung wird hierbei bewusst relativ offen gehalten, um proaktives und selbstgesteuertes Lernen zu unterstützen. Die Ergebnisse werden die Teams sich gegenseitig präsentieren. Darüber hinaus werden Sie Ihre Vorgehensweisen und Projektgefüge reflektieren. Somit sollen sie lernen, ihre komplexen Inhalte präzise und anschaulich darzustellen sowie dabei gleichzeitig mit rhetorischer Sicherheit überzeugend und professionell aufzutreten.

Anhand einer Projektarbeit (inkl. Abschlusspräsentation) wird überprüft, inwieweit die Studierenden die theoretischen Konzepte eines Digitalen Zwillings anhand einer Schulungsanlage mit ausgewählter Software selbständig in einem interdisziplinären Team konzipieren und bearbeiten können. Anschließend wird in einer Präsentation (ca. 15 min) nachgewiesen, ob die Studierenden die Grundlagen Digitaler Zwillinge verstanden haben und diese sinnvoll in die Praxis umsetzen können. Außerdem zeigen sie darüber hinaus, dass ihnen der grundlegende Ablauf solcher Implementierungsprozesse bewusst ist. Die Studierenden demonstrieren, dass sie ihre komplexen Inhalte präzise und anschaulich darstellen können sowie dabei gleichzeitig mit rhetorischer Sicherheit überzeugend und professionell auftreten können. Bewertet wird neben der Präsentation mit 50% die einzelnen Phasen der Projektarbeit (Problemdefinition, Kriterienentwicklung, Entscheidung, Durchführung) mit insgesamt 50%.

Schweigert-Recksiek, S.; Trauer, J.; Engel, C.; Spreitzer, K.; Zimmermann, M. (2020): CONCEPTION OF A DIGITAL TWIN IN MECHANICAL ENGINEERING – A CASE STUDY IN TECHNICAL PRODUCT DEVELOPMENT. In Proc. Des. Soc.: Des. Conf. 1, pp. 383–392. DOI: 10.1017/dsd.2020.23. Trauer, J.; Mutschler, M.; Mörtl, Markus; Zimmermann, M. (2022): Challenges in implementing Digital Twins - A survey. In Proceedings of the ASME 2022 2022, Article 88786, pp. 1–8. Trauer, J.; Schweigert-Recksiek, S.; Engel, C.; Spreitzer, K.; Zimmermann, M. (2020): WHAT IS A DIGITAL TWIN? – DEFINITIONS AND INSIGHTS FROM AN INDUSTRIAL CASE STUDY IN TECHNICAL PRODUCT DEVELOPMENT. In Proc. Des. Soc.: Des. Conf. 1, pp. 757–766. DOI: 10.1017/dsd.2020.15. Trauer, Jakob; Pfingstl, Simon; Finsterer, Markus; Zimmermann, Markus (2021): Improving Production Efficiency with a Digital Twin Based on Anomaly Detection. In Sustainability 13 (18), p. 10155. DOI: 10.3390/su131810155.