Die Forschungslinien am IMA/ZLW & IfU

Im Zuge der Übernahme durch Univ.-Prof. Sabina Jeschke hat sich der Institutsverbund aus IMA/ZLW & IfU Anfang 2011 neu "aufgestellt". In Zusammenarbeit mit den Geschäftsführern wurden die existierenden und die durch Sabina Jeschke neu eingebrachten Forschungsschwerpunkte in fünf bereichsübergreifenden Forschungslinien zusammengefasst, die horizontal zur organisatorischen Struktur der derzeit fünf Geschäftsbereiche des Institutsclusters liegen und mit ihnen die dargestellte Matrix bilden. Zurzeit arbeitet das interdisziplinäre Team des IMA/ZLW & IfU mit zahlreichen Kooperationspartnern aus Wirtschaft und Wissenschaft an mehr als 40 Forschungsprojekten. Im Folgenden finden Sie einige exemplarisch ausgewählte Vorhaben im Kontext der jeweiligen Forschungslinien.

Agile turbulenztaugliche Prozesse für wissens- und technikintensive Organisationen

Die agilen turbulenztauglichen Prozesse fassen die Forschungsaktivitäten von Systemen zusammen, deren Merkmale turbulent im Sinne eines Komplexitätsmaßes sind. Dabei spielt die Übertragung der agilen Ansätze der Softwareentwicklung auf das Prozessmanagement eine entscheidende Rolle.

Forschungs- und Anwendungsfelder liegen in wissens- und technikintensiven Organisationen. Hierzu zählen beispielsweise die Cross Sectional Processes, die sich mit der effizienten Vernetzung und Transparenz wissenschaftlicher Prozesse in großen, verteilten und hochvernetzten Forschungsverbünden befassen, wie in den Exzellenzclustern „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer“ und „Taylor-Made Fuels from Biomass“ der RWTH Aachen. Im Forschungsprojekt Med-on@Aix - ein telemetrisch unterstütztes Hochleistungs-Rettungssystem - liegt die Herausforderung in der Gestaltung organisatorischer und logistischer Durchgängigkeit in hochgradig komplexen und nicht-vorhersagbaren Rettungsszenarien. Projekte wie der „Wertbeitrag der IT “, die sich mit der Ermittlung von Bewertungen in komplexen Umfeldern befassen, bilden die Brücke zum neuen Forschungsschwerpunkt Dynamical IT-Outsourcing/Cloud Computing.

„Next Generation“ Lehr- und Lernkonzepte für Hochschule und Wirtschaft

Die Forschungslinie „Next Generation Lehr- und Lernprozesse“ greift nicht nur den Bedarf an neuen Lehr- und Lernprozessen für eine „im Netz“ herangewachsene Generation auf, sondern betrachtet auch die unterschiedlichen Zugänge zu Lehren und Lernen entlang verschiedener Diversity-Kategorien mit den Schwerpunkten „Age und Gender“ . Dabei werden die unterschiedlichen mentalen Modelle der Zielgruppen berücksichtigt.

Ein typisches Beispiel im Hochschulbereich ist eines der zurzeit größten Projekte des Institutsverbunds: KISSWIN. Im Auftrag des BMBF wird eine bundesweite Plattform für Nachwuchswissenschaftler aufgebaut und betrieben. Die jährlich durchgeführte Tagung umfasst rund 1.000 Teilnehmer. Mit dem „noch jüngeren“ akademischen Nachwuchs befasst sich das vom Land NRW geförderte und im Juli neu eröffnete RoboScope, ein Schülerlabor zum Schwerpunkt Robotik und erster Baustein der RWTH Education Labs. Für die Anwendung in der Industrie steht in dieser Forschungslinie z.B. das EU-Projekt Reload, in dem für Mitarbeiter in Baumärkten Mikroteaching-Einheiten entwickelt wurden, die als Qualifizierungselemente während der Arbeitszeit eingesetzt werden können.

Kognitive IT-gestützte Prozesse für heterogene und kooperative Systeme

Die Forschungslinie kognitive IT-gestützte Prozesse fasst die zahlreichen Projektfelder zusammen, in denen die Kognition technischer Systeme und die darauf basierende Entwicklung kognitiver IT-gestützter Modelle im Vordergrund stehen.

Hierzu gehört die seit 10 Jahren verfolgte Forschungslinie teilautonomer Systeme in Form elektronisch gekoppelter Lkw-Konvois, die sich in der Zukunft verstärkt mit weiteren Automatisierungselementen beschäftigen und bis zu vollautonomem Fahren ausgebaut wird. In der jüngeren Zeit wurde in dieser Forschungslinie die Konzeption von kognitiven, KI-gestützten Steuerungen zur Planung flexibler, adaptiver Montagesysteme mit großer Produktvielfalt – Stichwort „Fabrics of the Future“ - ein wichtiges Thema. Auch die Interaktion heterogener „Roboterteams“ wird hier ein zunehmender Forschungsschwerpunkt des IMA/ZLW & IfU ebenso wie das Gebiet der Humanoidenforschung.

Zielgruppenadaptive mentale Nutzermodelle für Innovations- und Technikentwicklungsprozesse

Das zieladaptive mentale Nutzermodell greift eine Forschungslinie auf, die am Institut eine lange Tradition hat: Ziel ist die Entwicklung von Technologien und Mensch-Maschine-Schnittstellen vor dem Hintergrund der mentalen Modelle der verschiedenen Zielgruppen - der Mensch vom „Bediener“ zum „Nutzer“.

Ein Beispiel hierfür ist die von europäischen Spediteuren getriebene Entwicklung eines neuen Containertyps im Rahmen des von der europäischen Union geförderten Projekts Tellibox. Das Vorhaben orientiert sich konsequent an den Ladebedürfnissen der Speditionen und stellt insbesondere die Konstruktionsteams vor erhebliche Herausforderungen. Ein weiteres gesellschaftlich hochrelevantes Thema ist die Konzeption von barrierefreien Bedienoberflächen von Webanwendungen, Softwarepaketen, Geräten und Automaten durch einen benutzer- und modellzentrierten Entwicklungsansatz und multi-modale Bedienkonzepte.

Semantische Netze und Ontologien für komplexe Wertschöpfungsketten und virtuelle Umgebungen

Die Fragestellungen der Forschungslinie Semantische Netze und Ontologien haben sich in den letzten Jahren in immer mehr Projekten niedergeschlagen. Vor allem in komplexen anwendungsnahen Wertschöpfungsketten ist dieses Thema für die Forschung eine enorme Herausforderung.

Im DFG - Exzellenzcluster „Integrative Produktionstechnik für Hochlohnländer" leistet das Institut in diesem Forschungsfeld einen entscheidenen Beitrag zur semantischen Kopplung von unterschiedlich strukturierten Anwendungssimulationen, die eine durchgängige Simulation komplexer Fertigungsprozesse ermöglichen. Kernstück ist die Entwicklung einer Ontologiebasis, mit Hilfe derer sich die verschiedenen Teilsimulationen „verständigen“ können. Ein weiteres Beispiel hierfür ist die Entwicklung von Ontologien und semantischen Netzen für die Ermittlung von sektorübergreifenden Trends in der europäischen Heimtextilbranche für den Entwurf von Teppichböden, Vorhängen und Polstermöbel im EU-Projekt AsIsKnown, die inzwischen europaweit eingesetzt werden. Im neuen Forschungsschwerpunkt Web Services - Semantik Web - Cloud Computing spielen Ontologien eine zentrale Rolle bei der Orchestrierung einzelner Services zu komplexen Prozessketten.