April 16, 2021 / Charlotte Kuhn

Neues DFG Schwerpunktprogramm ‘Mehr Intelligenz wagen‘ wird koordiniert von der Universität Stuttgart

Die Fakultät gratuliert Prof. Eberhard zur erfolgreichen Einrichtung des neuen DFG-Schwerpunktprogramms SPP 2353 Mehr Intelligenz wagen – Entwurfsassistenten in Mechanik und Dynamik.

Von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) wurde ein neues Schwerpunktprogramm zum Thema ‘Mehr Intelligenz wagen – Entwurfsassistenten in Mechanik und Dynamik‘ bewilligt. Koordiniert von Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Peter Eberhard vom Institut für Technische und Numerische Mechanik der Universität Stuttgart werden deutschlandweit ca. 20 Forschungsgruppen aus Maschinenbau, Mathematik und Informatik in einem innovativen Forschungsprojekt zusammenarbeiten. Der Stuttgarter Maschinenbau freut sich über diese Anerkennung, die auch auf den Arbeiten im  Stuttgarter Exzellenzcluster ‘Daten-integrierte Simulationswissenschaften (SimTech)‘ beruht.

Um künftigen Kundenanforderungen, neuen Regularien sowie der gesellschaftlichen Verantwortung gerecht zu werden, aber auch um die Möglichkeiten neuartiger Systeme mit Komponenten auf Basis Künstlicher Intelligenz (KI) optimal zu nutzen, muss der Systementwurf der Zukunft multidisziplinär sein. Dies können nur hochautomatisierte Entwurfsprozesse leisten, bei denen numerische Optimierungsstrategien die Suche nach besten Kompromisslösungen übernehmen, Analysemethoden aus ganz unterschiedlichen Disziplinen für die Systemevaluation integriert werden sowie KI-gestützte Algorithmen eine objektive Bewertung des Systemverhaltens und Entwurfsentscheidungen vornehmen. Das SPP wird modernste Methoden der Optimierung und KI-Forschung mit neuesten Analysemethoden der Technischen Dynamik verknüpfen, um an der Grenze zwischen Ingenieurwesen, Mathematik und Informatik Entwurfsassistenzsysteme der Zukunft zu konzipieren. Anhand vielfältiger Anwendungen sollen Musterprozesse entwickelt und die Vorteile eines solchen Vorgehens demonstriert werden, um einen nachhaltigen Paradigmenwechsel im industriellen Entwurfsprozess anzustoßen und den derzeit noch Analyse-zentrischen Prozess durch einen Kriterien-betonten Entwurf abzulösen. Dies soll in modulhaft kombinierbaren Entwurfsassistenzsystemen münden, die Ingenieur*innen mit einer künstlichen, das eigene Fachwissen ergänzenden Intuition ausstatten, um im Spannungsfeld von Strukturwandel, kürzeren Entwicklungszyklen und zunehmend interdisziplinären Herausforderungen bestehen zu können. Kriterien, die in bisherigen Entwurfsprozessen erst spät Berücksichtigung finden, können assistenzsystembasiert bereits in frühen Entwurfsphasen berücksichtigt werden, was zu besseren Ergebnissen und kürzeren Entwicklungszeiten beitragen kann.

Der Entwurf technischer Systeme gehört zu den anspruchsvollsten Kreativleistungen im Ingenieurbereich, wobei die Computerunterstützung derzeit meist auf die Systemanalyse beschränkt ist. In häufig interaktiven Entwicklungsprozessen werden zeitaufwändige Parameterstudien durchgeführt und Simulationsergebnisse nach Augenmaß bewertet, um manuell anhand von eigenem Expertenwissen erfolgversprechende Veränderungen am aktuellen Entwurf vorzunehmen. Das Ergebnis wird dann häufig als optimal deklariert, was zweifelhaft erscheint: (i) Im Allgemeinen basiert die Bewertung auf unklaren subjektiven statt auf mathematischen Kriterien; (ii) Die menschliche Unfähigkeit, Korrelationen in höher-dimensionalen Entwurfsräumen zu erkennen, sowie zeitliche Beschränkungen im industriellen Entwicklungsprozess verhindern das Erreichen eines Optimums; (iii) Nicht zuletzt beschränkt sich die Expertise einer Entwurfsingenieur*in meist auf nur wenige Teildisziplinen.

Durch die in den letzten Jahrzehnten zur Reife gebrachten Analysemethoden, die enorm gestiegene Rechenleistung und die beeindruckenden Fortschritte in der Forschung, etwa im Bereich maschinelles Lernen, ist nun der ideale Zeitpunkt, um Entwurfsstrategien zu entwickeln, die vor wenigen Jahren noch undenkbar waren. Mechanik und Dynamik als jahrhundertelange Bindeglieder zwischen Ingenieurwesen und Mathematik sind hierbei die idealen Themenfelder, um dem Maschinenbau durch dieses SPP eine neue Forschungsausrichtung und der Optimierung sowie der KI-Forschung anspruchsvolle neue Anwendungsfelder mit bislang noch nicht ausgeschöpften Potenzialen zu eröffnen, im Besonderen in der Nutzung der kreativen Intelligenz in Entwurfsentscheidungen.

Pressemitteilung der DFG

Contact Prof. Dr.-Ing. Prof. E.h. Peter Eberhard
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