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Smarte Systeme als Untersuchungsgegenstand

Am ZESS betrachten wir Smarte Systeme über ihren gesamten Lebenszyklus hinweg – angefangen bei der Planung, über die Entwicklung und Nutzung bis hin zu Stilllegung und Recycling. Neuartig und richtungsweisend ist dabei unser inter- und transdisziplinärer Forschungsansatz, der Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen aus 14 verschiedenen Disziplinen vereint.

Wir verfolgen das Ziel, Smarte Systeme, deren charakteristische Eigenschaften und die daraus resultierenden Veränderungen in einem ganzheitlichen Wirkzusammenhang zu verstehen, die gewonnenen Erkenntnisse in geeignete Methoden, Technologien und Systeme zu überführen, und letztendlich den Transfer eines neuen Engineering-Ansatzes in industrielle Anwendungen zu ermöglichen.

Die Ausstattung des ZESS ist auf das Szenario „Vernetzte Produktion“ ausgerichtet. Kerntechnologien sind die mobile Robotik, die additive Fertigung und die intelligente Gebäudetechnik. Am ZESS können wir daher unter realitätsnahen Bedingungen an Zukunftstechnologien und innovativen Geschäftsmodellen forschen.

Smart Systems

Veränderung, wohin man schaut: Digitalisierung, Servitisierung, Circular Economy

Digitalisierung ist für die industrielle Praxis zu einem strategischen Imperativ geworden, der erhebliche Auswirkungen auf Produkte, Kundenbeziehungen, Prozesse und die grundsätzliche Logik der Wertschöpfung hat. Die digitale Transformation hat sich daher auch zu einem populären Thema in der Forschung entwickelt. Hier lässt sich beobachten, dass viele Unternehmen Probleme damit haben, die Potenziale der Digitalisierung auszuschöpfen und ihre Investitionen in digitale Technologien zu kapitalisieren. Um dem entgegenzuwirken, verfolgen Unternehmen typischerweise folgende Strategien:

  • Kommerzialisierung digitaler Lösungen: Bündelung einzelner Technologien zur Lösung komplexer Kundenprobleme
  • Nutzbarmachung der Produktkonnektivität in Service-Geschäftsmodellen
  • Etablierung eines Plattformgeschäftsmodells: Aufbau eines Anwendungsgeschäfts rund um die Algorithmen zur Datenanalyse

Auf die Unternehmen wirkt also zusätzlich zur digitalen Transformation auch der Trend der Servitisierung, also der Wandel vom klassischen Produktanbieter hin zum Serviceanbieter. Die Angebote reichen dabei von produktbegleitenden Dienstleistungen bis hin zu nutzenorientierten Geschäftsmodellen wie Abos oder Performance Contracting. Sowohl die Entwicklungen der Servitisierung als auch die der digitalen Transformation zahlen mit ihren Lösungsansätzen auf die Klimaziele und die Strategien rund um die Circular Economy ein.

Flugrobotik am ZESS - Drohne
Mobile Robotik am ZESS
Additive Fertigung am ZESS
Serviceroboter Plato am ZESS in nachgestelltem Krankenzimmer
Roboter zur additiven Fertigung am ZESS

Unser Blickwinkel auf Smarte Systeme

Smarte Systeme sind die Antwort auf die Veränderungsprozesse unserer Zeit. Mithilfe innovativer Geschäftsmodelle, humanzentrierter Arbeitssysteme und intelligenter Technologien schaffen industrielle Unternehmen und deren dazugehörige Ökosysteme durch Smarte Systeme verantwortungsvollen Wert. Am ZESS möchten wir Smarte Systeme in diesem Zusammenwirken verstehen und daraus Gestaltungs- und Transformationswissen für die Praxis ableiten. Ganz im Sinne des RUB-Leitbilds: Built to Change.

Geschäftsmodelle

Womit verdienen Industrieunternehmen in Zukunft ihr Geld? Das Verkaufen von Produkten ist längst nicht mehr die einzige Antwort auf diese Frage. Daher untersuchen wir innovative Formen der Wertschöpfungslogik, wie die Monetarisierung von Daten, Formen der Kreislaufwirtschaft, Plattform-ansätze oder nutzungsbezogene Geschäftsmodelle, wie z.B. Verfügbarkeitsgarantien oder Abo-Modelle.

Arbeitssysteme

Wie stellt sich Arbeit für uns dar, wenn Technologien wie Robotik oder Computer-algorithmen in unseren Alltag eingebettet sind und sich immer intelligenter und menschenähnlicher verhalten? Wir beschäftigen uns damit, wie man diese Formen der Arbeit organisieren kann und was das für unsere etablierten Ansätze in der Arbeitsgestaltung bedeutet.

Technologien

Wir beobachten nicht nur kontinuierlich die aktuellen technologischen Entwicklungen, sondern gestalten Zukunftstechnologien aktiv mit, von denen wir einschneidende Veränderungen für Arbeitsprozesse und Geschäftsmodelle, aber auch die Lösung gesellschaftlicher Probleme wie Energie, Umwelt oder Gesundheit erwarten können.

Thematische Schwerpunkte am ZESS

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Digital Servitization

Wir untersuchen, wie Firmen und ihre assoziierten Ökosysteme ihre Prozesse, Fähigkeiten und Angebote im Rahmen der Service-Transformation verändern. Hierbei schauen wir uns insbesondere den Einfluss digitaler Technologien, wie dem Internet der Dinge (IoT), Big Data, künstlicher Intelligenz (KI) und Cloud Computing, an.

Geschäftsmodelle
Arbeitssysteme
Technologien

Generatives Engineering

Generatives Design und additive Fertigung verstehen wir als zwei direkt gekoppelte Forschungsbereiche. Sie bieten ein enormes Potenzial zur Gestaltung smarter Produkt-Service-Systeme (PSS), indem sie hochindividuelle, effiziente und anpassungsfähige Produkte und Komponenten ermöglichen. Generatives Engineering liefert die Grundlage für maßgeschneiderte Designs, die bspw. durch KI-Algorithmen definiert und optimiert werden. Additive Fertigung ermöglicht es, diese Designs flexibel und bedarfsorientiert herzustellen, was besonders für kleine Serien, Reparaturen oder individualisierte Lösungen ideal ist.

Geschäftsmodelle
Arbeitssysteme
Technologien

Geschäftsmodell-Innovation

Wir untersuchen neue Wege der Wertschöpfung. Dabei beschäftigen wir uns mit der Gestaltung und Emergenz neuartiger Geschäftsmodelle und der Ableitung von Erfolgsfaktoren sowie möglichen Entwicklungs- und Handlungsprinzipien.

Geschäftsmodelle
Arbeitssysteme
Technologien

Human-Adaptive Arbeitssysteme

Human-adaptive Arbeitssysteme sind Arbeitsumgebungen, die sich dynamisch an die individuellen Bedürfnisse, Fähigkeiten und Zustände Beschäftigter anpassen. Ziel im ZESS ist es, die Interaktion zwischen Mensch und Technik zu optimieren, um sowohl die Leistungsfähigkeit als auch das Wohlbefinden der Beschäftigten zu fördern. Dabei sollen Aspekte wie kognitive Belastung, physische Anforderungen und emotionale Zustände sowie die Untersuchung von Sensor- und Aktortechnologien berücksichtigt werden, um Anpassungen in Echtzeit vorzunehmen.

Geschäftsmodelle
Arbeitssysteme
Technologien

Intelligente Systeme

Das Thema befasst sich mit der Erforschung und Entwicklung von Strategien zur Integration und Koordination autonomer Systeme in vernetzten Umgebungen, um komplexe Aufgaben selbstständig zu planen, zu verteilen und auszuführen. Im Fokus stehen robuste Kommunikationsmethoden, zuverlässige Zusammenarbeit und der sichere Austausch von Ressourcen und Informationen zwischen verschiedenen Systemen. Es wird untersucht, wie autonome Systeme in dynamischen und unstrukturierten Umgebungen flexibel und adaptiv agieren können, um auf wechselnde Anforderungen und Bedingungen zu reagieren.

Geschäftsmodelle
Arbeitssysteme
Technologien

KI in Organisationen

Der Einsatz von Künstlicher Intelligenz in Organisationen verändert Arbeitsprozesse, Entscheidungsfindungen und Interaktionen grundlegend. Ein zentrales Ziel des ZESS besteht darin, KI so in Organisationen zu implementieren, dass die Produktivität gesteigert, Kosten gesenkt und Innovationen gefördert werden. Um dies langfristig erreichen zu können, müssen auch Herausforderungen der KI-Implementierung erforscht werden, wie aufkommende Widerstände seitens der Mitarbeitenden und ethische Fragestellungen.

Geschäftsmodelle
Arbeitssysteme
Technologien

Kreislaufwirtschaft

Wir erforschen innovative Technologien und Geschäftsmodelle, um Produkte und Materialien in hochwertigen Nutzungskreisläufen (R-Strategien) zu halten. Technologien wie das Internet of Things, digitale Zwillinge und additive Fertigung ermöglichen Service- Geschäftsmodelle, z. B. „Product-as-a-Service“, Rücknahmesysteme und Leasing-Konzepte, die auf Langlebigkeit und Ressourcenschonung abzielen. Ziel ist eine wirtschaftliche und nachhaltige industrielle Kreislaufführung.

Geschäftsmodelle
Arbeitssysteme
Technologien

Resiliente Business Ecosystems

Resiliente Business Ecosystems zeichnen sich durch ihre Fähigkeit aus, auf externe und interne Herausforderungen flexibel zu reagieren und sich langfristig an veränderte Rahmenbedingungen anzupassen. Sie basieren auf Netzwerken von verschiedensten Stakeholdern, die durch Kooperation und eine gemeinsame Zielsetzung gestärkt werden. Resilienz in solchen Ökosystemen umfasst nicht nur die Widerstandsfähigkeit gegenüber Krisen, sondern auch die Innovationsfähigkeit und Nachhaltigkeit der beteiligten Akteure. Ziel des ZESS ist es, technologische und datengetriebene Grundlagen für Zusammenarbeit, Innovation und Anpassungsfähigkeit zu schaffen.

Geschäftsmodelle
Arbeitssysteme
Technologien

Service-Exzellenz

Service-Exzellenz verfolgt das Ziel, Service als eine der wichtigsten gewinnbringenden Funktionen in einem Unternehmen zu verstehen und zu etablieren. Bei serviceorientierten Geschäftsmodellen müssen Organisationen darauf ausgerichtet sein, die Bedürfnisse des Kunden in allen Kontaktpunkten des gesamten Lebenszyklus zu antizipieren und zu erfüllen, um letztendlich ein hochqualitatives Kundenerlebnis zu kreieren. Service Excellence bzw. Business Excellence umfasst die Themen Service Innovation, Service Growth und Service Operations sowie Management. Das Thema betrachtet neue Technologien und Chancen zur effizienten und produktiven Serviceerbringung in Organisationen und Wertschöpfungsnetzen.

Geschäftsmodelle
Arbeitssysteme
Technologien

Theorie und Design komplexer Systeme

Systeme in Wirtschaft und Technik zeigen oft nicht lineares Verhalten, Selbstorganisation und Emergenz. Hierbei ist es z.B. wichtig zu verstehen, wie sich Netzwerke und Interaktionen innerhalb komplexer Systeme entwickeln, um hieraus Ansätze für deren Gestaltung abzuleiten. Untersuchungsschwerpunkte liegen u.a. in Modellierung, Problemlösungsansätzen, notwendigen Kompetenzen und veränderten Organisationen.

Geschäftsmodelle
Arbeitssysteme
Technologien

Projekte am ZESS

Alle 12 /Abgeschlossene Projekte 3 /Arbeitssysteme 2 /Geschäftsmodelle 4 /Laufende Projekte 9 /Technologien 10
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AREMOVS

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D-AI-Y

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digital.zirkulär.ruhr

EMULAITE

Fliegende Sensorik

Forschungsgruppe Additive Fertigung

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H2Giga

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HYPERSIM

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softsense

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ToGethA

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Hans-Dobbertin-Straße 8
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