Hybrid Masterarbeit »Simulation Digitaler Zwillinge in der Industrie 4.0« Masterarbeit »Simulation Digitaler Zwillinge in der Industrie 4.0«

Am Fraunhofer-Institut für Software- und Systemtechnik ISST in Dortmund leisten wir angewandte Spitzenforschung für den Digitalisierungsstandort Europa. Unsere Leidenschaft gilt der Welt der Daten: Wir helfen Wirtschaft und Gesellschaft dabei, den Wert der Ressource »Daten« voll auszuschöpfen und ermöglichen Datengebenden in Datenräumen (Data Spaces) einen souveränen Umgang mit ihren Daten. Dabei setzen wir Standards für eine faire Datenökonomie in Bereichen wie Mobilität, Industrie und Gesundheitswesen. In Forschungsprojekten schaffen wir so innovative Digitalisierungslösungen mit nachhaltigem Mehrwert für die Gesellschaft und Wirtschaft in Deutschland und Europa.

In der Abteilung »Industrial Manufacturing« unterstützen wir mit unseren digitalen Lösungen Unternehmen auf ihrem Weg zu schlanken, reaktionsfähigen und vorausschauenden Geschäftsprozessen – unabhängig, zukunftsgerichtet und stets am Puls der Zeit. Wir begleiten konkrete unternehmerische Digitalisierungsinitiativen und gestalten so die nachhaltige und datengetriebene Industrie der Zukunft aktiv mit.

Zum Hintergrund der Masterarbeit:

Fertigende Unternehmen verfügen über immer mehr Bewegungs- und Prozessdaten, die genutzt werden wollen. Durch die Erfassung von Daten in Warenströmen können reale Prozesse virtuell dargestellt und simuliert werden. Entscheidungen basieren somit nicht mehr auf Schätzungen, sondern auf fundierten Daten. Dieses Konzept ist auch unter dem Begriff »Digital Twin / Digitale Zwillinge« bekannt und findet zunehmend Anwendung in der Industrie.

Basierend auf dem Open Factory Twin (OFacT), einem Digitalen Zwilling für Produktion- und Logistiksysteme, stellt sich die Frage, wie detailgetreu reale Systeme simuliert werden sollten: So einfach wie nötig oder so detailliert wie möglich? Diese Entscheidung hat direkten Einfluss auf die Performance und Aussagekraft von Simulationen. Deine Masterarbeit setzt hier an, indem Du die Effekte unterschiedlicher Detailstufen von Simulationsmodellen analysierst – am Beispiel einer Industrie 4.0-Fahrradfabrik.

Das Ziel dieser Masterarbeit ist es, die Effekte unterschiedlicher Detailtiefen von Simulationsteuerungen im Kontext von Industrie 4.0 zu untersuchen und so einen wichtigen Beitrag zum Verstehen von Simulationen als zentrales Teilelement digitaler Zwillinge zu leisten.

Was Du bei uns tust

Im Rahmen Deiner Masterarbeit bearbeitest Du das zukunftsweisende Thema »Simulation Digitaler Zwillinge in der Industrie 4.0«. Dabei profitierst Du von unserer Expertise und praxisnahen Unterstützung.

Ziel der Masterarbeit ist es, die Auswirkungen unterschiedlicher Detailtiefen in Simulationsmodellen im Kontext von Industrie 4.0 zu untersuchen und praktische Lösungen für die Industrie abzuleiten.

Mögliche Aufgaben umfassen:

• Literaturrecherche: Du führst eine umfassende qualitative Literaturrecherche zum Stand der Technik im Bereich Digitaler Zwillinge und Simulationssteuerungen durch. Dabei fokussierst Du Dich auf die Frage, wie die Detailtiefe von Simulationsmodellen optimiert werden kann, um sowohl präzise als auch performante Ergebnisse zu erzielen.
• Modellierung & Implementierung: Auf Basis unserer Vorarbeiten und bereits bestehender Ansätze entwickelst Du verschiedene Simulationsmodelle mit unterschiedlichen Abstraktionsebenen. Du setzt beispielsweise den Fokus darauf, wie Hilfsprozesse, Ressourcen oder Teile entweder weggelassen oder vereinfacht berücksichtigt werden können, um die Effizienz der Simulation zu steigern und welchen Effekt dies auf die Aussagekraft der Simulation hat.
• Simulationsstudie & Evaluation: Du führst eine Simulationsstudie durch, um die Auswirkungen der verschiedenen Abstraktionsstufen zu evaluieren. Hierbei analysierst Du, welche Detailebenen in welchen Szenarien notwendig sind, um eine Balance zwischen Simulationsgenauigkeit und Performance zu erreichen. Dabei setzt Du auf ein praxisnahes Anwendungsbeispiel aus dem Bereich Industrie 4.0, wie etwa eine modellierte Fahrradfabrik.

Durch Deine Masterarbeit trägst Du dazu bei, das Verständnis über die Potenziale und Grenzen von Digitalen Zwillingen zu vertiefen. Die Ergebnisse sollen sowohl theoretische Erkenntnisse als auch praktische Handlungsempfehlungen für die Industrie liefern.

Die genannten Aufgaben dienen als Leitfaden und bieten Dir Flexibilität. Gemeinsam mit Deinem betreuenden Dozenten gestalten wir das Thema individuell nach Deinen Interessen und Stärken.

Was Du mitbringst

• Ein laufendes Masterstudium in Informatik, Angewandte Informatik, Wirtschaftsinformatik, Wirtschaftsingenieurswesen, Data Science, Maschinenbau mit Schwerpunkt IT in Produktion und Logistik oder einer vergleichbaren Fachrichtung
• Grundlegende Kenntnisse der Programmiersprache Python oder einer anderen objektorientierten Programmiersprache (z. B. Java)
• Interesse an der Produktion der Zukunft, Simulationsmodellen und dem Themenfeld »Digital Twins / Digitale Zwillinge«
• Grundlegendes Verständnis von Produktionsprozessen ist wünschenswert
• Fähigkeit zur selbstständigen wissenschaftlichen Arbeit sowie ein analytischer, lösungsorientierter Arbeitsstil
• Gutes Deutsch und Englisch in Wort und Schrift

Was Du erwarten kannst

• Zukunftsgestaltende Tätigkeiten an der Schnittstelle von Wissenschaft und Wirtschaft
• Die Möglichkeit, Deine Masterarbeit zu einem hochrelevanten und zukunftsweisenden Thema zu verfassen
• Arbeit in einem aufgeschlossenen und engagierten Team mit offener Atmosphäre und flachen Organisationsstrukturen
• Die Arbeitsgruppe OFacT, die mittlerweile ca. 8 Masterstudierende (vornämlich im Data Science Bereich) umfasst
• Viel Freiraum zur Gestaltung und Umsetzung eigener innovativer Ideen
• Vollständige Remote-Möglichkeit: Du kannst Deine Masterarbeit auch komplett Remote verfassen. Nur zum Abholen und Zurückgeben der Hardware und Smartcard müsstest Du je 1x zu uns ins Institut nach Dortmund kommen
• Persönliche Betreuung und Unterstützung, wobei Du von unserem großen Erfahrungsschatz profitierst

Wir wertschätzen und fördern die Vielfalt der Kompetenzen unserer Mitarbeitenden und begrüßen daher alle Bewerbungen – unabhängig von Alter, Geschlecht, Nationalität, ethnischer und sozialer Herkunft, Religion, Weltanschauung, Behinderung sowie sexueller Orientierung und Identität. Schwerbehinderte Menschen werden bei gleicher Eignung bevorzugt eingestellt. Es wird keine Vergütung gezahlt, sondern nur die Betreuung und Unterstützung für Deine Masterarbeit angeboten.

Bewerbungen können ausschließlich über unser Online-Bewerbungsportal entgegengenommen werden. Bitte klicke dazu am Ende der Stellenausschreibung unter https://jobs.fraunhofer.de/job/Dortmund-Masterarbeit-%C2%BBSimulation-Digitaler-Zwillinge-in-der-Industrie-4_0%C2%AB-44147/1123820901/ auf den Button »Jetzt Bewerben« und stelle dort deine vollständigen Bewerbungsunterlagen ein. Bewerbungen per E-Mail oder Post können wir leider nicht berücksichtigen.

Weitere offene Stellen an unserem Institut findest Du unter www.isst.fraunhofer.de/jobs

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