Programm HE-Personal Das BMBF Projekt "FH-Personal" an der Hochschule Esslingen

Im Bereich der "Brennstoffzellen- und Wasserstofftechnologien" werden gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern Anwendungen der Brennstoffzellensysteme in mobilen und stationären Systemen weiterentwickelt werden, sowie die gewonnenen Ergebnisse im Rahmen konkreter Lehrveranstaltungen an der Hochschule Esslingen vermittelt werden. Der Schwerpunkt adressiert mehrere Themen, inklusive Modellierung und Charakterisierung von Brennstoffzellen-Stack’s; Lastkollektivermittlung als Reallabor-Anwendungen; und Ermittlung von Alterungseinflüssen aufbauend auf den Lastkollektiv-Untersuchungen. Ebenfalls wird der Entwurf geeigneter Maßnahmen zur Erhöhung der Lebensdauer (u.a. auch Energiemanagement-Konzepte) von Brennstoffzellen untersucht sowie die Implementierung von all diesen Maßnahmen auf den Prüfstand bzw. das Fahrzeug zum Nachweis der Verbesserung des Alterungsverhaltens.

Der Schwerpunkt "Digital Twin" etabliert ein Forschungsgebiet, das wissenschaftliche Fragestellungen im Themenkomplex von Digitalen Zwillingen industrieller Anlagen und immersiven Visualisierungsmethoden der Mixed Reality (z.B. Augmented Reality und Virtual Reality) sowie modernen Technologien zur intuitiven Mensch-Technik-Interaktion (z.B. Gesten- oder Sprachsteuerung) fokussiert. Die wissenschaftlichen Arbeiten in diesem Schwerpunkt befassen sich u.a. mit Fragen wie multimodale Mensch-Modell-Interaktionen in Mixed-Reality-Umgebungen am Beispiel der industriellen Fertigung intuitiv und immersiv integriert werden können, oder wie Positionierungsfehler bei der Visualisierung der Digitalen Zwillinge in eine reale Umgebung im Kontext einer Mixed-Reality-in-the-Loop-Simulationen, die durch Abtast- und Latenzvorgänge zwischen industriellen Steuerungen und Mixed Reality-Endgeräten entstehen, reduziert werden können.

Die Untersuchung dieser Forschungsfragen bildet die notwendige Grundlage für Anwendungspotentiale im Maschinen- und Anlagenbau zum Beispiel im Bereich der immersiven virtuellen Inbetriebnahme von Steuerungssystemen oder der Mitarbeiterqualifizierung. Die Forschungsergebnisse werden kontinuierlich mit Praxispartnern evaluiert sowie in Lehrmodule der Hochschule Esslingen einfließen.

Für die Bewältigung der disruptiven digitalen und ökologischen Transformation der Wirtschaft sowie der sozioökonomischen Herausforderungen der Gesellschaft sind unternehmerisch denkende und verantwortungsvoll handelnde Persönlichkeiten zu befähigen, ihr Potenzial zu realisieren. Sie sollen in innovativen Unternehmen zu einer dynamischen und international wettbewerbsfähigen Wirtschaft beitragen. Ebenso sind chancenorientierte Start-ups zu fördern, die mit technischen Innovationen einen wichtigen Beitrag für Umwelt und Gesellschaft leisten und werthaltige Arbeitsplätze schaffen.

Die wissenschaftlichen Arbeiten im Schwerpunkt „Entrepreneurship“ befassen sich in den Themenfeldern Entrepreneurship und Innovation mit u.a. folgenden Inhalten:

• Digital Entrepreneurial Process und Innovationsstrategie
• Sustainable Entrepreneurial Finance
• Transdisziplinäre Entrepreneurial Education für Tech-Entrepreneure

Der Schwerpunkt „Entrepreneurship“ umfasst sowohl Promotionen als auch Postdoc-Arbeiten. Die Forschungsergebnisse werden mit Praxispartnern erarbeitet und evaluiert; sie fließen in die wissenschaftliche Weiterentwicklung des Entrepreneurshipzentrums der Hochschule Esslingen ein. Damit wird darüber hinaus eine Erhöhung des komparativen Konkurrenzvorteils für die Hochschule Esslingen durch die Erweiterung des angewandten Forschungsdesigns erreicht.

Innovationen in Verbindung von Pflege, Medizin und Technik haben eine hohe Bedeutung für die regionale und nationale Gesundheitsversorgung. Die gesundheitliche Versorgung der Bürger:innen ist komplex: viele chronisch erkrankte Menschen nutzen technische Hilfen, die von Pflege und Medizin verordnet, beraten und in ihrer Wirkung evaluiert werden. Die technischen Hilfen entwickeln sich dabei aktuell sprunghaft weiter.

Die wissenschaftliche Entwicklung und praktische Erprobung können in besonderer Weise von der HE vorangebracht werden, da die erforderlichen wissenschaftlichen Kerndisziplinen, Betriebs­wirt­schaft, Pflege und Technik, vertreten sind und enge Verbindungen in die jeweiligen praktischen Felder bestehen. Im Bereich Pflegewissenschaften gibt es allerdings aufgrund der noch nicht allzu langen Akademisierung noch sehr wenige Personen, die auf eine Professur berufbar wären, weshalb eine Qualifizierung  profes­so­ra­­­len Nachwuchses dringend erforderlich ist.

Diesen professoralen Nachwuchs möchte die HE bestmöglich und in den neusten Teilgebieten des Fachbereiches ausbilden. Dafür beschäftigt sich der Schwerpunkt "Interdisziplinäre Zusammenarbeit von Pflege, Medizin und Technik" mit Fragen aus Sub-Themengebieten.

Das Zukunftsthema "IT Security" findet Anknüpfungspunkte an alle zukunftsweisenden Themen und ist von zentraler Bedeutung für die hochtechnischen Unternehmen im Raum Stuttgart. Insbesondere durch die stark fortschreitende Digitalisierung von Geschäftsprozessen und den stetig wachsenden An­teilen digitaler Einflüsse in der täglichen Umgebung wachsen sowohl die Angriffsfläche als auch das Gefahrenpotenzial stetig. Gleichzeitig sehen sich Firmen mit teils sprunghaft steigenden regu­la­tori­­schen Anforderungen konfrontiert.

Während die Verfügbarkeit von IT-Security-Fachkräften auf dem Arbeitsmarkt so drastisch niedrig ist, dass Ab­sol­vent:innen auch künftig äußerst attraktive Positionen in allen Branchen erwarten können, finden sich momentan auf dem Arbeitsmarkt keine oder sehr wenige qualifizierte und für die Hochschullehre geeignete Personen. Die Gewin­nung und das Halten von Professor*innen in diesem Gebiet gestalten sich bisher noch als schwierig, was zu einer Mangelsituation in der Lehre und folglich auch in der Ausbildung führt. Um diesem Mangel auch inhaltlich entgegen zu treten, fokussiert sich ein Schwerpunkt auf die Forschung im Schwerpunkt "IT-Security".

Im Forschungsschwerpunkt "Power-to-X" werden gemeinsam mit Forschungs- und Industriepartnern Anwendungen der Speicherung von regenerativ erzeugtem Strom in diversen Energieträgern oder Rohstoffen weiterentwickelt, sowie die gewonnenen Ergebnisse im Rahmen konkreter Lehrveranstaltungen an der Hochschule Esslingen vermittelt. Der Schwerpunkt adressiert mehrere Themen, inklusive Wasserstofferzeugung mittels Elektrolyse, nachgelagerter plasmainduzierter Methanisierung; Optimierung von PV- und Windkraft-Anlagen in Kombination mit Elektrolyseanlagen und Hochdruckelektrolyse zur Verwendung des Wasserstoffs in der mobilen Anwendung. Ebenfalls werde geeignete Businessmodell zur Marktbefähigung der Anlagen untersucht sowie die Implementierung in reale Energie- und Stoffsysteme und die Validierung der Prozesse auf selbstentwickelten Prüfständen.

Das Fachgebiet "Prognostics and Health Management (PHM)" befasst sich u.a. mit der Diagnose und Prognose des Degradationszustands technischer Systeme. Für die Diagnose und Prognose werden oftmals datengetriebene Methoden eingesetzt. Diese Methoden entstammen den Fachgebieten Statistik und maschinelles Lernen. Sie beruhen auf der statistischen Modellierung vorhandener Trainingsdaten. Daher benötigen sie für ihren zielführenden Einsatz eine umfangreiche Menge an Trainingsdaten.

Aufgrund des meist erheblichen zeitlichen und monetären Aufwands für die Erzeugung von Daten zum Degradationszustand eines technischen Systems, stehen bei industriellen PHM-Anwendungen nur selten genügend Trainingsdaten zur Verfügung. Der in diesem Teilprojekt von HE-Personal untersuchte Lösungsansatz besteht darin, eine unzureichende Menge an Trainingsdaten durch die Einbindung von Prozesskenntnissen zu kompensieren. Zugeordnet wird der Lösungsansatz der sog. Theory-Guided Data Science. Der Ansatz umfasst die Einbindung verschiedener Kenntnisstände. Dies beginnt bei der Einbindung einzelner, physikalisch begründeter Gesetzmäßigkeiten in den Trainingsvorgang und reicht bis zur Integration detaillierter physikalischer Degradationsmodelle im Rahmen hybrider Modellensembles.

• Digital Business Innovations
• Educate4Care (Berufswissenschaftliche Qualifikationsforschung zum Pflegeberuf im Dienst von Fachkräftesicherung und Versorgungsqualität)
• Wasserstoffwirtschaft