Über Automatisierungstechnik und Mechatronik

28.02.2020

Über Automatisierungstechnik und Mechatronik

Prof. Rolf Isermann vom Fachbereich etit Im Interview

Prof. Isermann, Leiter der Forschungsgruppe Regelungstechnik und Prozessautomatisierung, wurde am 12. Februar mit dem Verdienstkreuz am Bande des Verdienstordens der Bundesrepublik Deutschlands geehrt. In einem Interview blickt er zurück auf die Entwicklungsgeschichten der Studiengänge Mechatronik und Medizintechnik, und schaut nach vorne auf die Hürden des automatischen Fahrens.

Die Überreichung fand im Büchner-Saal der Hessischen Staatskanzlei in Wiesbaden statt. Foto: Hessische Staatskanzlei
Die Überreichung fand im Büchner-Saal der Hessischen Staatskanzlei in Wiesbaden statt. Foto: Hessische Staatskanzlei

Sie haben eine lange Karriere hinter sich. Wie ist Ihr Rückblick auf die vergangenen Jahre als Forscher?

Wir leben davon, dass wir Forschungsarbeiten durchführen, die in der Zukunft gebraucht werden. Auf der einen Seite sind es theoretische Grundlagen, an denen wir arbeiten müssen, und zum anderen sehe ich auch die ingenieursmäßige Anwendung. In diesem Spannungsfeld platzieren wir unsere Forschungsarbeiten. So finanzieren wir unsere Forschung auch mit Geldern, die man bei verschiedenen Institutionen beantragen kann, oder in Kooperation mit der Industrie.

Wie geht es jetzt für Sie weiter?

Es gibt noch einige Dissertationen, die betreut werden müssen. Im Wesentlichen arbeite ich auch an einem Buch zum Thema „Automotive Control“. Das sind Grundlagen für viele Funktionen im Fahrzeug, zum Beispiel Fahrerassistenzsysteme, oder teilautomatisches Fahren. Das vollautomatische Fahren wird länger dauern, aber im Bereich des teilautomatischen Fahrens sind viele Neuheiten unterwegs. Dazu braucht man regelungstechnische Methoden, vor allem fahrdynamische Modelle, die für jedes Fahrzeug unterschiedlich und abhängig von vielen Parametern sind, zum Beispiel die Verkehrslage, die Geschwindigkeit, die Straßenbeschaffenheit und die Beladung. Diese vielen Parameter und Zustandsgrößen sollen vom Fahrzeug möglichst automatisch bestimmt werden.

Sie sagten, dass es noch länger dauern wird, bis unsere Fahrzeuge autonom fahren. Welche Hürden stehen im Weg?

Zuerst einmal ist der Begriff autonomes Fahren sehr weit gefasst. Autonom würde hier bedeuten, dass das Fahrzeug eigene Entscheidungen trifft, also auch die Entscheidung nach dem Ziel. Das ist vom Autofahrer ja nicht erwünscht. Wir sprechen besser vom automatischen Fahren, oder vom automatisierten Fahren.

Ganz wichtig beim automatischen Fahren ist, dass man eine komplette Umgebungserfassung erhält, also alles, was sich im vorderen, sowie im hinteren und seitlichen Bereich des Autos abspielt. Das ist im Stadtgebiet enorm schwer. Fußgänger müssen erfasst werden, Kinderwagen, Straßenschilder, auch andere Fahrzeuge. Bis das gelingt, wird es noch lange dauern. Einfacher ist es auf der Autobahn, vielleicht noch auf Landstraßen, wo die Verkehrsverhältnisse klarer sind.

Eine andere Fortschrittsbremse ist die Frage nach der Haftung. Wer haftet bei Unfällen? Da ist rechtlich noch nicht alles geklärt. Deshalb reagieren Hersteller sehr vorsichtig und liefern nur die Funktionen, die man auch verantworten kann. In der Regel haftet der Fahrer.

Der Fortschritt kommt, aber in kleineren Schritten. In abgegrenzten Stadtgebieten mit gesonderten Verkehrsregelungen exklusiv für automatische Autos sieht die Lage schon besser aus. Das gibt es auch schon. Aber bis das automatische Fahren auch in allen anderen Stadtgebieten verantwortet werden kann, wird es noch lange dauern.

Bemerken Sie im Ablauf der Forschung einen Unterschied im Vergleich zu der Forschung, wie sie vor 10 oder 20 Jahren betrieben wurde?

Nein. Im Wesentlichen hat sich nichts geändert. Aber die Anwendungsfelder verändern sich. Denken Sie an Autos, die vor 30 Jahren produziert wurden. Da war der Anteil an elektronischer Regelung im Fahrzeug noch weitaus geringer als heute. Hingegen sind moderne Fahrzeuge fast vollständig elektronifiziert. Mit diesen Fortschritten des elektronischen Managements des Antriebs und des Fahrzeugs sind viele regelungstechnische Aufgaben hinzugekommen. Aber wir arbeiten nicht nur an Fahrzeugen, es gibt auch die Prozessautomatisierung insgesamt. Hier geht der Trend von den unteren Ebenen in die höheren, wo es schlussendlich um die Führung einer kompletten Anlage geht. Damit kommen immer mehr Aufgaben hinzu, die teil- oder vollautomatisch ablaufen. Und damit ermöglicht dies auch den Einsatz von theoretischen Verfahren.

Wie kam es zum neuen Studiengang Mechatronik?

Wir hatten aufgrund eines Antrages den Sonderforschungsbereich IMES von der Deutschen Forschungsgemeinschaft genehmigt bekommen. Von 1988 bis 2001 haben wir in einer Kooperation von 11 Instituten der Fachbereiche Elektrotechnik und Maschinenbau mechanisch-elektronische Systeme entwickelt. Daraus ist die Idee entstanden, dass man ein Studium anbietet, dass die Grundlagen aus Elektrotechnik und Maschinenbau zusammenführt, unter dem Oberbegriff Mechatronik. Der neue Diplomstudiengang Mechatronik wurde dann im Wintersemester 2000/2001 gemeinsam von den Fachbereichen Elektrotechnik und Maschinenbau eingeführt.

Es gab im Jahr 1995 Überlegungen, einen neuen Studiengang Medizintechnik einzuführen. Das konnte damals aber nicht umgesetzt werden. Was sagen Sie dazu, dass der Studiengang vor kurzem dann doch ins Leben gerufen werden konnte?

Wir haben damals im Auftrag des ehemaligen TU Präsidenten Herrn Johann-Dietrich Wörner eine Studie verfasst, zusammen mit meinem ehemaligen Kollegen Herrn Dr. Steffen Leonhardt, der jetzt Professor für Medizintechnik an der RWTH Aachen ist. Es gab eine ganze Reihe von ersten Gesprächen. Was aber damals fehlte, war der Kontakt zu einer anderen Universität, die den medizinischen Schwerpunkt mit uns zusammen decken konnte. Das hat sich in den letzten Jahren aber geändert, und die ursprüngliche Idee des neuen Studiengangs konnte in Kooperation mit der Goethe Universität in Frankfurt realisiert werden.

Sie haben in Ihrer Karriere über 120 Dissertationen betreut. Kann man nach so vielen Dissertationen überhaupt noch etwas Neues lernen?

Wir lernen immer Neues dazu. Das hört nie auf. 120 Dissertationen klingt ja erstmal nach viel, aber es ist nur ein Ausschnitt aus den Gebieten der Modellbildung, digitalen Regelung, rechnergestützten Fehlerdiagnose, der Regelung und Automatisierung von technischen Anlagen, Fahrzeugen und Antrieben.

Für seine Pionierarbeit in der Mechatronik, seinem lebenslangen Engagement in den Wissenschaftsstandort Deutschland und seiner Tätigkeit als Professor wurde Prof. Rolf Isermann am 12. Februar 2020 mit dem Verdienstkreuz am Bande des Verdienstordens der Bundesrepublik Deutschlands ausgezeichnet. Näheres zur Preisverleihung erfahren Sie hier.

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