Digital Engineering

Digital Engineering beschreibt eine multidisziplinäre Herangehensweise im Ingenieurwesen und den Technikwissenschaften für die Entwicklung digitaler Geräte, Systeme oder Produkte.^[1][2][3] Dabei werden digitale oder computer-basierte Technologien, Verfahren und Werkzeuge für die Planung, Erstellung, Entwicklung, Produktion und den Einsatz eng miteinander verknüpft.^[1] Digital Engineering basiert auf den Grundlagen anderer ingenieurwissenschaftlicher Fachgebiete und enthält Elemente des Systems Engineering.

Weitere Bezeichnungen sind das Digital Systems Engineering, Digitalisierungsingenieurwesen oder digitales Ingenieurwesen.

Grundlegend stammt das „Digital“ von der Tatsache, dass alle Computer oder Rechenwerke seit den 1960er Jahren transistor- und binärlogikbasierte (0/1) Geräte sind und digitale Daten verarbeiten (EDV). Seit den 1990er Jahren vollzieht sich ein großer Wandel (vgl. digitale Revolution oder World Wide Web), der in der Digitale Transformation oder Digitalisierung aufgeht. Dies wird auch als 1. Evolutionsstufe oder „Digitale Dokumentation“ des Digital Engineering bezeichnet.^[4] Dabei versucht man, eine Vielzahl von Prozessen, Geräten und Systemen aus einer älteren Zeit in eine neue, computerisierte und datenbasierte Realität zu überführen oder sie in dieser neuen Umgebung neu zu entwickeln.

1. Digitale Dokumentation
2. Expansion in Modellierung und Simulation
3. Einbindung von IoT- und virtuellen Technologien
4. Vorhersagen und intelligente Entscheidungsfindung
5. Systemoptimierung in digitalen Ökosystemen

Das Digital Engineering durchdringt auch kontemporäre Industrien und begleitet die Industrie 4.0 seit den 2010er Jahren. In diesem Kontext versucht man innerhalb des Fachgebiets mit neuartigen Methoden und Techniken komplexe Fragestellungen zu lösen, Produkte zu entwickeln, Innovationen hervorzubringen und Veränderung zu gestalten.

Das Digital Engineering ist eng verzahnt mit dem Systems Engineering sowie der seit vielen Jahrzehnten weit verbreiteten computerbasierten Entwicklung innerhalb von Organisationen, Instituten und Unternehmen.^[5] Diese sich daraus entwickelnden Methoden und Verfahren legen den Fokus auf digitale Modelle physischer Systeme, Geräte, oder Produkte.^[6] Fachleute definieren die Digital Engineering wie folgt:^[7]

Dem Digital Engineering ist außerdem ein hoher Datenfluss immanent, der mit einer hochperformanten Internet- oder Kommunikationsinfrastruktur zusammenhängt und seit den 2000er Jahren weltweit entsteht. Es ist außerdem mit dem Produktdesign oder -management verknüpft. Erst wenn diese digitalen Modelle oder Designs einer Vielzahl von Anforderungen und/oder Charakteristiken erfüllen, wird der nächste Schritt in Richtung Herstellung oder Produktion genommen, wobei das Testen entlang der Entwicklung nach dem V-Modell laufen kann.

Eine weitere mögliche Definitionen sieht das Digital Engineering als ingenieurgetriebene Methode für die Planung, zum Aufbau und zum Betrieb von IT-Systemen, digitalen Anwendungen und Diensten oder Services (Internet, Datennetze usw.), siehe z. B. Software-defined Netzwerke.

Die Gesellschaft für Informatik (GI) hat Digital Engineering bisher primär in der Informatik verortet, jedoch darauf hingewiesen, dass der Ansatz im Zusammenhang mit komplexen Systemen breiter aufgestellt werden müsse mit allen anderen technischen Disziplinen.^[8] Die GI definiert Digital Engineering als:

Die US-amerikanische, verteidigungsnahe Mitre Corporation definiert schließlich:^[9]

Digital Engineering ist nicht zu verwechseln mit dem Entwurf integrierter oder digitaler Schaltkreise (ICs) – auch bekannt als Digital Design. In ganz wenigen Fällen wurde auch von Digital Engineering gesprochen, wobei eigentlich Digitallogik gemeint war. Diese Technik, seit dem Aufkommen der Mikroelektronik unter dem Fachbegriff Electronic Design Automation (EDA) bekannt, hat seit den 1980er Jahren einige Innovationen in Bezug auf Hardware und Software sowie Methodiken hervorgebracht, die bis heute die digitale Welt dominieren. Alle EDA Methoden sind vollständig computerbasiert (Software), bis auf die Herstellung von Halbleiterprodukten als Teil der Halbleitertechnik durch Halbleiterhersteller.

Ein Ziel des Digital Engineering besteht darin, die Geschwindigkeit, Genauigkeit, Zuverlässigkeit und Zusammenarbeit von technischen Entwurfs- und Analyseprozessen zu verbessern. Es soll die Entwicklung verbessern, um komplexe Systeme und Produkte zu erzeugen.^[1][10] Dabei ist eine gute Beherrschung der Prozesse über den gesamten Produktlebenszyklus notwendig. Digital Engineering ist nicht an bestimmte Softwaretechnologien gebunden – es berücksichtigt vielmehr alle technischen Daten, die während des gesamten Lebenszyklus eines Geräts, Systems, oder Produkts erzeugt werden und verfügbar sind. Diese Herangehensweise soll es Entwicklern und Ingenieuren erleichtern, Modelle komplexer Systeme digital darzustellen. Diese Modelle können wiederum zu Analysezwecken, zur Simulation des Verhaltens, für die Verbesserung funktionaler Eigenschaften, zum Testen oder für Optimierung dienen. Hierbei spielt auch das sogenannte Virtual Engineering eine gewisse Rolle.

Digital Engineering soll Ingenieuren helfen, komplexe Systeme besser zu beschreiben, indem sie mit digitalen Modellen der Systeme arbeiten und ihr Verhalten unter verschiedenen Bedingungen testen und bewerten können. Der Einsatz von modernen Technologien und Werkzeugen zur Darstellung, Simulation und Analyse soll dabei die herkömmliche dokumenten-basierte Methoden ablösen.

Mittels eines Simultaneous Engineering soll außerdem die Kommunikation zwischen Entwicklungsteams gefördert werden. Dabei sollen Daten und Informationen über eine gemeinsame (digitale) Plattform verfügbar gemacht und genutzt werden können. Diese Techniken ermöglichen es beispielsweise im Entwicklungsprozess, Fehler frühzeitig zu erkennen und zu beheben. Spezialisierte Techniken wie die Auswirkungsanalyse werden als Teil des Sicherheitsingenieurwesens genutzt.

Das Konzept des Digitalen Zwillings ist eine der Grundlagen für das Digital Engineering geworden.^[11][12] Es wird als Schlüsselwerkzeug für digitale ingenieurtechnische Lösungsansätze verwendet.^[13] Digital Engineering und digitale Zwillinge sind eng verwandte, aber unterschiedliche Konzepte. Dabei stellt das Digital Engineering die software-basierten Techniken und Werkzeuge für die Erstellung, Simulation und Analyse digitaler Zwillinge zur Verfügung, während digitale Zwillinge als digitale Darstellungen von physischen Objekten oder Systemen eine wertvolle Quelle von Daten, Informationen und Erkenntnissen für die technische Planung und Analyse des betrachteten Systems darstellen.^[13] Digitale Zwillinge können zur Überwachung, Steuerung und Optimierung der Leistung ihrer realen Gegenstücke verwendet werden. Digital Engineering und digitale Zwillinge unterstützen damit gemeinsam die effiziente und effektive Entwicklung und insbesondere wertvolle Einblicke in den Einsatz komplexer Systeme.

Eine weitere Methode sind die Digital Threads, welche „die Nutzung digitaler Werkzeuge und Darstellungsformen für Design, Evaluierung und Lebenszyklusmanagement“ hervorheben.^[14]

Für das Digital Engineering werden Werkzeuge aus dem Bereich Systems Engineering eingesetzt. Dazu gehören Werkzeuge wie SysML^[15] und Arcadia sowie Rhapsody, Cameo Systems Modeller, Enterprise Architect, Capella und andere für die Erzeugung von Systemarchitekturen. Im Idealfall benötigen diese Werkzeuge einen Daten- und Informationsaustausch.

Das Thema Digital Engineering (DE) wurde außerdem im Wehrwesen und der Militärführung seit den 2010er Jahren aufgegriffen und spielt dort eine bedeutende Rolle für die Zukunft einer Armee. Es existieren spezielle Konzepte und Strategien, z. B. die Software-definierte Verteidigung, die auf DE-zentrierten Systems Engineering basieren. Das Department of Defense (DoD) bzw. Pentagon führt unter dem Office of the Under Secretary of War, Research and Engineering (OUSW(R&E)) ein Programm zum Digital Engineering.^[16] Die Mitre Corporation definiert im Jahr 2018 (übersetzt):^[17]

Das Thema dringt sogar durch bis zum Mission Engineering (als Teil einer modernen Militärstrategie) oder dem Battle Management.^[18] Das übergeordnete Programm ist das Joint All-Domain Command and Control (JADC2), welches die Domänen Land, Luft und See der Streitkräfte und deren Waffensysteme verbinden möchte. Genauer definiert das DoD-OUSW(R&E) im Rahmen des Beschaffungswesens:^[16][19]

Um im Ingenieurwesen komplexe Systeme zu entwerfen, zu analysieren und zu entwickeln, nutzt man teilweise eine Vielzahl von Konzepten und Prinzipien aus unterschiedlichen, sich aber ergänzenden technischen Fachrichtungen. Es kommen dabei verschiedene Methoden, Technologien und Werkzeuge zum Einsatz. Triviale Beispiele sind das computergestütztes Design (CAD), computergestützte Entwickeln (CAE), sowie viele weitere Techniken, siehe auch die Abkürzungen CAx.

Einige Fachgebiete, die auch mit dem Digital Engineering verwandt, sind:

• Modellbasiertes Systems Engineering (MBSE): Hierbei handelt es sich um den Einsatz digitaler Modellierungs- und Simulationstechniken zur Unterstützung der Entwicklung komplexer Systeme. MBSE konzentriert sich auf die Verwendung digitaler Modelle zur Darstellung der verschiedenen Komponenten, Anforderungen und Verhaltensweisen komplexer Systeme sowie zur Analyse und Optimierung ihrer Leistung.

• Modellierung und Simulation: Hierbei handelt es sich um die Verwendung von Modellen (z. B. physikalische, mathematische oder logische Darstellungen) eines Systems oder Prozesses, um diese für einen praktischen Zweck, z. B. die technische Entscheidungsfindung, nachzuahmen.

• Computergestützter Entwurf (CAD): Hierbei handelt es sich um den Einsatz von Computersoftware zur Unterstützung des Entwurfs und der Erstellung von technischen Plänen und Diagrammen. CAD-Tools ermöglichen es Ingenieuren, räumliche digitale Modelle komplexer Systeme zu erstellen und ihre Konstruktionskonzepte und -details zu visualisieren, zu überprüfen, zu ändern und zu dokumentieren.

• Rechnergestützte Entwicklung (CAE): Hierbei handelt es sich um den Einsatz von Computersoftware zur Unterstützung der Analyse und Simulation komplexer Systeme. CAE-Werkzeuge ermöglichen es Ingenieuren, das Verhalten digitaler Modelle komplexer Systeme unter verschiedenen Bedingungen zu testen und zu bewerten, um deren Leistung zu analysieren und zu optimieren.

• Virtuelle Realität (VR) und erweiterte Realität (AR): VR ist die Verwendung einer softwaregesteuerten digitalen („virtuellen“) Simulation, um die Realitätswahrnehmung des Benutzers zu verändern, während AR die Erweiterung einer physischen („realen“) Basis ist, der digitale Informationen hinzugefügt werden, um die Gesamtwahrnehmung der Realität durch den Benutzer zu verbessern. VR- und AR-Computersoftware kann verwendet werden, um digitale technische Modellierung und Simulationen (M&S) zu verbessern und zu erweitern, um sie realistischer zu machen.

Im Zusammenspiel dieser Themengebiet kommt der Interoperabilität eine übergeordente Rolle zu.

• Additive Fertigung (3D-Druck): Hierbei handelt es sich um den Prozess der Herstellung eines physischen Objekts aus digitalen Modellen, indem aufeinanderfolgende Schichten von Materialien wie Kunststoff oder Metall aufgetragen werden, um das endgültige physische Objekt zu schaffen. Die additive Fertigung ist eine Form der digitalen Fertigung, die die digitale Umwandlung von digitalen 3D-CAD-Modellen in reale Produkte automatisiert, die dann in 3D gedruckt werden.
• Künstliche Intelligenz (KI): Dies ist die Simulation von Intelligenz durch Maschinen, vor allem durch maschinelles Lernen und Data Mining. KI-Technologien wie intelligente Agenten können zur Verbesserung und Erweiterung digitaler technischer Modellierung und Simulationen eingesetzt werden, um sie intelligenter und widerstandsfähiger zu machen. Gerade die Modellierung von KI-Funktionalität bei der Konzeption von komplexen Systemen ist eine besondere Herausforderung.
• Weitere Themengebiete in dem Zusammenhang sind: Big Data, Data Mining oder Data Science. Weiterhin werden Parallelen zu dem Thema DevSecOps gezogen.^[20]

Eine Reihe spezifischer Studiengänge im deutschsprachigen Raum bietet das Thema Digital Engineering mit unterschiedlichen Schwerpunktsetzungen an:

• AKAD Bildungsgesellschaft – Studiengang mit den Schwerpunkten Maschinenbau und Informatik^[21]
• Akademie Glauchau – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Interdisziplinäre Ingenieurwissenschaften und Informatik^[22]
• Hamburger Fern-Hochschule – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Mechatronik, Elektrotechnik und Informatik^[23]
• Hochschule Kaiserslautern – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Elektrotechnik und Informatik^[24]
• Hochschule Luzern – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Elektronik, Mechanik, Robotik und Informatik^[25]
• Hochschule München – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Interdisziplinäre Ingenieurwissenschaften und Informatik^[26]
• Hochschule Reutlingen – Fortbildungsstudium in Digital Engineering mit den Schwerpunkten Wirtschaftsingenieurwesen und Informatik^[27]
• Ostfalia Hochschule – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Maschinenbau und Informatik^[28], auch als duale Ausbildung bei VW^[29]
• RWTH Aachen – Studiengang Management and Engineering in Computer Aided Mechanical Engineering mit Schwerpunkten Modellierung & Simulation im Maschinenbau und Informatik^[30]
• Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe – Studiengang Digitalisierungsingenieurwesen mit den Schwerpunkten Produktentstehung, Product Lifecycle Management, Fertigung und Informatik^[31]
• TU Graz – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Elektrotechnik, Maschinenbau und Informatik^[32]
• Uni Magdeburg – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Maschinenbau, Elektrotechnik, Verfahrenstechnik und Informatik^[33]
• Uni Potsdam – HPI – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Cybersecurity, Data Engineering, IT-Systems Engineering, Digital Health und Software Systems Engineering^[34]
• Uni Paderborn – HNI – Studiengang Advanced Systems Engineering mit den Schwerpunkten Elektronik, Informatik und Maschinenbau^[35]
• Uni Weimar – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Bauingenieurwesen und Medieninformatik^[36]

Verschiedene Institute der Fraunhofer-Gesellschaft bieten darüber hinaus Möglichkeiten für Abschlussarbeiten oder Promotionen zum gesamten interdisziplinären Spektrum des Digital Engineering.

Zu den generellen Studiengängen zählen weiterhin die Ingenieurswissenschaften, Informatik, Ingenieurinformatik, Technische Informatik u. dgl.

• Gesellschaft für Systems Engineering (GfSE)

• Michael Schenk (Hrsg.): Produktion und Logistik mit Zukunft. Digital Engineering and Operation. Springer Berlin Heidelberg, Berlin, Heidelberg 2015, ISBN 978-3-662-48265-0, doi:10.1007/978-3-662-48266-7 (englisch). 
• H. Stoewer: Perspectives on SE, MBSE, and Digital Engineering: Road to a Digital Enterprise. In: Azad M. Madni, Norman Augustine, Michael Sievers (Hrsg.): Handbook of Model-Based Systems Engineering. Springer International Publishing, Cham 2023, ISBN 978-3-03027486-3, S. 1–37, doi:10.1007/978-3-030-27486-3_83-1 (englisch). 
• SEBoK: Fundamentals for Digital Engineering. In: SEBoK. 19. Oktober 2025, abgerufen am 17. Februar 2026 (englisch).