Berufsbilder Der lebenswichtige Blick fürs Detail

Für Mathematikabsolventen stellt die Industrie eines der größten Berufsfelder dar. Dr. Christian Neßler arbeitet als Ingenieur und Trainer für funktionale Sicherheit bei ITK Engineering. Sein Ziel: Die Menschen vor den Risiken ihrer eigenen Innovationen zu schützen.

Als Kind träumte Christian Neßler von einer Karriere als Radprofi. Dass daraus nichts wurde, stimmt den technikbegeisterten Mathematiker aus der Pfalz aber nicht traurig – schließlich hat er seine Berufung im Bereich »Funktionale Sicherheit«, auch Safety genannt, gefunden.

»Bei meiner Tätigkeit geht es darum, Risiken, die durch Funktionen in Geräten – im konkreten Fall in Fahrzeugen – entstehen können, zu minimieren. Systeme, wie ein Bremskraftverstärker unterstützen den Fahrer und erhöhen die Sicherheit. Auch Fahrerassistenzsysteme, zum Beispiel ein Spurhalteassistent, sind in modernen Fahrzeugen eine komfortable Unterstützung. Die meisten Funktionen werden durch elektrische Systeme umgesetzt oder beeinflusst, wodurch auch Fehlfunktionen auftreten könnten – etwa durch fehlerhafte Softwareimplementierung oder -spezifikation oder aufgrund von Hardwarefehlern in der Sensorik oder dem Mikrocontroller. So kann ein Spurhalteassistent, der ungewollt in die Lenkung eingreift, zur Bedrohung werden«, erklärt Christian.

Je nachdem, um welches System es sich handelt, ist der Ausfall mehr oder weniger kritisch. Das muss rechtzeitig erkannt werden, um zum Beispiel dem Fahrer zu signalisieren, dass er das Fahrzeug rechtzeitig abstellt oder damit die Assistenzfunktion deaktiviert wird. Die Aufgabe der funktionalen Sicherheit ist es, die Wahrscheinlichkeit für solche »Fehler des Systems« durch Prozessmaßnahmen und systematische Entwicklung entsprechender technischer Lösungen für die Funktionen zu verringern, sprich: Das Restrisiko, das jeder elektrischen Funktion innewohnt, auf ein akzeptables Maß zu reduzieren.

Vom Mathe-Studium in den Ingenieursberuf

»In meinem Studium der Technomathematik ging es vorwiegend darum, Pro­bleme aus der ‘echten Welt‘ in mathematische Formeln zu übersetzen, Modelle mittels mathematischer Techniken zu analysieren und effiziente numerische Verfahren für Computersimulationen zu entwickeln. Die mathematischen Lösungen müssen dabei so formuliert werden, dass Physiker und Ingenieure damit technische Problemstellungen lösen können. Die Aufgabenstellungen in der technischen Mathematik sind grundsätzlich sehr abstrakt – es gilt, auf funktio­naler Ebene Wirkzusammenhänge zu verstehen. In meiner Doktorarbeit habe ich beispielsweise an der Verbesserung des Produktionsprozesses von Vliesmaterialien für den Fahrzeuginnenraum gearbeitet. Solche Materialien sind Verbindungen Abertausender Fasern. Dazu habe ich die Fasern durch spezielle Gleichungen modelliert. Aus mathematischer Sicht stellten sich Fragen wie: Welche Funktionenräume sind zu betrachten? Ist die Lösung der Gleichung eindeutig? Wie sieht es aus mit der Sensitivität bezogen auf die verschiedenen Parameter? So lernt man komplexe, unübersichtliche Situationen durch Analyse und Systematik zu vereinfachen.«

Absolventen der Mathematik mit technischen Fähigkeiten aus dem MINT-Bereich, wie Physik, Informatik, Elektrotechnik, Maschinenbau, aber auch Biologie oder Chemie spielen aufgrund dieser Kompetenzen eine wichtige Rolle für die zunehmend digitalisierte Technologiebranche mit ihrer hohen Komplexität und den Wechselwirkungen der Systeme. So bilden viele mathematische Gleichungen die Grundlage für Simulationen, mittels derer technische Herausforderungen gelöst werden können. Mathematiker ziehen hierfür etwa Differenzialgleichungen oder numerische Verfahren heran, um Zusammenhänge zu erklären oder effiziente Simulationsgrundlagen zu schaffen.

Gerade auf dem Gebiet der funktionalen Sicherheit ist eine Disziplin gefordert, die alle möglichen Lösungswege für ein Feature systematisch prüft. Besonders reizvoll ist dieses Aufgabengebiet für Mathematikabsolventen. »Mathematiker denken zunächst anwendungsunabhängig und versuchen, Funktionen abstrakt darzustellen. Darüber hinaus denken sie daran, die Ausnahmefälle unter den Regelfällen zu berücksichtigen und damit Restrisiken zu minimieren. Das Ziel des Ingenieurwesens ist es dagegen, eine benutzerfreundliche, komfortable oder neuartige Funktion zu entwickeln. Im Bereich Safety unterstützen Mathematiker ihre Ingenieurskollegen mit einer präzisen Denke – und zugegeben einer eher pessimistischen Brille – und berücksichtigen, welche Risiken für den Menschen entstehen können. Gemeinsam können damit Unfälle verhindert werden«, legt Christian dar.

Disziplinenübergreifend Risiken senken

Insgesamt sind bei ITK Engineering über 60 Mitarbeiter im Bereich funktionale Sicherheit damit beschäftigt, technisch sichere Lösungen zu entwickeln, sowie deren Fehleranfälligkeiten zu reduzieren. Die Kollegen sind dabei in verschiedenen MINT-Disziplinen zu Hause. Mathematiker, Elektro- und Regelungstechniker, Softwareingenieure, Maschinenbauer und Physiker befassen sich mit System-, Hardware- und Softwareentwicklung, Risiko- und Systemanalysen, Verifikation und Validierung sowie dem Safety-Management zur Gewährleistung der notwendigen Safety-relevanten Aktivitäten im Entwicklungsprozess.

Eine wichtige Rolle spielt in allen Phasen der Entwicklung und Ab­sicherung die Berücksichtigung der relevanten Normen innerhalb einzelner Entwicklungsschritte. Als Mathematiker behält Christian einen domänenübergreifender Blick auf jede Herausforderung – unabhängig von Soft- oder Hardware.

Fragt man ihn, wie er sich selbst beschreiben würde, sagt Christian: »Mir liegt sehr viel daran, dass die Dinge, die ich beruflich vorantreibe, einen moralischen und gesellschaftlichen Wert haben. Ich möchte nicht nur, dass diese in sich sinnhaft sind, sondern ich möchte die Welt ein Stück besser machen. Ich verstehe die Motivation eines jeden meiner Kollegen, am autonomen Fahrzeug von morgen mitzuentwickeln. Ich persönlich finde das Thema auch spannend – bin allerdings mindestens genauso stolz darauf, wenn ich bei vermeintlich einfacheren Systemen wie einer elektrischen Parkbremse durch Safety-Maßnahmen dazu beigetragen habe, dass während einer Autobahnfahrt mit hoher Geschwindigkeit keine ungewollte Vollbremsung durch einen Systemfehler ausgelöst wird. Das klingt natürlich nicht so sexy wie autonomes Fahren, stellt meiner Ansicht nach aber dennoch einen sehr wichtigen Mehrwert für die Gesellschaft dar. Dass dieser Mehrwert oft in den Hintergrund rückt, finde ich gar nicht negativ, denn es zeigt mir, dass sich die Menschen mit den Technologien sicher fühlen und unsere Arbeit ihren Zweck erfüllt. Und dazu kann ich beitragen.«

Da es unendlich viele Themen gibt, aus denen man die unwahrscheinlichsten Risiken herauskitzeln und ausmerzen kann, habe er auch keine »Lieblingsbranche«, erklärt Christian. Dass seine Tätigkeit möglichst vielfältig sein sollte, war einer der Gründe dafür, warum er sich für ITK entschieden hat. Die Teams bei ITK sind domänenübergreifend tätig und sichern dabei Funktionen, beispielsweise in Landmaschinen, Trucks, aber auch Haushalts- oder Medizintechnik-Geräten ab. Überall kommen im Alltag neue Features hinzu, die uns das Leben erleichtern sollen. So kann ein Batteriemanagement mit Überladeschutz bei Lithium-Ionen-Batterien in E-Bikes die Brandgefahr maßgeblich reduzieren – darum kümmern sich Experten wie Christian. Dafür die Radprofikarriere aus seinen frühen Kindheitsträumen zu opfern, erscheint ihm heute noch immer als der beste Tausch seines Lebens.

 

 

Über ITK Engineering

ITK Engineering ist mit 1200 Mitarbeitern ein international tätiges Technologieunternehmen, das im Bereich Digitalisierung, Elektrifizierung, Automatisierung und Vernetzung von Systemen tätig ist. Durch kundenspezifische System- und Softwareentwicklung – schwerpunktmäßig im Bereich Embedded Systems – trägt ITK dazu bei, die Mobilität von morgen mitzugestalten. Unternehmen aus der Automobilbranche und dem Motorsport, der Medizintechnik sowie der Gebäude- und Bahntechnik setzen bei der Entwicklung maßgeschneiderter Systemlösungen auf ITK. Safety und Cybersecurity, modellbasierte Software-Entwicklung und virtuelle Absicherung (MiL, SiL, PiL, HiL) gehören genau wie die Algorithmenentwicklung (Regelungstechnik, Bild- und Signalverarbeitung) zu den Kernkompetenzen des Unternehmens.