Digital Engineering (dt. etwa „digitales Ingenieurwesen“) beschreibt eine multidisziplinäre Herangehensweise im Ingenieurwesen und den Technikwissenschaften für die Entwicklung digitaler Geräte, Systeme oder Produkte. Dabei werden digitale oder computer-basierte Technologien, Verfahren und Werkzeuge (wie die CAx-Technologien) für die Planung, Erstellung, Entwicklung, Produktion und den Einsatz eng miteinander verknüpft. 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.
Hintergrund und Evolution
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. 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.
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.
Definition und Abgrenzung
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. Diese sich daraus entwickelnden Methoden und Verfahren legen den Fokus auf digitale Modelle physischer Systeme, Geräte, oder Produkte. Fachleute definieren die Digital Engineering wie folgt:
„Digital Engineering definiert Systems Engineering neu durch datengetriebene Methoden, digitale Modelle und integrierte Werkzeuge, die die Entscheidungsfindung über den gesamten Lebenszyklus hinweg unterstützen.“
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. Die GI definiert Digital Engineering als:
„(...) vergleichbar mit typischen Ingenieurdisziplinen aus dem konstruktiven Bereich, befasst sich mit der Konstruktion und Realisierung digitaler Lösungen. Deswegen muss das Digital Engineering ein eigenständiges Wissenschaftsfeld sein und sich den Methoden zur Konstruktion und Realisierung digitaler Lösungen sowie der Erforschung und Weiterentwicklung systemischen Aspekte des Digitalen widmen.“
Die US-amerikanische, verteidigungsnahe Mitre Corporation definiert schließlich:
„Digital Engineering ist ein integrierter digitaler Ansatz, der maßgebliche Systemdaten- und Modellquellen kontinuierlich während der Entwicklung und des gesamten Lebenszyklus eines Systems nutzt. Es modernisiert traditionelle Systementwicklungsmethoden, um die Vorteile von Computertechnologie, Modellierung, Analytik und Datenwissenschaften zu nutzen.“
Digital Design (ICs)
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.
Aufgabe und Ziel
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. 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. Es wird als Schlüsselwerkzeug für digitale ingenieurtechnische Lösungsansätze verwendet. 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. 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.
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. Die Mitre Corporation definiert im Jahr 2018 (übersetzt):
„Digitales Engineering ist eine Initiative des US-Verteidigungsministeriums (DoD), die die Art und Weise, wie das DoD Systeme entwirft, entwickelt, liefert, betreibt und instand hält, grundlegend verändern wird. Das DoD definiert digitales Engineering als einen integrierten digitalen Ansatz, der maßgebliche Systemdaten und -modelle disziplinübergreifend nutzt, um alle Lebenszyklusaktivitäten von der Konzeption bis zur Entsorgung zu unterstützen.“
Das Thema dringt sogar durch bis zum Mission Engineering (als Teil einer modernen Militärstrategie) oder dem Battle Management. 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:
„Digitales Engineering muss zum Standardverfahren für die Entwicklung und Konstruktion von Waffensystemen werden. Gemeinsam sind OE und M&S die Mittel für das Verteidigungsministerium, um das in der Nationalen Verteidigungsstrategie angestrebte Ziel der schnellen Bereitstellung von Fähigkeiten für die Streitkräfte zu erreichen.“
Verwandte Themengebiete
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.
Angrenzende Fachgebiete
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.
Akademie Glauchau – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Interdisziplinäre Ingenieurwissenschaften und Informatik
Hamburger Fern-Hochschule – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Mechatronik, Elektrotechnik und Informatik
Hochschule Kaiserslautern – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Elektrotechnik und Informatik
Hochschule Luzern – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Elektronik, Mechanik, Robotik und Informatik
Hochschule München – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Interdisziplinäre Ingenieurwissenschaften und Informatik
Hochschule Reutlingen – Fortbildungsstudium in Digital Engineering mit den Schwerpunkten Wirtschaftsingenieurwesen und Informatik
Ostfalia Hochschule – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Maschinenbau und Informatik, auch als duale Ausbildung bei VW
RWTH Aachen – Studiengang Management and Engineering in Computer Aided Mechanical Engineering mit Schwerpunkten Modellierung & Simulation im Maschinenbau und Informatik
Technische Hochschule Ostwestfalen-Lippe – Studiengang Digitalisierungsingenieurwesen mit den Schwerpunkten Produktentstehung, Product Lifecycle Management, Fertigung und Informatik
TU Graz – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Elektrotechnik, Maschinenbau und Informatik
Uni Magdeburg – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Maschinenbau, Elektrotechnik, Verfahrenstechnik und Informatik
Uni Potsdam – HPI – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Cybersecurity, Data Engineering, IT-Systems Engineering, Digital Health und Software Systems Engineering
Uni Paderborn – HNI – Studiengang Advanced Systems Engineering mit den Schwerpunkten Elektronik, Informatik und Maschinenbau
Uni Weimar – Studiengang Digital Engineering mit den Schwerpunkten Bauingenieurwesen und Medieninformatik
Verschiedene Institute der Fraunhofer-Gesellschaft bieten darüber hinaus Möglichkeiten für Abschlussarbeiten oder Promotionen zum gesamten interdisziplinären Spektrum des Digital Engineering.
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 978-3-030-27486-3, S.1–37, doi:10.1007/978-3-030-27486-3_83-1 (englisch).
Gerrit Hohmann:Digitale Verteidigung: Wie Künstliche Intelligenz die Sicherheit und Verteidigung verändert. WALHALLA Fachverlag, 2026, ISBN 978-3-8029-6414-5, doi:10.5771/9783802964145.
↑Judith Dahmann, Allison Khaw, Ioana Biloiu, Ryan Jacobs, Chang Kim, Christina Thompson:Digital Engineering of Large Scale System of Systems: End-to-End (E2E) Modeling and Analysis Environment. In: 2021 16th International Conference of System of Systems Engineering. IEEE, 2021, doi:10.1109/SOSE52739.2021.9497478 (englisch).
↑Fei Tao, Xin Ma, Weiran Liu, Chenyuan Zhang:Digital Engineering: State-of-the-art and perspectives. In: Digital Engineering. Band1, Juni 2024, S.100007, doi:10.1016/j.dte.2024.100007 (englisch, elsevier.com[abgerufen am 17.Februar 2026]).
↑Fei Tao:Inaugural issue: Welcome to Digital Engineering. In: Digital Engineering. Band1, Juni 2024, S.100009, doi:10.1016/j.dte.2024.100009 (englisch, elsevier.com[abgerufen am 18.Februar 2026]).
↑Mary A Bone, Mark R Blackburn, Donna H Rhodes, David N Cohen, Jaime A Guerrero:Transforming systems engineering through digital engineering. In: The Journal of Defense Modeling and Simulation: Applications, Methodology, Technology. Band16, Nr.4, Oktober 2019, ISSN1548-5129, S.339–355, doi:10.1177/1548512917751873 (englisch, sagepub.com[abgerufen am 17.Februar 2026]).
↑What is Digital Engineering?In:BAE Systems.Abgerufen am 17.Februar 2026(englisch):„Technically, digital engineering is the construction of digital (computer) models that represent every characteristic of a complex product or system that is to be developed. (...) Behaviorally, digital engineering requires a team culture committed to the use of those digital threads created in the model as the single “Source of Truth” that all stakeholders adhere to and depend on to keep all work on track throughout development. (...)“
↑Ana Wooley, Landon Womack:Digital Engineering: A Systematic Literature Review of Strategies, Components, and Implementation Challenges. In: Systems. Band13, Nr.12, 21.November 2025, ISSN2079-8954, S.1046, doi:10.3390/systems13121046 (englisch, mdpi.com[abgerufen am 18.Februar 2026]).
↑Victor Singh, K. E. Willcox:Engineering Design with Digital Thread. In: AIAA Journal. Band56, Nr.11, November 2018, ISSN0001-1452, S.4515–4528, doi:10.2514/1.J057255 (englisch, aiaa.org[abgerufen am 17.Februar 2026]).
