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Master Fahrzeugentwicklung

Schnelle Fakten

  • Fachbereich

    Maschinenbau

  • Stand/Version

    2019

  • Regelstudienzeit (Semester)

    3

  • ECTS

    0

Studienverlaufsplan

  • Wahlpflichtmodule 3. Semester

Modulübersicht

1. Studiensemester

Dynamische Systeme
  • PF
  • 3 SWS
  • 3 ECTS

  • Nummer

    5530

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


Die Studierenden kennen die grundlegenden Methoden zur Beschreibung von Signalen und Systemen im Original- und Zeitbereich. Sie erlangen die Fähigkeit, die behandelten Methoden zu einer grundlegenden Systemanalyse einzusetzen. Mit Unterstützung gängiger Softwaretools zur Modellbildung und Simulation erwerben Studierende die Kompetenz, Systeme zu entwerfen und Simulationsergebnisse zu beurteilen. Die Studierenden können ihr neu erlerntes Wissen und die behandelten Methoden bei der Bearbeitung von konkreten Fragestellungen der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik anwenden.
 

Inhalte

  • Signale und Systeme
  • Signalsynthese und Testfunktionen
  • Lineare, zeitinvariante Systeme
  • Modellbildung und Simulation im Originalbereich
  • Laplace-Transformation
  • Übertragungsfunktionen
  • Impuls-, Sprung-, Anstiegs und Schwingungsantwort
  • Modellbildung und Simulation im Bildbereich
  • Analyse und Entwurf von Steuerungs- und Regelungssystemen

Lehrformen


Seminaristische Vorlesung mit integrierten Übungen.

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                 keine
Inhaltlich:             keine

Prüfungsformen


Die Modulprüfung besteht aus einer Klausur. Die Dauer beträgt 120 min.

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten


Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


Master Fahrzeugentwicklung

Stellenwert der Note für die Endnote


6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Föllinger, O.: Regelungstechnik, Berlin: VDE Verlag, 2016
  • Föllinger, O.: Laplace-, Fourier- und z-Transformation, Berlin: VDE Verlag, 2011
  • Frey, T., Bossert, M.: Signal- und Systemtheorie, Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2008
  • Lunze, J.: Regelungstechnik I, Berlin: Springer Vieweg, 2016
  • Lunze, J.: Automatisierungstechnik, DeGruyter Oldenbourg-Verlag, 2016
  • Weber, H., Ulrich, H.: Laplace-, Fourier- und z-Transformation, Wiesbaden: Vieweg+Teubner, 2012

 

Fahrzeugdynamik / Antriebsstrang
  • PF
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5553

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden kennen die Grundlagen von Antriebssystemen sowohl in Ihrer Funktionsweise wie auch im Speziellen hinsichtlich der spezifischen Anforderungen bei mobilen Anwendungen im Fahrzeug. Sie können deren energetische Größen berechnen und bewerten.
Sie kennen die dynamischen Zusammenhänge zur Ermittlung des Fahrzeugleistungsbedarfs und können den Leistungsbedarf (Radnabenbedarf) von Fahrzeugen in beliebigen Fahrzuständen berechnen.
Studierende können die Traktionsbedingungen in Fahrsituationen der Längsdynamik bestimmen und bewerten.
Die Studierenden kennen die Energiespeicher und Energiewandler im Fahrzeug und können für stationäre Fahrzustände den zeitlichen und streckenbezogenen Energie- bzw. Kraftstoffverbrauch berechnen und die Reichweite von Fahrzeugen bei begrenztem Energiespeicher ermitteln und bewerten. Sie kennen die Energiewandler (Antriebsmaschinen, Drehzahl- und Drehmomentenwandler), und können deren Funktionsweise beschreiben. Sie können die Kennfelder der Energiewandler interpretieren und können mobile Antriebssysteme bedarfsgerecht auf verschiedene Fahrzeuganforderungen abstimmen.

Inhalte

  • Einführung in die Lehrveranstaltung
  • Fahrzeugantriebe, Kennlinien, Kennfelder
  • Leistungsbedarf von Fahrzeugen
  • Traktion von Radfahrzeugen
  • Antriebsstrang
    • Energiespeicher
    • Mobile Antriebsmaschinen
    • Energiewandler im Antriebsstrang
  • Fahrzeuggetriebe
  • Kennfelder der Energiewandlern im Kraftfahrzeug
  • Antriebsabstimmung im Kraftfahrzeug
  • Energieverbrauch / Kraftstoffverbrauch im Normzyklus
  • Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick von Fahrzeugantrieben

Das vermittelte Wissen wird vertieft und Arbeits- und Berechnungstechniken werden geübt. Zu den einzelnen Kapiteln werden Übungsblätter bereitgestellt, die von den Studierenden vorbereitet werden. Die Lösungen zu den Übungsblättern werden gemeinschaftlich erarbeitet.
Ein weiterer Bestandteil der seminaristischen Vorlesung sind Testatblätter, die lehrveranstaltungsbegleitend ausgegeben werden und innerhalb von kurzen Fristen gelöst abgegeben werden können. Die korrigierten Blätter geben den Studierenden laufend eine Rückmeldung über Ihren Lernfortschritt.

Lehrformen

Seminaristische Vorlesung

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: Grundlagen der Mechanik / Dynamik werden vorausgesetzt

Prüfungsformen

Das Modul schließt mit einer schriftlichen Prüfung ab. 

Dauer: 120 Minuten

Erlaubte Hilfsmittel:
  • Taschenrechner
  • Eine Formelsammlung wird gestellt.

Wahlweise sind auch mündliche Prüfungen oder Kombinationsprüfungen möglich.

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden werden. 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Eckstein: Längsdynamik von Kraftfahrzeugen
  • Weiterführende Literatur wird zu Beginn der LV bekannt gegeben

Höhere Mathematik
  • PF
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5510

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden...
  • kennen weiterführende mathematische Konzepte und Techniken der linearen Algebra und mehrdimensionalen Analysis.
  • sind in der Lage, abstrakte mathematische Strukturen der linearen Algebra (Vektorräume und damit zusammenhängende Begriffe) in konkreten Aufgabenstellungen zu erkennen und dazugehörige Elemente zu berechnen, wie z.B. Kern oder Bild einer linearen Abbildung, Eigenwerte, Eigenvektoren, Eigenräume, usw..
  • sind in der Lage, Methoden der Differential- und Integralrechnung für Funktionen mehrerer Veränderlicher anzuwenden um Extremstellen mit Nebenbedingungen zu bestimmen, Kurven-, Flächen- und Volumenintegrale zu berechnen, ggf. unter Einsatz von Integralsätzen. 
  • sind in der Lage, lineare Differentialgleichungen höherer Ordnung zu lösen, ggf. unter Einsatz der Laplace-Transformation.
  • können sich selbstständig neue Gebiete erschließen, die ein hohes mathematisches Abstraktionsniveau erfordern.
  • sind in der Lage, die Verbindung zwischen mathematischer Theorie und ingenieurwissenschaftlichen Problemstellungen herzustellen, insbesondere betreffend die Modellierung durch gewöhnliche oder partielle Differentialgleichungen, sowie der Einsatz von Fourierreihen und -Transformation. 

Inhalte

  • Höhere lineare Algebra
  • Vektoranalysis: Skalar- und Vektorfelder, Gradient eines Skalarfeldes, Divergenz und Rotation eines Vektorfeldes, kurven- und Flächenintegrale, Integralsätze von Gauß und Stokes und deren physikalische Bedeutung
  • Laplace- und Fourier-Transformationen
  • Extrema mit Nebenbedingnugen
  • Differentialgleichungen (DGL): gewöhnliche DGL höherer Ordnung, Systeme linearer DGL
  • Grundlagen partielle DGL: Anfangswertprobleme, Randwertprobleme

Lehrformen

Seminaristische Vorlesung und Übungen. Die Vorlesungen vermitteln die theoretischen Inhalte. Anhand typischer Aufgabenstellungen werden Anwendungsbeispiele und praktische Problemstellungen in Übungen zeitnah behandelt.

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: Grundlagenkenntnisse aus vorangegangenem Bachelor-Studium

Prüfungsformen

Das Modul schließt mit einer schriftlichen Klausur als Modulprüfung ab. Die Klausur besteht aus mehreren Aufgaben entsprechend den Themen, die in der Vorlesung und in den Übungen behandelt wurden.

Dauer: 120 Minuten 

Erlaubte Hilfsmittel:
  • Skript
  • Formelsammlung (in Buchform) 
  • nicht programmierbarer Taschenrechner

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Herrmann, N.: Mathematik für Ingenieure, Physiker und Mathematiker, Oldenbourg, 2007
  • Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Bd.3, Vieweg, 2011

Mechanik
  • PF
  • 7 SWS
  • 7 ECTS

  • Nummer

    5540

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    7 SV / 105 h

  • Selbststudium

    105 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Höhere Technische Mechanik 
Die Studierenden kennen die der höheren technischen Mechanik zugrunde liegenden mathematischen und physikalischen Zusammenhänge und sind in der Lage, komplexere Systeme eigenständig zu modellieren. Sie können aufwändige mechanische Modelle der Statik und Dynamik mit den entsprechenden Methoden berechnen. 

Maschinendynamik 
Die Studierenden beherrschen die analytischen, nummerischen und experimentellen Methoden zur Bestimmung und Auslegung des dynamischen Verhaltens von Maschinen und Fahrzeugen. Die Studierenden sind in der Lage, dreidimensionale Beanspruchungszustände von Bauteilen mit einfachen Mitteln zu beurteilen. 

Inhalte

Höhere Technische Mechanik 
  • Spannungen und Verformungen von Scheiben-, Platten- und Schalentragwerken mit  
           Randstöreffekten

Maschinendynamik: 
  • Modellbildungen gedämpfter, elastischer Mehrkörpersysteme und Kontinua 
  • analytische und nummerische Bestimmung von Eigenfrequenzen, Eigenformen und  Antwortverhalten auf Erregungsmechanismen, 
  • aktive und passive Schwingungstilgungsverfahren, 
  • Schwingungsmesstechnik an Maschinen und Fahrzeugen

Lehrformen

Seminaristische Veranstaltungen 

Teilnahmevoraussetzungen

Formal:                 keine
Inhaltlich:             keine

Prüfungsformen

Klausurarbeiten als Teilprüfungen (MTP) in allen Lehrveranstaltungen des Moduls. 

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

keine 

Stellenwert der Note für die Endnote

7/60 x 75 %

Literatur

  • Höhere technische Mechanik: Vorlesungsumdruck
  • Maschinendynamik: Vorlesungsumdruck 

Automatisierung und Sensorik
  • WP
  • 6 SWS
  • 8 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    72

  • Selbststudium

    168h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden sind mit dem Aufbau, der Funktion und den Anforderungen elektronischer Systeme im Bereich der Automatisierungstechnik vertraut. Sie wissen wie Informationen in der Automatisierungstechnik erfasst, aufbereitet, ausgewertet und weitergegeben werden. Sie kennen Komponenten zur Automatisierung von Produktionsanlagen und sind in der Lage, deren Zusammenspiel und deren Kommunikation untereinander zu verstehen.
Darüber hinaus können sie Problemstellungen der Fertigungsmesstechnik analysieren und grundlegende Lösungen hierfür entwickeln. Sie kennen dafür unterschiedliche Messprinzipien und Sensorsysteme, sowie Verfahren zur Steigerung der Auflösung und Genauigkeit der Messgrößen und können diese anwenden.
Die Studierenden sind in der Lage, technische Problemstellungem eigenständig und in Kleingruppen zu analysieren, zu diskutieren und die Ergebnisse zu präsentieren. Sie kennen unterschiedliche Kommunikationsarten und Präsentationstechniken und können diese in der beruflichen Praxis anwenden.

Inhalte

Veranstaltung Industrieelektronik und Automatisierungstechnik:
- Systeme und Komponenten der Automatisierungstechnik
- Anforderungen an elektronische Komponenten in der Automatisierungstechnik
- Industrielle Kommunikation und Interfaces (z.B. AS-Interface, Profibus, IO-Link)
- Abstandssensorik in der Automatisierungstechnik
- Optische Sender
- Zuverlässigkeit von Geräten und Systemen
- Risikoanalyse in der Elektronik und Automatisierungstechnik (z.B. Failure Modes and Effects Analysis; FMEA)

Veranstaltung Messsysteme und Sensoren:
- Wichtige Grundbegriffe und Verfahren der Fertigungsmesstechnik
- Grundprinzipien der analogen und digitalen Verarbeitung von Sensorsignalen
- Komponenten der Signalaufbereitung und -wandlung
- Systeme und Komponenten zur Signalgenerierung und -detektion
- Mess- und Prüftechnik zur zerstörungsfreien Prüfung
- Aufbau und Funktion ausgewählter Messsysteme der Automatisierungstechnik (z.B. NMR-Messsystem)

Lehrformen

Seminaristische Veranstaltung mit Anwendungsbeispielen aus der industriellen Praxis. Ausgesuchte Fachinhalte werden von den Studierenden eigenständig erarbeitet und in praxisrelevanter Form (z.B. Team-Meeting, Online-Meeting) präsentiert. Das erlernte Fach- und Methodenwissen wird in Übungen durch geeignete Problemstellungen und Aufgaben weiter vertieft.

Teilnahmevoraussetzungen

Formal gelten die Vorgaben der jeweils gültigen Prüfungsordnung

Prüfungsformen

Klausur oder mündliche Prüfung (je nach Teilnehmerzahl und in Absprache mit dem ganzen Kurs)

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Modulprüfung muss bestanden sein

Stellenwert der Note für die Endnote

wird im studiengangsspezifischen Handbuch berechnet

Literatur

Gevatter, Hans-Jürgen: Handbuch der Mess- und Automatisierungstechnik in der Produktion, Springer Verlag
Heinrich, Berthold: Grundlagen Automatisierung, Springer Verlag
Hering, Ekbert; Martin, Rolf: Photonik, Springer Verlag
Hesse, Stefan: Sensoren für die Prozess- und Fabrikautomation, Springer Verlag
Jahns, Jürgen: Photonik, Oldenbourg Wissenschaftsverlag
Keferstein, Claus P.: Fertigungsmesstechnik, Springer Verlag
Schiffner, Gerhard: Optische Nachrichtentechnik, Springer Verlag
Schnell, Gerhard: Bussysteme in der Automatisierungs- und Prozesstechnik, Vieweg+Teubner Verlag
Werdich, Martin: FMEA - Einführung und Moderation, Vieweg+Teubner Verlag
Wratil, Peter; Kieviet, Michael: Sicherheitstechnik für Komponenten und Systeme, VDE Verlag
Meyer, Martin: Signalverarbeitung, Springer Verlag
Blümich, Bernhard; Haber-Pohlmeier, Sabina; Zia, Wasif: Compact NMR, De Gruyter Verlag
Diverse wissenschaftliche Veröffentlichungen

Cyber Security B
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Dauer (Semester)

    1


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Test

Dezentrale Energiesysteme
  • WP
  • 0 SWS
  • 8 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    72h

  • Selbststudium

    168h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden lernen anhand eines Fallbeispieles, anhand von Quartierskonzepten bzw. verallgemeinert dezentralen Systemen ein wichtiges Element zukünftiger Energieversorgung kennen. Sie verstehen die Anforderungen der sich verändernden Energiewelt, die zunehmend kleinere Erzeugungseinheiten und flexible Verbraucher sowie Speicher integriert.
Sie kennen die Charakteristika der verschiedenen insbesondere dezentralen Systeme zur Strom- und Wärmeerzeugung. Sie verstehen die unterschiedlichen technischen Konzepte zur Stromspeicherung. Dazu gehören auch die Konzepte die Wärmespeicherung zur Flexibilität von Stromerzeugung und -nutzung verwenden. Sie verstehen die Anforderungen an die Kommunikations- uind Steuerungstechnik, die sich aus der Aggregation vieler dezentraler Erzeugungs- und Speicheranlagen und flexibler Verbraucher ergeben.
Die Studierenden verstehen die wirtschaftlichen Anforderungen an dezentrale Systeme und mögliche Geschäftsmodelle für die Interaktion der Marktteilnehmer. Sie lernen die verschiedenen Schnittstellen und Anwendungen für dezentrale Systeme sowohl aus Sicht der Akteure in der Energieversorgung: Erzeugung, Handel, Vertrieb und Netze, als auch aus Sicht der Anwender in Unternehmen und Verwaltung kennen. Sie kennen die unterschiedlichen Märkte für dezentrale Syteme und kennen die Voraussetzungen an diesen Märkten erfolgreich aktiv zu werden. Alternative Vermarktungs- bzw. Nutzungskonzepte, wie Direktlieferung und Eigenverbrauch und deren wirtschafliche Bewertung werden verstanden.
Die Studierenden können mit einer im Markt üblichen üblichen Simulationssoftware dezentrale Systeme modellieren, optimieren und wirtschaftlich bewerten.

Inhalte

Energieerzeugungs- und Speichersysteme und andere Flexibilitätsmechanismen
- Technik dezentraler Energieerzeugung (Photovolatik, Wind, Biomasse, ...)
- Technik von Stromspeichern (Pumpspeicher, Batterien, Druckluftspeicher, Methan und Wasserstoffspeicher, ...)
- Beispiele für flexible Verbraucher (Elektrolyse, Elektromobilität, ...)
- Konzepte gemischter Systeme (BHKW oder Wärmepumpen mit Wärmespeichern, ...)
- Kommunikation und Steuerung dezentraler Systeme

Wirtschaft dezentraler Systeme
- Energiemärkte und Vermarktungspotentiale für dezentrale Erzeugung, Speicher und Flexibilität
- Märkte für Energie, Marktrollen und vertragliche Kommunikation
- Geschäftsmodelle für die definierten Marktrollen
- Wirtschaftliche Optimierung von dezentralen Systemen

Modellierung dezentraler Systeme
- Einführung in die genutzte Software
- Modellierung der Fallbeispiele
- Simulation und Optimierung
- wirtschaftlich/technische Bewertung

Lehrformen

Vorlesungen und Seminar

Teilnahmevoraussetzungen

Formal gelten die Vorgaben der jeweils gültigen Prüfungsordnung

Prüfungsformen

Projektarbeit: die Studierenden erstellen eine Konzeptstudie zu einem als Fallspiel gewählten Quartier

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Modulprüfung muss bestanden sein

Stellenwert der Note für die Endnote

wird im studiengangsspezifischen Handbuch berechnet

Literatur

Albersmann, J. et al.: Virtuelle Kraftwerke als wirkungsvolles Instrument für die Energiewende, PricewaterhouseCoopers, 2012
Graeber, D.R.: Handel mit Strom aus erneuerbaren Energien, Springer Gabler, Wiesbaden, 2014
Ströbele, W.; Pfaffenberger, W.; et al: Energiewirtschaft: Einführung in Theorie und Politik , 4. Auflage, Oldenbourg Verlag, 2020
Bhattacharyya, S. C.: Energy Economics - Concepts, Issues, Markets and Governance, 2. Auflage, Springer Verlag, 2019
Konstantin, Panos: Praxisbuch Energiewirtschaft, 4. Auflage, Springer Vieweg, 2017
Zenke, I.; Wollschläger, St.; Eder. J. (Hrsg): Preise und Preisgestaltung in der Energiewirtschaft, De Gruyter, Berlin, 2015
Swider, Derk Jan (2006): Handel an Regelenergie- und Spotmärkten, Dissertation an der Universität Stuttgart, Deutscher Universitäts-Verlag, Wiesbaden.
Quaschning, V., „Eneuerbare Energien und Klimaschutz“, Hanser Verlag 2013
Schmiegel, A, „Energiespeicher für die Energiewende“, Hanser Verlag 2019
Karle, A.,“Elektromobilität – Grundlagen und Praxis“, Hanser Verlag 2018

Energie- und Umwelttechnik
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage...
  • die Herausforderungen großer Stromnetze bezüglich der Energiewende differenziert zu betrachten.
  • individuelle Aspekte, Vor- und Nachteile und Emissionen von Teilkomponenten zu unterscheiden.
  • eigenständige Systemsimulationen in Matlab/Simulink zu erstellen.
  • auf Basis dieser Simulationen einzelne Komponenten und spezifische Eigenschaften zu analysieren.
Die Studierenden können...
  • sich mit Teilkomponenten vertiefend auseinandersetzen und sind in der Lage die Simulationen durch die neu gewonnenen Kenntnisse selbstständig zu verfeinern.
  • auf Grundlage von Simulationen Konzepte zum Betreiben emissionsfreier Stromnetze entwickeln.
  • Kosten von verschiedenen Stromnetzen betrachten und einschätzen.
  • Ergebnisse der Einzelarbeit zielgerichtet darstellen und dem Kurs präsentieren.

Inhalte

  • große Stromnetze und deren Teilkomponenten (Kraftwerke, regenerative Energien, Netze, Regelungen)
  • Emissionen von großen Stromnetzen und deren Teilkomponenten
  • Herausforderungen der Energiewende
  • Simulationen in Matlab/Simulink

Lehrformen

  • Seminaristischer Unterricht
Simulationsaufgabe mit Matlab / Simulink zur vertiefenden Betrachtung in Einzelarbeit; ggf. werden Teilkomponenten von Kommilitonen und Kommilitoninnen übernommen; gegenseitige Unterstützung sowie Austausch zwischen den Studierenden ist gewünscht; Vorstellung der selbstständig erarbeiteten Themen durch die Studierenden in Form einer Präsentation

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: keine

Prüfungsformen

Die Modulprüfung setzt sich aus zwei Teilleistungen zusammen:

Teil 1:

Bei > 4 Teilnehmenden wird eine 75-minütige Klausur erbracht. In der Klausur werden die Kenntnisse zum deutschen Stromnetz, die systemischen Zusammenhänge des Stromnetzes und die Anwendungen des Gelernten auf weitere Themen abgefragt. Die Klausur fließt mit 100% in die Gesamtnote ein.

Bei < 4 Teilnehmenden wird eine 45-minütige mündliche Prüfung erbracht, die im Rahmen eines Fachgespräches stattfindet. Die Studierenden beweisen ihre Kenntnisse zum deutschen Stromnetz, Ihre Kenntnisse über die systemischen Zusammenhänge des Stromnetzes und wenden das Gelernte auf neue Themen an. Das Fachgespräch fließt mit 100% in die Gesamtnote ein.

Teil 2:

Die Studierenden erarbeiten semesterbegleitend ein individuelles Fachthema und ein entsprechendes zugehöriges Simulink-Simulationsmodell. Das Fachthema wird der Gruppe in einem 30-minütigen Vortrag präsentiert und das Simulationsmodell inkl. Dokumentation dem Kursleiter übergeben. Durch den Vortrag können 8% und durch das Simulationsmodell inkl. Dokumentation weitere 8% Bonuspunkte, bezogen auf die Gesamtpunktzahl des Moduls, erreicht werden.

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und setzt sich aus den Teilleistungen zusammen. Die Modulprüfung muss mit mindestens ausreichend (4,0) abgeschlossen werden.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25 % (vgl. StgPO)

Literatur

  • Bitterlich; Lohmann: Gasturbinenanlagen. Komponenten, Betriebsverhalten, Auslegung, Berechnung, Springer Verlag, 2. Auflage, 2018
  • Schäfer: Systemführung. Betrieb elektrischer Energieübertragungsnetze, Springer Verlag, 2022
  • Strauß: Kraftwerkstechnik. Zur Nutzung fossiler, nuklearer und regenerativer Energiequellen, Springer Verlag, 6. Auflage, 2009
  • MATLAB Onramp, Simulink Onramp: https://de.mathworks.com/support/learn-with-matlab-tutorials.html

Energieübertragungstechnik
  • WP
  • 0 SWS
  • 8 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    72h

  • Selbststudium

    168h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden kennen die wesentlichen mit Hochspannung beanspruchten Betriebsmittel des Energietransports und können die aus deren betrieblichen Beanspruchung resultierenden Designmerkmale, insbesondere der Isolier- und Lichtbogenanordnungen, erläutern und begründen. Auf der Grundlage eines eingehenden Verständnisses der grundlegenden Alterungs- und Versagensmechanismen sind die Studierenden in der Lage, Isolier- und Lichtbogenanordnungen zu analysieren, zu optimieren und selbständig oder im Team weiter zu entwickeln. Zur Überprüfung der Lösungen und zur betrieblichen Überwachung können die Studierenden Hochspannungsprüfungen und Diagnoseverfahren vorschlagen. Die Studierenden können die an ausgewählten Betriebsmittelbeispielen erlernten Kenntnisse und Methoden auch auf andere Betriebsmittel übertragen.
Die Studierenden verfügen über Kenntnisse zur Wirkung und Rückwirkung von Regelkomponenten und Kompensationseinheiten in Netzen.
Sie verfügen über Kenntnisse zur Auslegung und Simulation von Netzregelanlagen.
Sie sind in der Lage komplexe Aufgabenstellungen durch eigenständige Wahl geeigneter Hilfsmittel (z.B. Software-Tools MicroCap, Simplorer, NETOMAC oder NEPLAN) zu lösen.

Inhalte

Technologie des Energietransports:
- Betriebsmittel des Energietransports und deren Beanspruchungsarten (AC, DC, Mischbeanspruchung)
- Eigenschaften von Isoliergasen
- Teilentladungs- und Duchschlagprozesse gasförmiger Isolieranordnungen
- Design und Bemessung äußerer Isolierstrecken am Beispiel von Freiluftisolatoren
- Eigenschaften von Fesstoffisolierungen
- Alterungs- und Versagensmechnismen bei Fesstoffisolierungen
- Design und Bemessung innere Isolierstrecken am Beispiel von Gießharz isolierten Wandlern
- Eigenschaften von Isolierflüssigkeiten
- Alterungs- und Versagensmechnismen flüssigkeitsisolierter Isolieranordnungen
- Design und Bemssung der inneren Isolation von Transformatoren
- Physik der Gasentladung und des Lichtbogens
- Lichtbogemodellierung und Lichtbogenlöschung
- Design und Bemessung von Lichtbogenanordnungen am Beispiel von Trenn-, Last-, und Leistungschaltern, sowie Ableiterfunkenstrecken
- Überwachung und Diagnose der Isolieranordnungen in den Betriebsmitteln

Netzregelung:
- Wirkleistungs- und Frequenzregelung
   - Primärregelung
   - Sekundärregelung
   - Verbundbetrieb
- Blindleistungs- und Spannungsregelung
   - Spannungsqualität
   - Generatorregelung
   - Transformatorregelung
   - Kompensatoren
   - STATCOM und SVC
   - Leistungselektronische Bauelemente der Energietechnik

Lehrformen

Seminaristische Veranstaltung

Teilnahmevoraussetzungen

Formal gelten die Vorgaben der jeweils gültigen Prüfungsordnung

Prüfungsformen

Klausur oder mündliche Prüfung (je nach Teilnehmerzahl und in Absprache mit dem ganzen Kurs)

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Modulprüfung muss bestanden sein

Stellenwert der Note für die Endnote

wird im studiengangsspezifischen Handbuch berechnet

Literatur

Beyer, Boeck, Möller, Zaengl, Hochspannungstechnik
Küchler, Andreas, Hochspannungstechnik
Schwab, Adolf, Hochspannungsmesstechnik
Spring, Eckhardt: Elektrische Energienetze, Energieübertragung und Verteilung
Heuck, Dettmann, Schulz: Elektrische Energieversorgung
Flosdorff, Hilgarth: Elektrische Energieverteilung
Schwab, A. J.: Elektroenergiesysteme

Hardware/Software Kodesign
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Veranstaltung basiert auf den drei Bestandteilen einer semesterbegleitenden Fallstudie eines HW/SW Projekts, der Erstellung einer Veröffentlichung zu einer aktuellen Forschungsfrage und einer Veranstaltung mit einem Industrievertreter. Die Studierenden erwerben die notwendigen Kompetenzen zur fachgerechten Durchführung von HW/SW Projekten anhand aktueller Methodik, zur Anpassung und Erweiterung der Methodik und zur Präsentation und kritischen Diskussion solcher Projekte mit Fachexperten.

Fach- und Methodenkompetenz:

  • Entwicklungsprojekt für ein Hardware-Software-System planen und durchführen (Fallstudie)
  • Analysieren und beurteilen, welche Prozesse, Methoden und Werkzeuge in einem solchen Projekt anzuwenden sind (u.a. SystemC, TLM, Mentor Vista Tools)
  • Modellgetriebenen Ansatz kennen und in einer Fallstudie geeignet anpassen und anwenden
  • Ausgangssituation analysieren (einen Viterbi-Decoder) und strukturieren
  • Anforderungen ermitteln und die Lösung und den Lösungsweg konzipieren
  • Erstellung einer Veröffentlichung (+ Literaturrecherche) für eine kleinere Tagung als Gruppenarbeit (aktuelles Forschungsthema im Bereich des HW/SW Codesign, englisch)

Sozialkompetenz:

  • Zur Abarbeitung der Fallstudie bilden die Studenten Projektteams und definieren die Rollen der einzelnen Teammitglieder entsprechend der Rollen in einem HW/SW-Projekt (basierend auf Belbin Test)
  • Projekt wird eigenständig anhand der vermittelten Methoden und Prozesse geplant und seine Durchführung wird durch einen Projektleiter gesteuert
  • Projekt schließt mit einem Lessons-Learned-Workshop
  • Vortrag auf der Tagung (International Research Conference an der FH Dortmund) zur erstellten Veröffentlichung (englisch)

Berufsfeldorientierung:

  • Vorstellung und Diskussion eines Praxisprojekts durch einen Industrievertreter
  • Studenten sind dann in der Lage, ihr Wissen auf einen Praxisfall zu transferieren und angemessen zu diskutier

Inhalte

  • Fallstudie Viterbi-Decoder
  • Entwicklungsprozesse für HW/SW Projekte
  • Anforderungsanalyse, Testkonzepterstellung
  • Systemmodellierung, Verifikation und Validierung
  • Zielplattformen
  • Systempartitionierung, Repräsentation mittels Graphen
  • Systemsynthese, Codegenerierung, HW/SW Coverfikation
  • Nutzung von SystemC, TLM, Mentor Vista
  • Grundlagen Projektmanagement für Engineering-Projekte, Teamorganisation
  • Schreiben einer (englischsprachigen) Veröffentlichung + Vortrag
  • Beispiel eines komplexen realen HW/SW Projekts, Diskussion mit einem Industrievertreter

Lehrformen

  • Vorlesung in Interaktion mit den Studierenden, mit Tafelanschrieb und Projektion
  • seminaristischer Unterricht mit Flipchart, Smartboard oder Projektion

Teilnahmevoraussetzungen

Siehe jeweils gültige Prüfungsordnung (BPO/MPO) des Studiengangs.

Prüfungsformen

schriftliche Klausurarbeit oder mündliche Prüfung (gemäß akt. Prüfungsplan)

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

bestandene Klausurarbeit oder bestandene mündliche Prüfung (gemäß akt. Prüfungsplan)

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

Master Informatik

Stellenwert der Note für die Endnote

M.A. EuroMPM-IT: 5,4 % (6/84) x 75

Literatur

  • Teich, J.; Haubelt, C.: Digitale Hardware/Software-Systeme, Synthese und Optimierung, 2. Auflage, Springer, 2007
  • Marwedel, P.: Eingebettete Systeme, Springer, 2008
  • Martin, G.; Bailey, B.: ESL Models and their Application: Electronic System Level Design and Verification in Practice, Springer, 2010
  • Schaumont, P.: A Practical Introduction to Hardware/Software Codesign, 2nd Edition, Springer, 2012
  • Angermann, A.; Beuschel, M.; Rau, M.; Wohlfahrt, U.: MATLAB - Simulink - Stateflow, 5. Auflage, Oldenbourg, 2007
  • Sammlung von Veröffentlichungen und Präsentationen im ILIAS

Höhere technische Akustik
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden sind in der Lage akustische Phänomene objektiv und subjektiv zu beschreiben. Zu diesem Zweck können die Studierenden zentrale akustische Messverfahren für die Auslegung des Geräusch- und Schwingungsverhalten anwenden und die Ergebnisse für die Entwicklung optimierter technischer Systeme einsetzen.

Dazu erlernen Sie den Umgang mit akustischer Messtechnik und die Vorgehensweise zur maschinen- und fahrzeugakustischen Analyse, z.B. für die Bestimmung von Eigenfrequenzen oder kritischer Transferpfade. Die Studierenden sind somit in der Lage das gesamte Schwingungsverhalten von technischen Systemen zu beschreiben und auf die Konstruktion von lärm- und schwingungsarmen Maschinen zu übertragen.

Weiterhin sind die Geräuschwirkung auf den Menschen sowie die gesellschaftliche Bedeutung von Lärmemissionen bekannt. Neben objektiven Grenzwerten lernen die Studierenden psychoakustische Effekte und Methoden zur Evaluierung subjektiver Geräuscheindrücke kennen und können diese gezielt zur Geräuschbewertung einsetzen.

Inhalte

Grundlagen der Akustik:
Schallentstehung und Schallausbreitung, Luft- und Körperschall, Wellenausbreitung in verschiedenen Übertragungsmedien

Akustische Messverfahren:
Geräuschemissionsmessungen, experimentelle Messmethoden zur Bestimmung des Schwingungs- und Geräuschverhaltens von Komponenten und Systemen

Menschliches Hören und psychoakustische Effekte:
Psychoakustische Grundlagen, Analysen der Psychoakustik (z.B. Lautheit, Schärfe, Rauigkeit, Modulationsstärke, Tonalität), Hörversuche, ethische Fragestellungen

Schwingungsverhalten von Strukturen:
Eigenfrequenzen und Eigenschwingformen, modale Dämpfung, Modalanalyse, Transferpfadanalyse

Maschinenakustik und Fahrzeugakustik:
Geräusche und Schwingungen von Maschinen und Komponenten, Motorenakustik, Getriebeakustik, Schalldämpfer, Tilger

Lärmarme Konstruktion und Schallschutz:
Dämmung und Dämpfung von Schall, Entwicklungsparameter und Konstruktionseinflüsse zur Reduzierung und Optimierung des Geräusch- und Schwingungsverhaltens, Praxisbeispiele

Lehrformen

Seminaristische Vorlesung, Übungen und Laborpraktika

Teilnahmevoraussetzungen

Formal:                 keine
Inhaltlich:             Kenntnisse der Veranstaltungen Akustik oder Fahrzeugakustik sind von Vorteil aber nicht Voraussetzung für die Teilnahme.

Prüfungsformen

Die Modulprüfung besteht aus einer Klausur, Dauer 120 Minuten
Erlaubte Hilfsmittel:
TR, 1 DIN A4 Blatt einseitig selbstgeschriebene FS

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Henn/Sinambari/Fallen: Ingenieurakustik, Vieweg+Teubner Verlag, 2008
  • Kollmann, Maschinenakustik, Springer-Verlag, 1993
  • Möser: Technische Akustik, Springer-Verlag, 2015
  • Pflüger, Brandl, Bernhard, Feitzelmayer: Fahrzeugakustik, SpringerWienNewYork, 2010
  • Schirmer (Hrsg.): Technischer Lärmschutz, Springer, 2006
  • Zeller: Handbuch Fahrzeugakustik, Springer Vieweg Verlag, 2018

IT-Sicherheit und Datenmanagement
  • WP
  • 6 SWS
  • 8 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    72h

  • Selbststudium

    168h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden haben Detailkenntnisse über die Anforderungen und Ausführungen von sicheren IT-Systemen und robusten Datensystemen für die Steuerung und Überwachung von kritischen Infrastrukturen. Sie kennen insbesondere die gesetzlichen Anforderungen des IT-Sicherheitsgesetzes, BSI-Gesetzes, BSI-Kritis-Verordnungen, IT-Sicherheitskataloges (EnWG §11Abs. 1a) und (EnWG §11Abs. 1b)  sowie die Ausführungshinweise der Normen DIN ISO/IEC 27001, DIN ISO/IEC 27002 und DIN ISO/IEC TR 27019 für die Assets des Geltungsbereiches, wie z. B. Steuerungs-und Telekommunikationssysteme, IT-Bestandssysteme, wie EDM-, GIS-, Marktkommunikations- und Prozessleit-Systeme. Es können die notwendigen technischen wie auch organisatorischen Maßnahmen zum sicheren Betrieb der kritischen Infrastruktur abgeleitet sowie eine umfassende Risikoanalyse, -bewertung und -behandlung erstellt werden.  Hierzu gehören Maßnahme zur Datensicherung, Testverfahren, hardware- als auch softwareseitige Systemhärtung sowie auch der Einsatz von krypthografischer Verfahren. Neben den Fachkenntnissen haben die Studierenden in diesem Modul auch Schlüsselqualifikationen erlangt. Im Teilmodul Data Science erlernen die Studierenden zunächst die Grundprinzipien der digitalen Aufbereitung, Analyse und Darstellung von Datenstrukturen vor dem Hintergrund technischer Prozessdaten. Daran anschliessend werden verschiedene Algorithmen und Techniken zur Mustererkennung, Klassifikation und Vorhersage auf der Basis dieser digitalen Datenstrukturen behandelt und das Wissen anhand praktischer Beispiele sowie selbst durchgeführter Implementierungen vertieft. Ein Fokus des Moduls Data Science liegt auf dem Gebiet des maschinellen Lernens, bei dem Entscheidungsstrukturen anhand von trainierten Daten getroffen werden und keine explizite Programmierung durchgeführt wird.                   

Inhalte

IT-(Informationssicherheit)-Sicherheit in Energienetzen:
- Bedrohungslage und Gefährdungspotenziale kritischer Infrastrukturen, insbesondere Energienetze (ÜBN, VNB) (weitere Betrachtung um den intelligenten Messstellenbetreiber (iMSB) und Energieanlagen)
- gesetzte Anforderungen (IT-Sicherheitsgesetz, BSI-Gesetz, BSI-Kritis-Verordnungen, IT-Sicherheitskatalog (EnWG §11Abs. 1a), IT-Sicherheitskatalog (EnWG §11Abs. 1b), BSI Technische Richtlinie (TR-03109))
- kritische Geschschäftsprozesse und deren Modellierung (Notation: EPK, BPMN2.0, ...)
- Normen (DIN ISO/IEC 27001, DIN ISO/IEC 27002, DIN ISO/IEC TR 27019, TR-3109-x (BSI))
- Managementsytsem (Informationssicherheit und Datenschutz)
- Risikomanagement (Schutzbedarf, Assets, Bedrohung, Schwachstellen, Schadenskategorien nach dem IT-Sicherheitskatalog der BNetzA (Bundennetzagentur))
- Maßnahme zur Informationsicherheit (kryptografische Verfahren, Protokollierung und Überwachung, Kontrolle des Zugriffs auf Systeme und Anwendungen / Hashfunktionen)

Data Science:
- Datenprozessierung: Roh- und Fertigdaten
- Merkmale, Variablendaten sowie fehlende Daten (Ersatzwerte)
- Datenimporte und verschiedene Datenformate
- Datendarstellung (grafisch, tabellarisch), Datencockpit
- Regressions und Klassifikationsalgorithmen
- Überwachtes und unüberwachtes Lernen
- Aktivierungsfunktionen

Lehrformen

Seminaristische Veranstaltung, Praktische Durchführung des Aufbaus und des Tests eines sicheren und robusten Datensystems zur Steuerung und Überwachung von Energienetzen.

Teilnahmevoraussetzungen

Formal gelten die Vorgaben der jeweils gültigen Prüfungsordnung

Prüfungsformen

Klausur oder mündliche Prüfung (je nach Teilnehmerzahl und in Absprache mit dem ganzen Kurs)

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Modulprüfung muss bestanden sein

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

MA Elektrotechnik und Energiesysteme

Stellenwert der Note für die Endnote

5,33%

Literatur

Appelrath, H, u.a. 2012. IT-Architekturentwicklung im Smart Grid.
bitkom und VKU. 2015. Praxisleitfaden IT-Sicherheits-katalog.
BDEW: Whitepaper- Anforderungen an sichere Steuerungs- und Telekommunikationssysteme
BDEW: Ausführungshinweise zur Anwendung des Whitepaper - Anforderungen an sichere Steuerungs- und Telekommunkationssysteme
BDEW: Checkliste zum Whitepaper - Anforderungen an sichere Steuerungs- und Telekommunikationssysteme
BSI: Technische Richtlinie TR-03109, TR-03109-1 bis TR-03109-6 sowie Testspezifikationen (TS)
BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik). 2015. KRITIS-Sektorstudie – Energie.
Klipper, S. 2015. Information Security Risk Manage-ment. Springer Verlag.
FNN/DVGW. 2015. Informationssicherheit in der Energiewirtschaft.
VDE. 2014. Positionspapier Smart Grid Security Energieinformationsnetze und –systeme.
Kävrestad, J. 2018. Fundamentals of Digital Forensics Theory, Methods, and Real-Life Applications. Berlin. Springer‐Verlag.
Kersten, H. und G. Klett. 2017. Business Continuity und IT-Notfallmanagement. Grundlagen, Methoden und Konzepte. Springer Verlag.
Witte, F. 2016. Testmanagement und Softwaretest. Theoretische Grundlagen und praktische Umsetzung. Springer Verlag
Paar und Pelzl. 2016. Kryptografie verständlich Ein Lehrbuch für Studierende und Anwender. Berlin: Springer‐Verlag.
Eckert, C.: IT-Sicherheit: Konzepte - Verfahren - Protokolle, De Gruyter Oldenbourg
Ng, Soo: Data Science - was ist das eigentlich?!
Nelli: Python Data Analytics
Yan, Yan: Hands-On Data Science with Anaconda
VanderPlas: Data Science mit Python
Frochte: Maschinelles Lernen: Grundlagen und Algorithmen in Python

Intelligente Antriebssysteme
  • WP
  • 0 SWS
  • 8 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    72h

  • Selbststudium

    168h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden verfügen über vertiefte theoretische und praktische Kenntnisse zur Entwicklung, Dimensionierung und Programmierung moderner elektronischer Antriebe in der Antriebs- und Automatisierungstechnik. Sie sind befähigt, geeingente Regelalgorithmen auf der Basis der vorhandenen praktischen Aufgabenstellung zu entwickeln und bei der Umsetzung die Eigenschaften der vorhandenen Komponenten zu berücksichtigen.

Inhalte

Elektronische Antriebe:
In der Lehrveranstaltung „Elektronische Antriebe“ werden modernen elektronische Antriebe in Aufbau und Funktion vorgestellt. Hierbei wird detailliert auf die leistungselektronischen Komponenten eingegangen und die unterschiedlichen Steuer- und Regelmethoden der zugehörigen Hardware erklärt. Praktische Untersuchungen, Simulationen und Dimensionierungsbeispiele ergänzen und vertiefen die Lehrinhalte.

Inhalte:
- Sensoren der Antriebstechnik
- Servoregler und Frequenzumrichter
- Modellbildung, Pulsmustererzeugung und Regelungverfahren
- Elektronische Antriebe (BLDC, Servomotoren, Schrittmotoren)
- Konzepte zur energieeffizienten Nutzung von Antriebssystemen
- Anwendungsbeispiele

Moderne Antriebssteuerungen:
In der Lehrveranstaltung „Moderne Antriebssteuerungen“ werden zunächst verschiedene Regelkreisstrukturen und Auslegungsmethoden, typische Anwendungsprobleme der Regelung mit möglichen Lösungsansätzen behandelt. Danach werden die Anwendungen der Methoden auf Regelung elektrischer Antriebe mit Beispielen ausführlich erklärt und rechnergestützt simuliert.

Inhalte:
- Regelkreisstrukturen
- Typische regelungstechnische Anwendungsprobleme
- Drehzahl-, Drehmoment -und Positionsregelung
- Regelung der Gleichstrommaschine
- Regelverfahren für Drehfeldmaschinen

Lehrformen

Seminaristische Veranstaltung, Praktische messtechnische Untersuchungen an elektronischen Antriebs
systemen,Simulationen

Teilnahmevoraussetzungen

Formal gelten die Vorgaben der jeweils gültigen PrüfungsordnungInhaltlich: Besuch der Veranstaltung Antriebssystemtechnik

Prüfungsformen

Klausur oder mündliche Prüfung (je nach Teilnehmerzahl und in Absprache mit dem ganzen Kurs)

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Modulprüfung muss bestanden sein

Stellenwert der Note für die Endnote

wird im studiengangsspezifischen Handbuch berechnet

Literatur

Brosch: Moderne Stromrichterantriebe
Schröder: Elektrische Antriebe - Regelung von Antriebssystemem
Riefenstahl.: Elektrische Antriebssysteme
Teigelkötter: Energieeffizient elektrische Antriebe
Probst: Servoantriebe in der Automatisierungstechnik
Zirn, Weikert: Modellbildung und Simulation hochdynamischer Fertigungssysteme

Lean Production
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Mit dem erfolgreichen Absolvieren des Moduls sind Studierende in der Lage:
  • Lean Methoden und Werkzeuge nach VDI 2870-1 anzuwenden und Maßnahmen zur Reduktion von Verschwendung in direkten und indirekten Bereichen
  • die wichtigsten Produktionskennzahlen zu interpretieren und kritisch zu hinterfragen
  • den Zustand eines Produktionsprozesses einer Produktfamilie hinsichtlich des Material- und Informa- tionsflusses visuell darzustellen und zu bewerten
  • Synergien von Lean Management, Digitalisierung und ressourceneffizienter Produktion zu benennen

Inhalte

  • Lean Production / Toyota Production System
  • Gestaltungsprinzipien Ganzheitlicher Produktionssysteme:
    • Standardisierung  
    • Pull Prinzip 
    • Fließfertigung
    • Visuelles Management und Produktionskennzahlen
    • Vermeidung von Verschwendung
    • Null-Fehler-Prinzip
    • Mitarbeiterorientierung
  • Prozessaufnahme und -analyse, Wertstromanalyse und -design
  • Lean, Green & Digital: Fabrik der Zukunft

Lehrformen

Vorlesung und Laborpraktika
 

Teilnahmevoraussetzungen

Formal:                 keine
Inhaltlich:             keine
 

Prüfungsformen

Die Modulprüfung setzt sich aus zwei Teilleistungen zusammen. Im Rahmen der ersten Teilleistung bearbeiten die Studierenden semesterbegleitend wöchentlich Laborübungen in Gruppenarbeit, welche zu 50 % in die Modulgesamtnote einfließen. Die zweite Teilleistung wird durch eine 10-minütige mündliche Prüfung erbracht, die im Rahmen eines Fachgespräches stattfindet. Die Studierenden beweisen, dass sie ihre Kenntnisse zur Lean Production wiedergeben und auf konzeptionelle Fragestellungen im Sinne einer Transferleistung anwenden können. Das Fachgespräch fließt mit 50 % in die Gesamtnote ein.
 

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung (inklusive aller Teilleistungen) muss mit mindestens ausreichend (4,0) abgeschlossen werden. 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Vorlesung: Skript des Lehrenden
  • Bertagnolli, F.: Lean Management. Einführung und Vertiefung in die japanische Management-Philosophie, Springer Verlag, Berlin 2018
  • Dombrowski, U., Mielke, T. (Hrsg.): Ganzheitliche Produktionssysteme. Aktueller Stand und zukünftige Entwicklungen (VDI Buch). Springer Verlag, 2015
  • Westkämper, E.: Einführung in die Organisation der Produktion; Springer Verlag, Berlin 2006

Mixed-Signal CMOS Design
  • WP
  • 0 SWS
  • 8 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    72h

  • Selbststudium

    168h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierende erlernen die Methodik für den Entwurf integrierter Schaltungen sowohl im Kontext analoger als auch digitaler Systeme. Darüber hinaus werden die Studierenden in die Lage versetzt, beide Entwurfswelten zu kombinieren und komplexe Mixed-Signal Systeme zu erstellen. Die Studierenden sind nach Besuch der Veranstaltung in der Lage CMOS Schaltungen zu analysieren und das erworbene Wissen kreativ beim Entwurf einzusetzen. Zusätzlich erhalten die Studierenden eine intensive Einführung in die Nutzung professioneller Entwurfswerkzeuge, welche sich als Standardanwendung in der Industrie durch gesetzt haben. Teilnehmer erhalten einen Einblick in gängige Mixed-Signal Design Blöcke wie beispielsweise Analog-Digital bzw. Digital-Analog Converter oder Phase-Lock bzw. Delay-Lock Loops. Etablierte Verifikationsmethoden wie die Unified Verification Methodology wird den Studierenden nahe gebracht.

Inhalte

Teilmodul: Digital CMOS Design
-Übersicht Desing Flow
-Hardwarebeschreibungssprachen: Verilog, System-C, Mixed-Language
-Synthese
-Design Constraints
-Place & Route
-Design For Testibility (DFT)

Teilmodul: Analog CMOS Schaltungsentwurf
- MOS Transistor Modell
- Kurzkanaleffekte
- Rauschen
- Stromspiegel
- Arbeitspunkteinstellung
- Invertierender Verstärker
- Differentieller Verstärker
- Bandgap-Spannungsreferenz
- Linearregler

Nach Vermittlung der grundlegenden Themen werden weitere Einblicke lehrveranstaltungsübergreifend an Hand von konkreten Mixed-Signal Schaltungsbeispielen wie ADC, DAC, PLL, DLL Bausteinen vermittelt und mit gängigen Verifkationsmethoden untersucht.

Lehrformen

Vorlesung, Übung, Seminar, Praktikum

Teilnahmevoraussetzungen

Formal gelten die Vorgaben der jeweils gültigen Prüfungsordnung

Prüfungsformen

Klausur oder mündliche Prüfung (je nach Teilnehmerzahl und in Absprache mit dem ganzen Kurs)

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Modulprüfung muss bestanden sein

Stellenwert der Note für die Endnote

wird im studiengangsspezifischen Handbuch berechnet

Literatur

Razavi, Design Of Analog Cmos Integrated Circuit , 2Nd Edition, McGraw-Hill
Baker, Cmos: Circuit Design, Layout, and Simulation, 4th Edition, Wiley-Blackwell
Allen, Holberg, CMOS Analog Circuit Design, Oxford University Press
Sansen, Analog Design Essentials, Springer
Hubert Kaeslin: "Top-Down Digital VLSI Design", Morgan Kaufmann, December 2014
Erik Brunvand, Digital VLSI Chip Design with Cadence and Synopsys CAD Tools, Pearson Education
Weste, Harris, CMOS VLSI Design, 4th edition, Addison-Wesley
Nikolic, Rabae, Chandrakasan, Digital Integrated Circuits: A Design Perspective, Pearson Education

Produktentwicklung und CAE
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden besitzen ein grundlegendes Wissen über den Ablauf der Produktentwicklung, beginnend von der Produktplanung bis zur Finalisierung.  Sie kennen und beschreiben das Vorgehen bei der parametrisierten Konstruktion, der Freiformflächenkonstruktion und der FE-Berechnung von Bauteilen. Sie analysieren, konstruieren und beurteilen konstruktive Aufgabenstellungen. Sie sind in der Lage CAD-Modelle in FE-Modelle umzuwandeln und diese erfolgreich zu berechnen. Sie können die FE-Ergebnisse korrekt beurteilen und auswerten.

Inhalte

  • Grundlagen der Produktentwicklung
  • vertiefte Einführung in die Baugruppenkonstruktion mittels parametrischer Konstruktion und über Bauräume und Referenzen
  • Parametrische Flächenmodellierung
  • FE-Berechnungsmethoden auf Basis von CAD-Modellen
  • Anwendung auf statische Berechnungen von Konstruktionsmodulen und Baugruppen

Lehrformen

Seminaristische Vorlesung in Interaktion mit den Studierenden. Selbstständig durchgeführte CAD- und FEM-Übungen am Rechner auf Basis praxisnaher Beispiele, mit anschließender Vorstellung der Ergebnisse durch die Studierenden, unter Einübung von verschiedenen Formen der Präsentation.

Teilnahmevoraussetzungen

Formal:                 keine
Inhaltlich:             keine

Prüfungsformen

Die Modulprüfung besteht aus einer schriftlichen Klausur, in der die Studierenden grundlegende sowie weiterführende Kenntnisse der Produktentwicklung abrufen und erinnern sollen, um diese auf Fragestellungen aus der Praxis zu übertragen. Dauer 60 Minuten
Erlaubte Hilfsmittel: ausgedruckte Vorlesungsunterlagen ohne gerechnete Übungen und Taschenrechner


 

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Bonitz, P.:  Freiformflächen in der rechnerunterstützten Karosseriekonstruktion und im Industriedesign, Springer, 2009
  • Piegl and Tiller, The Nurbs Book, 2. Auflage, Springer
  • Sandor, V. et. al., CAx für Ingenieure, 3.Auflage, Springer Vieweg

2. Studiensemester

Masterprojekt
  • PF
  • 9 SWS
  • 10 ECTS

  • Nummer

    5560

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    9 SV / 120 h

  • Selbststudium

    180 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


Masterprojekt Teil 1 - Einführung
Anhand aktueller Themenstellungen aus den Fächerbereichen des Masterstudienganges haben die Studierenden die methodische Strukturierung und Lösung einer Aufgabe, vorzugsweise aus dem gewählten Studienschwerpunkt, unter Anleitung eines Dozenten erlernt.

Integrierte Managementmethoden
Die Studierenden kennen die komplexen Anforderungen an die Führungskräfte in Unternehmen, wie z.B. Projekt- und Prozessmanagement, Risikomanagement, Qualitätsmanagement.
Insbesondere haben die Studierenden einen Überblick über die wichtigsten Managementmethoden und - techniken. Objektive Parameter zur Bewertung von Firmenzielen sind vertraut. Die Führung und Moderation von Gruppen haben die Studierenden in praxisorientierten Situationen erlernt und sowohl Fach- als auch Sozialkompetenzen erworben.

Masterprojekt Teil 2 - Projektarbeit
Die Studierenden haben die Fähigkeit sich schnell methodisch und systematisch selbstständig neues Wissen zu erarbeiten. Durch die abschließende Präsentation wird die Kommunikationsfähigkeit gefördert

Inhalte

Masterprojekt Teil 1 - Einführung
  • Themenstellungen aus den Veranstaltungsbereichen des Masterstudienganges Maschinenbau werden von Dozenten zur Bearbeitung ausgegeben
  • Der Umfang der Arbeit ist an die zur Verfügung stehende Workload angepasst

Integrierte Managementmethoden
  • Grundlage des Projekt- und Prozessmanagements
  • Prozesse lenken und verbessern mit Methoden und Techniken wie:
 
    • Balance Score Card, TQM Tools
    • PMI/ PMBook
    • Transfernachweis nach IPMA
    • Projektphasen nach DIN-ISO 21500 und DIN 69901
    • Scrum und agiles Projektmanagement
    • 80/20 Prinzip, Pareto- Analyse, ABC(D)-Analyse
    • Führungsverhalten, Gesprächsführung und -leitung, Moderation von Arbeitsgruppen, Motivation und Konfliktmanagement, Soziale Kompetenz
    • Transaktionsanalyse, Brainstorming, Kreativ- und Metaplantechnik

Masterprojekt Teil 2 - Projektarbeit
  • Bearbeitung der Themen durch die Studierenden möglichst in einer Arbeitsgruppe
  • In einer schriftlichen Arbeit werden der Entwurf sowie die Durchführung z.B. der erforderlichen Berechnungen und/oder Messungen und Ergebnisse über einen Transfernachweis nach IPMA dokumentiert
  • Abschlusspräsentation der Arbeitsergebnisse

Lehrformen


Seminaristische Veranstaltungen/Praktikum, Labortätigkeit und/oder Hausarbeit mit entsprechender Unterstützung eines betreuenden Professors

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                 keine
Inhaltlich:             keine

Prüfungsformen


Klausurarbeit als Modulprüfung, Projektbericht

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten


Modulprüfung muss bestanden sein

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


optional

Stellenwert der Note für die Endnote


10/60 x 75 % (vgl. MPO)

Literatur

Entsprechend der Aufgabenstellung

Numerische Methoden und Stochastik
  • PF
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5610

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


Die Studierenden kennen die grundlegenden Phänomene und Methoden der numerischen Mathematik und Statistik. Zudem haben die Studierenden, in engem Bezug zu den behandelnden Themen der Numerik, die notwendigen Inhalte der höheren Mathematik erarbeitet.
Sie kennen die mathematischen Methoden, die zum Verständnis der Arbeitsweise und der Anwendung von Simulations-Softwarepaketen (FEM, CFD, Thermodynamik u.a.) erforderlich sind.

Inhalte

 
  • Numerik linearer Gleichungssysteme
  • Interpolation mit Polynomen und Splines
  • Nichtlineare Gleichungen
  • Numerische Integration
  • Numerik von Anfangs- und Randwertaufgaben
  • Statistik: elementare Wahrscheinlichkeitsrechnung, Grundbegriffe der Statistik, Parameterschätzungen, Parametertests, Ausgleichsrechnung,
Grundlagen der Versuchsplanung (Design of Experiment /DoE) und Einführung in Optimierungsmethoden

Lehrformen


Vorlesung und Übungen. Die Vorlesungen vermitteln die theoretischen Inhalte. Anhand typischer Aufgabenstellungen werden praktische Problemstellungen in Übungen zeitnah behandelt.

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                 keine
Inhaltlich:             Grundlagenkenntnisse aus vorangegangenem Bachelor-Studium

Prüfungsformen


Klausurarbeiten als Modulprüfungen

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten


Modulprüfung (MP) muss bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


optional

Stellenwert der Note für die Endnote


5/60 x 75 % (vgl. MPO)

Literatur


Papula, L.: Mathematik für Ingenieure und Naturwissenschaftler, Bd.3, Vieweg, 2001 Herrmann, N.: Mathematik für Ingenieure, Physiker und Mathematiker, Oldenbourg, 2007

Thermo- und Fluiddynamik
  • PF
  • 5 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5520

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    2 V / 3 Ü / 75 h

  • Selbststudium

    75 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


Die Studierenden besitzen vertiefte Kenntnissen der Stoffeigenschaften, der Wärme- und Stoffübertragung sowie der Berechnung fluiddynamischer Prozesse in Kombination mit Wärme- und Stofftransport, mit und ohne Phasenwechsel. Sie beherrschen die Modellierung von Anwendungsfällen und Programmierung von thermo- und fluiddynamischen Berechnungen.

Inhalte

  • Wärmeleitung stationär und instationär, Wärmedurchgang, Wärmeübergang
  • Instationäre Aufheiz- und Abkühlvorgänge, Strahlung und Absorption
  • Ähnlichkeitstheorie des Wärmübergangs, Pinch-Point-Methode
  • Ähnlichkeitstheorie des Wärmübergangs, Pinch-Point-Methode
  • Dimensionslose Kenngrößen zur Erfassung der Wärme- und Stoffübertragung in unterschiedlichen Strömungsformen
  • Wärmeübertragerarten und -bauformen
  • Wärmeübertragung mit Phasenwechsel (Verdampfung und Kondensation) mit dimensionslosen Kenn- größen
  • Verdampfung mit Blasensieden, Übergangssieden und Filmsieden
  • Kondensation mit Tropfen- und Filmkondensation, Nusseltsche Wasserhauttheorie, Kondensatströmung
  • Berechnungsverfahren für Stoffeigenschaften
  • Analogie zum Stofftransport, Diffusion, Stoffübergang, Stoffdurchgang, Schichtenmodell
  • Phasengrenzflächen und Grenzschichttheorie, Reibung
  • Druckverlust unterschiedlicher Geometrien, Umströmung und Durchströmung, Stützkraftkonzept
  • Diffusoren, Konfusoren, Laval-Düse
  • Erhaltungsgleichungen, Bernoulli-Gleichung, Drallsatz, Impulssatz
  • Grundlagen der Strömungsmas
  • Gasdynamik, Strömung kompressibler Fluide, Unter- und Überschallströmung anhand kritischer Verhältnisse

Lehrformen


Seminaristische Vorlesungen und Übungen. Unter Anleitung der Lehrenden erfolgt eine gemeinsame Auswertung praxisnaher Aufgabenstellungen, einschließlich der Erarbeitung von Ergebnissen anhand spezieller Fragestellungen.

 

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                 keine
Inhaltlich:             keine

Prüfungsformen



Schriftliche Klausur (120 Minuten)
Die Modulprüfung besteht aus einer Klausur, in der die Studierenden grundlegende Kenntnisse der kombinierten strömungsmechanischen und thermodynamische Aufgabenstellungen in Form von Berechnungsaufgaben abrufen sollen. Darüber hinaus sollen sie in der Lage sein, diese Kenntnisse auf Fragestellungen aus der Praxis zu übertragen und ggf. anzuwenden.

 

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten


Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


Master Fahrzeugentwicklung

Stellenwert der Note für die Endnote



6,25% (vgl. StgPO)
 

Literatur

  • Baer, H. D. / Stephan, K.: Wärme- und Stoffübertragung, Springer Verlag (neuste Auflage)
  • Sieckmann, E. / Thamsen, P. U.: Strömungslehre für den Maschinenbau, Springer Verlag (neuste Auflage)
  • Siegloch, H.: Technische Fluidmechanik, Springer Verlag (neuste Auflage)
  • VDI-Wärmeatlas, Springer Verlag (neuste Auflage)
  • Wagner, W.: Wärmeaustauscher, Vogel Verlag (neuste Auflage

 

Advanced Meshing
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5704

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    2 SV / 30 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


Das Erstellen eines Netzes ist bei allen Simulationsanwendungen die Arbeit, die den größten Zeitaufwand benötigt. Die Studierenden besitzen zum einen die Fähigkeit, mit einem komplexen Netzgenerator effektiv umgehen zu können. Dabei sind sie insbesondere in der Lage, sowohl für FEM- Anwendungen als auch für Strömungssimulationen qualitativ hochwertige Netze zu erstellen. Die Studierenden ebenfalls die Fähigkeit, die mathematischen Zusammenhänge mit den generierten Netzen in Einklang zu bringen. Hierzu werden an ausgewählten Beispielen das finite Differenzen-Verfahren sowie das finite Element-Verfahren erlernt. Die Studierenden können unter Zuhilfenahme einer Tabellenkalkulation eine räumliche Differentialgleichung nach beiden genannten Methoden lösen.

Inhalte


Das CAD-Tool ist dasjenige Programmpaket in der Entwicklungskette eines Produktes, das am intensivsten für die Qualität, die Produktivität und die Innovationsfähigkeit eines Produktes verantwortlich ist. Moderene CAD-Programme integrieren sich zunehmend einfacher durch Datenimport von Berechnungsprogrammen und Export an Simulationsprogramme in den Produktentstehungsprozess.
  • Mathematische Zusammenhänge für NURBS
  • Struktur eines CAD-Programmes
  • Parametrisierungsprinzip
  • Inhalte von Schnittstellen: IGES, STEP, Parasolid, STL
  • Typen und Inhalte von CAD-Schnittstellen
  • Parametrisches Modellieren mit automatisiertem Datenimport
Modellieren von Freiformflächen

Lehrformen


Seminar und Praktika am Computer. Die Vorlesungen vermitteln die theoretischen Inhalte. Anhand typischer Aufgabenstellungen werden praktische Problemstellungen in Praktika parallel zu den Vorlesungen behandelt.

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                 keine
Inhaltlich:             keine

Prüfungsformen


Klausurarbeit als Modulprüfung

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten


Modulprüfung muss bestanden sein

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


optional

Stellenwert der Note für die Endnote


5/60 x 75 % (vgl. MPO)

Literatur


Thompson, Joe F.; Grid Generation Carey,
Graham F.; Computational Grids
Vorlesungsumdruck

Angewandte Künstliche Intelligenz
  • WP
  • 6 SWS
  • 8 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Nach erfolgreicher Teilnahme am Modul sind die Studierenden in der Lage...
  • die Herausforderungen großer Stromnetze bezüglich der Energiewende differenziert zu betrachten.
  • individuelle Aspekte, Vor- und Nachteile und Emissionen von Teilkomponenten zu unterscheiden.
  • eigenständige Systemsimulationen in Matlab/Simulink zu erstellen.
  • auf Basis dieser Simulationen einzelne Komponenten und spezifische Eigenschaften zu analysieren.
Die Studierenden können...
  • sich mit Teilkomponenten vertiefend auseinandersetzen und sind in der Lage die Simulationen durch die neu gewonnenen Kenntnisse selbstständig zu verfeinern.
  • auf Grundlage von Simulationen Konzepte zum Betreiben emissionsfreier Stromnetze entwickeln.
  • Kosten von verschiedenen Stromnetzen betrachten und einschätzen.
  • Ergebnisse der Einzelarbeit zielgerichtet darstellen und dem Kurs präsentieren.

Inhalte

  • große Stromnetze und deren Teilkomponenten (Kraftwerke, regenerative Energien, Netze, Regelungen)
  • Emissionen von großen Stromnetzen und deren Teilkomponenten
  • Herausforderungen der Energiewende
  • Simulationen in Matlab/Simulink

Lehrformen

  • Seminaristischer Unterricht
Simulationsaufgabe mit Matlab / Simulink zur vertiefenden Betrachtung in Einzelarbeit; ggf. werden Teilkomponenten von Kommilitonen und Kommilitoninnen übernommen; gegenseitige Unterstützung sowie Austausch zwischen den Studierenden ist gewünscht; Vorstellung der selbstständig erarbeiteten Themen durch die Studierenden in Form einer Präsentation

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: keine

Prüfungsformen

Die Modulprüfung setzt sich aus zwei Teilleistungen zusammen:

Teil 1:

Bei > 4 Teilnehmenden wird eine 75-minütige Klausur erbracht. In der Klausur werden die Kenntnisse zum deutschen Stromnetz, die systemischen Zusammenhänge des Stromnetzes und die Anwendungen des Gelernten auf weitere Themen abgefragt. Die Klausur fließt mit 100% in die Gesamtnote ein.

Bei < 4 Teilnehmenden wird eine 45-minütige mündliche Prüfung erbracht, die im Rahmen eines Fachgespräches stattfindet. Die Studierenden beweisen ihre Kenntnisse zum deutschen Stromnetz, Ihre Kenntnisse über die systemischen Zusammenhänge des Stromnetzes und wenden das Gelernte auf neue Themen an. Das Fachgespräch fließt mit 100% in die Gesamtnote ein.

Teil 2:

Die Studierenden erarbeiten semesterbegleitend ein individuelles Fachthema und ein entsprechendes zugehöriges Simulink-Simulationsmodell. Das Fachthema wird der Gruppe in einem 30-minütigen Vortrag präsentiert und das Simulationsmodell inkl. Dokumentation dem Kursleiter übergeben. Durch den Vortrag können 8% und durch das Simulationsmodell inkl. Dokumentation weitere 8% Bonuspunkte, bezogen auf die Gesamtpunktzahl des Moduls, erreicht werden.

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und setzt sich aus den Teilleistungen zusammen. Die Modulprüfung muss mit mindestens ausreichend (4,0) abgeschlossen werden.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25 % (vgl. StgPO)

Literatur

  • Bitterlich; Lohmann: Gasturbinenanlagen. Komponenten, Betriebsverhalten, Auslegung, Berechnung, Springer Verlag, 2. Auflage, 2018
  • Schäfer: Systemführung. Betrieb elektrischer Energieübertragungsnetze, Springer Verlag, 2022
  • Strauß: Kraftwerkstechnik. Zur Nutzung fossiler, nuklearer und regenerativer Energiequellen, Springer Verlag, 6. Auflage, 2009
  • MATLAB Onramp, Simulink Onramp: https://de.mathworks.com/support/learn-with-matlab-tutorials.html

Applied Embedded Systems
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge
  • Knows standards and platforms for specific domain
  • Knows target systems
  • Has acquired overview of target domain
Skills
  • Can describe relevant characteristics and challenges of application domain
  • Can model mechatronic systems for the domain
  • Can apply methodology and state of the art tools on real use cases
  • Can select tools and define tool chains and design flows
Competence - attitude
  • Can structure a real mechatronic systems design project
  • Can communicate and find solutions with domain experts
  • Understands issues from application domains and can integrate solutions into a holistic design

Inhalte

Applied embedded systems such as embedded controllers for industrial (i.e. robotics) applications are surrounded from sensors and actuators. Together with other embedded systems they can be groups of networked computers, which have a common goal for their work. This course gives an overview about the recent state of the art in embedded and cyber physical systems. Each semester, a selected CPS application will be analyzed in depth. This can be from robotic, energy, mobile communications or industrial scenarios (industry 4.0). The student will learn how to explore and structure a certain application domain and how to map the acquired skills and knowledge to that particular domain. CPS applications will be selected from recent research projects.


Course Structure
  1. Introduction to the application domain
  2. Characteristics of CPS in the application domain
  3. Architectures for application specific CPS
    1. Standards
    2. Platforms and Frameworks
    3. Design methodology and processes
  4. Domain specific languages (DSL) and applications
    1. DSL engineering
    2. Tools and Tool Chain Integration
  5. Target Platforms and Code Generation
    1. Code generation
    2. Using real time operating systems (RTOS)

Case Studies
  • CS01: AMALTHEA tool chain – will be used for case study
  • A recent use case from a research project will be discussed

Skills trained in this course: theoretical, practical and methodological skills

Lehrformen

  • Lectures, Labs (with AMALTHEA tools), homework
  • Access to tools and tool tutorials
  • Access to recent research papers

Teilnahmevoraussetzungen

none

Prüfungsformen

  • Oral Exam at the end of the course (50%) and
  • group work as homework (50%): modeling and target mapping of an example with AMALTHEA tools, demonstration and presentation

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Passed exam and passed semester assignments
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

Requires:
  • MOD1-02 – Distributed and Parallel Systems
  • MOD1-03 - Embedded Software Engineering
Connects to:
  • MOD-E02 – Biomedical Systems
  • MOD-E04 – SW Architectures for Embedded Systems
  • MOD-E03 – Automotive Systems

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

Ausgewählte Kapitel des Maschinenbau
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5761

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


Die Studierenden sind in der Lage aktuelle Fortschritte zum Stand der Technik bzw. Wissenschaft umzusetzen.

Inhalte


Die vermittelten Inhalte sind interdisziplinär angelegt. Dabei werden neue Entwicklungen im Bereich des Maschinenbaus, Elektrotechnik, Informatik und Betriebswirtschaftslehre, den Studierenden vermittelt.
Die Inhalte orientieren sich an verschiedenen aktueller Themen aus der Industrie oder der Forschung.

Lehrformen


Seminaristische Veranstaltung

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                 keine
Inhaltlich:             keine

Prüfungsformen


Schriftliche Prüfung (Klausur)
wahlweise auch mündliche Prüfungen oder Kombinationsprüfungen

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


optional

Stellenwert der Note für die Endnote


5/60 X 75%

Automatisierungstechnik (Aktorik, Sensorik, MSR)
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5712

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


Die Studierenden nutzen effiziente Methoden zur Analyse von komplexen Produktionssystemen im Hinblick auf Automatisierungsforderungen. Sie bewerten das Leistungsvermögen automatisierter Produktionssysteme anhand von Kennzahlen und Leistungsmerkmalen

Inhalte

 
  • Grundlagen der Fertigungsautomatisierung (Begriffe und Abgrenzungen)
  • Automatisierte Fertigungsverfahren
  • Steuerungs- und Reglungstechnik
  • Sensoren
  • Aktoren
  • Verkettung (Schnittstellen)
Leitsysteme (Prozessüberwachung und –sicherheit)

Lehrformen


Die seminaristische Veranstaltung vermittelt die theoretischen Inhalte.

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                 keine
Inhaltlich:             keine

Prüfungsformen


Klausurarbeit als Modulprüfung

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten


Modulprüfung (MP) muss bestanden sein

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


optional

Stellenwert der Note für die Endnote


5/60 x 75 % (vgl. MPO)

Literatur


Vorlesung: Skript im Downloadbereich des Lehrenden. Föllinger, O.: Regelungstechnik, Hüthig-Verlag, 2008
Hesse: Fertigungsautomatisierung: Automatisierungsmittel, Gestaltung und Funktion, Vieweg 2000

Bruchmechanik- und Strukturanalyse
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5703

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


Die Studierenden haben das Verständnis der Bruchmechanik, insbesondere aus werkstoffkundlicher Sicht.
Die Zielsetzung der Bruchmechanik zur Schadensprävention wird verstanden. Die Studierenden haben einen Überblick über die bruchmechanischen Ansätze und Prüfmethoden. Sie können industrielle Anwendungsbeispiele erarbeiten. Die bruchmechanische FEM wird von den Studierenden angewandt. Sie kennen die FKM-Vorschrift und können diese mit Softwareunterstützung anwenden.

Inhalte

 
  • Einführung in die Bruchmechanik: Schadensanalyse und -Prävention, Ansatz der Kontinuumsmechanik und der Werkstoffwissenschaft
  • Brucherscheinungsformen metallischer Bauteile: Sprödbruch, Zähbruch, Dauerbruch, anodische Spannungsrisskorrosion SpRk)
  • Linear-elastische Bruchmechanik: Energiebilanz, Spannungsintensität
  • Fließbruchmechanik
  • Bruchmechanik der stabilen Rissausbreitung durch Schwingungen und SpRK
  • Prüfmethoden zur Ermittlung der Bruchzähigkeit
  • Verständnis der Bruchmechanik, insbesondere aus werkstoffkundlicher Sicht
  • Zielsetzung der Bruchmechanik zur Schadensprävention
  • Übersichtsgewinnung bruchmechanischer Ansätze und Prüfmethoden.
  • Erarbeiten von industriellen Anwendungsbeispielen
Anwendung der bruchmechanischen FEM

Lehrformen


Die Grundlagen der Bruchmechanik werden zunächst in Vorlesungen vermittelt.
Vertieft werden die Kenntnisse anschließend in Übungen, In denen konstruierte Aufgabenstellungen vereinfacht berechnet werden. Im letzten Teil der Veranstaltung werden die erworbenen Kenntnisse an praktischen Beispielen mittels einer FEM-Software selbstständig unter Anleitung angewendet.

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                 keine
Inhaltlich:             Bestandene Modulprüfungen CAD, Teilnahme an den Modulen FEM und  CFD

Prüfungsformen


Klausurarbeit als Modulprüfung

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten


Modulprüfung muss bestanden sein

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


optional

Stellenwert der Note für die Endnote


5/60 x 75 % (vgl. MPO)

Literatur


Schwalbe: Bruchmechanik, Carl Hanser Verlag
Blumenauer, Pusch: Technische Bruchmechanik, Wiley Verlag

Elektromobilität
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5722

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden kennen reale und synthetische Fahrzyklen und sind in der Lage, auf der Basis der Zusammenhänge der Fahrzeuglängsdynamik den Leistungs- und Energiebedarf von Fahrzeugen bei entsprechenden Fahrzyklen zu berechnen.
Sie kennen Messsysteme zur Erfassung von Fahrzeugdynamikdaten (GPS-Datenlogger, OBD-Schnittstelle, CAN-Bus) und sind in der Lage, mit entsprechender Ausrüstung selbstständig real gefahrene Fahrzyklen aufzuzeichnen und nachzubilden.
Sie kennen Simulationswerkzeuge (Fahrsimulationsprogramm CarMaker, selbst erstellte Excel- Simulation) und können eigenständig Fahrsimulationen aufbauen, durchführen, auswerten und analysieren.
Die Studierenden kennen alternative Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge, insbesondere Hybridfahrzeuge und Elektromobile. Insbesondere kennen Sie den konstruktiven Aufbau der Antriebsstränge entsprechender Fahrzeuge und die Kennfelder der Energiewandler in alternativen Antriebssystemen.
Sie können anhand der Kennfelder von Energiewandlern im Fahrzeug und in Abstimmung mit den Anfordernissen der Fahrzeuglängsdynamik die Energiewandlung im Antriebsstrang verschiedener Antriebssysteme berechnen und auswerten. Dadurch sind Sie in der Lage, Kraftfahrzeuge mit unterschiedlichen Antriebskonfigurationen bedarfsgerecht auszulegen, deren Auslegung ggf. zu optimieren und den Energiebedarf (Kraftstoffbedarf, Strombedarf, Reichweite bei Elektromobilen) von Fahrzeugen durch Fahrsimulationen zu ermitteln.

Inhalte

  • Fahrzyklen: Theoretische Fahrzyklen / Realfahrzyklen
  • Datenerfassung am Fahrzeug (Datenlogger, OBD-Schnittstelle, CAN-Bus)
  • Aufzeichnung und Auswertung realer Fahrzyklen
  • Energiebilanzierung am Beispiel selbst gefahrener Fahrzyklen
  • Hybrid-Antriebssysteme für Kraftfahrzeuge
  • Elektromobile
  • Energiewandlung in Hybridsystemen und Elektromobilen
  • Kennfelder von Energiewandlern
  •  
  • Fahrzeugsimulation mit Excel
  • Fahrzeugsimulation mit CarMaker
  • Bedarfsgerechte Auslegung von Elektromobilen
  • Primärenergieversorgung / Energieflüsse
  • Beitragsmöglichkeiten vernetzter Energiespeicher von E-Mobilen zum Ausgleich von Spitzenlasten in Stromnetzen
  • Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick von Elektromobilität

Das vermittelte Wissen wird vertieft und Arbeits- und Berechnungstechniken werden geübt. Zu den einzelnen Kapiteln werden Übungsblätter bereitgestellt, die von den Studierenden vorbereitet werden. Die Lösungen zu den Übungsblättern werden gemeinschaftlich erarbeitet.
Ein weiterer Bestandteil der seminaristischen Vorlesung sind Testatblätter, die lehrveranstaltungsbegleitend ausgegeben werden und innerhalb von kurzen Fristen gelöst abgegeben werden können. Die korrigierten Blätter geben den Studierenden laufend eine Rückmeldung über Ihren Lernfortschritt.
Im Praktikum ermitteln die Studierenden in Fahrversuchen im öffentlichen Straßenverkehr die Bewegungsdaten eines Fahrzeuges mit einfachen GPS-Trackern. Ggf. können zusätzlich auch die OBD- Daten des Fahrzeuges ausgelesen und mit den GPS-Daten synchronisiert werden. Aus den Messdaten werden dann entsprechende Fahrzyklen abgeleitet, die mit selbst geschriebenen Excel-Programmen analysiert werden. Entsprechende Messfahrten können an Dienstfahrzeugen der Fachhochschule Dortmund (Fahrzeuge mit konventionellem Antriebsstrang, Elektrofahrzeug) durchgeführt werden.

Lehrformen

Seminaristische Veranstaltungen, Praktika

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: Inhalte der Lehrveranstaltung Fahrzeugdynamik / Antriebsstrang werden vorausgesetzt

Prüfungsformen

Das Modul schließt mit einer schriftlichen Klausur ab. 

Dauer: 120 Minuten

Erlaubte Hilfsmittel:
  • ein nicht programmierbarer Taschenrechner

Alternativ zur Klausur kann auch eine Prüfung als mündliche Prüfung oder als Kombinationsprüfung, bestehend aus semesterbegleitender Hausarbeit, Vortrag und mündlicher Prüfung angeboten werden.

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Babiel; G.: Elektrische Antriebe in der Fahrzeugtechnik, Vieweg + Teubner 2007
  • Kampker; A., Vallee; D., Schnettler, A.: Elektromobilität, Springer-Verlag 2013
  • Keichel; M., Schwedes; O.: Das Elektroauto, ATZ-Fachbuch, Springer-Verlag 2013
  • Stan; C.: Alternative Antriebe für Automobile, Springer-Verlag 2012

Ein Skript sowie umfangreiche weitere Unterlagen werden zu Beginn der Lehrveranstaltung in digitaler Form zur Verfügung gestellt.

Fahrassistenzsysteme / Verkehrsleitsysteme
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5724

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


Die Studierenden kennen die grundsätzliche Problematik der Mensch-Maschine-Interaktion bei der Fahrzeugführung und die sich daraus ableitenden Anforderungen an Fahrerassistenzsysteme.
Sie kennen die gesetzlichen Rahmenbedingungen für den Einsatz von Fahrassistenzsystemen sowie die unterschiedlichen realisierten und in Entwicklung befindlichen Fahrerassistenzsysteme. Studierende haben grundlegende Kenntnisse über Sensoren und Aktoren, die in Fahrerassistenzsystemen zum Einsatz kommen und können die Regelkreise unterschiedlicher Fahrerassistenzsysteme abbilden und optimieren.
Studierende können Regelkreise für Fahrerassistenzsysteme auf Grundlage vorgegebener Anforderungen entwickeln und optimieren sowie die erforderliche Hardware konfigurieren. Studierende kennen wesentliche Parameter der Verkehrsflusssteuerung und sind mit den gängigen Verkehrsleitsystemen vertraut. Sie kennen Möglichkeiten und Grenzen der Fahrzeug-Fahrzeug- Kommunikation und können eigenständig Algorithmen zur Verkehrsflussoptimierung entwickeln.

Inhalte

 
  • Grundlagen der Fahrerassistenzsysteme
  • Mensch-Maschine-Interaktion bei der Fahrzeugführung
  • Fahrerverhaltensmodelle
  • Gesetzliche Rahmenbedingungen für Fahrerassistenzsysteme
  • Sensorik und Aktorik für Fahrerassistenzsysteme
  • Mensch-Maschine-Schnittstelle für Fahrerassistenzsysteme
  • Fahrerassistenz auf Stabilisierungsebene
  • Fahrerassistenz auf Bahnführungs- und Navigationsebene
  • Perspektiven von Fahrerassistenzsystemen
  • Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation
  • Verkehrsleitsysteme
  • Verkehrsflussoptimierung durch Verkehrsleitsysteme
  • Einbindung von Fahrerassistenzsystemen in die Verkehrsflussoptimierung
  • Zusammenfassung, Bewertung und Ausblick von Fahrerassistenz- und Verkehrsleitsystemen
Das vermittelte Wissen wird vertieft und Arbeits- und Berechnungstechniken werden geübt. Zu den einzelnen Kapiteln werden Übungsblätter bereitgestellt, die von den Studierenden vorbereitet werden. Die Lösungen zu den Übungsblättern werden gemeinschaftlich erarbeitet.
Ein weiterer Bestandteil der seminaristischen Vorlesung sind Testatblätter, die lehrveranstaltungsbegleitend ausgegeben werden und innerhalb von kurzen Fristen gelöst abgegeben werden können. Die korrigierten Blätter geben den Studierenden laufend eine Rückmeldung über Ihren
Lernfortschritt.

Lehrformen


Seminaristische Veranstaltung

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                 keine
Inhaltlich:             Inhalte der Lehrveranstaltung Fahrzeugdynamik / Antriebsstrang werden vorausgesetzt. Grundlagen der Regelungstechnik werden vorausgesetzt

Prüfungsformen


Schriftliche Prüfung (Klausur)
wahlweise auch mündliche Prüfungen oder Kombinationsprüfungen

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten


Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


optional

Stellenwert der Note für die Endnote


5/60 X 75%

Fahrzeugleichtbau
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5723

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


In diesem Modul werden zunächst allgemeine Methoden und Modelle zur systematischen Umsetzung von Leichtbauzielen im Fahrzeugbau vermittelt. Die Studierenden kennen unterschiedliche Leichtbaustrategien und sind in der Lage, Leichtbaupotenziale am Gesamtfahrzeug zu identifizieren und umzusetzen sowie technologisch und wirtschaftlich zu bewerten. Sie kennen die wesentlichen Leichtbauwerkstoffe und sind ferner in der Lage, Fahrzeugstrukturen im Hinblick auf ein Leichtbauziel zu optimieren.
Die Studierenden besitzen die Kenntnisse in den Methoden des Leichtbaus als Querschnittswissenschaft von Konstruktion, Fertigung, Werkstofftechnik, Mechanik, FEM und Versuchstechnik. Sie beherrschen die Auslegung von Bauteilen aus Faserverbundwerkstoffen.

Inhalte

 
  • Bauweisen des Leichtbaus
  • Werkstoffe und Fertigungsverfahren des Leichtbaus
  • Faserverbund Werkstoffe (GFK, CFK), dünnwandige Profilstäbe
  • Berechnung des Spannungs- und Verformungszustandes in Scheiben-, Platten- und Schalenbauteilen, analytische und rechnergestützte Dimensionierung von Kastenträgern
  • Auslegung von CFK- und GFK-Bauteilen
  • Stabilität von Stabprofilen, Blechfeldern, Rohren und Kastenträgern
höhere Finite-Elemente-Methode

Lehrformen


Seminaristische Veranstaltung

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                 keine
Inhaltlich:             Höhere Mechanik; Konstruktionsmethodik 1, CAD-Kenntnisse werden vorausgesetzt, Grundlagenkenntnisse CAD-CAM sind von Vorteil, aber nicht zwingend erforderlich

Prüfungsformen


Schriftliche Prüfung (Klausur)
wahlweise auch mündliche Prüfungen oder Kombinationsprüfungen

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten


Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


optional

Stellenwert der Note für die Endnote


5/60 X 75%

Literatur


Dreyer, H.J.: Leichtbaustatik, Vieweg Teubner
Klein, B.: Leichtbaukonstruktion – Berechnungsgrundlagen und Gestaltung, Vieweg Teubner, 2009 Kossira, H.: Grundlagen des Leichtbaus, Springer, 1996
Fischer, W.: Vorlesungsumdruck (laufend aktualisiert)

Funktionale Sicherheit
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5726

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden kennen die Grundlagen der Funktionalen Sicherheit und der damit verbundenen Definitionen aus den Normen. Sie erlangen die Kompetenz, die geforderten Aktivitäten und Arbeitsprodukte der jeweiligen Phase im Sicherheitslebenszyklus zu erstellen und zu bewerten. Die Studierende sind in der Lage an ausgewählten Beispielen (oder an definierten Projekten selbständig) die Konzeptphase zu initiieren, eine Gefährdungs- und Risikoanalyse durchzuführen und Sicherheitsziele zu spezifizieren. Sie können ein Sicherheitskonzept erstellen und dieses in die Hardware- und Softwareebene transferieren.

Inhalte

  • Definition Sicherheit
  • Überblick und Vokabular der Normen (ISO 26262, IEC 61508, …)
  • Sicherheitslebenszyklus
  • Management der Funktionalen Sicherheit
  • Konzeptphase
  • Gefährdungs- und Risikoanalyse
  • Funktionales Sicherheitskonzept
  • Produktentwicklung auf System Ebene
  • System Sicherheitsanalysen
  • Technisches Sicherheitskonzept
  • Sicherheitsgerichtete Hard- & Softwareentwicklung
  • Sicherheits Verifikation & Validation
  • Sicherheitsnachweis
  • Produktion & Betrieb - Außerbetriebnahme

Lehrformen

Seminaristische Vorlesung

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: keine

Prüfungsformen

Das Modul schließt mit einer schriftlichen Klausurarbeit ab. 

Wahlweise sind auch mündliche Prüfungen oder Kombinationsprüfungen möglich. Die Prüfungsform wird in der ersten Veranstaltung bekanntgegeben.

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Börcsök, J.: Funktionale Sicherheit - Grundzüge sicherheitstechnischer Systeme, Hüthig Verlag
  • Gebhardt, Rieger, Mottok, Gießelbach: Funktionale Sicherheit nach ISO 26262, dpunkt.Verlag
  • Pabst, Petry: Funktionale Sicherheit in der Praxis, dpunkt.Verlag
  • Ross, Hans-Leo: Funktionale Sicherheit im Automobil, Hanser Verlag Löw

IoT & Edge Computing
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge
  • Knows concepts and architectures of real-time embedded systems
  • Knows key aspects of real-time networking
  • Has acquired overview of cloud computing and selected cloud platforms
Skills
  • Can implement, deploy and test simple IoT-systems
  • Can set-up and utilize a cloud system
  • Can analyze the E2E latency in distributed systems
Competence - attitude
  • Can design a simple IoT system for a given set of requirements
  • Can structure an IoT development project regarding function and time
  • Can propose and implement measures to reduce latency in a distributed system

Inhalte

Internet of things (IoT) is a fundamental building block for digitization and the upcoming information society. This course provides insights into key IoT-technologies including embedded systems, networks and cloud computing. For the selection of use cases and technologies the course focuses on the area of Edge Computing. Within this area students learn about latency analysis and optimization in distributed systems. Last not least, the course offers hands on experiences with IoT and Edge Computing technologies through focused team projects and homework assignments.


Course Structure
  1. Introduction
  2. Real-time Embedded Systems
  3. Real-Time Networking
  4. Cloud Computing
  5. Edge Computing

Application Focus

Students conduct a project about Edge Sensor Fusion
Students work with Gabriel - Edge Computing Platform for Wearable Cognitive Assistance


Scientific Focus

During the module recent topics from the Open Edge Computing Initiative will be discussed and papers from relevant conferences will be reviewed.


Skills trained in this course: theoretical, practical and scientific skills and competences

Lehrformen

  • E-learning modules and lectures on IoT and Edge Computing
  • Small project with Eclipse IoT stack
  • Access to the Open Edge Computing Initiative and the Living Edge Labs

Teilnahmevoraussetzungen

none

Prüfungsformen

Assessment of the course: Oral Exam at the end of the course (50%) and individual programming task (50%): implementation of cloud based IoT system for a robot, demonstration of the result

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Passed exam and passed semester assignments

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

none

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

Peter Marwedel. (2011). Embedded System Design, 2nd Edition. Springer.

Andrew S. Tanenbaum, David J. Wetherall. (2014). Computer Networks, 5th Edition. Pearson Education.

Thomas Erl, Zaigham Mahmood, Ricardo Puttini. (2013). Cloud Computing. Prentice Hall.

Mechatronic Systems Engineering
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge
  • Knows CONSENS, INCOSE SE handbook, MechatronicUML
  • Knows mechatronic systems engineering processes
  • Knows Enterprise Architect and other relevant tools
Skills
  • Can model mechatronic systems
  • Can apply methodology and state of the art tools on real use cases (e.g. printing machine)
  • Can select tools and define tool chains and design flows
Competence - attitude
  • Can structure the early phase of mechatronic systems design
  • Can lead cross domain design of mechatronic systems
  • Understands issues from different domains and can integrate solutions into a holistic design

Inhalte

Mechatronics Systems Engineering is both a challenge and a chance. A holistic and well elaborated engineering process for complex mechatronic system/cyber physical systems is a mandatory requirement for developing future intelligent products. Teaching this new school of engineering is the major goal of the whole master programme and an attractive offer for a university of applied sciences. This module introduces the holistic engineering methodology and offers the big picture for the other modules. The focus is on the early phase of mechatronic systems design since this phase offers the biggest leverage for better technical systems. Topics like cross domain engineering and systems integration are addressed, too. The content of the course is largely inspired from finding of the BMBF Spitzencluster “it’s OWL” and the new Fraunhofer Institute “Entwurfstechnik Mechatronik”. A continuous transfer of new findings into this course is intended.


Course Structure
  1. Motivation:
    1. Examples for Mechatronic Systems
    2. Characteristics of Mechatronic Systems
    3. Challenges
  2. Discipline-spanning development process
  3. Systems Engineering (according to INCOSE SE handbook)
  4. Conceptual Design of Mechatronic Systems
    1. CONSENS
  5. The Software Engineering Domain
    1. MechatronicUML
    2. Behavior synthesis
  6. Self-Optimization: Operator Controller Module (OCM)
  7. Application to Use Case (Printing Industry, Rail Cab)

Case Studies
  • CS07: Rail Cab – modeling with CONSENS (Enterprise Architect)
  • CS07: Rail Cab – modeling with Mechatronic UML

Skills trained in this course: theoretical, practical and methodological skills

Lehrformen

  • Lectures, Labs (with Enterprise Architect and other tools), homework
  • Access to tools and tool tutorials
  • Access to recent research papers

Teilnahmevoraussetzungen

  • MOD2-04 - Control Theory and Systems
  • MOD1-03 - Embedded Software Engineering

mechanics/physics, basics of embedded systems

Prüfungsformen

  • Written Exam at the end of the course (50%) and
  • individual homework (50%): MechatronicUML model of an example

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

passed exam and passed semester assignments
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

  • MOD-E04 – SW Architectures for Embedded and Mechatronic Systems
  • MOD-E06 – Formal Methods in Mechatronics
  • MOD-E07 – Model Based and Model Driven Design
Connects to:
  • MOD1-04 – Requirements Engineering
  • MOD2-03 - R&D Project Management

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

  • Jürgen Gausemeier, Franz Rammig, Wilhelm Schäfer (Editors): Self-optimizing Mechatronic Systems: Design the Future. HNI-Verlagsschriftenreihe, Band 223, 2008
  • P.L. Tarr, A.L. Wolf (eds.): Engineering of Software. Springer-Verlag Berlin Heidelberg 2011
  • K. Pohl, H. Hönninger, R. Achatz, M. Broy (Eds.): Model-Based Engineering of Embedded Systems: The SPES 2020 Methodology, Springer, 2012
  • INCOSE: Guide to the Systems Engineering Body of Knowledge - G2SEBoK: http://g2sebok.incose.org/app/mss/menu/index.cfm

Microelectronics & HW/SW Co-Design
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge
  • Knows microelectronic components of embedded systems
  • Knows digital systems design methodology and processes
  • Knows tools and technologies for digital design
  • Knows concept of virtual prototype and its application in HW/SW Codesign
Skills
  • Can compose an embedded system out of microelectronic components
  • Can describe digital systems with SystemC or VHDL
  • Can run a digital simulation
  • Can assess synthesis and verification reports for simple designs
  • Can run test and debug sessions with FPGAs
Competence - attitude
  • Can set up HW/SW Codesign projects for embedded systems
  • Can choose and tailor the tool chain and methodology
  • Can present and demonstrate the design flow for a digital design project

Inhalte

Digital Systems are the main hardware platform for embedded systems and the target of embedded SW development. A good knowledge and overview of available HW platforms is required. Furthermore, a concurrent engineering process (HW/SW Codesign) is used to develop state of the art embedded systems. The coordination of (more agile) SW development and (more V-model) HW development is a challenge. Digital system development is applying complex tools and tool chains. The goal of this module is to enable to students to select, to assess, and to develop digital target platforms for embedded systems.

Course Structure
  1. Microelectronic Components for Embedded Systems
    1. DSP, Microcontroller
    2. FPGA
    3. ASIC, ASSP
    4. Memories
    5. Communication components (e.g. serial busses)
    6. PCB and standard circuits
  2. Digital systems design methodologies and processes
    1. ESL concepts
    2. SystemC
    3. VHDL/Verilog
    4. Simulation and validation
    5. HW/SW partitioning
    6. Verification and test
    7. Synthesis (on FPGA)
  3. Virtual Prototypes and HW/SW co-verification
  4. Tools and Tool Chains
  5. New Trends: Multicore/Manycore, SoC, 3D, MEMS

Case Studies
  • CS01: AMALTHEA tool chain – Use of Virtual Prototypes
  • CS03: CoreVA – Implementation of IP blocks and testbenches in SystemC and VHDL
  • CS04: Avionics Computer & Robots – Design and implementation on FPGA

Skills trained in this course: theoretical, practical and methodological skills

Lehrformen

Teaching and training methods
  • Lectures
  • Labs with: SystemC and VHDL simulation (Mentor), FPGA synthesis (Mentor or Synopsis) and FPGA implementation (Xilinx or Lattice). Access to tools and tool tutorials (Europractice tool chain)

Teilnahmevoraussetzungen

  • MOD1-03 - Embedded Software Engineering
  • electronics, basics of embedded systems

Prüfungsformen

  • Oral Exam at the end of the course (50%) and
  • group work as homework (50%): SystemC or VHDL implementation, mapping on FPGA, demonstration and presentation

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Passed exam and passed semester assignments
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

  • MOD-E08 – SoC Design

Connects to:
  • MOD2-03 - R&D Project Management

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

  • Documentation of Europractice – Mentor Graphics Tools and Cadence Tools
  • Neil H.E. Weste, David Money Harris: “Integrated Circuit Design”, Pearson, 2011
  • Clive “Max” Maxfield (Editor): “FPGAs World Class Designs”, Newnes / Elsevier, 2009
  • Jack Ganssle (Editor): “Embedded Systems World Class Designs”, Newnes / Elsevier, 2008
  • Peter J. Ashenden: “Digital Design – An Embedded Systems Approach Using VHDL“, Morgan Kaufmann / Elsevier, 2008
  • Peter J. Ashenden: “The Designer’s Guide to VHDL 2nd Edition”, Morgan Kaufmann / Academic Press, 2002
  • Schaumont, Patrick: A Practical Introduction to Hardware/Software Codesign. Springer 2010
  • Bailey, Brian, Martin, Grant: ESL Models and their Application: Electronic System Level Design and Verification in Practice. Springer 2010

Robotic Vision
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge
  • Knows standards and platforms for computer and robotic vision
  • Knows cameras, components, target systems
  • Has acquired overview of algorithms and methods
Skills
  • Can model signal processing path for computer vision and robot kinematics
  • Can apply methodology and  state of the art tools for robotic vision systems
  • Can adapt and modify/parameterize relevant algorithms
Competence - attitude
  • Can structure a real robotic vision project
  • Can integrate cameras and vision modules into mechatronic systems
  • Can analyze mechatronic systems and derive requirements for computer vision

Inhalte

Course Description
Computer Vision is both a basic technology and an application domain for mechatronic and embedded systems. It is used in automotive systems, robotics and biomedical systems. This module focus on the use in mobile robots (e.g. autonomous driving, unmanned air vehicles) industrial robots and biomedical applications (e.g. surgical robotics), since Dortmund University of Applied Sciences and Arts has established many research activities in these domains.   Research topics from research centres (biomedical technology, pimes) and other key areas of the university are defining the content of this module. The module introduces the basic algorithms and components for computer vision and robotic vision systems. In addition, students will learn about the application of that knowledge in the specific domain. The course will involve topics from a recent research project.

Course Structure
  • Introduction to Robotic Vision
  • 2D and 3D Geometry
  • Camera Calibration
  • Feature Extraction
  • 3D Vision
  • Paths and Trajectories
  • Robot Kinematics and Motion
  • Vision-based Robot Control
  • Robotic Vision Project

Lehrformen

  • Lectures, Labs (with MATLAB/Simulink), homework
  • Access to tools and tool tutorials
  • Access to recent research papers

Teilnahmevoraussetzungen

Requires:
  • MOD1-01 – Mathematics for Controls & Signals
  • MOD1-03 - Embedded Software Engineering
  • MOD2-04 – Signals & Control Systems 1

Prüfungsformen

  • Assessment of the course: Oral Exam (30 min) at the end of the course (50%) and group work as homework (50%): modeling and target mapping of an example with MATLAB/Simulink, demonstration and presentation 

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Passed exam and passed semester assignments
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

Connects to:
  • MOD-E01 – Applied Embedded Systems
  • MOD-E04 – Signals and Systems for Automated Driving
  • MOD-E10 – Automotive Systems

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

Robotik (Montage- und Handhabungstechnik)
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5713

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden kennen den Einsatzbereich und die Anforderungen der Handhabungstechnik mit Industrierobotern und flexiblen Fördersystemen. Sie beherrschen die Roboterprogrammierung mit der Programmiersprache V+ und der Entwicklungsumgebung ACE. Die Studierenden sind in der Lage, selbstständig Systemlösungen für komplexe Handhabungsaufgaben zu entwickeln. Sie kennen die Anforderungen Industrie-4.0 und haben grundlegende Erfahrungen über den Aufbau, den Betrieb und die vernetzte Programmierung eines Handhabungssystems.

Am Beispiel einer Systemumgebung, die aus einem Werkstücktransportsystem, einer flexiblen AnyFeeder- Zuführeinrichtung und mehreren Robotersystemen besteht, können die Studierenden unterschiedliche Aufgabenstellungen umsetzen. Sie sind in der Lage, komplexe Montageanforderungen im Zusammenspiel von Robotern und Bildverarbeitung zur Prozess- Steuerung selbstständig lösen. Zur Prozessoptimierung können sie die Bewegungsabläufe und Prozesszeiten optimieren und die Systemlösungen und Programme normgerecht dokumentieren.

Inhalte

  • Definition Roboter und Robotersysteme
  • Anwendungen und Einsatzbedingungen
  • Roboterarten, kinematische Aufbauten und Antriebssysteme
  • Koordinatensysteme und Koordinatentransformationen
  • Robotersteuerung und -Regelung
  • Aktorik, Sensorik und Messtechnik
  • Programmierung und Simulation von Robotern
  • Sicherheitsaspekte beim Einsatz von Robotern

Lehrformen

Seminaristische Vorlesung mit begleitender Übung

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: keine

Prüfungsformen

Schriftliche Klausurarbeit als Modulprüfung

Dauer: 90 Minuten

Erlaubte Hilfsmittel: keine

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional
 

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Adept, V+ User Manual; Adept Sigt User Guide, 2019
  • Hesse, S.: Taschenbuch Robotik - Montage - Handhabung; Hanser, 2010
  • Maier, H.: Grundlagen der Robotik; VDE-Verlag, 2022
  • Mareczek, J.: Grundlagen der Roboter-Manipulatoren, Band 1 & 2. Springer, 2020
  • Weber, W.: Industrieroboter, Methoden der Steuerung und Regelung; Fachbuchverlag Leipzig, 2019
  • VDI R. 2860: Montage- und Handhabungstechnik. Handhabungsfunktionen, Handhabungseinrichtungen, Begriffe, Definitionen, Symbole; Beuth, 05/1990

Ruhr Master School
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5770

  • Dauer (Semester)

    1


Ruhr Master School
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5771

  • Dauer (Semester)

    1


SW Architectures for Embedded and Mechatronic Systems
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge
  • Knows concepts and structure of SW architectures for embedded systems
  • Knows standards and frameworks
  • Knows specific challenges (e.g. real time, functional safety)
Skills
  • Can define requirements and features for a specific problem
  • Can develop a SW architecture for a specific problem
  • Can model SW architectures with state of the art tools
  • Can apply SW architecture standards to structure a project
Competence - attitude
  • Ensures quality and safety for embedded SW
  • Can discuss and assess the advantages and disadvantages of different SW architectures
  • Understands the main issues within research about SW architectures for embedded systems

Inhalte

The ongoing complexity increase in mechatronic solutions consequently leads to more complex embedded systems and embedded software. Therefore, advanced SW engineering methodology from large software development projects is consecutively applied in the embedded world, too. Software architectures help to structure, to manage and to maintain large embedded SW systems. They allow re-use, design patterns and component based development. In addition, specific topics like safety, SW quality, integration and testing are addressed by SW architectures and respective standards (e.g. AUTOSAR). In this module, students learn about the concepts and structure of SW architectures for embedded systems.


Course Structure
  1. Characteristics of Embedded (and real-time) Systems
  2. Motivation for Architectures for Embedded and Mechatronic Systems
  3. Software Design Architecture for Embedded and Mechatronic Systems
  4. Patterns for Embedded and Mechatronic Systems
  5. Real-Time Building Blocks: Events and Triggers
  6. Dependable Systems
  7. Hardware's Interface to Embedded and Mechatronic Systems
  8. Layered Hierarchy for Embedded and Mechatronic Systems Development
  9. Software Performance Engineering for Embedded and Mechatronic Systems
  10. Optimizing Embedded and Mechatronic Systems for Memory and for Power
  11. Software Quality, Integration and Testing Techniques for Embedded and Mechatronic Systems
  12. Software Development Tools for Embedded and Mechatronic Systems
  13. Multicore Software Development for Embedded and Mechatronic Systems
  14. Safety-Critical Software Development for Embedded and Mechatronic Systems

Case Studies
  • CS01: AMALTHEA tool chain – front end will be used for modeling, Artop modeling tool for AUTOSAR will be used
  • CS05: M2M System – architecture of the middleware will be used

Skills trained in this course: theoretical, practical and methodological skills

Lehrformen

  • Lectures, Labs (with AMALTHEA and Artop tools), homework
  • Access to tools and tool tutorials
  • Access to recent research papers
  • Presentation of an industry case by partner BHTC GmbH

Teilnahmevoraussetzungen

programming, basics of embedded systems

Prüfungsformen

  • Oral Exam at the end of the course (50%) and
  • individual homework (50%): paper/essay on a recent research topic, presentation

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

  • MOD1-02 – Distributed and Parallel Systems
  • MOD1-03 - Embedded Software Engineering
  • MOD2-01 – Mechatronic Systems Engineering

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

Connects to:
  • MOD-E01 – Applied Embedded Systems 1 & 2
  • MOD-E03 – Automotive Systems

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

  • Robert Oshana and Mark Kraeling, Software Engineering for Embedded Systems: Methods, Practical Techniques, and Applications, Expert Guide, 2013
  • Bruce Powel Douglass. Doing Hard Time: Developing Real-Time Systems with UML, Objects, Frameworks and Patterns. Addison-Wesley, May 1999
  • Bruce P. Douglass, Real-Time Design Patterns: Robust Scalable Architecture For Real-Time Systems, Addison-Wesley, 2009
  • F. Buschmann, R. Meunier, H. Rohnert, P. Sommerlad, and M. Stal. Pattern Oriented Software Architecture. John Wiley & Sons, Inc., 1996

Schaltungsanalyse und -synthese
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5725

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Selbständiges Durchführen der Schaltungsanalyse und Erläutern der Funktionsweise von Schaltungen. Bedienen von Programmen der Schaltungssimulation und Durchführen von Simulationen. Entwickeln von Strategien zur Schaltungssynthese.

Inhalte

  • Grundsätzliche Methoden der Schaltungsanalyse und -synthese,
  • Einführung in die Bedienung von Programmen der Schaltungsanalyse (PSpice, MicroCap) und des Layoutentwurfs (Eagle) an exemplarischen Beispielen,
  • Worst-Case-Rechnung, Transienten-Analyse, AC-Sweep, DC-Sweep, Temperaturdrift
  • Hardwareentwurf, Musterbau, Teststrategie

Lehrformen

Die seminaristische Vorlesung vermittelt die theoretischen Inhalte. Die Inhalte der Veranstaltungen werden anwendungsnah im Laborpraktikum vertieft.

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: Grundlagen der Elektrotechnik werden vorausgesetzt

Prüfungsformen

Das Modul schließt mit einer Hausarbeit sowie einer mündlichen Prüfung ab

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Böhmer, E.: Elemente der angewandten Elektronik
  • Santen, M.: Das Design-Center
  • Tietze, Schenk: Halbleiterschaltungstechnik

Sensorik
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5727

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1


Signals and Control Systems 1
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge
  • Knows relevant theoretical foundations of signal processing and control theory
  • Knows mathematical background of linear feedback controllers
  • Is aware of critical limitations of discrete time signals and the impact of sampling
  • Knows basic analogue and digital filters
Skills
  • Can analyze systems and signals
  • Can model linear feedback controllers for mechatronic systems
  • Can apply and design digital filters
Competence - attitude
  • Can discuss control system design for mechatronic systems with experts
  • Can lead cross domain design of control systems
  • Understands control system experts and translates between different domains

Inhalte

Control theory is one major part of the description of the dynamic behavior of mechatronic systems. Control systems are the connection between the mechanical/physical world and the control task performed by the embedded system. The goal of this module is to enable students to interact with control system experts and to integrate their results into embedded and mechatronic systems. Cross Domain Engineering requires a deeper understanding of control tasks and the underlying principles of control theory, especially for digital control systems. A holistic view on control system topics is taught. The curriculum limited to linear systems and the course structure follows the book Modern Control Systems by Bishop/Dorf. An additional goal is to teach the use and the development of advanced tools for control system design.

Course Structure
  1. State Variable Models
  2. State Feedback Control Systems
  3. Robust Control Systems
  4. Digital Control Systems
  5. Applications of the above
  6. Control Engineering with Matlab/Simulink

Case Studies
  • CS04: Avionics Computer & Robots – Control Algorithms
  • CS04: Avionics Computer & Robots – MATLAB/Simulink implementation for Arm Type Robots

Skills trained in this course: theoretical and methodological skills

Lehrformen

  • Lectures & Exercises, Matlab/Simulink labs
  • e-learning modules on mathematics and control theory, tool tutorials

Teilnahmevoraussetzungen

higher mathematics

Prüfungsformen

Written Exam at the end of the course

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

  • MOD-E05 – Computer Vision
  • MOD-E011 – Signals & Control Systems 2

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

  • P. Corke: Robotics, Vision and Control, Springer, 2013
  • R. Bishop, R. Dorf: Modern Control Systems, Pearson Education, 2010

Signals and Systems for Automated Driving
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge
  • Knows common driver assistance components and architectures
  • Knows basic signal processing algorithms for radars
  • Knows state estimation algorithms
  • Knows basics of related system engineering
Skills
  • Can develop tracking algorithms
  • Can develop radar signal processing algorithms
  • Can analyze requirements for subsystems of automated driving
Competence – attitude
  • Understands the challenges in the development of automated driving and can discuss with experts from different domains
  • Can lead development of subsystems for automated driving
  • Can lead system level tests for automated driving

Inhalte

Automated driving requires the use of a multitude of sensors, controllers and actuators installed on the vehicle. Additionally, vehicle to vehicle and vehicle to infrastructure communication will be necessary. This course gives an overview about technologies used for automated driving. It starts with an overview about current R&D trends and then covers several sensor technologies with a special focus upon radar. Students will learn basic principles of stochastic signal processing and its application to tracking and mapping. Motion models and vehicle control technologies will be discussed to gain further insight into requirements for sensors and algorithms. Additional focus of this course is on architectures and infrastructures for automated driving. This includes bus interfaces and SW architectures as well as the basic principles of systems engineering. ISO 26262 as well as legal frameworks and their application to automated driving will be discussed. In addition to the lecture, exercises and small projects give additional insight into the technologies and concepts introduced in this course.



Course Structure
  1. Technology overview
  2. Sensors
    1. Radar
    2. Lidar
    3. Ultrasonic
    4. Camera
  3. Radar signal processing
    1. Detection
    2. Target estimation
  4. State estimation
    1. Vehicle motion models
    2. Random processes
    3. Tracking
    4. Target classification
    5. Mapping
  5. Actuators & Vehicle Control
    1. Bicycle model
    2. Longitudinal control
    3. Brake and steering systems
  6. Architectures
    1. Bus interfaces
    2. Car-to-X
    3. Safety domain controllers
    4. AUTOSAR
  7. System Engineering
    1. Quality Process standards
    2. Process models
    3. Requirement engineering
    4. SPICE
  8. ISO 26262
    1. Basics
    2. Concept phase
    3. Product development
  9. Legal frameworks
    1. Vienna convention
    2. Relevant norms and legislation
Case Studies

CS08: Radar Systems for Automated Driving


Skills trained in this course: theoretical, practical and methodological skills

Lehrformen

  • Lectures, Labs (with Matlab/Simulink)
  • Access to tools and tool tutorials
  • Access to recent research papers
  • Company visit

Teilnahmevoraussetzungen

higher mathematics, programming, signal processing

Prüfungsformen

Assessment of the course: Oral Exam at the end of the course (50%) and group work as homework (50%)

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

  • MOD1-01 - Mathematics for Controls & Signals

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

Connects to:
  • MOD1-04 – Requirements Engineering
  • MOD2-01 – Mechatronic Systems Engineering (MOD2-01)
  • MOD-E03 – Automotive Systems
  • MOD-E05 – Computer Vision

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

  • Winner et al., Handbook of Driver Assistance Systems, Springer reference, 2016
  • Pebbles, Radar Principles, John Wiley & Sons, 1998
  • Bar-Shalom et al., Estimation with Applications to Tracking and Navigation, John Wiley & Sons, 2001
  • Maurer et al., Autmotive Systems Engineering, Springer 2013

Software Engineering Project
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge: Upon successful completion of this module, students will acquire the ability to:

1. Design Complex Distributed Software Systems:
  • Develop sophisticated software systems tailored to specified requirements, leveraging widely recognized design frameworks such as UML (Unified Modeling Language), SoaML (Service-oriented Architecture Modeling Language), or SysML (Systems Modeling Language)
  • Demonstrate an understanding of the intricacies involved in creating scalable and maintainable system architectures
2. Apply Advanced Architectural Styles:
  • Evaluate and apply appropriate architectural patterns, such as Microservices or Moduliths, to develop robust software solutions
  • Tailor the architectural approach to address the specific needs and constraints of a given use case or application domain
3. Develop Deployment Strategies for Cloud-Based Environments:
  • Create and implement scalable deployment strategies for distributed software systems, ensuring high availability and fault tolerance
  • Utilize cloud platforms and container orchestration tools, such as Kubernetes, AWS, or Microsoft Azure, to deploy and manage applications efficiently in diverse operating environments

4. Design and Implement Comprehensive Testing Strategies:
  • Create and implement scalable deployment strategies for distributed software systems, ensuring high availability and fault tolerance
  • Utilize cloud platforms and container orchestration tools, such as Kubernetes, AWS, or Microsoft Azure, to deploy and manage applications efficiently in diverse operating environments

Inhalte

The primary aim of this course is to provide students with both a solid theoretical foundation and practical experience in software engineering for Microservice Architecture. Throughout the course, students work collaboratively in teams on use cases from real work examples or research project. This practical engagement bridges the gap between academic concepts and professional application.
The course places significant emphasis on the principles of software architecture and engineering, which form the foundation for designing and implementing robust and efficient software systems. Students explore key concepts, best practices, and design patterns in software development to equip them with the skills necessary for creating scalable and maintainable software system.
To ensure adaptability and dynamic project execution, the course integrates Agile methodologies. Students adopt frameworks such as Scrum to manage their projects, fostering teamwork and promoting iterative development. By applying these methodologie, students experience the flexibility and collaborative advantages of agile workflows, which are widely used in the software industry.
The course also requires students to undertake the complete software development lifecycle, beginning with requirements engineering to capture and analyze user needs. Students then proceed through system design, coding, testing, deployment, and maintenance, gaining a holistic understanding of the entire process. This comprehensive approach ensures that students are prepared to tackle all phases of software development, from initial concept to final deployment.
By the end of the course, students will have developed the skills to design, build, and manage software systems in a team-oriented, real-world setting. They will have a deep understanding of software engineering principles, practical experience with Agile methodologies, and familiarity with industry-standard tools and processes. This course ultimately aims to prepare students to meet the demands of the modern software industry and contribute effectively to complex development projects.

Course Structure
  • Introduction Microservice Architecture
  • Introduction use case for the software system to develop
  • Agile Methodologies in Software Development
  • Requirements engineering
  • Designing of the software system
  • Implementation of the software system
  • Deployment of the software system
  • Testing of the software system  
The course is training software engineering skills by applying the following competences (from pre- vious modules) within a realistic project (e.g. industry case):
  • Object oriented modeling and design
  • Architecture Design (Patterns, Frameworks, Libraries)
  • Software Testing
  • Tools
  • Version control systems (Git, SVN, Mercurial SCM)
  • Code management
  • Ticket systems and bug tracker
  • (Continuous) integration and release management
  • Documentation
  • Processes
  • Classical software development
  • Agile software development (Scrum)
  • Requirements Engineering
  • Project management, project planning, quality management

Lehrformen

  • Interactive lectures: Traditional lecture format enhanced with real-time discussion and interactive elements. If applicable, industry professionals, deliver guest lectures with additional industry insights
  • Groupwork: Collaborative projects where students design and implement a software system for a given use case
  • Hands-on Workshops: Practical sessions where students apply tools, methods and techniques introduced in class
  • Self-Directed Learning and Research: Students explore specific areas of interest related to Microservice Architecture or service-based software systems through independent study and research
  • Peer Reviews and Critique: Students provide constructive feedback on each other’s work during project development and pitch presentations

Teilnahmevoraussetzungen

  • MOD1-01 Innovation Driven Software Engineering
  • MOD1-02 Software Architectures
  • MOD1-04 R&D Project Management
  • MOD2-02 Software-intensive Solutions

Prüfungsformen

Assessment of the course: Practical Skills (50%): realizing a real-world project within the User Innova- tion Center during a block week and Theoretical knowledge (50%): Written or Oral Exam at the end of the course

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Passed exam and passed semester assignments

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

none

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

Newman, Sam. (2021). Building microservices. O'Reilly Media, Inc.

Richardson, Chris. (2018). Microservices patterns: with examples in Java. Simon and Schuster.

Richards, Mark. (2015). Microservices vs. service-oriented architecture. Sebastopol: O'Reilly Media.

Pautasso, Cesare, et al. (2017). "Microservices in practice, part 1: Reality check and service design." IEEE software 34.01, 91-98.

Pautasso, Cesare, et al. (2017). "Microservices in practice, part 2: Service integration and sustainability." IEEE Software 34.02, 97-104.

Dragoni, Nicola, et al. (2017). "Microservices: yesterday, today, and tomorrow." Present and ulterior software engineering, 195-216.

Alshuqayran, Nuha, Nour Ali, and Roger Evans. (2016). "A systematic mapping study in microservice architecture."

IEEE 9th international conference on service-oriented computing and applications (SOCA). IEEE. (2016).

Software-intensive Solutions
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge and understanding: Upon completion of this module, students will be able to
  • differentiate basic principles of software design,
  • differentiate and categorize relevant tools and methods for domain-driven design,
  • name and classify current research approaches to modeling software architectures.

Use, application and generation of knowledge: Upon completion of this module, students will be able to
  • analyze a complex domain and break it down into subdomains,
  • implement a complex software design task within the context of a project over several weeks,
  • select and apply adequate principles of software design to concrete application scenarios,
  • differentiate, analyze, and apply key patterns at the macro- and micro-architecture level,
  • select, combine and implement suitable methods for domain-driven design.

Communication and cooperation: Upon completion of this module, students will be able to
  • develop and implement solutions cooperatively in a team,
  • select and apply appropriate methods for the interdisciplinary development of solutions, in particular together with domain experts without technical background,
  • present, explain and discuss their ideas and solutions using different formats such as group presentations, code reviews, lightning talks or pitches, particularly in front of an expert audience (e.g. guests/partners from the industry or from research projects).

Scientific self-image / professionalism: Upon completion of this module, students will be able to
  • select and apply industrial and scientific best practices for software design,
  • reflect and evaluate feedback, particulary from non-technical domain experts, and to autonomously implement the feedback they receive to improve their solution designs.

Inhalte

Course Description:
In this module, students deepen their competencies in designing software architectures of complex systems. Students learn how to design a scalable, robust and maintainable software architecture in a domain-driven manner by selecting and applying suitable principles, patterns and methods. The analysis and discussion of such software architectures is based on practical examples and concrete solutions from research projects.

Course Structure:
The module covers the following topics:
  1. Short repetition of the Bachelor material on software design (e.g. design patterns according to Gamma et al., Separation of Concerns, layered architecture)
  2. In-depth aspects of software design:
    1. Principles (e.g. loose coupling - high cohesion, SOLID)
    2. Architecture patterns (e.g. ports and adapters, CQRS)
    3. Methods (e.g. Domain-Driven Design, T&M approach)
  3. Characteristics and patterns of modern architectural styles (e.g. modular architectures, event-based architectures, microservice architectures)
  4. Model-driven design, development and reconstruction of software architectures

Lehrformen

  • Flipped/inverted classroom:
    • Online E-Learning materials with interactive slides and videos (asynchronous self-study)
    • Interactive classroom sessions (on-premise) for tasks and exercises based on examples from practice and research (e.g. coding, group exercises, lightning talks), for additional in-depth content, and for answering and discussing questions
  • Lab project: Project task which is worked on in teams over the entire semester
  • Guest lectures featuring experts and recent topics from research and industry

Teilnahmevoraussetzungen

  • MOD1-02 Software Architectures
  • MOD1-03 Digital Systems 1

Prüfungsformen

Written exam (60%, 60-90 minutes) or oral exam (60%, 20-25 minutes); lab project (project-based work, 40%)

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Passed written or oral exam (according to current exam schedule); passed lab project

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

MOD-E01 Software Engineering Project

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

  • Vernon, Vernon (2016): Domain-Driven Design Distilled, Addison-Wesley
  • Evans, Eric (2003): Domain-Driven Design: Tackling Complexity in the Heart of Software, Addison-Wesley
  • Richardson, Chris (2018): Microservice Patterns: With examples in Java, Manning
  • Martin, Robert C. (2017): Clean Architecture: A Craftsman's Guide to Software Structure and Design, Pearson
  • Lilienthal, Carola (2019): Sustainable Software Architecture: Analyze and Reduce Technical Debt; dpunkt.verlag
  • Bass, Len; Clements, Paul; Kazman, Rick (2021): Software Architecture in Practice, SEI Series in Software Engineering, Fourth Edition, Addison-Wesley Professional
  • Gamma, Erich; Helm, Richard; Johnson, Ralph; Vlissides, John (1994): Design Patterns: Elements of Reusable Object-Oriented Software, Addison-Wesley
  • Combemale, Benoit; France, Robert; Jézéquel, Jean-Marc; Rumpe, Bernhard; Steel, James; Vojtisek, Didier (2016): Engineering Modeling Languages. CRC Press
  • Rademacher, Florian (2022). A language ecosystem for modeling microservice architecture, Phd Thesis, https://dx.doi.org/doi:10.17170/kobra-202209306919

Spanende Fertigungstechnik
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5711

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden kennen die Grundlagen spanender Fertigungsprozesse zur Herstellung technischer Produkte. Sie erlangen die Kompetenz, Produkte bzgl. der spanenden Herstellbarkeit zu beurteilen sowie konstruktiv zu gestalten und Prozesse und Verfahrensabläufe unter technologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu bewerten. Auf der Basis praxisorientierter Produktbeispiele erarbeiten die Studierenden in einer seminaristischen Lehrveranstaltung die Prozesskette für eine flexible und anforderungsgerechte spanende Herstellung.

Inhalte

  • Grundlagen der Spanbildung
    • Spanbildungsmodelle
    • Mechanische und thermische Kenngrößen
    • Zusammenhänge zwischen Werkstoffen und Spanbildung
  • Spanen mit geometrisch bestimmter Schneide
    • Verfahren und deren Varianten (Drehen, Bohren, Fräsen)
    • Werkzeuge (Schneidstoffe, Beschichtungen)
    • Werkzeugmaschinen
  • Spanen mit geometrisch unbestimmter Schneide
    • Verfahren und deren Varianten (Schleifen, Honen, Finishen)
    • Werkzeugaufbau (Schneidstoffe, Binder)
    • Werkzeugmaschinen
  • Sondergebiete der spanenden Fertigungstechnik
    • Mikrobearbeitung
    • Verzahnungsherstellung
    • Kombinationsbearbeitungen
  • Spanende Produktionssysteme
    • Vorstellung spanender Fertigungsprozessketten
    • Interaktion von Prozesseinzelschritten
    • Analyse und Bewertung spanender Fertigungsprozesse (Prozessfähigkeit, OEE,…)

Lehrformen

Die seminaristische Vorlesung vermittelt die theoretischen Inhalte. Die Inhalte der Vorlesung werden anwendungsnah im Fertigungstechnischen Labor durch Laborpraktika und Demonstrationen vertieft.
Exkursionen und Vorträge von Gastreferenten aus der Industrie werden zur Vertiefung der Vorlesungsinhalte durchgeführt.

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: keine

Prüfungsformen

Semesterbegleitende Übungen in Gruppenarbeit als Teilprüfungsleistungen (50%) und individuelle
Abschlusspräsentation (50%).
 

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Teile der Modulprüfung (Teilleistungen) müssen insgesamt mit mindestens ausreichend (4,0) bestan-
den sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Übung: Verfahrens- und Arbeitsanweisungen im Downloadbereich des Lehrenden.
  • Vorlesung: Skript im Downloadbereich des LehrendenWeck, M.; Brecher, C.: Werkzeugmaschinen: Maschinenarten und Anwendungsbereiche. 6. Auflage, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg, 2009
  • Conrad, K.-J.: Taschenbuch der Werkzeugmaschinen. 2. Auflage, Carl-Hanser-Verlag, München/Wien, 2006
  • Denkena, B.; Tönshoff, H.K.: Spanen – Grundlagen. 2. Auflage. Springer Verlag, Berlin/ Heidelberg, 2003
  • König, W.; Klocke, F.: Fertigungsverfahren Band 1: Drehen, Fräsen, Bohren. 8. Auflage, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg, 2008
  • König, W.; Klocke, F.: Fertigungsverfahren Band 2: Schleifen, Honen, Läppen. 4. Auflage, Springer Verlag, Berlin/Heidelberg, 2008
  • N.N.: DIN 8589ff. Fertigungsverfahren Spanen. Beuth Verlag, Berlin, 2003

Strukturmechanik (FEM)
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5701

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden...
  • haben das grundlegende Verständnis der Mechanik erweitert und ergänzt.
  • beherrschen die qualifizierte Nutzung der Mechanik im Rahmen von Konstruktionsabläufen. 
  • besitzen das Verständnis und Beherrschung entsprechender industrieüblicher Softwarepakete.
  • üben eigenständig und zielgerichtet die Modellbildungen zur Behandlung konstruktiver Aufgaben aus.
  • haben das Verständnis für problemgerechte Vorgehensweise zur Lösung konstruktiver Aufgaben.
  • können Berechnungen hinsichtlich Zuverlässigkeit und Aufwand bewerten.
  • besitzen die Qualifizierung für Tätigkeiten im Bereich Berechnung und Konstruktion/Fertigung.

Inhalte

  • Vertiefte Behandlung der Mechanik in den Bereichen Festigkeitslehre und
  • Dynamik (Spannungszustände, Zelt- und Dauerfestigkeit, freie und angeregte Schwingungen)
  • Theoretische Behandlung der Finiten Elemente Methode in der Mechanik Berechnung von Einzelbauteilen und Baugruppen Konstruktive Verbesserung und Optimierung
  • Berechnungen im Hinblick auf das Werkstoffverhalten (elastisch, plastisch)

Lehrformen

Seminaristische Vorlesung und Laborpraktika.

Die Vorlesungen vermitteln die theoretischen Inhalte. Anhand typischer Aufgabenstellungen werden praktische Problemstellungen in seminaristischen Vorlesungen und Laborpraktika zeitnah behandelt.

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: keine

Prüfungsformen

Schriftliche Klausurarbeit als Modulprüfung

Dauer: 120 Minuten

Erlaubte Hilfsmittel: keine

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Bathe, K.-J.: Finite-Element-Methoden
  • Gebhardt, Ch.: FEM mit ANSYS Workbench
  • Vorlesungsumdruck

Strömungssimulation
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5702

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden kennen die Navier-Stokes-Gleichungen und die Rolle der Finiten Volumen Methode in deren computergestützten Lösung. Weiterhin sind die Hauptmerkmale von turbulenten und transitionellen Strömungen sowie deren Konsequenzen auf die Theorie bekannt. Ebenso kennen die Studierenden die verschiedenen computergestützten Ansätze zur Modellierung von turbulenten und transitionellen Strömungen und können diese Modelle in einem industriellen Kontext einsetzen. Ein weiteres Lernergebnis ist die selbstständige Anwendung einer CFD-Softwaresuite inklusive der Erzeugung von Rechennetzen, um eine technische Fragestellung beantworten zu können. Die Studierenden sind dabei in der Lage, die Rechennetze so zu gestalten, dass sowohl relevante Bereiche des Rechengebietes mit einer hohen Netzelementdichte versehen als auch netzunabhängige Ergebnisse produziert werden. Weiterhin sind die Grundparadigmen der Parallelisierung bekannt und die rechnerische Effizienz einer Simulation kann beurteilt werden. Auch das Erkennen von Vereinfachungspotential wie z.B. die Symmetrieeigenschaft eines Problems, um das Rechengebiet inklusive der Einstellungen der Software zu optimieren, gehört zu den Lernergebnissen.

Inhalte

  • Analytischen und numerischen Lösung der Navier-Stokes-Gleichung
  • Prozesskette einer Strömungssimulation
  • Post-Processing
  • Löser
  • Netz Erstellung und Netz-Studie
  • Wahl des Rechnungsgebiets
  • Grundlage der Transition und Turbulenz
  • Transitions- und Turbulenzmodellierung (RANS) 
  • Instationäre Rechnungen
  • Parallelisierung von Rechnungen

Lehrformen

Seminaristische Vorlesung: Unter Anleitung der oder des Lehrenden erfolgt eine gemeinsame Auswertung von Materialien (Quellen und Literatur) einschließlich der Erarbeitung von Ergebnissen anhand spezieller Fragestellungen. Die Studierenden bereiten den jeweiligen Vorlesungsinhalt eigenständig vor und nach.

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: Kenntnisse der Fluidmechanik und der Thermo-Fluid-Dynamik

Prüfungsformen

Die Modulprüfung besteht aus einer schriftlichen Klausur, in der die Studierenden grundlegende Kenntnisse der numerischen Strömungsmechanik abrufen und erinnern sollen. Darüber hinaus sollen sie in der Lage sein, diese Kenntnisse auf Fragestellungen aus der Praxis zu übertragen.

Dauer: 90 Minuten

Erlaubte Hilfsmittel: keine

Eine mündliche Prüfung kann angeboten werden, wenn sich nicht mehr als zehn Studierende zu der Prüfung angemeldet haben.

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Marciniak, V.: Unterlagen zur Vorlesung; FH Dortmund; aktuelle Version in ILIAS
  • Schwarze, Rüdiger: CFD-Modellierung: Grundlagen und Anwendungen bei Strömungsprozessen; Springer Vieweg
  • Versteeg, H.K.; Malalasekera W.: An Introduction to Computational Fluid Dynamics-The Finite Volume Method; 2. Auflage; Pearson

Ur- und Umformtechnik
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5710

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden kennen die Grundlagen ur- und umformtechnischer Fertigungsprozesse zur Herstellung metallischer oder kunststofftechnischer Produkte. Sie erlangen die Kompetenz, Produkte (Stückgut) bzgl. der ur- und umformtechnischen Herstellbarkeit zu beurteilen sowie konstruktiv zu gestalten und Prozesse und Verfahrensabläufe unter technologischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten zu bewerten. Die Nutzung moderner Analysemethoden befähigt die Studierenden zur eigenständigen Ermittlung qualitätsbestimmender Einflussgrößen von Umformprozessen.

Inhalte

  • Urformverfahren
    • Metallkundliche Grundlagen
    • Halbzeug- und Stahlherstellung
    • Additive Verfahren
  • Umformtechnische Grundlagen
    • Grundlagen
    • Plastizitätstheorie
    • Kennwertermittlung
    • Tribologie
  • Umformtechnik Blechumformung[SA1] 
    • Verfahrenstechnische Eigenschaften/Besonderheiten
    • Methodenplanung/Auswahl
    • Werkzeug- und Anlagentechnik
  • Umformtechnik Massivumformung[SA2] 
    • Kalt-/Warmumformung
    • Stadienpläne und Bauteilgestaltung
    • Werkzeugbau und Maschinentechnik
  • Simulation in der Umformtechnik
    • Einführung in FEM
    • FE-Analysen von umformtechnischen Fragestellung

Lehrformen

Die seminaristische Vorlesung vermittelt die theoretischen Inhalte. Typische Entwicklungsaufgaben werden zeitnah angeleitet. Exkursionen und Vorträge von Gastreferenten aus der Industrie werden zur Vertiefung der seminaristischen Vorlesung durchgeführt.

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: keine

Prüfungsformen

Semesterbegleitende Projektarbeiten als Teilprüfungsleistungen (15%) und schriftliche Klausurarbeit (Dauer 90 Minuten) als Modulprüfung (85%); wahlweise auch Hausarbeiten und mündliche Prüfungen oder Kombinationsprüfungen

 

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Vorlesung: Skript im Downloadbereich des Lehrenden
  • Übung: Verfahrens- und Arbeitsanweisungen im Downloadbereich des Lehrenden.
 
  • Bauser et al.: Strangpressen, Aluminium Fachbuchreihe, Aluminium Verlag, 2001
  • Doege, E., Behrens, B.-A.: Handbuch Umformtechnik, Springer-Verlag, 2010
  • Hill, R.: The Mathematical Theory Of Plasticity (Oxford Classic Texts In The Physical Sciences), Clarendon Press, Oxford, 1948
  • Kopp, R., Wiegels H.: Einführung in die Umformtechnik. Verl . Mainz, Aachen, UB Dortmund Sig . L Tn 20/2.
  • König, W.: Fertigungsverfahren. Band 5: Blechumformung. VDI Verlag , 1986
  • Lange, K.: Umformtechnik Grundlagen, Springer Verlag, 2002, (Auflage 1983 UB Dortmund Sig. T 11561 1)
  • Lange, K.: Umformtechnik – Band 3: Blechumformung. Springer-Verlag, Berlin, 1990
  • Ostermann, F.: Anwendungstechnologie Aluminium, Springer Verlag, 2007

Usability Engineering
  • WP
  • 4 SWS
  • 6 ECTS

  • Nummer

    RMS

  • Sprache(n)

    en

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    60

  • Selbststudium

    120


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Knowledge: Upon completion of this module, students will be able to:
  • Know relevant theoretical foundations of usability engineering
  • Explain and compare established usability engineering tools and methods (AB-Tests, GOMS, Interviews, Usability-Lab Tests, Remote-Tests, etc.)
  • Understand perception of and interaction with standard WIMP based user interfaces. the applicability of those tools and methods in a given project situation
  • communicate concepts for different target groups (professional peers, user groups, management, etc.)
Skills: Upon completion of this module, students will be able to:
  • Observe, recognize and evaluate user behavior and behavioral patterns (e.g. analyzing video protocols from user tests)
  • Analyze context of use by empirical methods like field study or derive it from statistical usage data
  • Derive requirements from the established context of use
  • Create a prototype for a given set of requirements selecting and using an appropriate method (e.g. paper prototype, design prototype, interactive prototype)
  • Evaluate a given prototype or (software) system selecting and using an appropriate method (e.g. cognitive walkthrough, heuristic evaluation, AB-test, informal methods, lab test)
  • Adapt and improve those methods and tools for new application areas and interaction paradigms
Competence - attitude: Upon completion of this module, students will develop the ability and attitude to :
  • Guide a team through all steps of user centered development
  • Create all necessary artifacts in a user centered design process
  • Provide a self-reliant evaluation of the recent status of research in a (small) given area
  • Develop communication concepts for new/adapted target groups
  • Relate and evaluate the methods and tools into the recent scientific publications
  • Critically reflect behavior (own and well as others) in general, as well as in a given situation

Inhalte

This module is focusing on the essential methods and tools to evaluate and measure the effectiveness, efficiency and the joy of use with which a user and perform a task with a given system. The reoccurring scheme throughout the course is the User Centered Design Process (ISO 9241-210). The students will learn how to observe and specify a context of use, derive requirements from it, create a prototype and evaluate it. For all those parts of the process specific tools and methods will be introduced. Students will learn about usability engineering from a theoretical viewpoint, by studying state-of-the-art research publications, as well as from a practical point of view, by project examples and case studies. These methods and tools will be applied as well as critically evaluated and checked for potential of improvement.

Course Structure

1. Introduction
  • Motivation
  • Definition Usability Engineering
2. Processes
  • Usability Engineering -Processes
  • Integration into IT-projects
  • Potential conflicts
  • Communicating Usability
3. Usability Engineering Tools and Methods
  • Analyzing context of use
  • Requirements management
  • Concepts
  • Evaluation
4. Additional topics:
Coordinated with the student's interests one to three of the following topics will be chosen. The list will be adapted to take changes in the state of the art into account.
  • Mobile Computing
  • Individual software solutions
  • Consumer- vs. Business-Software
  • Industrial solutions

Lehrformen

  • E-learning modules and (live-)video lectures on usability engineering foundations
  • Project work (e.g. as part of a block week) to learn practical skills and apply selected tools and methods
  • Guest lectures with experts and trending topics (e.g. mini-lectures) as part of a block week
  • Literature work and conducting (pre-)studies to improve scientific competences on usability engineering

Teilnahmevoraussetzungen

  • Innovation Driven Software Engineering (MOD1-01)
  • R&D Project Management (MOD1-04)
  • Scientific & Transversal Skills 1 (MOD1-05)

Prüfungsformen

Assessment of the course: Theoretical knowledge (20%): Oral exam at the end of the course, Practical Skills (40%): realizing a small real-world project using usability engineering tools and methods during a block week and Scientific Competences (20%): written paper (literature review or original content, approx. 10 pages) and presentation

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Passed exam and passed semester assignments

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

Research Project Thesis (MOD3-03)

Stellenwert der Note für die Endnote

5,00%

Literatur

Jakob Nielsen. (1994). Usability Engineering. Elsevier.

Don Norman. (2013). The design of everyday things. Basic Books.

Jon Yablonski. (2024). Laws of UX: Using Psychology to Design Better Products & Services. O’Reilly.

Carol M. Barum. (2010). Usability Testing Essentials. Elsevier.

Jeffrey Rubin and Dana Chisnell. (2008). Handbook of Usability Testing: Howto Plan, Design, and Conduct Effective Tests. Wiley.

Christian Fuchs. (2022). UX User Experience Management - Application of a Usability Engineering Lifecycle: Concepts and methods for the engineering production of user-friendliness or usability. Independently published.

Muhammad Saeed, Sami Ullah. (2016). Usability Engineering: Evaluating usability. LAP LAMBERT Academic Publishing.

David Platt. (2016). The Joy of UX: User Experience and Interactive Design for Developers. Addison-Wesley Professional.

Yvonne Rogers, Helen Sharp, Jennifer Preece. (2023). Interaction Design: Beyond Human-Computer Interaction. Wiley.

Regine M. Gilbert. (2019). Inclusive Design for a Digital World: Designing with Accessibility in Mind. Apress.

Conference proceedings by ACM SIGCHI (e.g. CHI, TEI, IUI, …)

Book Series, Human -Computer Interaction Series, Springer (e.g. Human Work Interaction Design 2021)

Verbrennungsmotoren
  • WP
  • 4 SWS
  • 5 ECTS

  • Nummer

    5721

  • Sprache(n)

    de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    4 SV / 60 h

  • Selbststudium

    90 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen

Die Studierenden sind in der Lage...
  • sich eigenständig in komplexe Themen der Fahrzeugantriebstechnik umfassend einzuarbeiten.
  • ausgewählte technische Prinzipien unterschiedlicher Antriebssysteme und deren Komponenten detailliert zu analysieren.
  • eigenständig Problemlösungen für ausgewählte Fragestellungen zu entwickeln. 
  • notwendige Simulationen, Hardwareentwicklungen oder experimentelle Untersuchungen durchzuführen.
  • Ergebnisse strukturiert aufzubereiten, zu präsentieren und kritisch zu diskutieren.
  • eigenständig Fachliteratur zu recherchieren und fundiert anzuwenden. 

Inhalte

Ausgewählte Themen zu:
  • Fahrzeugantriebskomponenten (z.B. Elektromotoren, Verbrennungsmotoren, Hybridantriebe, Brennstoffzellen)
  • Energiespeichertechnologien (z.B. Batterien, Wasserstoff)
  • Lebenszyklusanalysen und Nachhaltigkeitsbewertungen von Antriebssystemen
  • Systematische Analyse und Optimierung von Fahrzeugantrieben hinsichtlich spezifischer Fragestellungen (z.B. Effizienz, Leistungsanforderungen, Umweltverträglichkeit)
  • Methoden der Simulation, Hardwareentwicklung und experimentellen Analyse
  • eigenständige Projektarbeit zur Anwendung des theoretischen Wissens
  • Präsentationstechniken und fachliche Diskussion wissenschaftlicher Inhalte

Lehrformen

Seminaristische Veranstaltung:
  • Eigenständige Erarbeitung der Themen durch Studierende
  • Projektarbeit in Gruppen mit Simulationen und/oder experimentellen Untersuchungen
  • Präsentation und Diskussion der erarbeiteten Inhalte

Teilnahmevoraussetzungen

Formal: keine

Inhaltlich: Kenntnisse in Mechanik, Konstruktionselementen, Thermodynamik und Grundlagen der Elektrotechnik werden empfohlen.

Prüfungsformen

Das Modul schließt mit zwei Teilprüfungsleistungen ab. Diese umfassen:

1) schriftliche Klausur
Dauer: 45 Minuten

2) Mündliche Abschlusspräsentation mit Gesamtpräsentation der Arbeitsergebnisse

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten

Die Modulprüfung wird benotet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) bestanden sein.

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)

optional

Stellenwert der Note für die Endnote

6,25% (vgl. StgPO)

Literatur

  • Basshuysen, R. van, Schäfer, F. (Hrsg.): Handbuch Verbrennungsmotor, Grundlagen, Komponenten, Systeme, Perspektiven. 5. Auflage 2010, Vieweg+Teubner
  • Heywood, J. B.: Internal Combustion Engine Fundamentals; Motortechnische Zeitschrift (MTZ)
  • Köhler, E, Flierl, R.: Verbrennungsmotoren - Motormechanik, Berechnung und Auslegung des Hubkolbenmotors, 5. Auflage Vieweg+Teubner
  • Pischinger, S.: Umdruck Verbrennungsmotoren Bd. I+II, Lehrstuhl f. Verbrennungsmotoren der RWTH Aachen; Kuẗtner: Kolbenmaschinen – Kolbenpumpen, Kolbenverdichter, Brennkraftmaschinen, 7. Auflage, Verlag Vieweg+Teubner

Weiterführende Literatur wird zu Beginn der LV bekannt gegeben

3. Studiensemester

Masterprüfung
  • PF
  • 0 SWS
  • 30 ECTS

  • Nummer

    101

  • Sprache(n)

    en, de

  • Dauer (Semester)

    1

  • Kontaktzeit

    -

  • Selbststudium

    900 h


Lernergebnisse (learning outcomes)/Kompetenzen


Die Master-Thesis zeigt, dass die Studierenden in der Lage sind, innerhalb eines vorgegebenen Zeitrahmens von 5 Monaten eine dem Themenbereich des Masterstudienganges entsprechende ingenieurwissenschaftliche Aufgabe selbstständig nach wissenschaftlichen Kriterien zu bearbeiten und die Ergebnisse systematisch gegliedert und verständlich in einer schriftlichen Arbeit darzustellen.
Insbesondere zeigt der Studierende die Fähigkeit, sich schnell, methodisch und systematisch selbstständig neues Wissen zu erarbeiten.
Der Studierende kann die Arbeitsergebnisse im Rahmen einer mündlichen Präsentation und Prüfung darstellen und erläutern.

Inhalte

Master-Thesis:
Die Master-Thesis besteht aus der eigenständigen Bearbeitung einer ingenieurwissenschaftlichen Aufgabe aus den Themenbereichen den Masterstudienganges Maschinenbau, die unter Betreuung eines am Masterstudiengange beteiligten Professors sowohl in Forschungseinrichtungen der Hochschule als auch in der Industrie bearbeitet werden kann. Die Thesis ist in schriftlicher Form zur Darstellung der angewandten wissenschaftlichen Methoden und Ergebnisse vorzulegen.

Kolloquium:
Abschließend findet ein Kolloquium in Form einer mündlichen Prüfung statt. Das Kolloquium dient zur Feststellung, ob der Prüfling befähigt ist, die Ergebnisse der Thesis, ihre fachlichen und methodischen Grundlagen, ihre modulübergreifenden Zusammenhänge und ihre außerfachlichen Bezüge mündlich darzustellen, zu begründen und einzuschätzen.

Lehrformen


Eigenständige, praxisorientierte Projektarbeit. Die Betreuung erfolgt durch eine Professorin oder einen Professor und im Falle einer Industriearbeit in Zusammenarbeit mit dem Projektleiter im Betrieb.

Teilnahmevoraussetzungen


Formal:                  Die Zulassung zur Master-Thesis kann erfolgen, wenn jeweils eine Prüfung in einem
Pflichtmodul und in einem Wahlpflichtmodul bestanden sind.
Inhaltlich:             keine

Prüfungsformen


Thesis als schriftliche Ausarbeitung im Umfang von 80 bis 120 DIN A4-Seiten bei einer Bearbeitungszeit von fünf Monaten.
Das Kolloquium wird als mündliche Prüfung mit einer Zeitdauer von mindestens 30 Minuten, maximal 45 Minuten durchgeführt und von den Prüfenden der Masterarbeit gemeinsam abgenommen und bewertet. Für die Durchführung des Kolloquiums finden im Übrigen die für mündliche Modulprüfungen geltenden Vorschriften der Prüfungsordnung entsprechende Anwendung.

 

Voraussetzungen für die Vergabe von Kreditpunkten


Die Prüfungsleistung wird von zwei Prüfer*Innen in Form schriftlicher Gutachten bewertet und muss mit mindestens ausreichend (4,0) abgeschlossen werden. Die Gesamtnote berechnet sich aus dem Durchschnitt der Bewertungen der beiden Prüfer*Innen.

Zum Kolloquium kann nur zugelassen werden, wer
  • die Einschreibung für den Master-Maschinenbau Studiengang nachgewiesen hat
  • in dem Studium insgesamt 60 ECTS erworben hat,
  • in der Masterarbeit 27 ECTS erworben hat.
Durch das Bestehen des Kolloquiums werden 3 ECTS erworben.
 

Verwendbarkeit des Moduls (in anderen Studiengängen)


keine

Stellenwert der Note für die Endnote


Thesis:                   20 %
Kolloquium:          5%

Literatur


Richtet sich nach dem Thema der Master-Thesis und ist vom Studierenden zu ermitteln.

Erläuterungen und Hinweise

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