BET405: Modellbasierter Entwicklung - Capstone (mit IWA - Betriebswirtschaftliche Methoden)

Lernpfad Modellbasierter Entwurf

BET405: Modellbasierter Entwicklung - Capstone (mit IWA - Betriebswirtschaftliche Methoden)

Kurzporträt BET405: Modellbasierter Entwicklung - Capstone (mit IWA - Betriebswirtschaftliche Methoden)
Worum geht es? In diesem Modul führen Studierende die Inhalte des Lernpfads in einer durchgängigen modellbasierten Entwicklungsaufgabe zusammen. Studierende modellieren ein mechatronisches System, entwerfen und simulieren Regelungs- oder Steuerungsalgorithmen, generieren Code und validieren die Lösung auf Ziel- oder Echtzeithardware. Zusätzlich wenden Studierende betriebswirtschaftliche Methoden zur Kostenplanung, Wirtschaftlichkeitsbewertung, Risikoanalyse und Entscheidungsunterstützung an.
Wofür braucht man es? Diese Kompetenzen werden benötigt, um modellbasierte Entwicklungsprozesse vom digitalen Modell bis zur validierten Implementierung umzusetzen. Die Kompetenzen helfen außerdem dabei, technische Entscheidungen mit Kosten, Risiken, Ressourcen und wirtschaftlicher Tragfähigkeit zu verbinden.
Wieso ist es interessant? Das Capstone-Modul zeigt, wie aus Modellierung, Simulation, Regelungsentwurf und Implementierung ein vollständiger Entwicklungsprozess entsteht. Wer erleben möchte, wie technische und wirtschaftliche Perspektiven in einem Projekt zusammengeführt werden, bekommt hier den passenden Praxisbezug.
Modulverantwortung

Studiendekan(in) des Fachbereichs

Lehrperson(en)
  • Prof. Dr. Elmar Ahle
  • Prof. Dr. Andreas Waldhorst
  • Prof. Dr. Patric Enewoldsen
Verwendbarkeit
  • Bachelor Elektrotechnik
  • Bachelor Mechatronik und Robotik
Fächergruppe

Ingenieurwissenschaften

Modultyp
Pflicht
Sprache

Deutsch

Angebot

jedes Semester

Dauer

1 Semester

Credits

5 ECTS

Benotung

Deutsche Notenskala 1-5

SWS
  • V | - Ü | 4 P | 1 SL
Workload
Präsenzstudium: 55 Std. Selbststudium: 80 Std.
Engl. Titel

Capstone Project

Empfohlene Voraussetzungen
  • BET401: Mathematische Methoden der Modellierung: Differenzialgleichungen, Laplace-Transformation, numerische Verfahren und Modellierung dynamischer Systeme.
  • BET402: Elektrische Maschinen: elektrische Antriebe, Maschinenmodelle, Leistungsbilanzen und Betriebsverhalten.
  • BET403: Regelungstechnik: Regelkreisentwurf, Stabilitätsanalyse und Bewertung dynamischer Systeme.
  • BET404: Modellbasierte Entwicklung: Simulation, digitale Regler, Codegenerierung und Echtzeitsysteme im Entwicklungsprozess.
  • BB002: StartING 2: ingenieurwissenschaftliches Arbeiten, Projektplanung, technische Dokumentation und Präsentation.
Zugehörige Lehrveranstaltungsteile
  • BET405a: Modellbasierter Entwicklung - Capstone-Projekt: 3 ECTS, 3P
  • BET405b: IWA - Betriebswirtschaftliche Methoden: 2 ECTS, 2SL
Lernergebnisse / Kompetenzen
WAS

Mit erfolgreichem Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, für eine vorgegebene mechatronische Aufgabenstellung einen durchgängigen modellbasierten Entwicklungsprozess zu planen, umzusetzen, zu simulieren, auf Ziel- oder Echtzeithardware zu übertragen, zu validieren, zu dokumentieren und fachlich nachvollziehbar zu präsentieren. Darüber hinaus können sie betriebswirtschaftliche Methoden zur Kostenplanung, Wirtschaftlichkeitsbewertung, Risikoanalyse und Entscheidungsunterstützung in technischen Projekten anwenden.

WOMIT

Die Studierenden erreichen dieses Lernergebnis, indem sie

  • eine praxis- oder forschungsorientierte Aufgabenstellung analysieren und in modellbasierte Teilaufgaben überführen (BET405a),
  • dynamische mechatronische Systeme multiphysikalisch modellieren und geeignete Modellierungsansätze begründen (BET405a),
  • Regelungs- und Steuerungsalgorithmen in einer einheitlichen Simulationsumgebung entwerfen, simulieren und bewerten (BET405a),
  • automatisiert Code generieren und modellbasierte Entwicklungsartefakte für Software-in-the-Loop- und Hardware-in-the-Loop-Szenarien nutzen (BET405a),
  • Modelle und Algorithmen auf Ziel- oder Echtzeithardware implementieren, testen und validieren (BET405a),
  • Simulationsergebnisse, Implementierungsentscheidungen und Validierungsergebnisse fachgerecht dokumentieren und präsentieren (BET405a),
  • Kosten planen, schätzen und kontrollieren (BET405b),
  • Wirtschaftlichkeitsanalysen, zum Beispiel Break-even-Analysen, anwenden (BET405b),
  • Risiken aus betriebswirtschaftlicher Perspektive identifizieren und bewerten (BET405b),
  • Entscheidungs- und Analysemethoden, zum Beispiel Nutzwertanalyse, Entscheidungsbaumverfahren und SWOT-Analyse, einsetzen (BET405b),
  • Kennzahlen zur Bewertung und Steuerung technischer Projekte heranziehen (BET405b),
  • Ressourcen und Kapazitäten analysieren (BET405b).
WOZU

Die Studierenden nutzen diese Kompetenzen, um vollständige modellbasierte Entwicklungsprozesse vom digitalen Modell bis zur Echtzeitimplementierung effizient und nachvollziehbar umzusetzen und zugleich fundierte Entscheidungen über Projektdurchführung, Produkteinführung oder Prozessoptimierung treffen zu können.

Inhalte

Veranstaltungsteil BET405a: Modellbasierter Entwicklung - Capstone-Projekt

  • Modellierung dynamischer mechatronischer Systeme (multiphy­sikalisch, einheitliche Modellierungsansätze)
  • Entwurf und Simulation von Regelungs- und Steuerungsalgorithmen
  • Automatisierte Codegenerierung und Implementierung auf Echtzeithardware
  • Durchgängiger modellbasierter Entwicklungsprozess
  • Software-in-the-Loop- und Hardware-in-the-Loop-Validierung
  • Dokumentation und Abschlusspräsentation

Veranstaltungsteil BET405b: IWA - Betriebswirtschaftliche Methoden

  • Kostenplanung, -schätzung und -kontrolle
  • Wirtschaftlichkeitsanalysen, zum Beispiel Break-even-Analyse
  • Risikomanagement (betriebswirtschaftliche Perspektive)
  • Controlling im Projekt: Kennzahlen und Reporting
  • Produktlebenszyklus und Lebenszykluskosten
  • Entscheidungs- und Analysemethoden
  • Nutzwertanalyse und Priorisierungstechniken
  • Ressourcenplanung und Kapazitätsmanagement
  • Engpassmanagement
Prüfungsvorleistung

Testat im Veranstaltungsteil BET405b: IWA - Betriebswirtschaftliche Methoden: Studienarbeiten/Testate, Teilnahme an 2-3 Feedbackgesprächen zu den Prüfungselementen sowie Abgabe zur Kostenrechnung und Wirtschaftlichkeitsbewertung

Prüfungsleistung

Studienarbeit (10-20 Seiten) mit Fachgespräch (15-20 Minuten) im Veranstaltungsteil BET405a: Modellbasierter Entwicklung - Capstone-Projekt: Mögliche Prüfungsartefakte sind insbesondere eine technische Dokumentation, ein Modellierungs- und Simulationskonzept, Unterlagen zum Regelungs- oder Steuerungsentwurf, Implementierungsnachweise, Integrations- und Testprotokolle, Validierungsergebnisse sowie eine Präsentation mit Fachgespräch.

Literatur

Veranstaltungsteil BET405a: Modellbasierter Entwicklung - Capstone-Projekt

  • themenspezifische wissenschaftliche und technische Fachliteratur
  • Bücher und Unterlagen der Module „Mathematische Methoden der Modellierung“, „Elektrische Maschinen“, „Regelungstechnik“ und „Modellbasierte Entwicklung“
  • anwendungsspezifische Datenblätter, Applikationsschriften und technische Dokumentationen

Veranstaltungsteil BET405b: IWA - Betriebswirtschaftliche Methoden

  • themenspezifische Fachliteratur und Unterlagen zu Kostenrechnung, Wirtschaftlichkeitsbewertung, Projektcontrolling und Risikomanagement
  • themenspezifische Fachliteratur und Unterlagen aus dem Capstone-Projekt