Modulbeschreibung

Die Studierenden

• verstehen das Zusammenwirken von Systemen und Teilsystemen. Sie können einfache Systeme systematisch analysieren und beschreiben und können das Verhalten dieser Systeme simulieren.
• verstehen elementare Methoden zur Beschreibung und Charakterisierung von Signalen und Systemen und können diese in numerischen Simulationen anwenden und bewerten.
• verstehen die Messkette von der Messgrösse über die Sensorik bis hin zur Speicherung und Protokollierung als einen Prozess und können diesen für einfache Anwendungen konzipieren, simulieren und bewerten.
• können unterschiedliche Aktoren zur Beeinflussung technischer Systeme beschreiben und Anforderungen zu deren Anwendung spezifizieren.

Methoden des Systems Engineering

• Informationsbeschaffung / Checklisten / Beobachtung
• Charakterisierung Energie – Stoff – Information
• Beschreibung von Systemen durch Blockschaltbilder «Input – Operation – Output»
• Analyse von Ursache und Wirkung, Risikoanalyse

Methoden zur Beschreibung von Signalen und Systemen

• Visualisierung und Charakterisierung von Daten
• Grundlagen der beschreibenden Statistik
• Fehlerfortpflanzung und Fehlerabschätzung
• Ausgleichsrechnung mit Hilfe numerischer Methoden
• Harmonische Analyse - Fourierreihe
• Diskrete Fourier-Transformation

Grundlagen der Modellbildung und numerische Simulation

• statische und dynamische Systeme
• lineare und nichtlineare Systeme

Methoden der Messtechnik

• Begriffe der Messtechnik
• Normale und Kalibrierkette
• Messgrösse, Sensor, Signalaufbereitung
• Ausschlag- und Kompensationsverfahren
• Digitale Messwerterfassung
• Messen von statischen Kennlinien und Kalibrieren von Sensoren
• Messabweichungen und Messunsicherheit

Aktoren und Antriebe

• Energiesteller und Energiewandler
• Ansteuerung von Aktoren

Während des Semesters wird eine individuelle Projektarbeit bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit dem Kurs Elektronik statt.

Vorlesung, Impulsreferate, Selbststudium, Tutorübungen, Laborversuche

Die Studierenden

• verstehen das Zusammenwirken von technischen Systemen und ihrer Teilkomponenten am Beispiel einer "Smart Factory".
• verstehen die Anwendung mechanischer, elektronischer und informationstechnischer Aspekte zur Gestaltung von Systemen.
• können die einzelnen Bestandteile des Systems benennen, beschreiben und hinsichtlich der systemtechnischen Anforderungen beurteilen.
• können Abläufe beschreiben, analysieren und neu gestalten.
• können ausgewählte Methoden des Systems Engineering in überschaubaren Projekten praktisch anwenden.
• können ihre eigenen Leistungen und Erkenntnisse überzeugend und sicher darstellen und präsentieren.

Industrie 4.0 / Cyber Physische Systeme am Beispiel «Smart Factory»

• beobachten,
• beschreiben,
• verstehen,
• beeinflussen

Informationstechnische Aspekte

• Steuerungen, Controller, Mikroprozessoren
• Vernetzung und Kommunikation
• Informationssicherheit
• Datenhaltung – cloudbasiert

Elektronische und mechatronische Komponenten

• Sensoren
• Aktoren
• Mechanischer Aufbau

Mögliche Fehler – mögliche Ursachen - mögliche Gefahren

• Was passiert, wenn?
• Welche technischen Probleme können innerhalb eines Systems auftreten?
• Welche Probleme können an den Schnittstellen auftreten?
• Wie können Probleme entdeckt und behoben werden?
• Wie können Probleme vermieden werden?

Während der Unterrichtsphase wird ein Vortrag mit mündlicher Prüfung bewertet.

Projektunterricht, geführtes Selbststudium

Die «Hybride Lernfabrik» ist ein Simulator für komplexe technische Systeme, in dem sowohl am realen als auch am virtuellen Modell theoretische Inhalte praktisch erprobt werden.
An wechselnden Beispielen und in überschaubaren Projekten werden typische Aufgaben- / Problemstellungen realer Systeme betrachtet.
Dazu gehören z.B.:
Einsatz von augmented reality, autonome- / teilautonome Systeme, Merkmalerkennung, Merkmalüberwachung, Objekterkennung, Objektidentifikation, Objektverfolgung, logistische Abläufe, Mensch-Maschine-Kommunikation, Maschine-Maschine-Kommunikation, Monitoring / Beobachten von Systemen, Simulation von Abläufen, Steuerungen- und Regelungen, Wartungs- und Instandhaltungsproblematik.