Anforderungen Praktikum Systementwurf SoSe2025
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| Dozent: | Prof. Dr.-Ing. Schneider |
| Modul | Mechatronik, Systementwicklung (Wahlpflichtprofil „Systems Design Engineering“), Sommersemester |
| Modulbezeichnung: | MTR-B-2-6.11 |
| Modulverantwortung: | Ulrich Schneider |
| Lehrveranstaltung: | Praktikum Systementwurf |
| Zeit: | Dienstag, 08:15 - 10:30 Uhr, Selbstlernzeit: Dienstag, 10:45 - 12:00 Uhr + Donnerstag: 13:00-15:00 Uhr |
| Ort: | Labor L3.3-E01-180 (Autonome Systeme) |
Zielsetzung
- Anwendung aktueller Methoden und Werkzeuge
- Rapid Control Prototyping
- Systematische Herangehensweise bei der Analyse und Entwicklung von Systemen/Funktionen
- Verständnis der Funktionen/Module/etc. eines umfangreichen Software-Systems bei Fahrzeugen
Lernziele
Sie erlangen durch das Praktikum
- praktische Erfahrungen bei der eigenständigen Entwicklung eines umfangreichen mechatronischen Systems unter Einsatz geeigneter Methoden und Werkzeuge
- Kompetenzen in der Projektplanung und –leitung (d. h. auch Projekte rechtzeitig und mit geplanter Reife/Budget/etc. zu Ende zu bringen)
- Kompetenzen in allgemeinen gruppendynamischen Prozessen innerhalb eines Entwicklungsteams (Teamfähigkeit),
- Kompetenz der systematischen Systementwicklung von Anforderung über Umsetzung bis hin zum Test,
- Kompetenzen in der Präsentation von Konzepten.
Nach Durchführung der Auftaktveranstaltung inkl. Nachbereitung
- kennen Sie das Konzept des SDE Praktikums im 6. und 7. Semester.
- können Sie nachhaltig in SVN arbeiten.
- kennen Sie die grundlegende Bedienung von MATLAB/Simulink.
- kennen Sie die Systemkomponenten des Projektfahrzeugs im Detail.
- kennen Sie die Systemarchitektur des Projektfahrzeugs im Detail.
- kennen Sie die Ablagestruktur in SVN.
- kennen Sie die Artikelstruktur im HSHL Wiki.
- kennen Sie das Lastenheft.
- kennen Sie die Programmierrichtlinien.
- berücksichtigen Sie das Schnittstellendokument.
- kennen Sie den Ablauf des Praktikums im Wintersemester.
- wissen Sie, was bis zum kommenden Praktikumstermin vorzubereiten ist.
V-Modell
6. Semester: Systementwurf (Sommersemester)
- Anforderungsmanagement
- Prototyp-Entwicklung und Test
- Simulation
- Meilensteinpräsentationen
- Zwischenbericht
- Einarbeitung in die Methoden und Werkzeuge rund um das autonome Fahrzeug
- Workshops mit Selbstlernanteilen
- Lernzielkontrollen zu wichtigen Themen
7. Semester: Systemimplementierung (Wintersemester)
- Serienreife (z. B. Embedded Low Cost System)
- Test
- Systemabnahme
- Meilensteinpräsentationen
- Abschlussbericht
- Arbeiten nach Prozessmodell (V-Modell, Sprints, Kanban,…)
- Umsetzung eigener (Weiter-) Entwicklungen
- Ziel: Selbstfahrendes Fahrzeug
| Anforderungsdefinition Anforderungen aufstellen, Infos vom Auftraggeber sammeln |
Abnahmetest Produkt wie vereinbart? |
| Funktionaler Systementwurf Systemstruktur ermitteln (lösungsneutral) |
Systemtest System als Ganzes anforderungsgemäß? |
| Technischer Systementwurf Zerlegung des Systems, Festlegen von Schnittstellen |
Integrationstest Zusammenbau/Integration von Komponenten funktioniert |
| Komponentenspezifikation Definition von Aufgabe, Verhalten, innerer Aufbau und Schnittstellen |
Komponententest Jede Komponente erfüllt Vorgaben? |
| Programmierung Eigentliche Erstellung, Implementierung jedes Bausteins |
Agiles Projektmanagement
- Jedes Projekt durchläuft in einem Sprint die vier Phasen des PDCA-Zyklus (Plan – Do – Check – Act) (siehe Abb. 1).
- Jeder Sprint wird durch eine Meilensteinpräsentation abgeschlossen
- 10 min je Team
- Eigenbewertung nach Formblatt
- Neue Planung ggf. jeweils auch mit neuer Team-Zusammensetzung
Themenverfolgung mittels KANBAN
- Die Themenverfolgung erfolgt pro Projekte/Teams
- Alle Aufgaben sind sofort sichtbar.
- Überlastung/Eng-pässe sind deutlich erkennbar.
- Der aktuelle Status ist stets für alle sichtbar
- Die Farbcodes/Spalten/Felder sind frei wählbar.
- Besprechen Sie die Aufgaben mit Betreuer.
Daily Standup
Das Praktikum startet wöchentlich mit einem von den Teilnehmenden organisiereten und moderierten Daily Standup. Beantworten Sie dabei diese Fragen:
- Was habe ich am letzten Termin zum Erreichen unseres Sprintziels getan?
- Was werde ich in den nächsten 24 Stunden (heute) zum Erreichen unseres Sprintziels tun?
- Welche Hindernisse halten mich bzw. uns davon ab, unser Sprintziel zu erreichen?
Software-Werkzeuge
Nur die nahfolgenden Software-Werkzeuge sind erlaubt.
Projektorganisation
- Projektplanung: GanttProject
- Versionsverwaltung: Subversion (SVN)
- Anforderungsmanagement: Doors oder Word
- Pflichtenheft: Doors oder Excel
Realisierung von Software
- System- und Softwarearchitektur: yEd Graph Editor, PAP Designer, SystemDesk (kann)
- Simulation: MATLAB®/Simulink R2019b 64bit
- Softwareentwicklung: MATLAB®/Simulink , MS Visual Studio
- Versionsvergleich: WinMerge
Qualitätssicherung
- Dateimanagement: Total Commander
- Dokumentation: HSHL Wiki
- Coding-Guidelines verwenden (siehe Namenskonventionen.pdf)
- Statische Codeanalyse: QA-C, QA-C++
- Dynamische Codeanalyse: Cantata, MATLAB®/Simulink (inkl. Polyspace)
Inhalt
- Projektvorstellung
- Was ist ein Plan-Do-Check-Act? PDCA-Zyklus einfach erklärt
- Nachhaltig in SVN arbeiten
- Bedienung von MATLAB/Simulink
- Systemkomponenten des Projektfahrzeugs im Detail
- Systemarchitektur des Projektfahrzeugs im Detail
- Ablagestruktur in SVN
- Artikelstruktur im HSHL-Wiki
- Lastenheft
- Programmierrichtlinien
- Schnittstellendokument
- Fahrzeug einschalten - Schritt für Schritt
- Fahrzeug ausschalten - Schritt für Schritt
- Vorstellung der Topcon Robotic Total Station
Pflichttermine
Immer dienstags, 8:15-10:30 Uhr im Labor „Autonome Systeme“ (L3.3-E01-210).
Sprechen Sie Ihren wöchentlichen Selbstlerntermin im Labor mir Herrn Ebmeyer ab.
1. Aufgabe: Autonome Fahrbahnvermessung
Sprint 1: SDE Systementwurf SoSe2025: Autonome Fahrbahnvermessung
Für verschiedene Aufgaben im Forschungsbereich des Autonomen Fahrens wird eine Referenzmessung (Engl.: Ground Truth) benötigt um beispielsweise Messwerte zu bewerten. Programmieren Sie, wie Sie es im 2. Semester gelernt haben, einen bestehenden AlphaBot mit einem Linienverfolger, so dass dieser die bestehenden Fahrbahnränder abfährt (vgl. Abb. 6). Zeichnen Sie dabei die Roboterpose mit einem Referenzsystem auf und erstellen Sie so eine digitale Karte der bestehenden Fahrbahn (vgl. Abb. 7),
| Req. | Beschreibung | Priorität |
|---|---|---|
| 1 | Ein AlphaBot muss nacheinander die drei Linien der Fahrbahn autonom verfolgen. | 1 |
| 2 | Als Referenzmessystem kommt die Topcon Robotic Total Station zum Einsatz. | 1 |
| 3 | Das Prisma wird auf einer zu fertigenden Halterung über der Lenkachse des AlphaBot montiert. | 1 |
| 4 | Die Referenzwerte müssen mit MATLAB® aufgezeichnet werden. | 1 |
| 5 | Fehler in den Messwerten müssen bereinigt werden. | 1 |
| 6 | Die zweidimensionale digitalen Karte muss als MATLAB®-Datei (.mat) bereitgestellt werden. |
1 |
| 7 | Das Vorgehen muss als Gantt-Diagramm geplant werden. | 1 |
| 8 | Lösungsweg und Lösung muss im Wiki dokumentiert werden. | 1 |
| 9 | Nach Erstellen der digitalen Karte muss die Fahrt des AlphaBot in der Karte eingezeichnet werden. | 1 |
Bewertung
Die Bewertung der Sprints erfolgt anhand der Dokumente in Tabelle 1.
| Planung (P) | Qualität der Projektplanung als Gantt-Diagramm, Aufgabenübersicht auf dem Kanban-Board mit Prioritäten nach dem Eisenhower-Prinzip |
| Umsetzung (D) | Darstellung der Lösungsansätze (ggf. Morphologischer Kasten) und Link auf die Umsetzungsergebnisse im HSHL-Wiki |
| Test und Dokumentation (C) | Test gegen die Anforderungen, Darstellung der Testergebnisse und Link zu den Testprotokollen, Link auf die Wiki-Dokumentation |
| Fehlerbehebung (A) | Darstellung der Wirksamkeit und Ausblick/LOP |
| Präsentation | Systematische Darstellung des PDCA-Kreises in Praesentation_Sprint<x>_<Team>.pptx
|
| Selbstbewertung | Bewertung_Sprint<x>_<Team>.xlsx
|
Tipps:
- Nutzen Sie das KANBAN-Board als Arbeitsmittel während des Sprints.
- Besprechen Sie die Dokumente mit Ihrem Betreuer.
- Bewerten Sie sich selbst anhand der Bewertungsvorlage. Sollten Sie Fragen haben, wenden Sie sich an Prof. Schneider.
- Stecken Sie sich Ihre Ziele zu Beginn des Sprints und zeigen Sie den Ziel-Zustand in Ihrer Präsentation. In diesem Projekt sind die ziele durch die Anforderungen in Tabelle 2 vorgegeben.
| Begriffserläuterung: Ziel-Zustand |
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