Anforderungen Praktikum Systementwurf SoSe2025

Abb. 1: MTR Praktikum Systementwurf

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/Systementwicklung
Ort:	Labor L3.3-E01-180 (Autonome Systeme)

Zielsetzung

Abb. 2: Taxonomiestufen nach Bloom

• 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

Abb. 3: Systementwicklung nach dem 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: Systementwicklung (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

Tabelle 1: Vorgehen nach dem V-Prozessmodell

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

Abb. 4: Vier Phasen des PDCA-Zyklus (Plan – Do – Check – Act)

• 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

Abb. 5: Beispiel für ein KANBAN-Board

• 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

1. Projektvorstellung
2. Was ist ein Plan-Do-Check-Act? PDCA-Zyklus einfach erklärt
3. Nachhaltig in SVN arbeiten
4. Bedienung von MATLAB/Simulink
5. Systemkomponenten des Projektfahrzeugs im Detail
6. Systemarchitektur des Projektfahrzeugs im Detail
7. Ablagestruktur in SVN
8. Artikelstruktur im HSHL-Wiki
9. Lastenheft
10. Programmierrichtlinien
    1. MATLAB^®
    2. Simulink
    3. Programmierrichtlinien für MATLAB^®
    4. Programmierrichtlinie für C
11. Schnittstellendokument
12. Fahrzeug einschalten - Schritt für Schritt
13. Fahrzeug ausschalten - Schritt für Schritt
14. Vorstellung der Topcon Robotic Total Station

Pflichttermine

• Sommersemester: dienstags, 8:15-10:30 Uhr im Labor „Autonome Systeme“ (L3.3-E01-210).
• Wintersemester: dienstags, 10:00-12:30 Uhr im Labor „Autonome Systeme“ (L3.3-E01-210).

Sprechen Sie Ihren wöchentlichen Selbstlerntermin im Labor mir Herrn Ebmeyer ab.

Aufgaben

Die Aufgaben sind in der Terminübersicht verlinkt.

Bewertung

Die Bewertung der Meilensteinpräsentationen erfolgt anhand der Bewertungsvorlage für Präsentationen. Nutzen Sie diese Vorlage zur Eigenbewertung und prüfen Sie kritisch die darin geforderten Kriterien. Die Inhalte wurde im Seminar System Design Engineering gelehrt und geübt.

Tabelle 3: Abgabedokumente für die Sprints

Planung (plan)	Plan umfasst das Erkennen von Verbesserungspotentialen (in der Regel durch den Arbeitnehmer beziehungsweise Teamleiter vor Ort), die Analyse des aktuellen Zustands sowie das Entwickeln eines neuen Konzeptes (unter intensiver Einbindung des Arbeitnehmers). In Phase 1 wird das Problem beschrieben und die (Kern-) Ursachen des Problems werden analysiert. Es wird der Ziel-Zustand formuliert und es werden Messgrößen für das Erreichen des Ziel-Zustands definiert. Arbeitsergebnisse: Gantt-Diagramm im Wiki, Aufgabenübersicht auf dem Kanban-Board mit Prioritäten nach dem Eisenhower-Prinzip, Dokumentation des aktuellen Zustanden und des Konzeptes im Wiki.
Umsetzung (do)	Darstellung der Lösungsansätze (ggf. Morphologischer Kasten) und Link auf die Umsetzungsergebnisse im HSHL-Wiki. In Phase 2 werden die Maßnahmen zum Erreichen des Ziel-Zustands fixiert. Arbeitsergebnisse: PAP, Morphologischer Kasten
Test und Dokumentation (check)	In Phase 3 wird die Wirksamkeit der Maßnahmen kontrolliert, sodass die Maßnahmen bei Bedarf nachjustiert werden können. Dabei wird eine umfangreiche Analyse aufgestellt, um Problematiken und Schwachstellen zu identifizieren. Arbeitsergebnisse: Test gegen die Anforderungen, Link zu den Testprotokollen, Wiki-Dokumentation der Testergebnisse
Aktion/Reagieren/Verbessern (act)	Zuvor haben Sie Ihren Plan entwickelt, umgesetzt und überprüft. Jetzt müssen Sie auf die Ergebnisse reagieren. Es wird eine Analyse des Soll-Zustands erstellt, die anschließend mit dem Ist-Zustand verglichen wird. Zudem stehen während dieser Phase die Fragen im Vordergrund, was optimiert werden kann und wo sich weitere Potenziale befinden. In Phase 4 werden die im Prozess der Problemlösung gesammelten Erfahrungen evaluiert. Aus den Erfahrungen werden Standards für das künftige Vorgehen abgeleitet, die als Basis für weitere Verbesserungen dienen. Arbeitsergebnisse: Darstellung der Wirksamkeit und Ausblick/LOP für den nachfolgenden Sprint
Präsentation	Systematische Darstellung des PDCA-Kreises in Praesentation_Sprint<x>.pptx
Selbstbewertung	Bewertung_Sprint<x>.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  

Der angestrebte Soll-Zustand muss klar spezifiert werden. Ausgehend vom angestrebten Ziel führt das Rückwärts-Denken in der Regel zu besseren Lösungen als die Suche ohne klares Ziel. Bei der Bestimmung des Ziel-Zustands muss auch geklärt werden, wie sich feststellen lässt, dass der Ziel-Zustand erreicht ist. Wie messen wir, ob die Problemlösungen erfolgreich sind? Welche Basis oder Kennzahl dient als Vergleichsmaßstab?

Abgabeordner

https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/_Semesterordner/SS2025/Sprint_#/

Lokale Datenablage auf HSHL-PCs

Sichern Sie Ihre Daten lokal auf allen Rechnern auf dem Laufwerk D:\ (Daten).

Nützliche Unterlagen

• Was ist ein Plan-Do-Check-Act? PDCA-Zyklus einfach erklärt

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