Reliability Engineering WS25/26

Dozent:	Prof. Dr.-Ing. Schneider
Modul	Systementwicklung (Wahlpflichtprofil „Systems Design Engineering“), Wintersemester
Modulbezeichnung:	MTR-B-2-7.09
Modulverantwortung:	Mirek Göbel
Lehrveranstaltung:	Sensortechnik

Beispielartikel

• Simulation der Kinematik eines Fahrzeugs mit drei Rädern
• Kartierung in Matlab/Simulink

Die gewünschten Themenabschnitte sind:

Einleitung

• Autor
• Bild

Komponentenspezifikation

Eine Komponentenspezifikation ist im Ingenieurwesen und in der Elektronik eine detaillierte Beschreibung eines Bauteils, die festlegt, wie es aufgebaut ist, welche Eigenschaften es haben muss und wie es betrieben werden darf. Sie dient dazu, sicherzustellen, dass die Komponente für eine bestimmte Anwendung geeignet ist und zuverlässig funktioniert.

Zweck einer Software-Komponentenspezifikation

• Definiert Funktionalität: Welche Aufgaben erfüllt die Komponente?
• Beschreibt Schnittstellen: Welche Inputs und Outputs gibt es?
• Legt Nicht-Funktionale Anforderungen fest: Performance, Sicherheit, Zuverlässigkeit.
• Hilft bei Entwurf, Implementierung und Test: Entwickler und Tester wissen genau, was erwartet wird.

Inhalte einer Komponentenspezifikation

1. Allgemeine Beschreibung: Name der Komponente, Zweck/Ziel der Komponente, Zugehörigkeit zu einem System oder Modul
2. Funktionale Anforderungen: Welche Aufgaben die Komponente erfüllt, Algorithmen oder Logik, falls relevant
3. Schnittstellenbeschreibung: unktionen oder Methoden, die bereitgestellt werden, Input-Parameter und Rückgabewerte, Events, Nachrichten oder APIs
4. Nicht-funktionale Anforderungen: Performance (z. B. Reaktionszeit), Zuverlässigkeit, Fehlertoleranz, Speicher- oder Ressourcenverbrauch
5. Abhängigkeiten: Andere Software-Module oder Bibliotheken, die benötigt werden
6. Test- und Validierungshinweise: Welche Tests durchgeführt werden müssen, um die Spezifikation zu erfüllen
7. Versionierung und Änderungen: Wer hat die Spezifikation erstellt, Änderungen im Laufe der Zeit

Beispiel einer Komponentenspezifikation 

Software-Komponentenspezifikation: Temperaturmessung

Version: 1.0 Autor: Max Mustermann Datum: 22.10.2025 System: Arduino-basiertes Sensormodul

1. Allgemeine Beschreibung

• Zweck: Die Komponente liest periodisch die Temperatur eines Sensors aus und liefert einen kalibrierten Temperaturwert in Grad Celsius.
• Zugehörigkeit: Teil des Sensor-Moduls für Umweltmessungen.

2. Funktionale Anforderungen

Anforderung	Beschreibung
F1	Temperaturmessung am analogen Pin A0
F2	Rückgabe des Messwerts als float in °C
F3	Abtastintervall: alle 500 ms
F4	Kalibrierung: Offset-Korrektur ±2 °C möglich

3. Schnittstellenbeschreibung (Interface)

Schnittstelle	Typ	Beschreibung
float readTemperature()	Methode	Gibt aktuellen Temperaturwert zurück
void setCalibrationOffset(float offset)	Methode	Setzt Offset zur Kalibrierung
Pin A0	Hardware-Pin	Eingang für Sensorsignal

Input: Analoger Wert vom Sensor Output: Temperaturwert als float

4. Nicht-funktionale Anforderungen

Anforderung	Wert / Beschreibung
Genauigkeit	±0,5 °C
Reaktionszeit	max. 500 ms
Ressourcenverbrauch	max. 2 kB RAM, <5 % CPU bei 16 MHz Arduino
Zuverlässigkeit	Messungen stabil, keine Fehlwerte >0,1 %

5. Abhängigkeiten

• Arduino Standard Libraries (`Arduino.h`)
• Sensor-Treiber-Bibliothek (falls extern)
• Stromversorgung stabil: 5 V ±5 %

6. Test- und Validierungshinweise

1. Funktionstest: Sensorwerte mit Referenzthermometer vergleichen.
2. Grenzwerttest: Prüfen bei extremen Temperaturen (-10 °C bis +50 °C).
3. Lasttest: Messung über 24 h prüfen, auf Stabilität und Drift.
4. Fehlerfall: Sensor ausgesteckt → Komponente gibt Fehlerwert oder NaN zurück.

7. Änderungen / Versionierung

Version	Datum	Änderung	Autor
1.0	22.10.2025	Erstversion	Max Mustermann
1.1	TBD	Hinzufügen Logging-Funktion	TBD

Aufgabe 1 - Artikel-Review

1. Begutachten Sie einen fertigen Artikel.
2. Geben Sie Feedback auf der Diskussionsseite.
3. Wir besprechen das Feedback im Plenum.

Aufgabe 2 - Code Review

1. Führen Sie das Review anhand der Vorlage durch und dokumentieren Sie es hier: https://svn.hshl.de/svn/MTR_SDE_Praktikum/trunk/Testdokumente/CodeReviews/
2. Optimieren Sie Ihren Quelltext anhand des Code Reviews.
3. Besprechen Sie bis zur Deadline 20.12.19 das Ergebnis mit Prof. Schneider.

Tutorials

• Anleitung_zum_Code_Review
• SVN: Code_Review_Vorlage.docx

Aufgabe 3 - Modultest

Tabelle 1: Liste von Testfällen inkl. genauer Testfallbeschreibung

ID des Testfalls	Testfallname	Ersteller	Datum	ID der Anforderung	ID aus der Komponenntenspezifikation	Ausgangszustand	Aktion(en)	Erwartetes Ergebnis	Ergebnis	Bewertung	Test durchgeführt von	Test durchgeführt am	Bemerkung
01	Stationären Endwert und damit den Verstärkungsfaktor prüfen	Prof. Schneider	22.10.25	01	05	PT1-Integratoren = 0, Eingang = 0	Eingangssprung von 0 auf 1 bei t=0s	Stat. Endwert = 1	xa(t=50s) = 1.4	n.i.O.	Mustermann	22.10.25	Kp überprüfen
02	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel
03	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel	Beispiel