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Fakultät für Anlagen-, Energie- und Maschinensysteme Modulhandbuch für den Studiengang Master Maschinenbau Mit den Studienrichtungen „Produktentwicklung“ und „Automatisierung“

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Fakultät für Anlagen-, Energie- und

Maschinensysteme

Modulhandbuch für den Studiengang

Master Maschinenbau

Mit den Studienrichtungen

„Produktentwicklung“

und

„Automatisierung“

20.03.2019 2

Studienverlauf des Studiengangs Master Maschinenbau

Semester

M-Nummer Modulbezeichnung Credits

1. oder 2.

WiSe

106 Integriertes Produktionsmanagement 5

101 Numerische Mathematik/ Numerische

Lösungsmethoden

5

104 Systementwicklung im Maschinenbau 5

130ff Wahlpflichtmodule in der Studienrichtung

„Automatisierung“ 1 5

150 ff Wahlpflichtmodule in der Studienrichtung

„Produktentwicklung“ 1

5

105 Masterprojekt 1 10

1. oder 2.

SoSe

101 Numerische Mathematik/ Numerische

Lösungsmethoden

5

102 Entwicklungsmanagement 5

104 Systementwicklung im Maschinenbau 5

103 Sensorik, Aktorik 5

130ff Wahlpflichtmodule in der Studienrichtung

„Automatisierung“ 2 5

Wahlpflichtmodule in der Studienrichtung

„Automatisierung“ 3 5

150 ff Wahlpflichtmodule in der Studienrichtung

„Produktentwicklung“2

5

Wahlpflichtmodule in der Studienrichtung

„Produktentwicklung“ 3

5

107 Masterprojekt 2 10

3.

108 Masterarbeit mit Masterseminar und Kolloquium 30

20.03.2019 3

Erläuterung der Modulnummer:

Die erste Ziffer der Modulnummer steht für die Fakultät:

9 = Fakultät 09

Die zweite Ziffer steht für die Unterscheidung Bachelor- oder Masterstudiengang

B = Bachelor

M = Master

Die dritte Ziffer steht für die Studienrichtung bzw. Studiengang

1 = Studiengang Maschinenbau

2 = Studiengang Erneuerbare Energien

4 = Studiengang Verfahrenstechnik – Prozessintensivierung

5 = Studiengang Rettungsingenieurwesen, Studienrichtung Rettungsingenieurwesen

6 = Studiengang Rettungsingenieurwesen, Studienrichtung Brandschutzingenieurwesen

Die vierte und fünfte Ziffer sind fortlaufende Nummern, wobei die Module zwar mehrere

Nummern haben können, allerdings pro Studienrichtung exakt einer Nummer zugeordnet

sein müssen. So ist anhand der Modulnummern erkennbar, welcher Fakultät, welchem

Studiengang und welcher Studienrichtung ein Modul zugeordnet ist.

20.03.2019 4

20.03.2019 5

20.03.2019 6

Modulnummer

9M101

Modulbezeichnung

Numerische Mathematik/ Numerische Lösungsmethoden

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr. rer. nat. Schmitz

Dozent Prof. Dr. rer. nat. Schmitz

Modulziele Die Studierenden können einen in einer höheren

Programmiersprache (VBA und MATLAB) geschriebenen

Quellcode interpretieren, modifizieren und selbstständig einen

strukturierten und kommentierten Quellcode erstellen. Sie können

typische Problemstellungen aus dem Bereich der

Ingenieurwissenschaften als Gleichungs- bzw.

Differentialgleichungs-Systeme formulieren und zur Lösung

adäquate Algorithmen bzw. Tools auswählen und parametrieren.

Sie kennen die Ursachen numerischer Instabilitäten und können

damit die Genauigkeit der erhaltenen Resultate bewerten.

Modulinhalte • Fourier- und Laplace-Transformation

• Computerprogrammierung mit VBA und MATLAB

• Konvergenz, Fehlerkontrolle und numerische Dispersion

• Integrale von Funktionen einer und mehrerer Variablen

• Interpolation

• Numerische Lösung gewöhnlicher

Differentialgleichungssysteme

• Numerische Steifigkeit

• Numerische Lösung partieller Differentialgleichungssysteme

mittels finiter Differenzen speziell am Beispiel der

Wärmeleitungsgleichung und der Navier-Stokes-Gleichung

• Optimierung

- Hill-Climbing

- Lineare und nicht–lineare Regression

- Optimierungsprobleme mit Nebenbedingungen

- Monte-Carlo Simulation

Lehrmethoden/-formen Vorlesung, Übung

20.03.2019 7

Leistungsnachweis Klausur

Empfohlene Voraussetzungen Differential- und Integralrechnung von Funktionen einer und

mehrerer Variablen, Grundkenntnisse der Lösung elementarer

gewöhnlicher Differentialgleichungen

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Übungen 30 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • Moler, C.B.: Numerical Computing with MATLAB, Society for

Industrial Mathematics, 2010

• https://msdn.microsoft.com/de-

de/library/office/Ee814737%28v=office.14%29.aspx#odc_Offic

e14_ta_GettingStartedWithVBAInExcel2010_MacrosAndTheVi

sualBasicEditor

• Wolfgang Dahmen, Arnold Reusken: Numerik für Ingenieure

und Naturwissenschaftler. Springer, Berlin u. a. 2006, ISBN 3-

540-25544-3.

• Gene H. Golub, James M. Ortega: Wissenschaftliches

Rechnen und Differentialgleichungen. Eine Einführung in die

Numerische Mathematik (= Berliner Studienreihe zur

Mathematik. Bd. 6). Heldermann, Berlin 1995, ISBN 3-88538-

106-0.

• Constantinides, A.; Mostoufi, N.: Numerical Methods for

Chemical Engineers with MATLAB Applications, Prentice Hall,

1999

20.03.2019 8

Modulnummer

9M102

Modulbezeichnung

Entwicklungsmanagement

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Meinel

Dozent Prof. Dr.-Ing. Meinel

Modulziele Studierende

• nennen Ziele und Inhalte von Entwicklungssystemen

• vergleichen Entwicklungs- mit Produktionssystemen

• begreifen die unternehmerischen Schnittstellen und die

Bedeutung der Produktentwicklung auf nachfolgende

Prozesse und den Unternehmenserfolg

• sind in der Lage Kreativitätstechniken, DRBFM sowie Analyse-

und Bewertungsmethoden anzuwenden

• analysieren Entwicklungsprozesse, erkennen Verschwendung

und bewerten erzielbare Optimierungspotenziale

Modulinhalte • Teamentwicklung

• Interdisziplinarität

• Konstruktionsarten und ihre Referenzprozesse

• Methodeneinsatz in der Produktentwicklung

(Kreativitätstechniken, DRBFM, Analyse- und

Bewertungsmethoden)

• Reorganisation von Entwicklungsprozessen (Analyse, Konzept,

Implementierung, Aufrechterhaltung)

• Produktentwicklungssysteme

• inhaltliches Arbeiten und Führen

• V-Modell

• Lean Development

Lehrmethoden/-formen Seminar

Praktikum

Leistungsnachweis Klausur

Empfohlene Voraussetzungen Modul „Konstruktionsmethodik“, Studiengang Maschinenbau,

20.03.2019 9

Studienrichtung Allgemeiner Maschinenbau, Semester B5

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Seminar 30 Std.

Praktikum 30 Std.

Vor-/Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • Pahl, Beitz, Feldhusen, Grote: Konstruktionslehre, Springer,

Berlin, Heidelberg, New York, 2007

• Iris Gräßler: Kundenindividuelle Massenproduktion,

Entwicklung, Vorbereitung der Herstellung,

Veränderungsmanagement, Springer, Berlin, Heidelberg, New

York, 2004

• Klaus Ehrlenspiel: Integrierte Produktentwicklung, Methoden

für Prozeßorganisation; Produkterstellung und Konstruktion,

Carl Hanser Verlag, München, Wien, 1995

20.03.2019 10

Modulnummer

9M103

Modulbezeichnung

Sensorik, Aktorik

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Dozent Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Modulziele Die Studierenden nennen die verschieden Sensortypen und ihre

Einsatzgebiete. Die Studierenden können in Abhängigkeit der

Randbedingen die Sensoren in Maschinen bzw. Produkte

integrieren und die erforderliche Verarbeitungskette sowie die

Auswertung auslegen, berechnen und aufbauen. Sie wählen

geeignete Schnittstellen und Feldbussysteme aus. Sie wählen,

berechnen und legen die erforderlichen Aktoren aus. Sie

integrieren die Aktoren und verbinden sie mit verschiedenen

Schnittstellen. Die Studierenden können den Einfluss der

Sensorik, der Datenverarbeitung und der Aktorik auf die Signale,

Berechnungen und die Reaktionen beurteilen sowie komplexe

Automatisierungslösungen konstruieren.

Modulinhalte • Wirkprinzipien von Sensoren (physikalische Grundlagen)

• Berechnung von Kraft, Drehmoment, Energieaufnahme

• Konzepte der Weg/Winkelmessung, Temperatur

• Konzept Näherungsschalter, optische Wegmessung,

Geometrieerfassung

• Bestimmung der Kenngrößen von Aktoren

• Sonderformen der Sensorik (LASER, Gas, etc.)

• Signalverarbeitung (Digitalisierung, Interpolation, FFT, Filter,

Verarbeitung an PC und Mac),

• Zeitverhalten von Sensoren

• Einfluss von Sensoren auf die Messgröße

• Umwandlung von Energie(Aktoren)

• Einsatzmöglichkeiten von Sensoren und Aktoren

• Erstellen von Sensor-Aktor-Systemkonzepten

• Montage und praktische Umsetzung der Konzepte

• Standardschnittstellen, P2P, Datenaustausch, Feldbussysteme

20.03.2019 11

• Aufbau und Wirkungsweise von Sensoren

• Aufbau und Wirkungsweise von Aktoren

• Unterscheidung digital/analog

• Integration von Sensoren in Bussysteme

• Intelligente Aktoren und Sensoren

• Umgang mit einschlägigen Softwarepaketen(LabVIEW,

Diadem, Matlab(Simulink), etc.)

Lehrmethoden/-formen Vorlesung

Coaching und Beratung

Leistungsnachweis Präsentation (30%)

Portfolio (40%)

mündl. Prüfung (30%)

Empfohlene Voraussetzungen Semester M1 oder M2

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 60 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1

Empfohlene Literatur • Hoffmann, J. (Hrsg.): "Taschenbuch der Messtechnik". ISBN 3-

446-22860-8, 678 Seiten Fachbuchverlag Leipzig im Carl

Hanser Verlag, München, Wien 2004 (4. Aufl.)

• Gevatter, H.-J., Grühaupt, U.: „Handbuch der Mess- und

Automatisierungstechnik in der Produktion. Springer 2006

• B. Favre-Bulle, „Automatisierung komplexer Industrieprozesse.

Systeme, Verfahren und Informationsmanagement“. Springer

2004. Wien New York

20.03.2019 12

Modulnummer

9M104

Modulbezeichnung

Systementwicklung im Maschinenbau

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Luderich

Dozent Prof. Dr.-Ing. Luderich

Modulziele Die Studierenden können die Ingenieurtätigkeiten, die zur

Entwicklung komplexer Produkte notwendig sind, beschreiben.

Dabei erläutern sie den gesamten Entwicklungsprozess von der

Konzeption über die Produktion und den Betrieb bis hin zum

Abbau beziehungsweise zur Wiederverwertung. Die Studierenden

können typische mechatronische Funktionseinheiten des

Maschinenbaus mit ihren mechanischen, elektrischen,

elektronischen und softwaretechnischen Elementen erläutern. Sie

sind in der Lage, ausgehend von einer vorgegebenen, abstrakten

Funktion für grundlegende Maschinenmodule (z.B. Linear- und

Rotationsbewegungen) verschiedene Lösungsansätze zu

entwickeln und bezüglich ihrer Eignung zu bewerten. Die

Studierenden kombinieren und strukturieren bekannte Lösungen

zu einem anforderungsgerechten System und setzen ihre Lösung

für eine spezifizierte Aufgabenstellung bis hin zu einem

detaillierten Entwurf um.

Modulinhalte • Der Produktlebenszyklus und sein Einfluss auf die

Produktentwicklung

• Aufbau und Charakterisierung von grundlegenden

Maschinenmodulen unter Berücksichtigung unterschiedlicher

Anforderungen

• Funktionsorientierte Konzeptionierung grundlegender

Maschinenmodule. z.B.

o Linearmodule

o Rotationsmodule

• Aufteilung von Funktionen unter systemischen

Gesichtspunkten auf

o mechanische

20.03.2019 13

o elektrische /elektronische und / oder

softwaretechnische Funktionseinheiten

• Kompensationstechniken zur kostenoptimalen Realisierung

von gewünschten Maschineneigenschaften

Lehrmethoden/-formen Vorlesung, Projekt

Leistungsnachweis Vortrag/Workshop (25%)

Bericht/Poster (35%)

Fachgespräch (40%)

Empfohlene Voraussetzungen Die Veranstaltung baut auf den Kenntnissen aus den folgenden

Modulen oder Modulen mit vergleichbaren Inhalten auf:

„Produktgestaltung und Fertigung I“, Studiengang ;Maschinenbau

Semester B1

„Produktgestaltung und Fertigung II“, Studiengang ;Maschinenbau

Semester B2

„Produktgestaltung und Fertigung III“, Studiengang ;Maschinenbau

Semester B3

„Elektrotechnik und Antriebstechnik“, Studiengang ;Maschinenbau

Semester B2

„Mess- und Regelungstechnik“, Studiengang ;Maschinenbau

Semester B3

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Praktikum, Projekt 60 Std.

Vor- und Nachbereitung 30 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • Horst Czichos: Mechatronik - Grundlagen und Anwendungen

technischer Systeme, Vieweg+Teubner Verlag. 2., aktualisierte

und erweiterte Auflage (2008)

• Manfred Weck, Christian Brecher: Werkzeugmaschinen Band

20.03.2019 14

1 bis 5, Springer Verlag, Berlin Heidelberg.

20.03.2019 15

Modulnummer

9M105

Modulbezeichnung

Masterprojekt 1

Credits 10

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Hallmann

Dozenten Dozenten und Dozentinnen des Studiengangs Master

Maschinenbau

Modulziele Die Studierenden können selbstständig in vorgegebener Frist eine

einschlägige ingenieurwissenschaftliche Aufgabe planen und

bearbeiten. Sie dokumentieren die Ergebnisse im Rahmen

etablierter wissenschaftlicher Gepflogenheiten klar und

verständlich.

Modulinhalte Die Masterprojekte bestehen aus der eigenständigen Bearbeitung

einer einschlägigen ingenieurwissenschaftlichen Aufgabe aus dem

Gebiet der Produktentwicklung oder der Automatisierung in Form

einer schriftlichen Darstellung der herangezogenen

wissenschaftlichen Methoden und Ergebnisse. Die Masterprojekte

umfassen Aspekte der aktuellen Forschungsaktivitäten der am

Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik aktiven

Arbeitsgruppen. Die Studierenden sind damit ein tragender Teil

der angewandten Forschung und damit direkt in die

Forschungsarbeit eingebunden.

Lehrmethoden/-formen Projekt

Leistungsnachweis Bericht

Empfohlene Voraussetzungen Keine

Workload

(30 Std./Credit)

300 Std./10 Credits

Projekt 9 Std.

Eigenarbeit 291 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1

20.03.2019 16

Empfohlene Literatur Themenabhängige, wissenschaftliche Fachliteratur, Recherche

z.B. über: www.scopus.com

20.03.2019 17

Modulnummer

9M107

Modulbezeichnung

Masterprojekt 2

Credits 10

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Hallmann

Dozenten Dozenten und Dozentinnen des Studiengangs Master

Maschinenbau

Modulziele Die Studierenden können selbstständig in vorgegebener Frist eine

einschlägige ingenieurwissenschaftliche Aufgabe planen und

bearbeiten. Sie dokumentieren die Ergebnisse im Rahmen

etablierter wissenschaftlicher Gepflogenheiten klar und

verständlich.

Modulinhalte Die Masterprojekte bestehen aus der eigenständigen Bearbeitung

einer einschlägigen ingenieurwissenschaftlichen Aufgabe aus dem

Gebiet der Produktentwicklung oder der Automatisierung in Form

einer schriftlichen Darstellung der herangezogenen

wissenschaftlichen Methoden und Ergebnisse. Die Masterprojekte

umfassen Aspekte der aktuellen Forschungsaktivitäten der am

Institut für Produktentwicklung und Konstruktionstechnik aktiven

Arbeitsgruppen. Die Studierenden sind damit ein tragender Teil

der angewandten Forschung und damit direkt in die

Forschungsarbeit eingebunden.

Lehrmethoden/-formen Projekt

Leistungsnachweis Bericht

Empfohlene Voraussetzungen Keine

Workload

(30 Std./Credit)

300 Std./10 Credits

Projekt 9 Std.

Eigenarbeit 291 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M2

20.03.2019 18

Empfohlene Literatur Themenabhängige, wissenschaftliche Fachliteratur, Recherche

z.B. über: www.scopus.com

20.03.2019 19

Masterprojekte

Modulbezeichnung Dozent*in Verantwortliche*r WiSe SoSe

Application Engineering in Virtual (VR) und Augmented

Reality (AR)

Prof. Dr. phil. Richert

Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Prof. Dr. phil. Richert X -

Soziale Robotik Prof. Dr. phil. Richert Prof. Dr. phil. Richert - X

Anmerkung: die Modulbeschreibungen der weiteren Masterprojekte liegen leider aktuell nicht vor. Es werden aber Projekte bei den

Dozenten des Studiengangs Maschinenbau angeboten – fragen Sie hier bitte die entsprechenden Dozenten.

20.03.2019 20

Modulnummer

9M105

Modulbezeichnung

Application Engineering in Virtual (VR) und Augmented Reality (AR)

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr. phil. Richert

Dozenten Prof. Dr. phil Richert, Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Modulziele Die Studierenden haben am Ende des Moduls Erfahrungen

und Kompetenzen in der Entwicklung von VR-/AR

Applikationen im ingenieurwissenschaftlichen Bereich, in dem

sie:

• sich mit der Theorie und Praxis VR/AR Software-

Anwendungen, ihren mathematischen Grundlagen, ihren

spezifischen Anforderungen, auseinandersetzen

• gestenbasierte Eingabemöglichkeiten sowie gängige

Werkzeuge und Methoden für ihre Entwicklung

kennenlernen

• Entwicklungsumgebungen und Methoden kollaborativ für die

Konzeption, Analyse und Erstellung von VR/AR

Anwendungen anzuwenden (inkl. proof of concept/Pre-Test)

sowie

• Projektpläne erstellen, ihre Ergebnisse in schriftlichen

Berichten dokumentieren und sie im Rahmen von Vorträgen

überzeugend präsentieren,

um später erfolgreich VR/AR Applikationen gestalten zu

können.

Modulinhalte • Virtual und Augmented Reality

• Softwareentwicklung für VR/AR Applikationen

• Pre-Testing und Evaluation von VR/AR Applikationen

• Kollaborative Softwareentwicklung

• Management von Softwareentwicklungsprozessen

Die Projektdurchführung erfolgt in Teams, die jeweils eine

Aufgabenstellung im Bereich VR/AR Software-Anwendungen

eigenständig bearbeiten sollen. Jedes Team bleibt über die

gesamte Projektlaufzeit zusammen und arbeitet gemeinsam an

der Konzeption, Entwicklung und Evaluation der zu erstellenden

20.03.2019 21

VR/AR Anwendung. Dazu setzt es für die jeweils gewählte

Plattform (z.B. iOS, Android, Web) geeignete Technologien,

Methoden und Entwicklungswerkzeuge ein.

Lehrmethoden/-formen Coaching & Beratung während der Projektdurchführung

Leistungsnachweis Präsentation (50%)

Projektdokumentation (50%)

Empfohlene

Voraussetzungen

Keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 45 Std.

Coaching 30 Std.

Selbstständige Projektdurchführung

und -organisation 75 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1

Empfohlene Literatur • Ma Dhengze et al. (2011): Virtual Reality and Augmented

Reality in Industry, Springer. Heildelberg.

• Craig, Alen et al. (2009): Developing Virtual Reality

Applications. Foundations of effective Design. Elsevier.

Amsterdam.

• Augstakalnis, Steve (2016): Practical Augmented Reality: A

Guide to the Technologies, Applications, and Human

Factors for AR and VR. Addison Wesley.

• Mehler-Bicher, Anett; Steiger, Lothar (2010) Augmented

Reality. Theorie und Praxis. De Gruyter. Oldenbourg.

• Dörner, Ralf et al. (2013): Virtual und Augmented Reality

(VR/AR). Grundlagen und Methoden der Virtuellen und

Augmentierten Realität. Spinger Vieweg.

20.03.2019 22

Modulnummer

9M105

Modulbezeichnung

Soziale Robotik

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr. phil. Richert

Dozenten Prof. Dr. phil Richert

Modulziele Die Studierenden haben am Ende des Moduls Wissen und

Kompetenzen sozialer Robotik aufgebaut, in dem sie • sich mit sozialer Kognition und sozialen Agenten sowie

Zusammenhängen zwischen Emotionen und non-verbalem

Verhalten in der Mensch-Maschine-Interaktion

auseinandersetzen

• Möglichkeiten und Risiken der Anthropomorphisierung

verstehen

• Ethische Aspekte der sozialen Robotik kennen lernen und

• ihr Wissen beispielhaft in die Konzeption/Umsetzung eines

sozialen Roboters einbringen,

um später erfolgreich Projekte im Bereich der sozialen Robotik

und Mensch-Technik-Interaktion gestalten zu können.

Modulinhalte • Sozialen Kognition/ Wahrnehmung der sozialen Welt

• Roboter als soziale Agenten

• Möglichkeiten und Risiken der Anthropomorphisierung

• Mensch-Maschine/Roboter Interaktion

• Welche unterschiedlichen Faktoren beeinflussen, ob ein

Roboter sozial wirkt?

• Ethische Aspekte

• Umsetzung und Anwendungsgebiete sozialer Roboter

Lehrmethoden/-formen Coaching & Beratung während der Projektdurchführung

Leistungsnachweis Präsentation (50%)

Projektdokumentation (50%)

Empfohlene

Voraussetzungen

Keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

150 Std./5 Credits

Vorlesung 45 Std.

20.03.2019 23

Coaching 30 Std.

Selbstständige Projektdurchführung

und -organisation 75 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1

Empfohlene Literatur • Koolway, Jens (2018): Die soziale Welt der Roboter.

Interactive Maschinen und ihre Verbindung zum Menschen.

Science Studies. Transcript Verlag. Bielefeld.

• Bischof, Andreas (2007): Soziale Maschinen bauen.

Epistemische Praktiken der Sozialrobotik. Transcript Verlag.

Bielefeld.

• Haun, Matthias (2013): Handbuch Robotik. Programmieren

und Einsatz intelligenter Roboter. Springer Vieweg.

Heidelberg.

• Nida-Rümelin, Nida; Weidenfeld, Nathalie (2018): Digitaler

Humanismus. Eine Ethik für das Zeitalter der künstlichen

Intelligenz. Piper Verlag. München.

20.03.2019 24

Modulnummer

9M106

Modulbezeichnung

Integriertes Produktionsmanagement

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Dozent Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Modulziele Die Studierenden

• kennen die Ziele, Aufgaben, Entwicklungen und Trends der

Logistik bzw. Produktion

• können Methoden aus der Beschaffungslogistik wie

Materialbedarfsermittlung, Bestimmung von Bestellmengen

und -zeitpunkten anwenden

• lernen die Vor- und Nachteile der einzelnen Transportträger

sowie die unterschiedlichen Lagerhaltungs- und

Kommissionierungssysteme kennen

• lernen die wichtigsten Methoden der Produktionswirtschaft

kennen

• verstehen die Ausgestaltungsformen des Supply Chain

Management

• begreifen die Prinzipien des Produktionsmanagement und sind

in der Lage, die Prinzipien auf Fallstudien anzuwenden

Modulinhalte • Bedeutung, Entwicklungen und Trends in Logistik und

Produktion

• Basisaufgaben der Logistik (Transport, Umschlag, Lagerung,

Kommissionierung)

• Beschaffungslogistik

• Produktion

• Distributionslogistik

• Supply Chain Management

• Entsorgungslogistik

Lehrmethoden/-formen Vorlesung

Übung

20.03.2019 25

(Dozentenvortrag, moderierte Diskussion, aktuelle Fallanalyse)

Leistungsnachweis Präsentation (30%)

Portfolio (40%)

mündl. Prüfung (30%)

Empfohlene Voraussetzungen Keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Übung 30 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M2 oder M1

Empfohlene Literatur Literatur wird zu Beginn jeden Semesters bekannt gegeben

20.03.2019 26

Modulnummer

9M108

Modulbezeichnung

Masterarbeit mit Masterseminar und Kolloquium

Credits 26 + 2 + 2

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Hallmann

Dozenten Dozenten und Dozentinnen des Studiengangs Master

Maschinenbau

Modulziele Die Studierenden bearbeiten selbstständig innerhalb einer

vorgegebenen Frist eine ingenieurwissenschaftliche Aufgabe aus

dem Fachgebiet der Produktentwicklung oder Automatisierung und

stellen die Ergebnisse klar und verständlich nach

wissenschaftlichen Kriterien dar. Sie leisten dabei einen Transfer

und erweitern den Stand der Wissenschaft und Technik.

Nach dem Besuch des Masterseminars können die Studierenden

Trends und neue Entwicklungen auf dem Gebiet der

Produktentwicklung oder Automatisierung nennen und diese mit

den übrigen Ingenieurwissenschaften verknüpfen.

Im Masterkolloquium begründen die Studierenden mündlich und

selbstständig die fachlichen Grundlagen, die angewandten

Methoden, die Auswertung und die Ergebnisse ihrer Masterarbeit.

Sie erläutern fachübergreifende Zusammenhänge und

außerfachliche Bezüge.

Modulinhalte Masterarbeit

• Die Masterarbeit besteht aus der eigenständigen Bearbeitung

einer ingenieurswissenschaftlichen Aufgabe aus dem Gebiet

der Produktentwicklung oder Automatisierung sowie aus der

schriftlichen Darstellung der angewandten wissenschaftlichen

Methoden und Ergebnisse.

• Die Masterarbeiten umfassen Aspekte der aktuellen

Forschungsaktivitäten der am IPK aktiven Arbeitsgruppen.

• Die Studierenden sind damit ein tragender Teil der

angewandten Forschung und damit direkt in die

Forschungsarbeit eingebunden.

20.03.2019 27

Masterseminar

Vortrag: Fortschrittsbericht zur Masterarbeit.

Lehrmethoden/-formen Projekt

Leistungsnachweis Bericht, Präsentation und mündliche Prüfung, Masterseminar: 2

Vorträge (ohne Benotung), 24 Std. Präsenz

Empfohlene Voraussetzungen gemäß Prüfungsordnung

Workload

(30 Std./Credit)

900 Std./30 Credits

Masterarbeit 780 Std.

Masterseminar 60 Std.

Kolloquium 60 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M3

Empfohlene Literatur Themenabhängige, wissenschaftlice Fachliteratur, Recherche z.B.

über: www.scopus.com

20.03.2019 28

Wahlpflichtmodule in der Studienrichtung „Automatisierung“

Modulnummer Modulname Sem.

9M130 Advanced Control SoSe

9M131 Ausgewählte Anwendungen der Automatisierungstechnik SoSe

9M132 Fertigungsautomatisierung WiSe

9M133 Produktionsmesstechnik WiSe

9M134 Mikrocontroller, Embedded System SoSe

9M135 Mobile Maschinensysteme - für Land- und Forstwirtschaft

sowie für Kommunal- und Bauwesen SoSe

9M136 Prozessautomatisierung WiSe

9M158 Condition Monitoring SoSe

Wahlpflichtmodule in der Studienrichtung „Produktentwicklung“

Modulnummer Modulname Sem.

9M150 Nichtlineare Finite-Elemente-Anwendungen WiSe + SoSe

9M153 Kunststoffe und Verbundwerkstoffe SoSe

9M154 Vertiefende Themen des Produktionsmanagement SoSe

9M155 Virtuelle Produktentwicklung – Produkt Engineering

und Lifecycle Management

WiSe + SoSe

9M156 Wärmemanagement (Automotive) WiSe

9M158 Condition Monitoring SoSe

9M159 Konstruktion von Präzisionsgeräten SoSe

9M132 Fertigungsautomatisierung WiSe

20.03.2019 29

Wahlpflichtmodule in der Studienrichtung „Automatisierung“

Modulnummer

9M130

Modulbezeichnung

Advanced Control

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Jelali

Dozent Prof. Dr.-Ing. Jelali

Modulziele Die Studierenden besitzen grundlegende Kenntnisse über die

wichtigsten Methoden der modernen fortgeschrittenen

Regelungstechnik. Sie lernen die Notwendigkeit, das Potential und den

Aufwand für die Anwendung solcher Konzepte abschätzen.

Die Theorie der Prozessidentifikation und der modellprädiktiven

Regelung wird erlernt und in Beispielen vertieft. Die Studierenden sind

in der Lage, Prozessmodelle aus gemessenen Daten zu identifizieren

und darauf basierend geeignete Reglerstrukturen zu entwerfen. Hierbei

sollen insbesondere die Beschränkungen des Systems beim

Reglerentwurf berücksichtigt werden. Sie lernen die grundlegenden

Begriffe und Methoden zur Analyse und Linearisierung von

nichtlinearen Systemen sowie den Entwurf von unterschiedlichen

Verfahren der nichtlinearen Regelung.

Modulinhalte • Prozessidentifikation

- Modellstrukturen

- Identifikationsprozedur

- Schätzverfahren

• Modellbasierte prädiktive Regelung

- Lineare modellprädiktive Regelung

- Effiziente numerische Berechnung

- Reglerentwurf mit Beschränkungen

- Robuste prädiktive Regelung

• Analyse nichtlinearer Systeme

- Nichtlinearitäten

20.03.2019 30

- Stabilitätsuntersuchungen

- Harmonische Balance

- Linearisierungsstrategien

• Entwurf nichtlinearer Regelsysteme

- Statische Kompensation

- Exakte Linearisierung

- Flachheitsbasierter Regler

- Modellprädiktive Regelung

- Intelligente Regelung (Fuzzy, Neuro)

Lehrmethoden/-formen Seminar, Praktikum

Leistungsnachweis Mündliche Prüfung

Empfohlene Voraussetzungen Keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Seminar 45 Std.

Praktikum 15 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • Dittmar R., Pfeiffer B.-M. (2004): Modellbasierte prädiktive

Regelung. Oldenbourg Wissenschaftsverlag. • Isermann R. (1992): Identifikation dynamischer Systeme 1 und 2.

Springer-Verlag.

• Camacho E.F., Bordons C. (2004): Model Predictive Control.

Springer-Verlag.

20.03.2019 31

Modulnummer

9M131

Modulbezeichnung

Ausgewählte Anwendungen der Automatisierungstechnik

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Jelali

Dozent Prof. Dr.-Ing. Jelali

Modulziele Die Studierenden erarbeiten unter Anleitung Lösungen für aktuelle

automatisierungstechnische Probleme in bestimmten

Anwendungsgebieten. Dabei soll im Wesentlichen der gesamte Weg

von der Modellbildung über den Reglerentwurf bis zur Überprüfung der

Funktionalität durch Simulation durchschritten werden. Je nach

Anwendung und Aufgabenstellung kommen verschiedene Methoden

zur Regelung und/oder Fehlerdiagnose zum Einsatz. Dozenten aus der

Industrie demonstrieren den Studierenden vorhandene industrielle

Lösungen der Aufgabenstellungen.

Modulinhalte • Regelung elektrohydraulischer Antriebe

- Systembeschreibung

- Modellbildung

- Reglerentwurf (linear, nichtlinear)

- Fehlerdiagnose

- Simulation

• Banddickenregelung in einer Walzstraße

- Prozessbeschreibung

- Modellbildung

- Reglerentwurf

- Simulation

• Fehlerdiagnose und Regelung einer Windanlage

- Anlagenbeschreibung

- Modellbildung

- Fehleranalyse

- Reglerauslegung

- Simulation

• Temperaturregelung in einer Bandglühlinie

- Prozessbeschreibung

- Modellbildung

20.03.2019 32

- Reglerentwurf

- Simulation

Lehrmethoden/-formen Seminar, Praktikum

Leistungsnachweis Bericht (30%)

Präsentation (20%)

Mündl. Prüfung (50%)

Empfohlene Voraussetzungen Keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Seminar 45 Std.

Laborpraktikum 15 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur Je nach Aufgabenstellung, auch von Studenten zu recherchieren

20.03.2019 33

Modulnummer

9M132

Modulbezeichnung

Fertigungsautomatisierung

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Dozent Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Modulziele Die Studierenden nennen und erklären die verschieden Begriffe

der Fertigungsautomatisierung und erstellen und entwerfen

einfache mechanische, elektrische Steuerungen.

Sie kennen die wesentlichen Komponenten von NC-Steuerungen

und deren Einfluss auf die Bearbeitung und die Maschine.

Die Studierenden beurteilen die verschiedenen CNC-Steuerungen

und wählen diese für die jeweilige Anwendung aus.

Sie können die Steuerung mit den wesentlichen

Antriebskomponenten, Messsystemen, Sensoren und Aktoren

verknüpfen und inbetriebnehmen. Sie nennen die

Sicherheitsrichtlinien und die zur Einhaltung dieser notwendigen

Maßnahmen und Komponenten.

Die Studierenden wählen aus und bedienen verschiedene

Softwaresysteme zur CAD-/CAP-/CAM-Kopplung. Sie können

CNC-Maschinen programmieren, bedienen und inbetriebnehmen.

Modulinhalte • Automatisierbare Funktionen

• Mechanische Steuerungen

• Grundlagen der Informationsverarbeitung

• Elektrische Steuerungen

• Numerische Steuerungen

• NC-Programmierverfahren

• CAD-/CAP-/CAM-Kopplung

• STEP-NC

• Digitalisierung von Werkstücken

• Überblick über die aktuellen CNC-Steuerungen Siemens,

Fanuc, Bosch, Heidenhain, FIDA u.a.

20.03.2019 34

• Führungsgrößenerzeugung und Interpolation

• Robotersteuerungen

• Fertigungsleittechnik

• Simulations- und Planungstools für Fertigungssysteme

Lehrmethoden/-formen Vorlesung

Seminar

Leistungsnachweis Präsentation (30%)

Portfolio (40%)

mündl. Prüfung (30%)

Empfohlene Voraussetzungen Keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Seminar 30 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • M. Weck, C. Brecher „Werkzeugmaschinen 4: Automatisierung

von Maschinen und Anlagen“. 6., neu bearbeitete Auflage.

Springer 2006. Berlin Heidelberg

• Hoffmann, J. (Hrsg.): "Taschenbuch der Messtechnik". ISBN 3-

446-22860-8, 678 Seiten Fachbuchverlag Leipzig im Carl

Hanser Verlag, München, Wien 2004 (4. Aufl.)

• Gevatter, H.-J., Grühaupt, U.: „Handbuch der Mess- und

Automatisierungstechnik in der Produktion. Springer 2006

• H. Groß, J. Hamann, G. Wiegärtner: „Elektrische

Vorschubantriebe in der Automatisierungstechnik: Grundlagen,

Berechnung, Bemessung.“ 2. Vollständig überarbeitete und

erweiterte Auflage. Publics Publishing 2006

• H. B. Kief „NC/CNC Handbuch 2011/2012“. Hanser Verlag.

20.03.2019 35

Modulnummer

9M133

Modulbezeichnung

Produktionsmesstechnik

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Dozent Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Modulziele Die Studierenden nennen und erklären die verschieden Begriffe

Qualitätsregelkreis, Messfehler, Kalibrierung, Messunsicherheit,

Statistische Fehler, Prüfen, Toleranzen. Die Studierenden erstellen

einen Prüfplan entsprechend der VDI/VDE/DGQ 2619.

Die Studierenden kennen und erklären die unterschiedlichen

Geräte zum Messen von Winkeln, Wegen, Beschleunigungen,

Kräften, Verformungen und Verhalten von Maschinen. Sie wählen

die Messmittel geeignet aus, erstellen den Prüfplan, werten die

Messungen aus, dokumentieren die Ergebnisse und analysieren

anhand der Messungen die Ursachen. Die Studierenden können

komplexe Anlagen messtechnisch beurteilen.

Modulinhalte • Fertigungsmesstechnik

• Prüfplanung, Prüfmittelüberwachung, Prüfdatenerfassung

• VDI/VDE/DGQ 2619

• Messgeräte zur Erfassung von Maschineneigenschaften

• Geräte zur Messung von Wegen, Winkeln, Geschwindigkeiten,

Beschleunigungen, Kräften, Verformungsanalysen

• Geometrisches und kinematisches Verhalten von Maschinen

• Statisches Verhalten von Maschinen

• Thermisches Verhalten von Maschinen

• Dynamisches Verhalten von Maschinen

• Messtechnische Erfassung des dynamischen Verhaltens von

Vorschubantrieben

• Messung und Beurteilung der Werkstücke, Geometrie,

Oberfläche und Form

20.03.2019 36

Lehrmethoden/-formen Vorlesung

Seminar

Coaching und Beratung

Leistungsnachweis Präsentation (30%)

Portfolio (40%)

mündl. Prüfung (30%)

Empfohlene Voraussetzungen Keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Seminar 30Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • Hoffmann, J. (Hrsg.): "Taschenbuch der Messtechnik". ISBN 3-

446-22860-8, 678 Seiten Fachbuchverlag Leipzig im Carl

Hanser Verlag, München, Wien 2004 (4. Aufl.)

• Gevatter, H.-J., Grühaupt, U.: „Handbuch der Mess- und

Automatisierungstechnik in der Produktion. Springer 2006

• M. Weck, C. Brecher: „Werkzeugmaschinen 5: Messtechnische

Untersuchung und Beurteilung, dynamische Stabilität“. 7., neu

bearbeitete Auflage. Springer 2006. Berlin Heidelberg

20.03.2019 37

Modulnummer

9M134

Modulbezeichnung

Mikrocontroller, Embedded System

Credits

Verantwortliche Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Dozenten Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Modulziele Die Studenten kennen die Vorgänge in einer CPU und einer damit

gesteuerten µC-Peripherie. Sie wenden Befehle auf

Assemblerebene an, übersetzen einfache Aufgabenstellungen in

Ablaufpläne und schreiben lauffähige Programme.

Modulinhalte • Prinzipieller Aufbau einer CPU aus ALU und PSU

• Unterschiede zwischen µP und µC

• Gruppen von Befehlen (Datenbewegungen,

Rechenoperationen, Programmverzweigungen)

• Peripherie (Speicher, I/O, Capture-Logik zur Zeitmessung,

Compare-Logik zur Ausgabe von PWM, A/D-Wandler, Cache-

Speicher, MMU, DMA-Controller)

• D/A und A/D-Wandlerprinzipien

• Controller-spezifische Schnittstellen (CAN, I²C)

• Erprobung des gelernten Stoffs in einem Praktikum Lehrmethoden/-formen Vorlesung

Seminar

Leistungsnachweis Präsentation (30%)

Portfolio (40%)

mündl. Prüfung (30%)

Empfohlene Voraussetzungen Keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Seminar 30 Std.

20.03.2019 38

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • Wiegelmann, I.: Softwareentwicklung in C für

Mikroprozessoren und Microcontroller: C-Programmierung für

Embedded Systeme, VDE Verlag, 2011

• Brinkschulte/Ungerer: Mikrocontroller und Mikroprozessoren,

Springer Verlag 2002

20.03.2019 39

Modulnummer

9M135

Modulbezeichnung

Mobile Maschinensysteme - für Land- und Forstwirtschaft sowie für Kommunal- und Bauwesen

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Wesche

Dozenten Prof. Dr.-Ing. Wesche, Prof. Dr.-Ing. Ulrich

Modulziele Die Studierenden besitzen fundierte Kenntnisse über die

technischen, physikalischen und konstruktiven Grundlagen der

Teilsysteme mobiler Arbeitsmaschinen für den Einsatz in Land-

und Forstwirtschaft sowie im Bereich Kommunal- und Bauwesen.

Sie können das notwendige und sinnvolle Zusammenspiel von

Teilfunktionen definieren und geeignete, praxisgerechte

Maschinensysteme unter Berücksichtigung der Fahrwerksgrenzen

konzipieren, konstruktiv ausdetaillieren, erproben und zur

Marktreife führen. Die Studierenden können die Arbeitsfunktionen

in ihrem besonderen Zusammenwirken mit Fahrwerk und

Fahrbahn hinsichtlich der Nutz- und Schadwirkung beurteilen und

optimieren. Sie beherrschen die Steuerungs- und

Automatisierungstechniken und können diese auf sämtliche

Arbeits- und Fahrfunktionen der mobilen Maschinen

bedarfsgerecht anwenden. Dies gilt auch für die dazu notwendigen

Arbeitsmethoden. Die Studierenden kennen Systeme der

Gerätekommunikation in mobilen Arbeitsmaschinensystemen zum

Zwecke von Fahrerinformation, Dokumentation, Optimierung der

Arbeitsprozesse, Service/Teleservice, Ferndiagnose,

Einsatzmanagement. Sie kennen die Kommunikationsebenen auf

der Basis des ISOBUS. Sie können die Bodenbelastung,

verursacht durch den Einsatz schwerer mobiler Arbeitsmaschinen,

messen und beurteilen.

20.03.2019 40

Modulinhalte • Prozessanalyse, Prozessdatenerfassung und Dokumentation

von Fahr- und Arbeitsfunktionen, Systemkopplung von

Fahrzeug und Gerät

• Fahrwerks- und Fahrantriebsberechnung mit Unterstützung

von Simulationswerkzeugen

• Methoden, Verfahren, Einrichtungen und Geräte der Auto-

matisierungstechnik für Fahr- und Arbeitsfunktionen wie Mess-,

Steuer- und Regelungseinrichtungen, Sensor- und

Aktortechnik , BUS-Systeme, Netzwerkaufbau

Kommunikationssysteme zur Gerätebedienung und -

überwachung; Virtuelles Terminal, Jobrechner, Geräteangebot Lehrmethoden/-formen Vorlesung

Praktikum

Leistungsnachweis mündl. Prüfung (50%)

Bericht (25%)

Präsentation (25%)

Empfohlene Voraussetzungen Keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Praktikum 30 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • Henker, E.: Fahrwerktechnik. Vieweg Braunschweig /

Wiesbaden 1993

• Mitschke, M.: Dynamik der Kraftfahrzeuge. Springer Verlag

Berlin 1998

• Renius, K.T.: Traktoren: Technik und ihre Anwendung.

München 1998

• Beitzel, H.: Konstruktion und wirtschaftlicher Einsatz von

Erdbaumaschinen. Expert Verlag

• Kunze, G.; Göhring H. u. K. Klaus: Baumaschinen. Vieweg

20.03.2019 41

Verlag, Braunschweig / Wiesbaden 2002

20.03.2019 42

Modulnummer

9M136

Modulbezeichnung

Prozessautomatisierung

Credits 5

Verantwortliche Prof. Dr.-Ing. Jelali, Prof. Dr. rer. nat. Dorner

Dozenten Prof. Dr.-Ing. Jelali, Prof. Dr. rer. nat. Dorner

Modulziele Die Studierenden besitzen grundlegende Kenntnisse über die

wichtigsten Strukturen und Komponenten von

Automatisierungssystemen. Sie kennen die

Kommunikationsnetzwerke, insbesondere Bussysteme, und

können ihre Eigenschaften und Einsatzgebiete nennen. Sie planen

die Tasks in Echtzeitsystemen mit unterschiedlichen

Schedulingverfahren. Die Studierenden lernen, wie menschliche

Wahrnehmungs-, Denk- und Entscheidungsprozesse in der

Automation abgebildet werden können und analysieren die

Zuverlässigkeit und Sicherheit von Automatisierungssystemen

anhand von Kenngrößen und Modellen sowie kennen die

Zuverlässigkeitsstrategien und Sicherheitsmaßnahmen.

Modulinhalte • Automatisierungsstrukturen

- Zentrale und dezentrale Strukturen

- Automatisierungshierarchien

- Redundanz und Fehlertolerante Strukturen

• Kommunikationsnetzwerke

- Netztopologien

- Übertragungsmedien

- Feldbussysteme

- Buszugriffsverfahren

- Wichtige Feldbussysteme

• Echtzeitsysteme und Echtzeitprogrammierung

- Echtzeitsysteme

- Aufgaben von Echtzeitsystemen

- Echtzeitsysteme – Beispiele

- Anforderungen an Echtzeitsysteme

- Echtzeit-Programmierverfahren

20.03.2019 43

- Synchronisierung von Tasks

- Synchronisierungsverfahren

- Scheduling-Verfahren

• Kognitive Systemarchitekturen

- Kognitive Information

- Kognitive Systemarchitekturen und Soft-Computing

- Mustererkennung und Bildverarbeitung

- Dezentrale Künstliche Intelligenz

• Zuverlässigkeit und Sicherheit von Automatisierungssystemen

- Grundlagen

- Zuverlässigkeitstechnik

- Zuverlässigkeitsmaßnahmen

- Sicherheitstechnik

- Sicherheitsmaßnahmen

- Sicherheits-Nachweisverfahren Lehrmethoden/-formen Seminar, Praktikum

Leistungsnachweis Klausur

Empfohlene Voraussetzungen Keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Seminar 30 Std.

Praktikum 30 Std.

Vor- und Nachbereitung. 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • R. Lauber, P. Göhner (1999): Prozessautomatisierung 1 + 2.

Springer-Verlag.

• Favre-Bulle B. (2004): Automatisierung komplexer

Industrieprozesse. Springer-Verlag.

20.03.2019 44

Wahlpflichtmodule in der Studienrichtung „Produktentwicklung“

Modulnummer

9M150

Modulbezeichnung

Nichtlineare Finite-Elemente-Anwendungen

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Hallmann

Dozent Prof. Dr.-Ing. Hallmann

Modulziele Die Studierenden begreifen die Notwendigkeit nichtlinearer

Berechnungen zur Erkennung von Tragreserven und

Verbesserung der Zuverlässigkeit von Konstruktionen. Sie

beschreiben verschiedene Arten nichtlinearer Problemstellungen.

Darauf aufbauend erkennen die Studierenden nichtlineare

Problemstellungen und können diese einer Kategorie zuordnen.

Die Studierenden können Konzepte nicht-linearer Finite-Elemente-

Methoden beschreiben, speziell in den Bereichen

Kontinuumsmechanik (nichtlineares Materialverhalten,

Stabilitätsprobleme, Kontakt und Reibung, etc.).

Für exemplarische Aufgabenstellungen können die Studierenden

unter Nutzung einer kommerziellen FEM-Software eine geeignete

Modellbildung vornehmen, mittels FEM lösen und die Lösung

diskutieren.

Dies sind beispielsweise Stabilitäts- und Kontaktprobleme; die

Studierenden klassifizieren und beurteilen diese, sie sind in der

Lage Stabilitäts- und Kontaktmodelle zu erstellen und zu

berechnen, sowie Festigkeits- und Stabilitätsnachweise

durchzuführen.

20.03.2019 45

Modulinhalte • Klassifizierung von Nichtlinearitäten, Übersicht über

geometrisch und physikalisch nichtlineare Probleme mit

Einführungsbeispiel

• Übersicht über nichtlineare Materialgesetze

• Elastisch-Plastische Effekte

• Übersicht über Lösungsverfahren für statische Probleme

(Newton- und Quasi-Newton-Verfahren,

Bogenlängenverfahren),

Lösungsverfahren für nichtlineare Probleme (inkrementelle /

iterative Verfahren, Newton-Raphson Methode),

Transiente Lösungen (explizite und implizite

Zeitintegrationsverfahren)

Ausgewählte Anwendungen:

• Eigenwertlösungen für Stab- und Schalenkonstruktionen

(Eigenbuckling)

• Nichtlineare Stabilitätsuntersuchungen (Nichtlineares Beulen),

Einfluss der geometrischen Imperfektionen und lokalen

Lasteinleitungen

• Post-buckling Verhalten (Nachbeulverhalten)

• Kontaktarten: Modelle und Realität

• Kontaktprobleme (Methoden/Algorithmen, Reibung,

Kontaktkörper / Kontaktpaare) Lehrmethoden/-formen Vorlesung, Praktikum

Leistungsnachweis Klausur oder mündl. Prüfung oder Präsentation und Bericht (je

nach Teilnehmerzahl)

Empfohlene Voraussetzungen Module

„Technische Mechanik 1“, Maschinenbau, Semester B1

„Technische Mechanik 2“, Maschinenbau, Semester B2

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Praktikum 30 Std.

20.03.2019 46

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • K.J. Bathe, Finite-Elemente-Methoden, Springer, 2001

• L. Nasdala, FEM-Formelsammlung Statik und Dynamik,

Vieweg+Teubner, 2010

• Issler, Ruoß, Häfele. Festigkeitslehre - Grundlagen, Springer,

2. Auflage, 1997.

20.03.2019 47

Modulnummer

9M153

Modulbezeichnung

Kunststoffe und Verbundwerkstoffe

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Bonnet

Dozent Prof. Dr.-Ing. Bonnet

Modulziele Die Studierenden können die Zusammenhänge von strukturellem

Aufbau, Additiveren und Verarbeitung von Kunststoffen und

polymeren Verbundwerkstoffen mit dem daraus resultierenden

Eigenschaftsprofil formulieren.

Sie können, ausgehend von einem konkreten Anwendungsfall, die

richtige Auswahl bzgl. Kunststoff und Additivierung treffen und den

Anwendungen der verschiedenen Kunststoffe die entsprechenden

Verarbeitungsmethoden zuordnen sowie die sich aus dem

gewählten Verarbeitungsverfahren ergebenden

Bauteileigenschaften beurteilen.

Die Studierenden sind in der Lage wichtige Prinzipien für die

konstruktive Auslegung mit polymeren Werkstoffen abzuleiten.

Modulinhalte • Einführung in den Aufbau und die Eigenschaften von

Kunststoffen und polymeren Verbundwerkstoffen

• Funktionsweise und Anwendungsbereiche der

Kunststoffadditive

• Verarbeitungsmethoden für Kunststoffe und faserverstärkte

Verbundwerkstoffe

• Weiterverarbeitung von Kunststoffen (Kunststoffschweißen und

Kleben)

• Konstruktive Auslegung von Spritzgussbauteilen Lehrmethoden/-formen Vorlesung, Praktikum und Kurzvortrag

Leistungsnachweis Klausur

Empfohlene Voraussetzungen Modul „Werkstofftechnik“, Maschinenbau, Semester B1

20.03.2019 48

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Seminar 30 Std.

Praktikum 30 Std.

Vor- und Nachbereitung 102 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • M. Bonnet, Kunststoffe in der Ingenieuranwendung,

Vieweg+Teubner 2009

• G. Menges / E. Haberstroh / W. Michaeli / E. Schmachtenberg,

Werkstoffkunde Kunststoffe, Hanser 2002

• H.-G. Elias, Makrolmoleküle, Wiley-VCH 2003

• W. Knappe / A. Lampl / O. Heuel, Kunststoff-Verarbeitung und

Werkzeugbau, Hanser 1992

• Michaeli / Wagner, Einführung in die Technologie der

Faserverbundwerkstoffe, Hanser 1989

• G. W. Ehrenstein, Mit Kunststoffen konstruieren, Hanser 2007

20.03.2019 49

Modulnummer

9M154

Modulbezeichnung

Vertiefende Themen des Produktionsmanagement

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Dozent Prof. Dr.-Ing. U. Müller

Modulziele Studierende

• Verstehen die Einflussfaktoren und Gestaltungskriterien für

weltweite Produktions- und Logistiknetzwerke

• Wenden die Wertstrommethode auf Produktions- und

Logistikprozesse an

• Wenden die Prinzipien des Lean Production und Six Sigma auf

Fallstudien an

• Erläutern die Practices von Lean Production und Six Sigma

und planen deren Einführung in einem Industriebetrieb,

abhängig von den bestehenden Randbedingungen, in der

richtigen Reihenfolge ein

• Analysieren und bewerten Frühwarnindikatoren über den

Erfolg der Einführung

• Treffen auf dieser Basis eine Entscheidung über notwendige

Anpassungsmaßnahmen

Modulinhalte • Lean Management

• Lean Production

• Six Sigma

• Weltweite Logistik- und Produktionsnetzwerke

Lehrmethoden/-formen Proseminar,

Praktikum

Leistungsnachweis Portfolio und/oder mündliche Prüfung

Empfohlene Voraussetzungen Keine

20.03.2019 50

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Proseminar 30 Std.

Praktikum 30 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • Engelbert Westkämper , Erich Zahn (Hrsg.): Wandlungsfähige

Produktionsunternehmen, Springer, Berlin (2009)

• Walter Eversheim (Autor), Günther Schuh: Produktion und

Management. Betriebshütte: 2 Bände, Springer, Berlin;

Auflage: 7., völlig neubearb. A. (2000)

• Jeffrey Liker: The Toyota Way: 14 Management Principles from

the World's Greatest Manufacturer; McGraw-Hill (2003)

• Klaus Erlach: Wertstromdesign, Der Weg zur schlanken Fabrik,

VDI Springer, Berlin, Heidelberg, New York, 2007

• Thomas Pyzdek, Paul Keller: The Six Sigma Handbook, Third

Edition, McGraw-Hill Professional (2009)

20.03.2019 51

Modulnummer

9M155

Modulbezeichnung

Virtuelle Produktentwicklung – Produkt Engineering und Lifecycle Management

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Boryczko

Dozenten Prof. Dr.-Ing. Boryczko, Prof. Dr.-Ing. Hallmann

Modulziele Produkt Engineering / Strukturoptimierung

Die Studierenden können:

• Grundlegende Konzepte, Verfahren und Anwendungen der

analytischen und numerischen Strukturoptimierung in der

Virtuellen Produktentwicklung benennen und beschreiben

sowie Arbeitstechniken und Funktionen ausgewählter

Anwendungs-systeme für Topologie-, Form- und

Parameteroptimierung nennen, erläutern und in

interdisziplinären Aufgaben des Fachgebietes zielorientiert

anwenden

• Geeignete Optimierungsverfahren für ausgewählte

Maschinenkomponenten (ET/BG) mittlerer und hoher

Komplexität und diverse Problemstellungen (Kombinationen

von Optimierungszielen und Restriktionen) identifizieren sowie

Anwendungssysteme für die Umsetzung digitaler

Bauteilmodelle und der Optimierungsstudien auswählen

• Digitale Bauteilmodelle, Analyse- und Optimierungsstudien für

Maschinenkomponenten in Anwendungssystemen aufbauen,

Studien ausführen, Analyse- und Optimierungsergebnisse

(Design-Vorschläge) visualisieren, interpretieren und bewerten,

Design-Vorschläge in CAD-Anwendungen umsetzen,

Kontrollrechnungen durchführen und Festigkeitsnachweise

erbringen.

Produkt Lifecycle / Datenmanagement (PLM/PDM)

20.03.2019 52

Die Studierenden können:

• Im Produktdatenmanagement (PDM) Ziele, Aufgaben,

Konzepte und Methoden benennen und beschreiben sowie

Arbeits-techniken, grundlegende Module und Funktionen

kommerzieller PDM-Systeme nennen, erläutern und in

interdisziplinären Aufgaben der Virtuellen Produktentwicklung

und Konstruktion zielorientiert anwenden

• Vorgehensweisen beim Anlegen und Speichern von Artikeln

und Dokumenten beschreiben, Artikel und Dokumente im

PDM-System speichern, Produktstrukturen und -

konfigurationen sowie Beziehungen zwischen Artikeln und

Dokumenten im PDM abbilden, visualisieren und verwalten

• Strategien zum Suchen, Finden und Wiederverwenden von

Artikeln und Dokumenten (Bestandsdaten) und ihrer Strukturen

benennen und erläutern und im Kontext industrienahen

Szenarien der Auftragskonstruktion (Neu-, Anpassungs- und

Variantenkonstruktion) zweckorientiert auswählen und

anwenden

• Verfahren und den Ablauf workflowbasierter

Produktentwicklung und Konstruktion mit Freigabe- und

Änderungsprozessen für Artikel und Dokumente im PDM

erklären und an ausgewählten Beispielen demonstrieren.

• Ansätze methodischer, rechnerintegrierter Produktentwicklung

und Konstruktion im Kontext der PDM/PLM-Technologie

erläutern und in Gruppenarbeit zur Lösung komplexer

praxisnaher Aufgabenstellungen anwenden

Modulinhalte Produkt Engineering / Strukturoptimierung:

• Einführung in Verfahren analytischer und numerischer

Strukturoptimierung mechanischer Strukturen

• Mathematische und empirische Topologieoptimierung

• CAD- und netzgestützte Formoptimierung

• Vergleichs-, Sensitivitäts- und Optimierungsstudien in der

Parameteroptimierung

• Parameteroptimierung (Sizing) mit General Purpose –und

Spezialanwendungen (FEA-gesteuerte Parameteroptimierung)

• Integrierte Anwendungen analytischer und numerischer

20.03.2019 53

Strukturoptimierung in der Praxis

Produkt Lifecycle /Datenmanagement (PLM/PDM):

• PDM/PLM – Begriffe, Ziele, Aufgaben, Methoden, Funktionen

• PDM- Artikel- & Dokumentenmanagement

• PDM- Produktstruktur- & Konfigurationsmanagement

• PDM- Gruppentechnik / Klassifizierung & SML

• PDM- Prozess- & Workflowmanagement I+II (Freigabe- &

Änderungsmanagement)

• PDM gestütztes Product Development Design & Engineering -

Ansätze methodischer, rechnerintegrierter Produkt-entwicklung

und Konstruktion im Kontext der PDM/PLM-Technologie

(Projekt- Ingenieurbüro 21) Lehrmethoden/-formen Vorlesung

Proseminar

Praktikum

Leistungsnachweis Klausur (50%)

Präsentation (25%)

Bericht (25%)

Empfohlene Voraussetzungen Modul „CAD und Technisches Zeichnen”, Maschinenbau,

Semester B1

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Praktikum 30 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • Lothar Harzheim: Strukturoptimierung – Grundlagen und

Anwendungen, Harri Deutsch

• Axel Schumacher: Optimierung mechanischer Strukturen –

20.03.2019 54

Grundlagen und industrielle Anwendungen, Springer Verlag

• Martin Eigner: Product Lifecycle Management – Ein Leitfaden

für Product Development und Life Cycle Management,

Springer Verlag

• Josef Schöttner: Produktdatenmanagement in der

Fertigungsindustrie – Prinzip, Konzepte, Strategien, Carl

Hanser Verlag, München, Wien

20.03.2019 55

Modulnummer

9M156

Modulbezeichnung

Wärmemanagement (Automotive)

Credit 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Deußen

Dozent Prof. Dr.-Ing. Deußen

Modulziele Ziel des Wärmemanagements (Automotive) ist die energetische

Prozesssteuerung zur Optimierung von Behaglichkeit,

Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission des Kraftfahrzeugs.

Als Grundlage für diese Aufgabenstellung ist ein vertieftes

Verständnis der Speicherung von Wärme, der Wärmeleitung, der

Wärmeübertragung zwischen verschiedenen Medien sowie der

Wärmestrahlung zu entwickeln.

Die Studierenden erwerben sich Problemlösungskompetenz zur

Interpretation der energetischen Optimierung von

Kraftfahrzeugantrieben. Die Studierenden sind in der Lage

komplexe Wärmeübertragungsprozesse auszulegen und die

Wirkung der Prozesse auf nachrangige Parameter wie

Kraftstoffverbrauch und Schadstoffemission zu bewerten. Sie

erlernen, aufbauend auf dem Fahrzeug- und Antriebskonzept neue

Prozessstrukturen zu entwickeln, die einem vorliegenden

Anforderungsprofil entsprechen.

Modulinhalte • Wärmespeicherung, Wärmeleitung (3D), Konvektion und

vaporative Prozesse, Wärmedurchgang, raditive

Wärmeübertragung

• Auslegung von Wärmespeichern und –übertragern

• Motorkühlung, Kühlungsbauteile, Strömungsprozesse

• Numerische Warmlauf- und Verbrauchssimulation des

Kraftfahrzeugs

• Optimierungsschritte im Kfz-Wärmemanagement

Lehrmethoden/-formen Vorlesung, Übung

20.03.2019 56

Leistungsnachweis Klausur

Empfohlene Voraussetzungen Module:

„Technische Strömungslehre“, Maschinenbau, Semester B3

„Technische Thermodynamik“, Maschinenbau, Semester B3

„Kraft- und Arbeitsmaschinen“, Allgemeiner Maschinenbau,

Semester B5

Workload

(30 Std./Credits)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Übung 30 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1 oder M2

Empfohlene Literatur • Deußen, N. (Hrgs.): Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs.

Entwicklungsmethoden und Bauteile der Kfz- und Nfz-

Wärmetechnik. (1998) Renningen: Expert

• Sebbeße, W.; Steinberg, P.; Deußen, N.; Schlenz, D.: Engine

Cooling. In: Hucho, W.-H.(Hrsg): Aerodynamics of Road

Vehicles. (1998) Detroit: Society of Automotive Engineers SAE

• Deußen, N. (Hrsg.): Wärmemanagement des Kraftfahrzeugs

III. Entwicklungsmethoden und Innovationen der Kfz- und Nfz-

Wärmetechnik. (2002) Renningen: Expert

20.03.2019 57

Modulnummer

9M158

Modulbezeichnung

Condition Monitoring

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Jelali

Dozent Prof. Dr.-Ing. Jelali

Modulziele Die Studierenden lernen grundlegende Kenntnisse über

die wichtigsten Methoden der statistischen Prozesskontrolle

(Statistical Process Control: SPC) und der

Reglerperformancebewertung (Control Performance Monitoring:

CPM) kennen. Sie können die geeigneten Methoden auswählen

und an realen Daten anwenden. Die Theorie ausgewählter

Verfahren wird erlernt und in Beispielen vertieft. Die Studenten

sind in der Lage, Daten auszuwerten und Aussagen zur

Prozessüberwachung und Qualitätskontrolle abzuleiten.

Modulinhalte • Statistische Prozesskontrolle – Statistical Process Control

(SPC)

- Grundbegriffe der Statistik

- Datenauswertung

- Regelkarten

- ...

• Reglerperformancebewertung – Control Performance

Monitoring (CPM)

- Grundbegriffe der Regelgrößenüberwachung

- Datenvorbehandlung

- Reglerperformancebewertung (Varianzmonitoring)

- Prozess-/Reglerdiagnose

- Oszillations-/Schwingungserkennung

Lehrmethoden/-formen Seminaristischer Teilunterricht (Folien, Präsentation) mit

integrierten Rechnerübungen; Literaturrecherche

Selbststudium.Praktikum

Leistungsnachweis teils mündliche, teils schriftliche Prüfung

Empfohlene Voraussetzungen Keine

20.03.2019 58

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Seminar 45 Std.

Praktikum 15 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M2

Empfohlene Literatur aktuell, je nach Aufgabenstellung, auch von Studenten zu

recherchieren

20.03.2019 59

Modulnummer

9M159

Modulbezeichnung

Konstruktion von Präzisionsgeräten

Credits 5

Verantwortlicher Prof. Dr.-Ing. Grünwald

Dozent Prof. Dr.-Ing. Grünwald, Prof. Dr.-Ing. Luderich

Modulziele Die Studierenden können dem Trend der Miniaturisierung folgen

und besitzen grundlegende Kenntnisse, um Präzisionsgeräte in

übergeordnete Gesamtsysteme integrieren zu können.

Sie können die Besonderheiten von Konstruktionselementen der

Präzisionstechnik, z:B. Luftlager, Präzisionsführungen,

Piezoelemente und Dosiereinrichtungen, erklären und anwenden.

Die Studierenden besitzen die Kompetenz, um Komponenten von

Präzisionsgeräten fertigungsgerecht konstruieren und bewerten

zu können. Ebenso erläutern sie die Verfahren zur Verbindung

von mikrotechnischen Bauteilen und stellen diese hinsichtlich

ihrer Vor- und Nachteile gegenüber.

Die Studierenden differenzieren Bearbeitungsverfahren für

hochgenaue optische und mechanische Teile hinsichtlich der

erreichbaren Genauigkeit und wenden die erworbenen

Kenntnisse bei der Auslegung und Konstruktion einer

Präzisionsbaugruppe wissenschaftlich an.

Modulinhalte • Besonderheiten der Präzisionstechnik

• Entwerfen und Gestalten mechanischer

Präzisionsbaugruppen

• Präzisionsmaschinenelemente, z.B. Präzisionskugelgewinde,

Aufbau und Funktion von Luftlagern

• Aktoren der Präzisionstechnik, z.B. Piezoelemente mit

Anwendungsbeispielen

• Verbindungstechniken von feinwerktechnischen Komponenten

• Präzisionsauftragsverfahren, z.B. berührende und

berührungslose Dosiersysteme

• Herstellungsverfahren von Mikrosystemen, z.B. Rapid

20.03.2019 60

Prototyping

• Messtechnische Prinzipien der Präzisionstechnik

• Bearbeitungsverfahren zur Erzeugung hochgenauer optischer

und mechanischer Teile sowie Komponenten der Mikrotechnik

Lehrmethoden/-formen Vorlesung, Übung, Praktikum

Leistungsnachweis Klausur und/oder mündliche Prüfung und/oder Präsentation

Empfohlene Voraussetzungen keine

Workload

(30 Std./Credit)

150 Std./5 Credits

Vorlesung 30 Std.

Übung 30 Std.

Vor- und Nachbereitung 90 Std.

Empfohlene Einordnung Semester M1/M2

Empfohlene Literatur • Klein, Bernd: Leichtbaukonstruktionen.

Berechnungsgrundlagen und Gestaltung. 6 Auflage. Vieweg-

Verlag (2005)

• Schlecht, Berthold: Maschinenelemente 1 – Festigkeit,

Wellen, Verbindungen, Federn, Kupplungen. Pearson Studium

(2006)