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Cyber-Physische Systeme

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#51098 / #1

SoSe 2024 - WiSe 2024/25

Deutsch, Englisch

Cyber-Physical Systems
Cyber-Physische Systeme

6

Stender, Merten

Benotet

Portfolioprüfung

Deutsch

Zugehörigkeit


Fakultät V

Institut für Maschinenkonstruktion und Systemtechnik (IMS)

35352200 FG Cyber-Physical-Systems in Mechanical Engineering

Maschinenbau

Kontakt


Keine Angabe

Keine Angabe

Keine Angabe

Keine Angabe

Lernergebnisse

Teilnehmende werden die folgenden Kompetenzen aufbauen: - Erlangen eines umfassenden Verständnisses der grundlegenden Prinzipien und Konzepte von Cyber-Physical Systems, einschließlich der beidseitigen Integration von physikalischen Prozessen und rechnergestützten Elementen - Entwicklung von Fertigkeiten in der Modellierung und Simulation von Cyber-Physical Systems unter Verwendung relevanter Tools und Methoden, um die Analyse des Systemverhaltens und dessen Leistungsbewertung zu ermöglichen - Fähigkeiten in der Gestaltung und Implementierung von Cyber-Physical Systems erwerben und dabei die Verwendung von eingebetteten Systemen, Sensoren, Aktuatoren und Kommunikationstechnologien berücksichtigen - Betrachtung von Herausforderungen und Risiken im Zusammenhang mit Sicherheits- und Datenschutzaspekten von Cyber-Physical Systems sowie von Strategien zur Sicherung dieser vernetzten Systeme - Förderung von kritischem Denken und Problemlösungsfähigkeiten durch die Beteiligung an Fallstudien aus der Praxis - Effektive Zusammenarbeit in multidisziplinären Teams, um komplexe Probleme im Zusammenhang mit Cyber-Physical Systems zu bewältigen: Kommunikations- und Teamfähigkeiten - Kommunikationsfähigkeiten, um technische Konzepte im Zusammenhang mit Cyber-Physical Systems klar und effektiv gegenüber unterschiedlichen Zielgruppen zu kommunizieren (sowohl schriftlich als auch mündlich)

Lehrinhalte

Cyber-physische Systeme (CPS) beschreiben integrierte Netzwerke physischer Prozesse und rechnergestützter Algorithmen, in denen digitale und physische Komponenten nahtlos interagieren. Diese Systeme kombinieren reale Entitäten mit computerbasierten Steuerungs- und Kommunikationselementen, um Veränderungen in der physischen Umgebung zu überwachen, zu analysieren und darauf zu reagieren. CPS finden Anwendungen in verschiedenen Industriedisziplinen und fördern die Konvergenz der digitalen und physischen Welten für verbesserte Effizienz und Funktionalität. Die folgenden Inhalte werden behandelt: - Einführung in Cyber-Physische Systeme: Definition und Schlüsselmerkmale von CPS; Historische Entwicklung und Evolution von CPS - Grundprinzipien und Konzepte: Verständnis der grundlegenden Prinzipien, die die Funktionsweise von CPS regeln; Beschreibung der wichtigsten theoretischen Grundlagen und Modelle - Modellierung und Simulation: Einführung in Simulationsmethoden zur Analyse von Systemverhalten und Leistung; Komplexe Netzwerktheorie; Praktische Anwendungen und Fallstudien zur Demonstration von Modellierungs- und Simulationsansätzen; Digitale Zwillinge - Design und Implementierung: Grundlegende Überlegungen bei der Gestaltung und Implementierung von CPS; Grundlagen eingebetteter Systeme, Sensoren, Aktuatoren und Kommunikationstechnologien; Designprinzipien; Grundlagen der Regelungstechnik; Datenfusion - Sicherheits- und Datenschutzaspekte: Erkundung von Herausforderungen im Zusammenhang mit Sicherheit und Datenschutz bei CPS; Strategien zur Sicherung vernetzter Umgebungen; Fallstudien zur Veranschaulichung von Sicherheits- und Datenschutzfragen sowie Lösungen. - Fallstudien aus der Praxis: Beteiligung an Fallstudien aus der Praxis zur Anwendung theoretischen Wissens; Analyse erfolgreicher CPS-Implementierungen - Neue Technologien und Trends: Überblick über aktuelle Trends und aufkommende Technologien bei CPS; Maschinelles Lernen; Edge Computing; IoT - Praktische Anwendungen und Industrieperspektiven: Untersuchung realer Anwendungen von CPS in verschiedenen Branchen; Überbrückung der Kluft zwischen akademischem Wissen und Industrieanforderungen. - Soft Skills: Multidisziplinäre Zusammenarbeit; Entwicklung von Fähigkeiten zur klaren Darstellung technischer Konzepte im Zusammenhang mit CPS; Präsentation technischer Ideen vor diversem Publikum.

Modulbestandteile

Pflichtbereich

Die folgenden Veranstaltungen sind für das Modul obligatorisch:

LehrveranstaltungenArtNummerTurnusSpracheSWS ISIS VVZ
Cyber-Physical SystemsSEMSoSede2
Cyber-Physical SystemsTUTSoSeen2
ISIS-Kurssuche nach Veranstaltungen des Moduls

Arbeitsaufwand und Leistungspunkte

Cyber-Physical Systems (SEM):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit (aktive Teilnahme)15.02.0h30.0h
Vor-/Nachbereitung15.04.0h60.0h
90.0h(~3 LP)

Cyber-Physical Systems (TUT):

AufwandbeschreibungMultiplikatorStundenGesamt
Präsenzzeit15.02.0h30.0h
Vor-/Nachbereitung15.04.0h60.0h
90.0h(~3 LP)
Der Aufwand des Moduls summiert sich zu 180.0 Stunden. Damit umfasst das Modul 6 Leistungspunkte.

Beschreibung der Lehr- und Lernformen

Diese Veranstaltung wird als Seminar angeboten mit Phasen der frontalen Wissensvermittlung, angeleiteten Selbstudiumsequenzen, und studentischen Vorträgen und anschließenden Diskussionen. Basierend auf Impulsvorträgen zu den einzelnen Lehrinhalten werden Referatsthemen vergeben, welche in Gruppen von 2-3 Studierenden ausgearbeitet werden.

Voraussetzungen für die Teilnahme / Prüfung

Wünschenswerte Voraussetzungen für die Teilnahme an den Lehrveranstaltungen:

Keine formalen Voraussetzungen. Die erfolgreiche Teilnahme an dieser Lehrveranstaltung setzt die Bereitschaft voraus, wissenschaftliche Recherchen zu ausgewählten CPS-Themen selbstständig durchzuführen und sich aktiv an der Veranstaltung zu beteiligen.

Verpflichtende Voraussetzungen für die Modulprüfungsanmeldung:

Dieses Modul hat keine Prüfungsvoraussetzungen.

Abschluss des Moduls

Benotung

Benotet

Prüfungsform

Portfolioprüfung

Art der Portfolioprüfung

100 Punkte insgesamt

Sprache(n)

Englisch

Prüfungselemente

NamePunkteKategorieDauer/Umfang
Aktive Teilnahme30mündlich54
Mündliche Präsentation30mündlich54
Schriftliche Ausarbeitung40schriftlich72

Notenschlüssel

Notenschlüssel »Notenschlüssel 7: Fak V«

Gesamtpunktzahl1.01.31.72.02.32.73.03.33.74.0
100.0pt89.0pt85.0pt80.0pt76.0pt72.0pt67.0pt63.0pt59.0pt54.0pt50.0pt

Prüfungsbeschreibung (Abschluss des Moduls)

Die Prüfungsleistung umfasst die aktive Teilnahme an den Veranstaltungen und Diskussionen, die mündliche Präsentation eines Seminarthemas sowie das Verfassen einer schriftlichen Ausarbeitung zu diesem Thema (im Umfang von 10 Seiten in englischer Sprache).

Dauer des Moduls

Für Belegung und Abschluss des Moduls ist folgende Semesteranzahl veranschlagt:
1 Semester.

Dieses Modul kann in folgenden Semestern begonnen werden:
Sommersemester.

Maximale teilnehmende Personen

Die maximale Teilnehmerzahl beträgt 30.

Anmeldeformalitäten

Anmeldung über ISIS-Kurs. Bei Überschreitung der maximalen Teilnehmendenzahl wird die Auswahl nach der ASPO vorgenommen.

Literaturhinweise, Skripte

Skript in Papierform

Verfügbarkeit:  nicht verfügbar

 

Skript in elektronischer Form

Verfügbarkeit:  verfügbar
Zusätzliche Informationen:
Vorlesungsfolien

 

Literatur

Empfohlene Literatur
Keine empfohlene Literatur angegeben

Zugeordnete Studiengänge


Diese Modulversion wird in folgenden Studiengängen verwendet:

Studiengang / StuPOStuPOsVerwendungenErste VerwendungLetzte Verwendung
Dieses Modul findet in keinem Studiengang Verwendung.

Sonstiges

Die Veranstaltungssprache ist Englisch. Fragen können bei Bedarf auf Deutsch gestellt werden.