SmartFarm: Unterschied zwischen den Versionen

Aus HSHL Mechatronik
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# Extended Requirements
# Extended Requirements
# Meilensteinen
# Meilensteinen
{| class="wikitable"
! style="font-weight: bold; background-color:#0070C0;color:#FFFFFF" | ID
! style="font-weight: bold; background-color:#0070C0;color:#FFFFFF" | Typ (I = Info, A = Anforderung)
! style="font-weight: bold; background-color:#0070C0;color:#FFFFFF" | Kapitel
! style="font-weight: bold; background-color:#0070C0;color:#FFFFFF" | Inhalt
! style="font-weight: bold; background-color:#0070C0;color:#FFFFFF" | Ersteller
! style="font-weight: bold; background-color:#0070C0;color:#FFFFFF" | Datum
|-
! style="font-weight: bold;" | REQ-000
! style="font-weight: bold;" | I
! style="font-weight: bold;" | 0
! style="font-weight: bold;" | Projektziel
! style="font-weight: bold;" | I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
! style="font-weight: bold;" | 20.10.2020
|-
| REQ-001
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 0.1
|Mit Sensorsystemen und Aktuatoren die Tierhaltung im Einklang mit den Tieren erleichtern und optimieren.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
! style="font-weight: bold;" | REQ-100
! style="font-weight: bold;" | I
! style="font-weight: bold;" | 1
! style="font-weight: bold;" | Functional Requirements
! style="font-weight: bold;" | I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
! style="font-weight: bold;" | 20.10.2020
|-
| REQ-110
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 1.1
|Ein mechatronisches System für die Helligkeit- und die Türsteuerung muss entworfen werden.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
| REQ-140
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 1.3
|Der Zustand der Tür und der Lampe müssen nur an bestimmsten Zeiten im Automatik-Betrieb geändert werden.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
| REQ-150
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 1.4
|Die Tür muss bei ausreichende Außenhelligkeit aufgehen, andersfalls muss es zu sein.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
! style="font-weight: bold;" | REQ-200
! style="font-weight: bold;" | I
! style="font-weight: bold;" | 2
! style="font-weight: bold;" | Physical Requirements
! style="font-weight: bold;" | I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
! style="font-weight: bold;" | 02.05.2020
|-
| REQ-210
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 2.1
|Ein Gehäusekonzept muss erarbeitet werden.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
| REQ-210
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 2.2
|Der ausgewählte Motor muss die Tür heben können.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
| REQ-230
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 2.3
|Die Masse der Tür muss auf keinen Fall ein Wert von 5 Kg überschreiten.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
| REQ-240
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 2.4
|Die Länge des Seils muss eine komplette Öffnung bzw. Schließung der Tür ermöglichen
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
| REQ-250
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 2.5
|Die Zugfestigkeit des Seils muss dem Heben und Senken der Holztür standhalten.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
! style="font-weight: bold;" | REQ-300
! style="font-weight: bold;" | I
! style="font-weight: bold;" | 3
! style="font-weight: bold;" | Usability Requirements
! style="font-weight: bold;" | I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
! style="font-weight: bold;" | 02.05.2020
|-
| REQ-310
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 3.1
|Eine alternative Lösung zur manuelle Ansteuerung muss angeboten werden.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
| REQ-311
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 3.1
|Es muss eine Möglichkeit bestehen, jeder Zeit die Tür zu öffnen bzw. zu schließen.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
| REQ-312
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 3.2
|Es muss eine Möglichkeit bestehen, jeder Zeit die Beleuchtung an- bzw. auszuschalten.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 20.10.2020
|-
| 027
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 2.1.1
|Das Projekt geht bei der Entwicklung nach dem V-Modell vor.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 02.05.2020
|-
| 029
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 2.1.3
|Als Versionsverwaltungstool wird SVN eingesetzt.
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 02.05.2020
|-
| 032
! style="font-weight: bold;"| I
! style="font-weight: bold;"| 2.2
|Qualitätssicherung:
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 02.05.2020
|-
| 033
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 2.2.1
|Sowohl für die implementierte Software als auch für die Modelle müssen
geeignete Tests erstellt werden:
* Unittests zum Testen der Komponenten
* Integrationstests zum Testen von Module
* Systemtests zum Testen des gesamten Modells
* Abnahmetests für die Endabnahme des gesamten Projektes
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 02.05.2020
|-
! style="font-weight: bold;" | 039
! style="font-weight: bold;" | I
! style="font-weight: bold;" | 3
! style="font-weight: bold;" | Optionale Anforderungen
! style="font-weight: bold;" | I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
! style="font-weight: bold;" | 02.05.2020
|-
! style="font-weight: bold;" | 042
! style="font-weight: bold;" | I
! style="font-weight: bold;" | 4
! style="font-weight: bold;" | Meilensteine
! style="font-weight: bold;" | I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
! style="font-weight: bold;" | 02.05.2020
|-
| 043
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 4.1
|Erstellung des Lastenhefts
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 05.05.2020
|-
| 044
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 4.2
|Funktionaler und technischer Systemplan
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 12.05.2020
|-
| 045
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 4.3
|Komponentenspezifikationen
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 19.05.2020
|-
| 046
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 4.4
|Simulink/Modell und MATLAB-Parameterdatei
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 09.06.2020
|-
| 047
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 4.5
|Komponentetest in der Form eines Unittestberichts
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 16.06.2020
|-
| 048
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 4.6
|Integrationstest in der Form eines Modultestberichts
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 23.06.2020
|-
| 049
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 4.7
|Systemtest in der Form eines Systemtestberichts
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 08.07.2020
|-
| 049
! style="font-weight: bold;"| A
! style="font-weight: bold;"| 4.7
|Abnahmetest in der Form eines Wiki-Artikels
| I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier
| 19.07.2020
|}
'''Tab.1''': Auszug aus dem Lastenheft


== Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf ==
== Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf ==

Version vom 7. Februar 2021, 19:27 Uhr

Autoren: Isaac Mpidi Bita, Dominik Hermelingmeier
Betreuer: Prof. Göbel


→ zurück zur Übersicht: WS 20/21: Angewandte Elektrotechnik (BSE)


Einleitung

Diese Arbeit wurde im Rahme der Veranstaltung "Angewandte Elektronik" im Masterstudiengang "Business and Systems Engineering" (BSE/BaSE) angefertigt. Es werden folgende Ziele verfolgt:

  • Auswertung von Sensorinformationen
  • Ansteuerung von verschiedenen Sensoren und Aktuatoren
  • Verarbeitung von Signalen im Rahmen der Mess- und Regelungstechnik mit einem Microcontroller

Die Veranstaltung wird mit einem mechatronischen Projekt begleitet, welches die folgenden Phasen beinhaltet:

  • Projektplanung und Schaltungsentwurf
  • Beschaffung der Bauteile und Materialien
  • Entwicklung (z. B. Platinenlayout) und Fertigung mit anschließender Inbetriebnahme
  • Projektdemonstration, -abnahme und -dokumentation

Heutzutage spielt das Konzept "SMART" eine wichtige Rolle in zahlreichen alltäglichen Bereichen. In der Landwirtschaft gewinnt der Einsatz moderner Techniken, genauer gesagt Informations- und Kommunikationssysteme, immer mehr an Bedeutung. Diese Revolution wird in dem Bereich als "Landwirtschaft 4.0" bezeichnet. Im Rahmen des Moduls "Angewandte Elektrotechnik" ist das Projekt SmartFarm entstanden.

Das Projekt "SmartFarm" verfolgt das Ziel, mit Sensorsystemen und Aktuatoren die Tierhaltung im Einklang mit den Tieren zu erleichtern und zu optimieren. Der Fokus liegt auf der einer Tür- und Helligkeitssteuerung in einem Hühnerstall. Zudem besteht die Möglichkeit, sowohl die Tür als auch die Lampe manuell anzusteuern. Das Projekt "SmartFarm" bietet viele weitere Erweiterungsmöglichkeiten, die im Ausblick eingegangen wird.

Ein geschlossener Stall schützt die Hühner über Nacht vor Raubtieren. Die Türsteuerung verschafft dem Tierhalter Unabhängigkeit und Flexibilität beim Öffnen und Schließen der Tür. Aus der Lampensteuerung resultiert eine erhöhte Legeleistung in der dunklen Jahreszeit durch einen künstlich verlängerten Tag.

Anforderungsmanement

Allgemeine Projektanforderungen

  • Entwurf eines mechatronischen Systems für die Helligkeit- und Türsteuerung eines Hühnerstalls
  • Erfassung der Helligkeit bzw. der Zeit für die Öffnung der Tür
  • Erfassung der Helligkeit bzw. der Zeit für die Helligkeitsteuerung
  • Erarbeiten einer alternativen Lösung für die manuelle Türsteuerung (unabhängig von der Helligkeit)
  • Vorstellung und Erarbeiten eines Konzepts für eine geregelte Bewegung der Tür
  • Erarbeitung einer Energieversorgungssystem für das System
  • Softwareentwicklung nach HSHL Standard in SVN

Lastenheft

Detaillierte Anforderung werden in einer Lastenheft in Form eines Excel-Tabelle zusammengefasst. Diese gliedert sich in die folgenden Punkten entsprechend SysML-Standard:

  1. Projektziel
  2. Functional Requirements
  3. Physical Requirements
  4. Usability Requirements
  5. Business Requirements
  6. Performance Requirements
  7. Non-functional Requirements
  8. Extended Requirements
  9. Meilensteinen
ID Typ (I = Info, A = Anforderung) Kapitel Inhalt Ersteller Datum
REQ-000 I 0 Projektziel I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-001 A 0.1 Mit Sensorsystemen und Aktuatoren die Tierhaltung im Einklang mit den Tieren erleichtern und optimieren. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-100 I 1 Functional Requirements I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-110 A 1.1 Ein mechatronisches System für die Helligkeit- und die Türsteuerung muss entworfen werden. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-140 A 1.3 Der Zustand der Tür und der Lampe müssen nur an bestimmsten Zeiten im Automatik-Betrieb geändert werden. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-150 A 1.4 Die Tür muss bei ausreichende Außenhelligkeit aufgehen, andersfalls muss es zu sein. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-200 I 2 Physical Requirements I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 02.05.2020
REQ-210 A 2.1 Ein Gehäusekonzept muss erarbeitet werden. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-210 A 2.2 Der ausgewählte Motor muss die Tür heben können. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-230 A 2.3 Die Masse der Tür muss auf keinen Fall ein Wert von 5 Kg überschreiten. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-240 A 2.4 Die Länge des Seils muss eine komplette Öffnung bzw. Schließung der Tür ermöglichen I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-250 A 2.5 Die Zugfestigkeit des Seils muss dem Heben und Senken der Holztür standhalten. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-300 I 3 Usability Requirements I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 02.05.2020
REQ-310 A 3.1 Eine alternative Lösung zur manuelle Ansteuerung muss angeboten werden. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-311 A 3.1 Es muss eine Möglichkeit bestehen, jeder Zeit die Tür zu öffnen bzw. zu schließen. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020
REQ-312 A 3.2 Es muss eine Möglichkeit bestehen, jeder Zeit die Beleuchtung an- bzw. auszuschalten. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 20.10.2020


027 A 2.1.1 Das Projekt geht bei der Entwicklung nach dem V-Modell vor. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 02.05.2020
029 A 2.1.3 Als Versionsverwaltungstool wird SVN eingesetzt. I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 02.05.2020
032 I 2.2 Qualitätssicherung: I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 02.05.2020
033 A 2.2.1 Sowohl für die implementierte Software als auch für die Modelle müssen

geeignete Tests erstellt werden:

  • Unittests zum Testen der Komponenten
  • Integrationstests zum Testen von Module
  • Systemtests zum Testen des gesamten Modells
  • Abnahmetests für die Endabnahme des gesamten Projektes
 I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 02.05.2020
039 I 3 Optionale Anforderungen I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 02.05.2020
042 I 4 Meilensteine I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 02.05.2020
043 A 4.1 Erstellung des Lastenhefts I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 05.05.2020
044 A 4.2 Funktionaler und technischer Systemplan I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 12.05.2020
045 A 4.3 Komponentenspezifikationen I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 19.05.2020
046 A 4.4 Simulink/Modell und MATLAB-Parameterdatei I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 09.06.2020
047 A 4.5 Komponentetest in der Form eines Unittestberichts I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 16.06.2020
048 A 4.6 Integrationstest in der Form eines Modultestberichts I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 23.06.2020
049 A 4.7 Systemtest in der Form eines Systemtestberichts I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 08.07.2020
049 A 4.7 Abnahmetest in der Form eines Wiki-Artikels I. Mpidi Bita & D. Hermelingmeier 19.07.2020

Tab.1: Auszug aus dem Lastenheft

Funktionaler Systementwurf/Technischer Systementwurf

Eingabe:

  • Helligkeitssensor: Helligkeitsaufnahme
  • Touch-Sensor: Manuelle Ansteuerung der Tür und der Lampe
  • Ultraschallsensor: Regelung der Türgeschwindigkeit

Mikrocontroller: Systemsteuereinheit

Ausgabe:

  • UV-Lampe: Erzeugt künstliches Tageslicht im Stall
  • Türsteuerung: Ein Motor öffnet oder schließt die Tür
Abb.1: Funktionaler Entwurf - Projekt SmartFarm


Komponentenspezifikation

Umsetzung (HW/SW)

Komponententest

Ergebnis

Zusammenfassung

Lessons Learned

Projektunterlagen

Projektplan

Projektdurchführung

YouTube Video

Ausblick

Weblinks

Literatur

→ zurück zur Übersicht: WS 20/21: Angewandte Elektrotechnik (BSE)

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