Inhalte des Studiums
Worin die besondere Bedeutung dieses Studiums liegt

Das Internet of Things (IoT), selbstfahrende Autos, intelligente Roboter, Smart Home, Cloud-Computing, Soziale Netze, die Digitale Fabrik mit Predictive Maintenance oder die Smart City mit intelligenter Verkehrssteuerung – all diese Entwicklungen haben eine gemeinsame, digitale Basis:
Software, Elektronik (Hardware) und digitale Kommunikation (Vernetzung).

Die Software sagt, was zu tun ist. Die Elektronik setzt es um. Und die Kommunikation ist das „Nervensystem“ und sorgt für den Informationsfluss. Nur gemeinsam können sie Dinge überhaupt bewegen. Erst ihre Kombination macht aus isolierten Inseln ein funktionsfähiges Gesamtsystem. Alle drei Kompetenzen sind nötig, damit Systeme funktionieren – heute und in Zukunft.
 

Im Studium Hardware-Software-Design sind diese drei Kompetenzen aus Software, Elektronik (Hardware) und digitale Kommunikation vereint. Sie bilden interdisziplinär ein gemeinsames Ganzes, wo

• die Hardware-Entwicklung sich der besonderen, integrierten Computersysteme inkl. Chip-Design widmet,
• die Software-Entwicklung sich mit Informatik samt Embedded Software befasst, und
• die digitale Kommunikation sich der Vernetzung und Interaktion mit der Umwelt widmet.

Damit Produkte intelligent werden und das Internet der Dinge Realität wird, müssen diese „Dinge“ über einen integrierten Computer verfügen. Dieser muss besondere Anforderungen erfüllen:

• möglichst klein,
• energiesparend und
• entworfen für eine bestimmte Aufgabe.

Das erfordert eine Hardware-Entwicklung in Form von hochintegrierten Computer-Systemen, wo der moderne Chip-Entwurf im Mittelpunkt steht. Inzwischen werden komplette Systeme auf einem einzelnen Chip realisiert – man spricht von SoC (System-on-Chip). Die klassische Hardware-Entwicklung, also konventioneller Platinen-Entwurf und Auflötung von Elektronik-Bauteilen durch Bestückungsautomaten, erfährt deshalb zunehmend Konkurrenz durch modernes Chip-Design, wo die Bauteile weitgehend im Chip integriert werden.‌‍

Das Studium trägt diesem Wandel Rechnung und vermittelt das Handwerkszeug, um solche modernen integrierten Systeme (Mikrochips) zu konzipieren, zu designen und zu realisieren. Das geht bis zur Entwicklung des eigenen Prozessors (CPU) während des Studiums.

In der Hardware-Entwicklung wird unter anderem gezeigt

• wie Mikroelektronik und Mikroprozessoren heute richtig eingesetzt werden,   
• wie der Entwurf integrierter Schaltungen (Chip-Design auf Basis von FPGA bzw. ASIC) erfolgt, und
• wie sich ganze Systeme auf einem Mikrochip realisieren lassen (SoC - System-on-Chip).

Die Basis bilden Entwicklerboards wie Arduino, Galileo, Raspberry Pi, BeagleBone, Panda, Odroid, Parallella, NVIDIA Jetson und natürlich unsere Eigenentwicklung – das APUS-Entwicklerboard. Auch Spezial-Boards wie im Squadrone-Projekt sind möglich. Als Industriepartner sind etwa die britische Chip-Schmiede ARM wie auch Infineon Technologies und der Weltmarktführer Intel mit dabei.

Die Informatik legt den Grundstein für die professionelle Software-Entwicklung. Besonders hoch sind die Qualitätsanforderungen an die Software bei den integrierten Computersystemen: Ihr Ausfall kann Autos, Ampelsteuerungen, Roboter oder Teile der Energieversorgung stilllegen. Die Folgeschäden sind ungleich höher verglichen mit Problemen auf Notebooks oder Smartphones.

Moderne Software-Entwicklungsmethoden und agile Prozessmodelle bilden die Leitlinie in der Durchführung von Software-Projekten im Studium. Architektur- und Design-Pattern sorgen für die erforderliche Struktur in der Software-Applikation. Und für moderne Mehrkern-Prozessoren wird parallele Software auf hohem Niveau entwickelt.

Um integrierte Computersysteme zum Leben zu erwecken, braucht es allerdings mehr als nur diese klassische Software-Entwicklung. Diese integrierten Systeme funktionieren mit sog. Embedded Software oder Firmware. Mit wenig Rechenleistung und kaum Speicher ausgestattet, müssen sie dennoch prompt und zuverlässig reagieren. Eine besondere Herausforderung, der sich die professionelle Embedded Software-Entwicklung im Studium widmet.

Die Besonderheit ist die große Vielfalt: Das Studium befähigt nicht nur zur Software-Entwicklung auf PC oder Notebook, sondern auch für Autoschlüssel, Smartwatch, Brandmelder, Roboter, Drohne, Wetterstation, Airbag, Motorsteuerung, autonomes Fahren, intelligente Sensoren, TV-Gerät, Alarmanlage, Blutdruckmesser, Herzschrittmacher uvm. sowie allem was am Internet of Things teilnimmt. Dies erfordert Embedded Software und spezielles Entwicklungs-Know-how, wie es im Studium gezeigt wird.

Zu unseren Industriepartner zählen neben den vielen heimischen Betrieben auch Unternehmen wie BMW und Audi, Airbus, Bosch, Siemens oder General Electric Medical.

Internet und Funknetze ermöglichen uns Menschen eine einfache und schnelle Kommunikation. Wir bedienen uns hier sozialer Netze wie Facebook oder Twitter, verwenden Cloud-Dienste oder senden E-Mails. Aber auch die technischen Systeme kommunizieren untereinander: Das Navigationssystem mit dem GPS-Satelliten, das Smartphone mit dem Wetterdienst, die Warensendung mit der Paketsortieranlage oder das Auto durch Fahrzeugvernetzung (Car2X-Kommunikation) mit seiner Umgebung. Ohne Vernetzung und Kommunikation gibt es kein Internet der Dinge.

Damit nicht nur wir Menschen sondern auch die Computersysteme Informationen austauschen können, braucht es leistungsfähige Kommunikationstechnik auf allen Ebenen: Das Spektrum reicht von der Datenübertragung innerhalb der Computersysteme über die Vernetzung des Autos bis hin zu moderne Funkstandards mit hohen Übertragungsraten wie dem 5G-Funkstandard, damit Videos am Smartphone oder Tablet flüssig laufen.

Die Vernetzung macht aus Einzelsystemen kommunizierende, virtuelle Gesamtsysteme mit völlig neuen Möglichkeiten. Das erforderliche Wissen wird im Studium vermittelt. Und hier braucht es viele ExpertInnen für die Zukunft.

Abgerundet wird die technische Ausbildung durch die Vermittlung von Personal Skills und ökonomische Bildung, wie es für den Alltag im modernen Unternehmen nötig ist. Neben Englisch werden zusätzliche Fremdsprachen wie Spanisch, Schwedisch oder Japanisch angeboten, die nach individuellem Wunsch belegt werden können.

Teamarbeit und häufige Kommunikation mit dem Kunden sind heute wichtiger denn je, weshalb das Studium auf Persönlichkeitsbildung besonders wert legt und dies in den Studien- und Firmenprojekten praktisch umsetzt. Mit einem Auslandssemester an internationalen Hochschulen oder einem Praxissemester bei renommierten Unternehmen im Ausland können Sie wertvolle internationale Erfahrungen sammeln.

Welche Jobs ihnen damit offen stehen, sehen Sie gleich hier im Berufsbild.