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Fruchtbare Zusammenarbeit von Industrie und Hochschulen

Von Liz Callanan, MathWorks

Studenten-Wettbewerbe galten früher als strikt außerlehrplanmäßige Aktivitäten. Heute aber haben sowohl Hochschulen als auch die Industrie ihren Wert erkannt und schätzen diese Form des Wettkampfes als wichtiges Vehikel für die Ausbildung künftiger Ingenieure. Durch solche Wettbewerbe steigern Hochschulen ihre Attraktivität für motivierte Studenten und ermöglichen ihnen, reale ingenieurtechnische Probleme zu lösen und dabei gleichzeitig Teamfähigkeit und Zeitmanagement zu lernen sowie Führungserfahrung zu sammeln. Teilnehmer dieser Wettbewerbe können beim Wechsel in Unternehmen vom ersten Tag an produktiv tätig sein.

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Im Uhrzeigersinn von oben links: RoboCup; MathWorks-Mentor Sameer Prabhu; das Team „Tufts University Nerd Girls“; Tafel mit EcoCAR Planungsdaten; die Tür eines Challenge X-Teilnehmerfahrzeugs; Studenten bei der Verifikation von Entwurfsmodellen; T-Shirt der „Smart Radio Challenge“.

Probelauf mit Anspruch

Mit der vielfältigen Themenpalette, die von der Robotik und Solarenergie über den Bau zukunftsfähiger Fahrzeuge bis hin zur synthetischen Biologie und Software Defined Radios reicht, fordern Studenten-Wettbewerbe angehende Ingenieure auf der ganzen Welt heraus, sich den selben technischen Herausforderungen zu stellen wie ihre Kollegen aus der Industrie – unter den gleichen finanziellen, zeitlichen und ressourcentechnischen Bedingungen. Von den Studenten wird dabei erwartet, parallel zum normalen Studium zusätzlich mit Ausrüstern und Sponsoren zu kommunizieren und den Umgang mit neuer Software zu erlernen.

Sponsoren wie The MathWorks stellen ihnen die benötigte Software, Finanzmittel, Lehrmaterialien, Schulungen und Mentoren zur Verfügung. Sameer Prabhu, Director of Industry Marketing bei The MathWorks, hat Teilnehmerteams der Challenge X als Mentor betreut. Er kann den immensen Zeitdruck bestätigen, unter dem die Studenten stehen: „Ich habe um zwei oder drei Uhr nachts E-Mails bekommen mit dringenden Anfragen wie ‚Ich muss das bis morgen fertig haben, können Sie mir bitte helfen?‘ Man will sie unterstützen, möchte sie auf den richtigen Weg bringen, und das macht großen Spaß.“

Wettbewerbe erzeugen eine Erfahrung der vollständigen Vertiefung in eine Aufgabenstellung, bei der die Studenten ein Projekt vom Anfang bis zum Ende verfolgen. Die eingegangene Verpflichtung kann von einem Semester bis hin zu mehreren Jahren dauern. Die Teilnehmer lernen dabei mehr als nur Problemlösungsstrategien. Sie entdecken beispielsweise, dass ein gemein sames Ziel nur ein Element dessen ist, was ein erfolgreiches Team ausmacht. „Ich war überrascht, wie wichtig es war, alle auf eine gemeinsame Wellenlänge zu bringen, mit den gleichen Werkzeugen auf der gleichen Plattform zu arbeiten und die gleiche Sprache zu sprechen, obwohl sich doch alle dem Projekt in dem Wissen angeschlossen hatten, dass wir ein Auto bauen wollten“, bemerkt dazu Nii Armar vom Team „Vehicle Design Summit“ des MIT.

Weitreichende Wirkung

Die Zusammenarbeit von Hochschulen und Industrie bringt beiden Seiten bleibenden Nutzen. Wettbewerbe haben beispielsweise neue Lehrmaterialien hervorgebracht (Lehrpläne, Praktika und Kurse) und in einigen Fällen sogar technische Innovationen. Durch die enge Kooperation mit führenden Unternehmen erfahren Dozenten zudem, welche Fertigkeiten und Kenntnisse Studenten für den Wechsel in den Beruf mitbringen sollten und können dem in Lehrplänen und Kursinhalten Rechnung tragen. „Unternehmen haben festgestellt, dass Studenten mit Wettbewerbserfahrung ihren Kommilitonen, die nur den Campus kennen, um zwei Jahre voraus sind“, erklärt Glenn Bower, der seit 1994 Studententeams seiner Fakultät an der University of Wisconsin-Madison als Berater betreut.

In Wettbewerben können Studenten die Lehrinhalte in die richtige Perspektive setzen und erfahren, wie man die Theorie auf reale Probleme bei der Entwicklung eines Gesamtsystems anwendet. Nicht viele Ingenieure erhalten diese Gelegenheit. Solche Studenten sind darum auch später auf dem Arbeitsmarkt besonders gefragt. „Diese Absolventen nehmen echte Industrieerfahrung in den Bereichen Regelungstechnik, Elektrotechnik und Mechanik mit auf die Jobsuche“, bemerkt dazu Cindy Svestka, früher selbst Teilnehmerin an studentischen Wettbewerben und heute Executive Technical Assistant und Business Process Manager im Bereich der Integration von Antriebssträngen bei General Motors. „Wenn wir einen Challenge X-Teilnehmer einstellen, wissen wir, dass er versteht, wie bei uns Fahrzeuge entwickelt werden und dass er in einem funktionsübergreifenden Team arbeiten kann.“

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Ein Studententeam bei der gemeinsamen Begutachtung ihrer Arbeit mit Schiedsrichtern beim Formula SAE-Wettbewerb 2009 in Brooklyn, Michigan.

Zurück zu den eigenen Wurzeln

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Frank Falcone ist Fahrzeugsystemingenieur am Argonne National Laboratory und früherer Leiter des Challenge X-Teams der San Diego State University. Die von 2005 bis 2008 laufende Challenge X forderte Ingenieursstudenten auf, den Energieverbrauch und die Emissionen eines vorhandenen Crossover-Fahrzeugs zu senken.

Ich wusste, dass ich mit Autos arbeiten wollte, als ich etwa zweieinhalb Jahre alt war, auf der Stoßstange eines rostigen alten Mercedes-Benz aus den 60er Jahren stand, und zusah, wie mein Vater die Vergaser synchronisierte. Er war Maschinenbauingenieur und ich trat in seine Fußstapfen.

Als wir nach einer Universität für mich suchten, führte uns unser Weg an die San Diego State University. Auf einer Messe auf dem Campus sah ich einen roten Hybrid-Sportwagen und nahm mir vor, dass ich auf jeden Fall irgendwie an diesem Auto mitarbeiten wollte. Während meines Abschlussjahres an der San Diego State wollte ich Erfahrung sammeln, die sich mehr auf den praktischen Automobilbau bezog, und so kam ich zur Challenge X.

Durch die Challenge X wurde mir klar, dass ich als Ingenieur auf dem Gebiet alternativer Treibstoffe arbeiten wollte. Eigentlich hatte ich nach meinem Abschluss gar nicht weiterstudieren wollen, aber ich war vom ersten Jahr der Challenge X so begeistert, dass ich beschloss, weiterzumachen und bis zum Ende dabei zu bleiben.

Ich war dann dreieinhalb Jahre lang Leiter des Challenge X-Teams der San Diego State. In dieser Funktion musste ich Teammitgliedern, Mentoren, Sponsoren und Zulieferern die richtigen Fragen stellen und Expertenwissen ausfindig machen, wenn dies uns selbst fehlte. Das hat mich wachsen lassen auch in Bezug auf meine Fähigkeit, Dinge anzupacken und mit verschiedenen Persönlichkeiten zurecht zu kommen. Um das Team zusammenzuschweißen, sind wir in Lokale gegangen und haben dort Karaoke gesungen. Die Regel lautete: Wenn du das Auto fahren willst, musst du zuerst singen.

Ich war dann dreieinhalb Jahre lang Leiter des Challenge X-Teams der San Diego State. In dieser Funktion musste ich Teammitgliedern, Mentoren, Sponsoren und Zulieferern die richtigen Fragen stellen und Expertenwissen ausfindig machen, wenn dies uns selbst fehlte. Das hat mich wachsen lassen auch in Bezug auf meine Fähigkeit, Dinge anzupacken und mit verschiedenen Persönlichkeiten zurecht zu kommen. Um das Team zusammenzuschweißen, sind wir in Lokale gegangen und haben dort Karaoke gesungen. Die Regel lautete: Wenn du das Auto fahren willst, musst du zuerst singen.

In MathWorks-Schulungscamps haben wir Kurse zu Model-Based Design absolviert und gelernt, wie man ein Fahrzeug modelliert, eine Architektur entwickelt und Regelungs- und Steuerungssoftware integriert. Der Berater aus unserer Fakultät und unser Industriementor halfen uns, auch dann den Überblick zu behalten, wenn der Druck enorm war.

Studentische Wettbewerbe geben einem die Möglichkeit, wichtige ingenieurtechnische Beiträge zu leisten, obwohl man eigentlich noch lernt. In einem Unternehmen dauert es oft Jahre, bis einem Entwicklungsaufgaben dieser Tragweite anvertraut werden. Nachdem ich meinen Master an der San Diego State gemacht hatte, habe ich eine Stellung am Argonne National Laboratory angenommen. Ich habe als technischer Koordinator angefangen und bin in die Rolle eines Fahrzeugsystemingenieurs hineingewachsen. Heute schließt sich der Kreis für mich: Ich bin dafür verantwortlich, die drei Jahre dauernde EcoCAR Challenge mitzugestalten, die im August 2008 begonnen hat.

Ein Studenten-Team entwickelt das erste von einer Universität gebaute Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug der Welt

Während der vier Jahre dauernden Challenge X haben Studenten der University of Waterloo (Ontario, Kanada) einen Chevrolet Equinox in ein emissionsfreies Wasserstoff-Brennstoffzellenfahrzeug umgebaut. Das Team der University of Waterloo war das einzige, das Wasserstoff als Hauptantriebsquelle auswählte. Eine Wasserstoff-Brennstoffzelle erzeugt elektrische Energie durch die Reaktion von Wasserstoff und Sauerstoff zu Wasser. Diese Technik in ein bestehendes Fahrzeug zu integrieren ist sehr schwierig, denn es müssen nahezu sämtliche Antriebsaggregate ausgetauscht werden.

In Kanada zu arbeiten bedeutete einen zusätzlichen Nachteil für das Team, weil es Fahrzeugdaten für empirische Modelle nur in den acht wärmeren Monaten des Jahres sammeln konnte. Von Dezember bis März liegen die Temperaturen in Ontario zwischen 0 und -20°C. Die Wasserstoff-Brennstoffzelle konnte aber unter -2°C nicht eingesetzt werden.

Um auch im Winter produktiv zu bleiben, setzte das Team auf Software- und Hardware-in-the-Loop-Simulationen. Es entwickelte dazu Simulink®-Modelle, die mit dem Powertrain Systems Analysis Toolkit (PSAT) des Argonne National Laboratory erzeugt wurden, und ermittelte damit die optimale Architektur für den Antriebsstrang.

Von The MathWorks weltweit gesponserte Wettbewerbe

Eine vollständige Auflistung finden Sie hier.

EurobotBau eines Roboters, der die im jeweiligen Jahr gestellte Aufgabe bewältigt - 2009 ist dies der Bau des höchsten Tempels in Atlantis.
EcoCAR: The NeXt ChallengeEntwicklung und Bau fortschrittlicher Fahrzeuge mit voll funktionsfähiger Elektronik, sowie Hybrid-, Plug-In- und Brennstoffzellen-Technik; Ziel ist die Verbesserung der Energieeffizienz sowie die Reduktion des Ausstoßes von Treibhausgasen.
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Veröffentlicht 2009 - 91785v00

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