Bachelor Elektrotechnik und Informationstechnik
Ob im Motor einer Waschmaschine, im Generator eines Kraftwerks oder im Mikrochip eines Computers. Elektrotechnik und Informationstechnik sind allgegenwärtig. Ohne sie funktioniert weder Mobiltelefon noch Computer, Flugzeug oder Auto und die Wohnung bliebe kalt und dunkel.
Elektrotechnik und Informationstechnik sind gekennzeichnet durch schnellen Wandel und permanente Innovation. Leistungsfähige elektronische Geräte und Systeme spielen eine Schlüsselrolle in Wirtschaft und Gesellschaft. Aber auch klassische Industrieprodukte, wie z.B. Werkzeugmaschinen, Automatisierungstechnik oder Produktionsanlagen, enthalten zahlreiche elektrotechnische und elektronische Komponenten.
Die klassische Einteilung der Elektrotechnik in Starkstrom- und Schwachstromtechnik finden Sie heute nur noch selten. Die Wissensgebiete sind stark aufgefächert und bieten das Umfeld für viele Interessen: Automatisierungstechnik, Nachrichten-/Kommunikationstechnik und die Technische Informatik sind Schlüsselgebiete in der Anwendung. Hinzu kommen neben dem Basiswissen die elektrische Messtechnik, die Regelungstechnik, die Digitaltechnik sowie die analoge Schaltungstechnik und Elektronik mit ihren Anwendungen. Die Grenzen zwischen den einzelnen Bereichen sind fließend. Mit zunehmender Verbreitung der Anwendungen ergeben sich viele weitere Spezialisierungsgebiete.
Ingenieurinnen und Ingenieure der Elektro- und Informationstechnik sind auf dem Arbeitsmarkt gefragte Fach- und Führungskräfte mit exzellenten Berufsaussichten, denn gemessen an Umsatz- und Beschäftigungszahl gehört die Elektrotechnik und Informationstechnik neben dem Maschinen- und Automobilbau zu den drei größten Industriezweigen Deutschlands.
Vertiefungsrichtungen
Unter Automatisierungstechnik versteht man die Steuerung und Regelung von einzelnen Geräten wie z.B. einer Waschmaschine, eines Roboters, einer Motordrehzahl sowie von kompletten Anlagen und Systemen wie z.B. einer PKW-Montage, eines Flugzeugs im Landeanflug oder einer Destillationskolonne in der chemischen Industrie. Hierbei werden von einem Sensor die erforderlichen Messwerte erfasst, über elektrische Verbindungen (Bussystem) dem steuernden Prozessrechner zugeführt und die berechneten Stellsignale über Stellglieder ausgegeben.
Die Ausbildung in der Vertiefung Automatisierungstechnik geschieht in den vier Teilbereichen Steuerungstechnik, Regelungstechnik, Datentechnik und Leistungselektronik/Antriebstechnik.
- In der Steuerungstechnik wird der Student mit dem Aufbau und der Programmierung von speicherprogrammierbaren Steuerungen, der Wirkungsweise von Robotern, der Programmierung von numerisch gesteuerten Werkzeugmaschinen und den Prinzipien verschiedener Bussysteme vertraut gemacht.
- In der Regelungstechnik werden die Grundlagen der Regelungstechnik sowie die Programmierung digitaler Regler behandelt.
- Die Datentechnik behandelt vertieft die Anwendung der Programmiersprachen, den Aufbau und die Programmierung von Mikrocontrollern, den Einsatz von Rechnern in Echtzeitsystemen.
- Im Bereich der Leistungselektronik/Antriebstechnik werden der Aufbau und die Wirkungsweise der unterschiedlichen Motoren (Gleichstrommotor, Asynchronmotor, Synchronmotor) deren Ansteuerung mit Mitteln der Leistungselektronik sowie das Zusammenwirken mit der zu steuernden Anlage (Antriebstechnik) untersucht.
Die spätere Berufstätigkeit findet aufgrund des fachübergreifenden Charakters der Automatisierungstechnik in den unterschiedlichsten Industriezweigen statt. Dazu gehören mittelständische und Großbetriebe der Elektrotechnik und des Maschinen- und Fahrzeugbaus.
Jeder hat eine Menge Kommunikationstechnik zu Hause, z.B. CD-Spieler, Handy, Computermodem, Schnurlostelefon oder einen digitalen Fernsehempfänger. Das sind alles hochentwickelte kommunikationstechnische Geräte, deren häufig komplizierten Probleme der Übertragung und Verarbeitung von Nachrichtensignalen mit modernster Technik gelöst werden. Dabei werden höchstintegrierte Spezialchips, universelle Signalprozessoren oder spezielle Hochfrequenz-Schaltkreise eingesetzt.
Oft werden heute die Ausdrücke Nachrichtentechnik oder Informationstechnik auch für die Kommunikationstechnik verwendet. Aus der Vielzahl von beruflichen Tätigkeiten des Kommunikationstechnik-Ingenieurs seien nur einige genannt:
Er arbeitet in der Praxis an Verfahren der Übertragung oder Signalverarbeitung, an Messsystemen, Simulationen, entwickelt Schaltungen, programmiert Logikbausteine und Prozessoren oder implementiert Kommunikationsprotokolle. Ebenso stellen sich Aufgaben im Betrieb von Netzen, im Service, bei der Projektierung oder im Verkauf.
Dabei arbeitet heute niemand mehr allein in der stillen Ecke, sondern jeder ist eingebunden in weitverzweigte Betriebsabläufe und kollegiale Teamarbeit. Deshalb legen wir auch viel Wert auf die Entwicklung sogenannter sozialer Kompetenzen.
In unseren Labors stehen für die Ausbildung modernste Geräte und Softwaresysteme bereit. Damit können die Themen des im Seminarstil in kleinen Gruppen abgehaltenen Unterrichts praktisch vertieft werden. Von der Antennenmessanlage in Hörsaaldimensionen bis zur Programmierung von Mikrometer-Struktur-ICs, von Softwarepaketen zur Simulation komplexer Hochfrequenz-Schaltungen oder ganzer Nachrichtensysteme bis zum kommerziellen Mobilfunkmessplatz, von der optischen Laserkopplung bis zu Signalprozessor-Entwicklungssystemen können die Studierenden die ganze Bandbreite der Kommunikationstechnik nachvollziehen.
Im Kontakt mit Industrie und Wissenschaft beziehen wir, entsprechend dem rasanten Tempo in der Weiterentwicklung der Kommunikationstechnik, die neuesten Technologien in die Ausbildung ein.
Maschinelles Lernen, Deep Learning und künstliche Intelligenz
Kein anderes Fachgebiet hat die Ingenieurwissenschaften in den letzten Jahrzehnten schneller und stärker geprägt als maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz. Deep Learning als Teilgebiet des maschinellen Lernens führte im letzten Jahrzehnt zu einer Revolution, die unser alltägliches Leben bereits jetzt nachhaltig verändert, und die Revolution setzt sich rapide fort. Kaum eine moderne Entwicklung kommt mehr ohne Anwendung dieser Technologien aus. In den Ingenieursdisziplinen ist die Elektrotechnik dabei besonders stark mit dem maschinellen Lernen verwoben: autonomes Fahren, Industrie- und Assistenzrobotik, Steuerungs- und Automatisierungstechnik leben von einer möglichst präzisen Umfeldwahrnehmung und Interpretation sowie einer vorausschauenden Planung. Auch weitere Teildisziplinen der Elektrotechnik wie die Energie- und die Kommunikationstechnik profitieren wesentlich von den Methoden des maschinellen Lernens.
Warum maschinelles Lernen und Elektrotechnik?
Die Entwicklung neuer, theoretisch relevanter Verfahren des maschinellen Lernens ist oft eine interdisziplinäre Aufgabe der Mathematik, Informatik und der Elektrotechnik, häufig unter Verwendung von Methoden der Wahrscheinlichkeitstheorie und Statistik. Ein erfolgreicher praktischer Einsatz der Methoden erfordert dabei immer fundierte Kenntnisse aus dem Fachbereich der Problemstellung (der „Anwendungsdomäne“).
Für die Anwendungsfelder der Elektrotechnik müssen die Methoden an die Gegebenheiten angepasst werden und Modellarchitekturen adaptiert oder neu entworfen und mit geeigneten Daten trainiert werden. Während das Training häufig auf Systemen mit großer Rechenleistung erfolgen kann, muss das Ausrollen (das „Deployment“) des Systems auf die Zielsysteme der Endanwender mit wesentlich geringerer Rechenleistung auskommen. Dies führt zu speziellen Architekturen und Implementierungstechniken.
Die Datenbereitstellung, die Interpretation der Ergebnisse und die Kommunikation mit den Anwender:innen, insbesondere das Wecken des Verständnisses, was mit diesen Technologien effizient möglich ist und was nicht, spielen dabei ebenfalls eine entscheidende Rolle.
Wie sind die Aussichten?
Bewerber:innen mit Kenntnissen im Bereich des maschinellen Lernens und solidem Hintergrund in Elektrotechnik oder technischer Informatik sind branchenübergreifend sehr gefragt. Unsere Absolvent:innen wenden maschinelles Lernen erfolgreich in der Automatisierungstechnik, Automobiltechnik, Chipfertigung, Kommunikation, Logistik, Pharmaindustrie und der Zulieferindustrie an.
Der erfolgreiche Bachelorabschluss mit Schwerpunkt maschinelles Lernen ermöglicht (bei Vorliegen der Zulassungsvoraussetzungen) einen nahtlosen Übergang in den Masterstudiengang, in dem die Themen in verschiedenen Anwendungsgebieten vertieft werden. Im Anschluss ist auch eine Karriere in der Forschung inkl. Promotion möglich. Derzeit promovieren an der Fakultät eine ganze Reihe von Doktorand:innen an zwei Instituten in Themengebieten rund um das maschinelle Lernen.
Welche Inhalte werden im Studium vermittelt?
Im Bachelorstudiengang („Elektro- und Informationstechnik mit Schwerpunkt maschinelles Lernen“) erwerben Sie zunächst solide Kenntnisse in Elektrotechnik und technischer Informatik. Daneben werden mathematische Grundlagen des maschinellen Lernens, ein Überblick über die wichtigsten Verfahren des maschinellen Lernens sowie das Deployment von typischen KI-Modellen auf Zielsysteme theoretisch und in praktischen Übungen vermittelt. Dabei kommen auch aktuelle Hardware und Software-Frameworks zum Einsatz. Weiterhin erlernen Sie Grundlagen der digitalen Signal- und Bildverarbeitung und erschaffen und programmieren autonome Systeme in diversen Projekten selbst.
Technische Informatik (Computer Engineering) findet ihre Anwendungen nahezu überall in Wirtschaft, Industrie, Forschung und Entwicklung und Verwaltung, aber auch in vielen Bereichen des privaten Lebens. Als Technische Informatikerin oder Informatiker sind Sie weder auf eine bestimmte Region, noch auf einen bestimmten Anwendungsbereich festgelegt. Während ihres Berufslebens werden Sie immer wieder mit neuen, spannenden Fragestellungen konfrontiert. Und das bei ausgezeichneten Berufsaussichten.
Die Technische Informatik befasst sich in Lehre und Forschung mit den apparativen Grundlagen der Informatik, d. h. mit der Hardware und den hardwarenahen Problemen von Rechensystemen. Dies schließt insbesondere die Architektur, den Entwurf, die Organisation und den Betrieb sowie die technische Anwendung von Datenverarbeitungs-(DV-) Einrichtungen ein.
Viele Anwendungsgebiete in Forschung, Wirtschaft und Verwaltung setzen lokale und zunehmend globale Netzwerkstrukturen zwischen den Rechnern, d. h. PCs, Workstations sowie eng oder lose gekoppelten Multirechnereinheiten voraus. Zum stabilen und wirtschaftlichen Betrieb ist ein effektives Management dieser Netze erforderlich, um über den lokalen Bereich hinaus weltweit transparente und sichere Dialog- und Kommunikationsfähigkeiten zu ermöglichen.
Die Technische Informatik unterscheidet sich von der "reinen" Informatik hauptsächlich durch den Hardwarebezug. Die Aufgaben sind maschinennah und behandeln sehr oft die Schnittstelle zwischen Hardware und Software. Deshalb erfolgt auch oft die Entwicklung von Hard- und Software Hand in Hand in einem Projekt. Ein weiteres Stichwort sind auch die sogenannten Embedded Systeme, bei denen der Computer als solcher nicht in Erscheinung tritt - also Systeme zum Messen, Steuern und Regeln anderer Komponenten. So finden Sie heute in einem Auto der gehobenen Klasse mehr als ein Dutzend Computer. Eine weitere wichtige Rolle spielen die Datenkommunikation und die Vernetzung von Computersystemen.
Der Studienschwerpunkt Technische Informatik hat das Ziel, Sie auf allen Gebieten der Datenverarbeitung (insbesondere Hardware von Datenverarbeitungsanlagen sowie höhere und systemnahe Programmiersprachen) berufsfähig zu machen. Er bietet eine umfassende Darstellung der informationstechnischen Bereiche der Elektrotechnik an. Sie werden gründlich mit den Gebieten Digitaltechnik, Rechnerarchitekturen und Mikrocomputer, Datenkommunikation und Computernetze, Hochsprachen und Betriebssysteme vertraut gemacht. Einführungen die Schaltungstechnik, die Nachrichtentechnik, die Signalverarbeitung, die Mikroelektronik und die Regelungstechnik schaffen eine Verbindung zu den anderen Gebieten der Elektrotechnik.
Die Vertiefungsrichtung Technische Informatik wird von den Säulen Digitaltechnik, Rechnerhardware, Datenkommunikation und Softwaretechnik getragen. Zur Basis der Digitaltechnik gehören die Logikprogrammierung für integrierte Schaltkreise, Logikentwurfsmethoden und der Einsatz von professionellen Hardware-Entwurfswerkzeugen. Die Technische Informatik befasst sich weiterhin mit dem funktionellen Aufbau von Computern und den zugehörigen Geräten sowie mit dem logischen Entwurf von Rechnern, Geräten und Schaltungen (Rechnerarchitektur, Rechnerorganisation, Mikroprozessortechnik).
Die Mikroprozessortechnik nimmt dabei eine Schlüsselstellung ein, da mit ihr der Zugang zur Computertechnik aufgebaut wird. Die Programmierung von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern in maschinennaher und höherer Programmiersprache wird in Vorlesungen und Praktika erarbeitet.
Der Hardwareteil wird ergänzt durch objektorientierte Programmiersprachen, moderne Softwaretechnologien und -Entwurfsprinzipien sowie Vorlesungen über Betriebssysteme (Standard- und Echtzeitbetriebssysteme) und Prozessdatenverarbeitung. Daneben erfahren Sie, wie mit Methoden der digitalen Bildverarbeitung und Mustererkennung Satellitenbilder analysiert, Schrauben auf einem Fließband erkannt werden oder ein mobiler Roboter seinen Weg findet.
Die Studierenden werden nicht nur mit Rechnerhardware, Softwareverfahren und -systemen vertraut gemacht, sondern auch mit Grundlagen der heutigen und zukünftigen Systeme der Daten- und Telekommunikation. Multimedia, Mobilfunk, ISDN, GSM, UMTS, LAN und WAN (lokale und Weitverkehrsnetze), Internet, Rechner- und Netzwerksicherheit sowie vieles andere bleiben keine leeren Schlagworte, sondern werden im Studium mit Leben gefüllt und praktisch erprobt.
Ein einheitliches Bild vom Ingenieurberuf Elektroingenieur/in gibt es auch in der Informationstechnik nicht. Unabhängig vom jeweiligen Aufgabenbereich suchen sie nach zweckmäßigen, praktischen und wirtschaftlichen Lösungen unter Einbeziehung der neuesten naturwissenschaftlichen und technischen Erkenntnisse. Darüber hinaus stützen sie sich bei ihrer Tätigkeit auch auf Intuition, Phantasie und schöpferisches Vorstellungsvermögen. In der Informationstechnik tätige Ingenieure und Ingenieurinnen befassen sich mit der Erzeugung, Verarbeitung und Übertragung von Informationen (Sprache, Text, Bild, Daten) und dabei besonders mit den Schnittstellen in der Informationsübertragung zwischen Menschen, zwischen Mensch und Maschine und zwischen Maschinen.
Ingenieure und Ingenieurinnen der Informationstechnik entwickeln, berechnen, konstruieren und erproben neue Geräte, Anlagen und Systeme - vom Computersystem über Mikroprozessoren bis zu Mobilfunksystemen. Andere planen, organisieren und optimieren Arbeitsabläufe, überwachen die Herstellung, Montage, Inbetriebnahme, Instandhaltung und den Betrieb von informationstechnischen Anlagen und Systemen. Auch im Vertrieb dieser Erzeugnisse und dazugehöriger Dienstleistungen, in der anwendungstechnischen Kundenberatung oder in Einkauf und Materialwirtschaft können sie tätig sein.
Wodurch unterscheidet sich ein Studium der Vertiefungsrichtung Allgemeine Elektrotechnik von den anderen Vertiefungsrichtungen oder Studiengängen?
Bei der Allgemeinen Elektrotechnik können Sie ausgewählte Lehrinhalte aller anderen Vertiefungsrichtungen zusammenfassen. Die Auswahl der Inhalte entsprechend Ihrer persönlichen Interessen ermöglicht eine große thematische Breite der Ausbildung, wobei man im Bachelorstudium auf eine Spezialisierung in einem bestimmten Fachgebiet verzichtet. Damit ist eine spätere Spezialisierung in allen Bereichen der Elektro- und Informationstechnik möglich.
Akkreditierung
