Projektarbeit-MYP/README.md

MYP Druckerverwaltungssystem

Manage Your Printer - Mercedes-Benz Werk 040 Berlin
Vollständige 3D-Drucker Verwaltungsplattform mit Smart-Plug-Technologie

🎯 System-Übersicht

MYP (Manage Your Printer) ist ein System zur zentralen Verwaltung und Steuerung von 3D-Druckern mittels Smart-Plug-Technologie. Es digitalisiert den Reservierungsprozess für mehrere 3D-Drucker und ermögligt eine automatisierte Schaltung der Drucker über WLAN-Steckdosen (TP-Link Tapo P110).

🔑 Kernfunktionen

Benutzer- und Rechteverwaltung

• Registrierung, Login und Rollenkonzept (Admin/Benutzer)
• Administrierende können Drucker und Nutzer verwalten
• Standard-Benutzer können Reservierungen anlegen und Druckjobs verwalten

Drucker- und Auftragsmanagement

• Zentrales Reservierungssystem für Zeitfenster-Buchungen
• Automatische Drucker-Schaltung: Einschalten zum Reservierungsstart, Ausschalten nach Ende
• Herstellerunabhängig: Keine direkte Kommunikation mit 3D-Druckern - ausschließlich Stromsteuerung über Smart-Plug-Steckdosen
• Einfache Integration: Keine Eingriffe in die Druckerhardware erforderlich

Statistikerfassung

• Protokollierung von Nutzungszeiten und abgeschlossenen Druckaufträgen
• Auswertungen (z.B. Gesamtdruckzeit pro Zeitraum)
• Analytics-Dashboard für Effizienzanalysen

Offline-Fähigkeit & Kiosk-Modus

• Autonomer Betrieb ohne Internetzugang nach Installation
• Raspberry Pi Kiosk-Modus: Vollbild-Dashboard vor Ort
• Touch-Interface für aktuelle Druckerbelegungen und Systemstatus

📋 Projektarchitektur

Dieses Repository enthält zwei sich ergänzende Projektarbeiten für die IHK-Abschlussprüfung:

🏗️ Backend-System (Till Tomczak) - KERN-INFRASTRUKTUR

• Entwickler: Till Tomczak
• Fachrichtung: Fachinformatiker für digitale Vernetzung
• Technologie: Flask-basiertes Backend in Python mit SQLite-Datenbank
• Verantwortung: Hardware-Integration, REST-APIs und cyber-physische Vernetzung

📊 Frontend-System (Torben Haack) - BENUTZEROBERFLÄCHE & ANALYTICS

• Entwickler: Torben Haack
• Fachrichtung: Fachinformatiker für Daten- und Prozessanalyse
• Technologie: Next.js-basierte Webanwendung mit erweiterten Analytics
• Verantwortung: Moderne Web-UI, Datenvisualisierung und Benutzerfreundlichkeit

🏗️ Technische Architektur

Cyber-Physische Lösung

┌─────────────────────┐    ┌─────────────────────┐    ┌─────────────────────┐
│   Frontend-Server   │◄──►│   Backend-Server    │◄──►│  Raspberry Pi       │
│   (Port 3000)       │    │   (Port 443/5000)   │    │  (Smart-Plugs)      │
│   Torben Haack      │    │   Till Tomczak      │    │   Till Tomczak      │
│                     │    │                     │    │                     │
│ • Next.js App       │    │ • Flask REST-API    │    │ • TP-Link Tapo P110 │
│ • Analytics UI      │    │ • SQLite Database   │    │ • Hardware Control  │
│ • PWA-Features      │    │ • Smart-Plug API    │    │ • Kiosk Interface   │
│ • HTTPS Client      │    │ • HTTPS Server      │    │ • Offline Operation │
│ • Export Functions  │    │ • Session Management│    │ • Touch Interface   │
└─────────────────────┘    └─────────────────────┘    └─────────────────────┘

Kommunikations-Architektur

• RESTful API: Backend kommuniziert mit Frontend und externen Diensten
• HTTPS-Verschlüsselung: Selbstsignierte Zertifikate für sichere Übertragung
• Progressive Web App (PWA): Offline-Funktionalität im Browser
• Smart-Plug-Integration: Lokale WLAN-Steuerung ohne Cloud-Abhängigkeit

🚀 Schnellstart

Backend-System (Hardware & APIs)

# Backend-Server automatisch installieren (Till Tomczaks System)
cd backend
sudo ./setup.sh  # Konsolidiertes Setup-Skript

# Oder manuell für Development
python app.py

Frontend-System (Web-Interface) - NEU: Automatische Installation

# Frontend-Server automatisch installieren (Torben Haacks System)
cd frontend
sudo ./setup.sh  # Konsolidiertes Setup-Skript mit Mercedes SSL

# Oder manuell für Development
pnpm install
pnpm db          # Datenbank einrichten
pnpm dev         # Development-Server

Vollständiges System

# Backend (API-Server)
cd backend && sudo ./setup.sh

# Frontend (Web-Interface mit HTTPS)
cd frontend && sudo ./setup.sh

🌐 Systemzugriff

Produktions-URLs (Nach Setup-Skript Installation)

• Frontend (HTTPS): https://m040tbaraspi001.de040.corpintra.net (Torben Haacks Frontend)
• Frontend (Lokal): https://localhost (Fallback-Zugang)
• API-Backend: https://192.168.0.105:443/api (Till Tomczaks APIs)
• Kiosk-Modus: https://192.168.0.105:443 (Lokales Touch-Interface)

Development-URLs

• Frontend (Dev): http://localhost:3000 (Development-Server)
• Backend (Dev): http://localhost:5000 (Development-API)

Standard-Anmeldedaten

• Benutzername: admin
• Passwort: admin123

SSL-Zertifikate (Mercedes)

Nach der automatischen Installation sind selbstsignierte Mercedes-Zertifikate verfügbar:

• Domain: m040tbaraspi001.de040.corpintra.net
• Organisation: Mercedes-Benz AG
• Abteilung: IT-Abteilung
• Standort: Stuttgart, Baden-Württemberg
• Gültigkeit: 365 Tage

📁 Projektstruktur & Integration

Projektarbeit-MYP/
├── backend/                    # 🏗️ KERN-INFRASTRUKTUR (Till Tomczak)
│   ├── app.py                 # Flask REST-API Server
│   ├── models.py              # SQLite-Datenbank & Business Logic
│   ├── utils/                 # Smart-Plug Integration (TP-Link Tapo P110)
│   ├── templates/             # Kiosk-Mode Web-Interface
│   ├── static/                # PWA-Assets für Offline-Betrieb
│   └── systemd/               # Raspberry Pi Service-Integration
├── 
├── frontend/                   # 📊 WEB-INTERFACE (Torben Haack)
│   ├── src/app/               # Next.js Haupt-Anwendung
│   ├── src/components/        # React UI-Komponenten
│   ├── src/lib/api/           # Backend-REST-API-Integration
│   └── src/lib/analytics/     # Statistik-Algorithmen
├── 
├── docs/                      # 📚 Gemeinsame Dokumentation
└── README.md                  # Diese Datei

🎯 Funktions-Aufgabenteilung

Backend-Verantwortlichkeiten (Till Tomczak)

• ✅ Smart-Plug-Steuerung: TP-Link Tapo P110 WLAN-Steckdosen
• ✅ Automatische Drucker-Schaltung: Zeitgesteuerte Ein-/Ausschaltung
• ✅ REST-API-Bereitstellung: Vollständige API für alle Drucker-Operationen
• ✅ Cyber-physische Vernetzung: IT-System ↔ Hardware-Integration
• ✅ SQLite-Datenbank: Benutzer, Drucker, Jobs, Statistiken
• ✅ HTTPS-Server: Selbstsignierte Zertifikate und Session-Management
• ✅ Raspberry Pi Integration: Systemd-Services und Kiosk-Modus
• ✅ Offline-Fähigkeit: Autonomer Betrieb ohne Internet

Frontend-Verantwortlichkeiten (Torben Haack)

• ✅ Moderne Web-UI: React-basierte Benutzeroberfläche
• ✅ Progressive Web App: Offline-Funktionalität im Browser
• ✅ Advanced Analytics: Interaktive Charts und Datenvisualisierung
• ✅ Reporting-System: PDF/Excel-Export und automatisierte Berichte
• ✅ Responsive Design: Optimiert für Desktop, Tablet und Mobile
• ✅ Backend-API-Integration: Nahtlose REST-API-Anbindung
• ✅ Statistik-Auswertungen: Nutzungsanalysen und Trend-Analysen
• ✅ Benutzerfreundlichkeit: Intuitive Workflows für alle Stakeholder

🔗 API-Integration & Kommunikation

Backend-REST-Endpunkte (Till Tomczak)

// Drucker-Management
GET    /api/printers           // Alle Drucker abrufen
POST   /api/printers           // Neuen Drucker hinzufügen
PUT    /api/printers/{id}      // Drucker aktualisieren
DELETE /api/printers/{id}      // Drucker löschen

// Reservierungs-Management  
GET    /api/jobs               // Alle Reservierungen abrufen
POST   /api/jobs               // Neue Reservierung erstellen
PUT    /api/jobs/{id}/finish   // Reservierung beenden
DELETE /api/jobs/{id}          // Reservierung abbrechen

// Smart-Plug-Steuerung (TP-Link Tapo P110)
POST   /api/plugs/{id}/on      // Drucker einschalten
POST   /api/plugs/{id}/off     // Drucker ausschalten
GET    /api/plugs/{id}/status  // Plug-Status abfragen

// Statistiken & Analytics
GET    /api/stats              // Nutzungsstatistiken
GET    /api/reports            // Report-Daten für Analytics

Frontend-Integration (Torben Haack)

// Backend-API Client - Konfiguriert für separaten Server
export class MYPApiClient {
  constructor(baseURL: string = 'https://192.168.0.105:443/api') {
    this.baseURL = baseURL;
  }

  async getPrinters() {
    return fetch(`${this.baseURL}/printers`).then(r => r.json());
  }

  async getJobs() {
    return fetch(`${this.baseURL}/jobs`).then(r => r.json());
  }

  async getStats() {
    return fetch(`${this.baseURL}/stats`).then(r => r.json());
  }
}

// API-Konfiguration mit Fallback-URLs
export const API_BASE_URL = {
  primary: 'https://192.168.0.105:443',
  fallbacks: [
    'https://192.168.0.105',
    'https://raspberrypi'
  ]
};

🖥️ Deployment-Szenarien

Szenario 1: Automatische Produktions-Installation (Neu - Empfohlen)

# Backend-Server (Raspberry Pi oder Linux-Server)
cd backend
sudo ./setup.sh  # Automatische Installation mit Kiosk-Modus

# Frontend-Server (separater Server oder gleicher Server)
cd frontend  
sudo ./setup.sh  # Automatische Installation mit HTTPS auf Port 443

Szenario 2: Separate Server (Manuell)

# Backend-Server (z.B. Raspberry Pi oder Linux-Server)
cd backend
sudo systemctl start myp-https.service

# Frontend-Server (z.B. Node.js-Server oder Cloud-Deployment)
cd frontend
npm run build && npm start

Szenario 3: Docker-Deployment

# docker-compose.yml
services:
  backend:
    build: ./backend
    ports: ["5000:5000", "443:443"]
    
  frontend:
    build: ./frontend
    ports: ["80:80", "443:443"]
    environment:
      - NEXT_PUBLIC_API_URL=http://backend:5000/api

Szenario 4: Raspberry Pi Kiosk (Lokal)

# Vollständige Kiosk-Installation (Backend + Frontend)
cd backend && sudo ./setup.sh  # Backend mit Kiosk-Interface
cd frontend && sudo ./setup.sh  # Frontend mit HTTPS-Server

🔧 Konfiguration & Environment

Backend-Konfiguration (.env)

# Flask-Server Einstellungen
FLASK_HOST=0.0.0.0
FLASK_PORT=5000
SSL_ENABLED=true
DATABASE_URL=sqlite:///myp.db

# Smart-Plug Konfiguration (TP-Link Tapo P110)
TAPO_USERNAME=your-tapo-email
TAPO_PASSWORD=your-tapo-password

# Kiosk-Modus
KIOSK_MODE=true
OFFLINE_MODE=true

Frontend-Konfiguration (.env.local)

# Frontend-Server Einstellungen - HTTPS mit Mercedes SSL
NEXT_PUBLIC_API_URL=https://192.168.0.105:443
DATABASE_URL=file:./db/frontend.db

# SSL-Zertifikat Handling für selbstsignierte Zertifikate  
NODE_TLS_REJECT_UNAUTHORIZED=0

# Analytics-Features
ENABLE_ADVANCED_ANALYTICS=true
CHART_REFRESH_INTERVAL=30000

# Production HTTPS (Nach Setup-Skript)
HTTPS_ENABLED=true
SSL_CERT_PATH=/etc/ssl/certs/myp/frontend.crt
SSL_KEY_PATH=/etc/ssl/certs/myp/frontend.key

📊 Features im Überblick

Backend-Features (Till Tomczak) - Cyber-Physische Integration

• TP-Link Tapo P110 Integration: Lokale WLAN-Steckdosen-Steuerung
• Automatische Zeitsteuerung: Drucker Ein-/Ausschaltung nach Reservierung
• Herstellerunabhängigkeit: Keine direkten Drucker-Eingriffe erforderlich
• Flask REST-APIs: Vollständige CRUD-Operationen
• SQLite-Datenbank: Lokale Datenpersistenz ohne externe Abhängigkeiten
• HTTPS-Verschlüsselung: Selbstsignierte Zertifikate
• Offline-Betrieb: Vollständig autonomer Betrieb ohne Internet
• Raspberry Pi Kiosk: Touch-optimiertes Dashboard vor Ort

Frontend-Features (Torben Haack) - Moderne Web-Oberfläche

• Progressive Web App: Offline-Funktionalität im Browser
• React 18 + Next.js 14: Moderne, performante Web-Technologien
• Analytics-Dashboard: Recharts-Visualisierungen für Nutzungsstatistiken
• Responsive Design: Optimiert für alle Endgeräte (Desktop/Tablet/Mobile)
• Real-time Updates: Live-Synchronisation mit Backend-APIs
• Export-Funktionen: PDF/Excel-Reports für Management-Analysen
• Benutzerfreundlich: Intuitive Workflows für alle Stakeholder

🛠️ Entwicklung

Backend-Entwicklung (Till Tomczak)

cd backend
python -m venv venv
source venv/bin/activate  # Linux/Mac
pip install -r requirements.txt
python app.py --debug

Frontend-Entwicklung (Torben Haack)

Automatische Installation (Empfohlen)

cd frontend
sudo ./setup.sh  # Interaktives Setup-Menü

Manuelle Entwicklung

cd frontend
pnpm install
pnpm db:migrate
pnpm dev

Frontend-Setup-Skript Features

Das neue frontend/setup.sh bietet:

• Vollständige Installation: Docker, SSL-Zertifikate, Caddy Reverse Proxy
• Mercedes SSL-Zertifikate: Selbstsignierte Zertifikate für m040tbaraspi001.de040.corpintra.net
• Automatischer HTTPS-Server: Verfügbar auf Port 443 (nicht 3000)
• Systemd-Integration: Automatischer Start beim Boot
• Interaktives Menü:
  1. Vollständige Frontend-Installation
  2. SSL-Zertifikate neu generieren
  3. Service-Status prüfen
  4. Beenden

Integration testen

# Backend-APIs testen
curl http://localhost:5000/api/printers

# Frontend mit HTTPS (nach Setup-Skript)
curl -k https://m040tbaraspi001.de040.corpintra.net/health
curl -k https://localhost/health

📚 Dokumentation

Backend-Dokumentation (Till Tomczak)

• backend/README.md - Hardware-Setup & API-Dokumentation
• backend/docs/ - Raspberry Pi Konfiguration & Smart-Plug-Integration

Frontend-Dokumentation (Torben Haack)

• frontend/README.md - UI-Entwicklung & Analytics
• frontend/docs/ - Component-Library & PWA-Features

Gemeinsame Dokumentation

• docs/myp_documentation.md - Vollständige Projektdokumentation
• docs/DEPLOYMENT.md - Production-Deployment-Guide

🤝 Projektphilosophie

Cyber-Physische Vernetzung

MYP stellt eine cyber-physische Lösung dar, die IT-System (Reservierungsplattform) und Hardware (Smart-Plugs und Drucker) eng vernetzt. Das System überbrückt die digitale und physische Welt durch intelligente Automatisierung.

Komplementäre Expertisen

• Till Tomczak: Spezialist für Hardware-Integration und cyber-physische Vernetzung
• Torben Haack: Spezialist für Frontend-Entwicklung und Datenanalyse

Gemeinsame Ziele

• Digitalisierung: Modernisierung des Reservierungsprozesses
• Automatisierung: Zeitgesteuerte Hardware-Steuerung ohne manuelle Eingriffe
• Benutzerfreundlichkeit: Intuitive Bedienung für alle Stakeholder
• Effizienz: Optimierte Ressourcennutzung und Energieeinsparung

👥 Entwicklerteam

Till Tomczak - Backend-Infrastruktur & Hardware-Integration

• Cyber-Physische Systeme: Smart-Plug-Integration und Hardware-Steuerung
• System-Architektur: Flask-APIs und SQLite-Datenbank-Design
• DevOps: Raspberry Pi Services und Produktions-Deployment
• Offline-Systeme: Autonomer Betrieb ohne Internet-Abhängigkeiten

Torben Haack - Frontend-Entwicklung & Analytics

• Progressive Web Apps: Moderne Browser-Technologien und Offline-Features
• User Interface: React-Komponenten und responsive Design
• Datenvisualisierung: Charts, Dashboards und Analytics
• API-Integration: Nahtlose Backend-Anbindung und Real-time Updates

📄 Lizenz

Dieses Projekt wurde für den internen Gebrauch bei Mercedes-Benz entwickelt.

---

Backend-System: Till Tomczak (Cyber-Physische Vernetzung & Hardware-Integration)
Frontend-System: Torben Haack (Progressive Web App & Analytics)
Architektur: Microservices mit REST-API-Integration
Technologie: Flask + SQLite (Backend) + Next.js + React (Frontend)
Hardware: Raspberry Pi + TP-Link Tapo P110 Smart-Plugs
Entwickelt für: Mercedes-Benz Werk 040 Berlin MYP