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Projektarbeit-MYP/IHK_DOKUMENTATION.md

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MYP – Manage Your Printer

Digitalisierung des 3D-Drucker-Reservierungsprozesses durch Etablierung der cyberphysischen Kommunikation mit relevanten Hardwarekomponenten

Abschlussprüfung – Sommer 2025

Fachinformatiker für digitale Vernetzung

Abgabedatum: 5. Juni 2025

Ausbildungsbetrieb

Mercedes-Benz AG

Daimlerstraße 143

D-12277 Berlin

Prüfungsbewerber

Till Tomczak

Hainbuchenstraße 19

D-16761 Hennigsdorf

Inhaltsverzeichnis

    1. Einleitung 3
    • 1.1 Analyse des Projektauftrag 3
    • 1.2 Ableitung der Projektziele 3
    • 1.3 Projektabgrenzung 3
    • 1.4 Projektumfeld 3
    • 1.5 Betriebliche Schnittstellen 3
    • 1.6 Analyse der IT-sicherheitsrelevante Bedingungen 3
    • 1.7 Darstellung der vorhandenen Systemarchitektur 3
    1. Projektplanung 3
    • 2.1 Terminplanung 3
    • 2.2 Ressourcenplanung 3
    • 2.3 Planung der Qualitätssicherung 3
    • 2.4 Bewertung der heterogenen IT-Landschaft 3
    • 2.5 Anforderungsgerechte Auswahl der Übertragungssysteme 4
    • 2.6 Planung der Prozess-/ und Systemschnittstellen 4
    • 2.7 Planung der IT-Sicherheitsmaßnahmen 4
    1. Durchführung und Auftragsbearbeitung 4
    • 3.1 Prozess-Schritte und Vorgehensweise 4
      • 3.1.1 Datenabfrage der Sensoren 4
      • 3.1.2 Verarbeiten der Daten 4
    • 3.2 Abweichung, Anpassung und Entscheidungen 4
    • 3.3 Maßnahmen zur Qualitätskontrolle 4
    • 3.4 Implementierung, Konfiguration und Inbetriebnahme von Schnittstellen und unterschiedlicher Prozesse und Systeme 4
    • 3.5 Konfiguration von Übertragungssystemen und Integration in die Gesamtinfrastruktur 4
    • 3.6 Erfüllen der Anforderungen an die Informationssicherheit 4
    1. Projektabschluss 4
    • 4.1 Soll-Ist-Vergleich (Abweichung, Anpassungen) 4
    • 4.2 Fazit 4
    • 4.3 Optimierungsmöglichkeiten 5
    • 4.4 Abnahme 5

1 Einleitung

MYP (Manage Your Printer) entstand, weil mein Ausbilder an der Technischen Berufsausbildungsstätte (TBA) dringend eine Lösung für die bis dato de facto nicht vorhandenen Reservierungsprozesse der 3D-Drucker brauchte; ein früheres Frontend-Gerüst eines anderen Azubis war lediglich ein Prototyp und Proof of Concept ohne Backend-Anbindung oder produktionstaugliche Vernetzung, sodass es im Praxisbetrieb keine verlässliche Basis bot. Zudem wurde noch keine Hardware aufgebaut, sodass die Kollegen das tatsächlich hätten nutzen können. MYP schließt diese Lücke mit einem Flask-Backend, einer leichten SQLite-Datenbank und einer PWA-fähigen Oberfläche, die auch ohne Internet funktioniert – ein Offline-Betrieb, der in der industriellen Umgebung der TBA aus Sicherheitsgründen zwingend notwendig ist. Über TP-Link-Tapo-P110-Smart-Plugs regelt das System ausschließlich die Stromzufuhr der Drucker und bleibt damit herstellerunabhängig. Ein klares Rollenmodell trennt Administrierende, die Drucker und Nutzer anlegen, von den Benutzerinnen und Benutzern, die einfach ihre Zeitfenster buchen und ihre Druckjobs verwalten. Sobald eine Reservierung aktiv wird, schaltet MYP den betreffenden Drucker automatisch ein und nach Ablauf wieder aus; gleichzeitig protokolliert es sämtliche Laufzeiten, um präzise Statistiken über Auslastung und Gesamtdruckdauer zu liefern. Ein dedizierter Kiosk-Modus auf einem Raspberry Pi zeigt auf einem Monitor neben den Geräten im Vollbild aktuelle Belegungen und den Systemstatus an und fügt sich so nahtlos in den Produktionsalltag der TBA ein.

1.1 Analyse des Projektauftrag

Ziel war die Automatisierung des 3D-Drucker-Reservierungssystems mittels vernetzter Steckdosen und einer zentralen Verwaltungsplattform

1.2 Ableitung der Projektziele

Die Projektziele beinhalteten unter anderem die automatische Schaltung über Smart-Plugs, eine Offline-fähige Lösung und eine rollenbasierte Benutzerverwaltung

1.3 Projektabgrenzung

Nicht Bestandteil des Projekts war die direkte Steuerung oder Überwachung der Druckvorgänge selbst

1.4 Projektumfeld

Das Projekt wurde bei Mercedes-Benz AG, Werk Berlin, im Bereich Ausbildung Digitale Vernetzung durchgeführt

1.5 Betriebliche Schnittstellen

Schnittstellen bestanden zur IT-Abteilung (Netzwerkintegration), Ausbildungsleitung (Abnahme) und ggf. zu Endnutzern (Feedback zur Oberfläche)

1.6 Analyse der IT-sicherheitsrelevante Bedingungen

Da das System im Intranet betrieben wird, galten besondere Anforderungen an Datenschutz und sichere Authentifizierung

1.7 Darstellung der vorhandenen Systemarchitektur

Siehe Abbildung im Kapitel Infrastruktur

2 Projektplanung

Die Projektplanung erfolgte auf Basis des betrieblichen Ablaufs und der gegebenen Ressourcen

2.1 Terminplanung

Die Umsetzung erfolgte innerhalb von ca. 5 Wochen mit klar definierten Meilensteinen

2.2 Ressourcenplanung

Zur Verfügung standen ein Raspberry Pi 4, sechs TP-Link P110 Steckdosen und eine lokale Testumgebung

2.3 Planung der Qualitätssicherung

Geplant war eine manuelle Funktionsprüfung, End-to-End Tests und Dokumentation der Ergebnisse

2.4 Bewertung der heterogenen IT-Landschaft

Die Integration erfolgte in ein bestehendes Firmennetz mit segmentiertem WLAN für IoT-Geräte

2.5 Anforderungsgerechte Auswahl der Übertragungssysteme

Es wurde WLAN genutzt; die Steckdosen arbeiten auf Basis TCP/IP mit herstellerspezifischer API

2.6 Planung der Prozess-/ und Systemschnittstellen

Schnittstellen bestanden zwischen Flask-Backend, SQLite-Datenbank und REST-API zum Frontend

2.7 Planung der IT-Sicherheitsmaßnahmen

Passwort-Hashing, Rollenverwaltung und lokal beschränkter Netzwerkzugriff wurden umgesetzt

3 Durchführung und Auftragsbearbeitung

In diesem Kapitel wird die konkrete Umsetzung beschrieben

3.1 Prozess-Schritte und Vorgehensweise

Installation der Hardware, Entwicklung des Backends, API-Anbindung, Testphase

3.1.1 Datenabfrage der Sensoren

Tapo Steckdosen P110 (Scheduler

3.1.2 Verarbeiten der Daten

Reservierungsdaten wurden verarbeitet, gespeichert und in Schaltbefehle umgewandelt

3.2 Abweichung, Anpassung und Entscheidungen

Ein zusätzliches Offline-Frontend wurde notwendig, da die geplante Integration ins Intranet scheiterte

3.3 Maßnahmen zur Qualitätskontrolle

Funktionsüberprüfung jeder API-Ressource sowie Live-Tests mit den Steckdosen

3.4 Implementierung, Konfiguration und Inbetriebnahme von Schnittstellen und unterschiedlicher Prozesse und Systeme

REST-API, Flask, systemd-Service, Autostart im Kiosk-Modus

3.5 Konfiguration von Übertragungssystemen und Integration in die Gesamtinfrastruktur

Pi wurde mit fester IP in das Firmennetz eingebunden, WLAN isoliert konfiguriert

3.6 Erfüllen der Anforderungen an die Informationssicherheit

Zugriffsrechte, Authentifizierung, selbstsigniertes SSL-Zertifikat

4 Projektabschluss

Dieses Kapitel beschreibt das Ergebnis, die Bewertung sowie das Fazit

4.1 Soll-Ist-Vergleich (Abweichung, Anpassungen)

Die Hauptziele wurden erreicht, jedoch wurde eine temporäre Notlösung für das Frontend notwendig

4.2 Fazit

Das Projekt war erfolgreich, der Nutzen für den Ausbildungsbetrieb konnte nachgewiesen werden

4.3 Optimierungsmöglichkeiten

Echtzeitdaten, Druckerkommunikation, AD-Integration

4.4 Abnahme

System wurde erfolgreich durch Ausbilder abgenommen und in einer Testumgebung demonstriert