KI im technischen Projekt – Infrastruktur, Konstruktion, Berechnung und Dokumentation

Technische Projekte bestehen selten ausschließlich aus Programmcode.

Oft gehören dazu auch:

• Server

• Betriebssysteme

• Datenbanken

• Mikrocontroller

• mechanische Konstruktionen

• Berechnungen

• Tests

• Dokumentationen

KI kann auch diese Projektbereiche miteinander verbinden.

1. Entwicklungsumgebungen mit Proxmox

Plakat vergrößern

Für serverbasierte Projekte eignet sich eine Virtualisierungsumgebung wie Proxmox.

Ein möglicher Aufbau:

Proxmox
│
├── Debian-LXC – Entwicklung
├── Debian-LXC – Test
├── Webanwendung
├── MQTT-Broker
└── Datenbank

Vorteile sind:

• getrennte Systeme

• Snapshots

• reproduzierbare Umgebungen

• schnelle Wiederherstellung

• geringer Hardwarebedarf

2. Debian-Container automatisch einrichten

Statt Installationsbefehle einzeln auszuführen, kann die Installation als Script dokumentiert werden.

Beispiel:

scripts/
├── install.sh
├── update.sh
├── backup.sh
└── uninstall.sh

Beispiel-Agentenanweisung

Erstelle für dieses Projekt ein Setup-Script für einen frischen
Debian-LXC-Container.

Das Script soll:

1. apt aktualisieren
2. benötigte Pakete installieren
3. einen eigenen Systembenutzer anlegen
4. das Projekt unter /opt/<projektname> installieren
5. eine Python-venv erzeugen
6. requirements.txt installieren
7. notwendige Verzeichnisse anlegen
8. Dateirechte korrekt setzen
9. eine systemd-Service-Datei installieren
10. den Service aktivieren
11. einen einfachen Funktionstest durchführen

Anforderungen:

- Script muss mehrfach ausführbar sein
- Fehler müssen zum Abbruch führen
- keine Passwörter im Script speichern
- wichtige Schritte im Terminal ausgeben
- Installation am Ende überprüfen

Erstelle zusätzlich eine Installationsanleitung in Markdown.

3. Warum Setup-Scripts wichtig sind

Ein Projekt sollte nicht nur auf einem bereits eingerichteten Rechner funktionieren.

Eine bessere Frage lautet:

Kann ich einen leeren Debian-Container erzeugen und das Projekt reproduzierbar installieren?

Ein Setup-Script dokumentiert dadurch gleichzeitig die Serverkonfiguration.

4. Installation testen

Auch Installationsscripte sollten überprüft werden.

Beispielsweise:

systemctl is-active projekt.service

oder bei einem Webservice:

curl http://127.0.0.1:8080/health

Damit kann das Script selbst feststellen, ob die Installation erfolgreich war.

5. KI in der Konstruktion

Plakat vergrößern

Auch bei CAD-Projekten sollte man nicht direkt mit dem Zeichnen beginnen.

Zunächst werden Informationen benötigt:

• Funktion

• Bauraum

• Belastung

• Bewegungen

• Befestigungspunkte

• Material

• Fertigungsverfahren

• Toleranzen

• Umgebung

• Temperatur

• Sicherheitsanforderungen

Beispiel-Prompt

Wir wollen eine mechanische Halterung konstruieren.

Stelle zunächst alle Informationen zusammen, die vor Beginn der
CAD-Konstruktion benötigt werden.

Frage insbesondere nach:

- Funktion
- Einbauraum
- Kräften
- Bewegungen
- Befestigungspunkten
- Material
- Fertigungsverfahren
- Toleranzen
- Umgebung
- Temperatur
- Sicherheitsanforderungen

Beginne noch nicht mit einer Konstruktion.

6. Konstruktionsalternativen entwickeln

Plakat vergrößern

Auch hier sollte nicht sofort die erste Lösung umgesetzt werden.

Mögliche Varianten könnten sein:

• 3D-Druck

• gefrästes Bauteil

• Blechkonstruktion

• Profilkonstruktion

• Kombination verschiedener Verfahren

Vergleichskriterien:

7. Parametrisch konstruieren

KI kann dabei helfen, wichtige Konstruktionsparameter zu identifizieren.

Beispielsweise:

Breite
Höhe
Materialstärke
Bohrungsdurchmesser
Bohrungsabstand
Montagespiel
Fertigungstoleranz

Diese Parameter können anschließend beispielsweise in Fusion 360 oder OpenSCAD verwendet werden.

Der Vorteil:

Eine Konstruktion wird nicht nur für einen einzelnen Fall erstellt, sondern kann später angepasst werden.

8. Technische Berechnungen vorbereiten

Plakat vergrößern

KI kann Berechnungen strukturieren.

Beispiele:

• Kräfte

• Drehmomente

• Hebel

• Biegung

• Spannungen

• Leistung

• Strom

• Temperatur

• Übersetzungen

Dabei sollte man sich nicht ausschließlich das Endergebnis nennen lassen.

Eine gute Anweisung lautet beispielsweise:

Stelle die Berechnung vollständig nachvollziehbar dar.

Gib an:

- Annahmen
- Eingangsgrößen
- Einheiten
- verwendete Formeln
- Zwischenergebnisse
- Endergebnis
- Plausibilitätsprüfung

Kennzeichne unsichere Annahmen ausdrücklich.

9. Festigkeitsberechnung

Plakat vergrößern

Ein typischer Ablauf:

Belastung
↓
Freikörperbild
↓
Kräfte und Momente
↓
Spannungen
↓
Verformung
↓
Sicherheitsfaktor

Die KI kann beim Aufstellen eines Berechnungsmodells helfen.

Das Ergebnis muss anschließend technisch überprüft werden.

10. KI und FEM

Eine FEM-Simulation sieht schnell überzeugend aus.

Das bedeutet aber nicht automatisch, dass die Simulation richtig ist.

Typische Fehler sind:

• falsche Einspannungen

• unrealistische Punktlasten

• falscher Werkstoff

• ungeeignete Kontakte

• schlechtes Netz

• falsch interpretierte Ergebnisse

KI kann deshalb besonders gut als Reviewer eingesetzt werden.

Beispiel-Prompt

Prüfe den Aufbau meiner FEM-Simulation kritisch.

Gegeben sind:

- Bauteilgeometrie
- Material
- Lagerbedingungen
- Lasten
- Kontakte
- Netzparameter

Erstelle eine Checkliste möglicher Modellierungsfehler.

Bewerte außerdem, welche Randbedingungen das Ergebnis besonders stark
beeinflussen können.

11. KI gezielt nach Fehlern suchen lassen

Eine besonders nützliche Methode besteht darin, die KI nicht nach einer Lösung, sondern nach möglichen Problemen zu fragen.

Analysiere das folgende technische Konzept aus Sicht eines kritischen
Entwicklungsingenieurs.

Suche insbesondere nach:

- falschen Annahmen
- kritischen Komponenten
- Ausfallmöglichkeiten
- fehlenden Randbedingungen
- Sicherheitsproblemen
- schwer testbaren Funktionen
- Wartungsproblemen
- möglichen Bedienfehlern

Bewerte jeden Punkt nach:

- Wahrscheinlichkeit
- Auswirkung
- Erkennbarkeit

Schlage anschließend Gegenmaßnahmen vor.

Das entspricht in vereinfachter Form einer FMEA.

12. Vereinfachte FMEA

Eine Tabelle könnte beispielsweise so aussehen:

13. KI als Gegenprüfer

Sehr hilfreich ist ein Perspektivwechsel.

Beispielsweise:

Du hast dieses Konzept bisher unterstützt.

Analysiere es jetzt bewusst aus einer kritischen Gegenposition.

Welche Gründe sprechen gegen die gewählte Lösung?

Welche Alternative könnte:

- einfacher
- günstiger
- robuster
- besser testbar

sein?

Welche Annahmen wurden bislang nicht ausreichend überprüft?

Dadurch versucht die KI nicht länger, die vorhandene Lösung zu bestätigen.

14. Technische Dokumentation

Zu einem vollständigen technischen Projekt gehören beispielsweise:

• Projektbeschreibung

• Anforderungen

• Pflichtenheft

• Architektur

• Installationsanleitung

• Bedienungsanleitung

• Testbeschreibung

• Troubleshooting

• Changelog

• Roadmap

Eine mögliche Struktur:

docs/
├── project-description.md
├── requirements.md
├── architecture.md
├── installation.md
├── testing.md
├── troubleshooting.md
├── roadmap.md
└── decisions/

15. Dokumentation als Bestandteil des Entwicklungsprozesses

Dokumentation sollte nicht erst am Ende entstehen.

Der Ablauf lautet besser:

Änderung
↓
Test
↓
Dokumentation
↓
Commit

Damit bleibt der dokumentierte Projektstand möglichst nahe am tatsächlichen Stand.

16. Logos und Icons mit KI entwickeln

Plakat vergrößern

Neben technischen Inhalten kann KI auch für die Projektgestaltung eingesetzt werden.

Dazu zählen:

• Projektlogo

• GitHub-Grafik

• Programm-Icon

• Toolbar-Icons

• Dokumentationsgrafiken

Auch hier sollte zunächst eine Aufgabenbeschreibung entstehen.

Beispiel

Entwickle ein Logo-Konzept für ein technisches Open-Source-Projekt.

Projektname:
XYUV-Control

Thema:
Steuerung mehrerer Bewegungsachsen.

Eigenschaften:

- technisch
- modern
- reduziert
- gut als GitHub-Logo geeignet
- auch bei 32 × 32 Pixeln erkennbar
- keine komplexen Details
- möglichst ohne Text im Icon

Erstelle zunächst drei deutlich unterschiedliche Designrichtungen.

Erzeuge noch kein endgültiges Logo.

17. Diagramme als Teil der Dokumentation

Plakat vergrößern

Viele technische Zusammenhänge lassen sich besser grafisch erklären.

Beispiele:

• Systemarchitektur

• Programmabläufe

• Zustandsautomaten

• Datenfluss

• Kommunikation

• Projektworkflow

Dafür eignet sich beispielsweise Mermaid.

flowchart TD
    User --> Application
    Application --> Controller
    Controller --> AxisX
    Controller --> AxisY
    Controller --> AxisU
    Controller --> AxisV

Solche Diagramme können gemeinsam mit der Dokumentation versioniert werden.

18. Gesamtworkflow

Plakat vergrößern

Aus allen drei Beiträgen ergibt sich ein universeller Ablauf:

Projektidee
    ↓
Informationen sammeln
    ↓
Anforderungen
    ↓
Projektbeschreibung
    ↓
Lösungsalternativen
    ↓
Bewertung
    ↓
Pflichtenheft
    ↓
Architektur
    ↓
Projektstruktur
    ↓
Roadmap
    ↓
Proof of Concept
    ↓
Programmierung / Konstruktion
    ↓
Tests
    ↓
Fehleranalyse
    ↓
Optimierung
    ↓
Dokumentation
    ↓
Release

19. Die eigentliche Kompetenz

Plakat vergrößern

Die wichtigste Fähigkeit besteht nicht darin, besonders komplizierte Prompts schreiben zu können.

Auch die Menge des erzeugten Codes ist kein Qualitätsmerkmal.

Die entscheidende Kompetenz besteht darin, einen technischen Entwicklungsprozess so zu strukturieren, dass:

• Anforderungen nachvollziehbar sind

• Entscheidungen begründet werden

• Änderungen kontrolliert erfolgen

• Funktionen getestet werden

• Fehler systematisch untersucht werden

• Ergebnisse dokumentiert werden

KI kann viele dieser Aufgaben beschleunigen.

Sie ersetzt aber nicht die technische Bewertung.

20. Checkliste für zukünftige Projekte

Plakat vergrößern

Vor dem Projekt:

• Problem verstanden?

• Anforderungen gesammelt?

• offene Fragen geklärt?

• Alternativen untersucht?

Vor der Umsetzung:

• Projektbeschreibung vorhanden?

• Architektur definiert?

• Roadmap vorhanden?

• Tests geplant?

Während der Entwicklung:

• kleine Arbeitspakete?

• Änderungen versioniert?

• Tests ergänzt?

• Dokumentation aktualisiert?

Vor dem Release:

• alle Tests erfolgreich?

• bekannte Einschränkungen dokumentiert?

• Installationsweg getestet?

• Changelog aktuell?

• Version korrekt?

Fazit

KI kann einen technischen Entwicklungsprozess von der ersten Projektidee bis zur Dokumentation unterstützen.

Besonders wirkungsvoll wird sie dann, wenn sie nicht nur als Generator eingesetzt wird, sondern abwechselnd verschiedene Rollen übernimmt:

• Fragesteller

• Ideengeber

• Entwickler

• Konstrukteur

• Tester

• Reviewer

• Dokumentationsassistent

Der Mensch bleibt dabei für die technische Bewertung und Entscheidung verantwortlich.