Quelltext der Seite Integration (Technik)

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Als '''Integration''' (die, von {{laS|''integrare''|de=wiederherstellen, ergänzen}}) bezeichnet man in der [[Technik]] den Zusammenschluss von einzelnen Einheiten, Baugruppen und Bauelementen in ein komplexeres Objekt. In diesem Objekt spielen nun alle einzelnen Einheiten und ihre Funktionen so zusammen, dass sie die Aufgaben des komplexeren Objektes erfüllen.

<!-- == Formen der Integration == (z.B. funktionale und lokale Integration-->
== Beispiele ==
=== Mechatronische Systeme ===
Bei der Entwicklung und Herstellung [[Mechatronik|mechatronischer]] Systeme kommt es darauf an, [[interdisziplinär]] das Zusammenwirken der Entwicklungsergebnisse aus unterschiedlichen technischen Disziplinen wie [[Mechanik]]/[[Maschinenbau]], [[Elektronik]]/[[Elektrotechnik]] und [[Informatik]]/[[Informationstechnik]] sicherzustellen. Dabei können auch Ergebnisse aus weiteren Disziplinen wie [[Adaptronik]], [[Elektromechanik]], [[Feinwerktechnik]], [[Mikrosystemtechnik]], [[Optoelektronik]] und [[Optomechanik]] dazukommen und eine entscheidende Rolle für die Fähigkeiten des jeweiligen mechatronischen Systems spielen.

Mechatronische Systeme mit ihren komplexen Herausforderungen für das Zusammenspiel der einzelnen technisch sehr unterschiedlich konfigurierten Komponenten und Baugruppen benötigen dafür ausreichende methodische Unterstützung. Das geschieht heute mit Herangehensweisen des [[Systems Engineering]] und dem [[V-Modell#Das_V-Modell_in_der_Entwicklung_mechatronischer_Systeme|V-Modell]]. Sobald eine vollständig abgesicherte Systemarchitektur zur Verfügung steht, mit der ein mechatronisches System gefertigt werden kann, beschreibt speziell der "rechte Arm" des V-Modells, wie die Systemintegration idealerweise schrittweise vorgenommen wird und dabei durch Verifikation und Testen qualitativ abgesichert wird.

Die Vorbereitung der Integration geschieht heute durch Nutzung von [[MBSE|Modell-basiertem Systems Engineering]] entlang des "linken Arm" im [[V-Modell#Das_V-Modell_in_der_Entwicklung_mechatronischer_Systeme|V-Modell]]. Das sorgt für die erforderliche Absicherung der Systemarchitektur und kann für Systeme beliebiger Komplexität angewendet werden. Unterstützt wird dieses Vorgehen beispielsweise durch effektive Methoden der [[Arcadia (Ingenieurwesen)|Architektur-Modellierung]].

=== Mechatronik im Automobilbau ===
Bei der [[Mechatronik#Mechatronik_im_Automobil|Mechatronik im Automobilbau]] werden die allgemeinen Prinzipien für mechatronische Systeme auf automobilspezifische Systeme, Subsysteme, Baugruppen und Komponenten angewendet. Deren jeweilige Komplexität kann dabei sehr unterschiedlich sein. Die Herangehensweise durch [[Systems Engineering]] vereinfacht und optimiert jedoch die organisatorischen Herausforderungen.

=== (Mikro-)Elektronik ===
Ein einfaches Beispiel für die Integration aus dem Bereich der [[Elektronik]] bzw. [[Mikroelektronik]] ist das Zusammenfassen von [[Diskretes Bauelement|diskreten]] [[Elektronisches Bauelement|elektronischen Bauelementen]] wie [[Transistor]]en zu einer komplexen Schaltung auf einem einzelnen [[Substrat (Materialwissenschaft)|Substrat]], sogenannte [[Integrierter Schaltkreis|integrierte Schaltkreise]] (IC). Mit steigender Anzahl von einzelnen Bauelementen in einem solchen IC steigt der [[Integrationsgrad]] des ICs. Weiterführend können Schaltkreise unterschiedlicher Funktion und Aufgaben, z.&nbsp;B. [[Speicher]], [[Speichercontroller]], [[Hauptprozessor]] oder [[Grafikprozessor]], wiederum in einen übergeordneten Schaltkreis zusammengefasst werden. Dies kann entweder auf einem gemeinsamen Substrat erfolgen (monolithische Integration) oder es werden die einzelnen Chips auf einer gemeinsamen [[Leiterplatte]] montiert und zusammen in einem Gehäuse untergebracht (hybride Integration). So wurde beispielsweise Anfang der 1990er Jahre der zunächst auf einem separaten Chip untergebrachte [[Co-Prozessor]] zusammen mit dem Hauptprozessor auf einen Chip integriert. Dieser Trend zu einer immer höheren Integration und somit kleineren Schaltkreisen mit mehr Leistung hält auch heute an, beispielsweise die Integration von Hauptprozessor und Grafikprozessor in einen Chip. Um diesen Trend auch in Zukunft fortzusetzen, wird eine sogenannte [[3D-Integration]] (Vertikalintegration), das heißt das Zusammenfügen von mehreren Chips bzw. Chipebenen in kompakten integrierten Schaltkreisen angestrebt.

Des Weiteren wird über die Integration von nicht [[Optoelektronik|optoelektronischen]] Bauelementen auf integrierten Schaltkreisen geforscht, so genannte ''optoelektronische integrierte Schaltkreise'' ([[OEIC]]). Dazu werden beispielsweise [[Halbleiterlaser]]s mit weiteren optischen und elektronischen Bauteilen auf einem Substrat kombiniert.

=== Mikrosystemtechnik und Sensortechnik ===
Ein ähnlicher Trend wie in der Mikroelektronik ist auch in der [[Mikromechanik]] bzw. [[Mikrosystemtechnik]] vorhanden. Die Mikrosystemtechnik beschäftigt sich unter anderem mit der [[Miniaturisierung]] von [[Sensor]]en, die früher in konventioneller Mechanik verbaut waren, bzw. deren Neuentwicklung auf [[Halbleiter]]substraten. Diese Miniaturisierung und ggf. Zusammenfassung von mehreren solcher Sensoren in einem Bauteil kann als erste Integration angesehen werden. In den letzten Jahren geht der Trend aber weiter, so hat sich die Kombination aus mikromechanischen Sensoren und Komponenten mit [[Signalverarbeitung]]sfunktionen (z.&nbsp;B. mit integrierten [[Mikrocontroller]]n) auf einem Substrat etabliert. Hierbei handelt es sich um sogenannte intelligente Sensoren oder [[Smart-Sensor]]en. Darüber hinaus gibt es auch Entwicklungen, bei denen diese Sensoren mit [[Leistungshalbleiter]]n zur [[Ansteuerung]] von externen Bauteilen ausgestattet werden.<ref>{{Literatur | Autor = Hans-Jürgen Gevatter, Ulrich Grünhaupt | Titel = Handbuch der Mess- und Automatisierungstechnik im Automobil: Fahrzeugelektronik, Fahrzeugmechatronik | Verlag = Springer DE | Jahr = 2005 | ISBN = 3-540-21205-1 |Seiten=13}}</ref>
<!-- === Maschinene- und Automobilbau === -->
<!-- == Vor- und Nachteile == -->

== Siehe auch ==
* [[Integration (Software)]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Konstruktionslehre]]
[[Kategorie:Mikrosystemtechnik]]