aiMOOC

Maschinendaten analysieren und visualisieren

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Zielgruppe: Auszubildende, empfohlen im 2. Ausbildungsjahr. Voraussetzungen: Z1 oder vergleichbare KI- und Datenkompetenz, Grundwissen zu Sensorik, Messgrößen und Einheiten. Lernzeit: etwa 4 bis 6 Stunden einschließlich Lernprodukt. Werkzeuge: Papier und Stift oder ein kostenfreies, lokal nutzbares Tabellenkalkulationsprogramm. Ein bezahltes KI-Konto ist nicht nötig. Leitfrage: Wie wird aus einer Messwerttabelle ein technisches Dashboard, das Spitzen, Lücken, Einheiten und die Herkunft jedes Rohwerts ehrlich zeigt? Geltungsbereich: Alle Maschinen, Daten, Ereignisse und Entscheidungen im Modellfall sind vollständig erfunden. Du analysierst ausschließlich gespeicherte Daten. Keine reale Maschinensteuerung, kein Eingriff in Anlagen, keine Sicherheitsfreigabe oder Betriebsanweisung. Unabhängiges Bildungsangebot; keine offizielle Liebherr- oder IHK-Zertifizierung.

Einleitung

Du hast bereits Grundbegriffe zu KI, Messwerten und Einheiten gelernt. Aktiviere sie bei Bedarf mit der vorhandenen Grundlage auf MOOCwiki, Seite 60655. Ihr konkreter Wortlaut war beim Recherchieren nicht vollständig abrufbar; wir setzen daher nur die vom Lernauftrag genannten Voraussetzungen voraus, ohne die Seite inhaltlich zu zitieren. Hier entwickelst du etwas Neues: aus Rohdaten mehrerer Modellmaschinen ein nachvollziehbares Dashboard. Du lernst nicht, möglichst viele Kennzahlen anzuzeigen, sondern die richtigen Fragen zu beantworten.

Am Ende kannst du: Rohwerttabellen prüfen, Einheiten normieren, fehlende Werte ausdrücklich kennzeichnen, Mittelwert und Maximum berechnen, Zeitreihen zeichnen, bei der Verdichtung Spitzen bewahren, beide Achsen beschriften und aus jedem Diagrammpunkt zur Quelle zurückgehen. Deine abschließende Leistung ist ein Dashboardentwurf mit Rohwert-Rückweg, einer Fehlerfallanalyse und begründeten Entscheidungen.

Einstieg ohne Bildschirm: Welche Darstellung hilft dir bei der Frage „Wann trat ein Lastwechsel auf?“: eine Gesamtsumme, eine Zeitreihe oder ein dekorativer Tachometer? Begründe deine Vermutung. Diese Frage wird später anhand echter Tabellen innerhalb des fiktiven Falls geprüft.

Messwerte verstehen und tabellarisch ordnen

Vom Sensor bis zur verständlichen Datenzeile

Ein Rohwert ist ein aufgezeichneter Wert, bevor du ihn für die Analyse umrechnest oder zusammenfasst. Zu einem brauchbaren Datensatz gehören Maschinenkennung, Messgrößenname, Zeitstempel, Originalwert, Einheit und nach Möglichkeit Messpunktkennung, Erfassungsweg, Qualitätsstatus und Herkunftsverweis. Ein Zeitstempel bezeichnet den Zeitpunkt der Messung; er braucht eine eindeutige Zeitzone. Abtastrate ist die Häufigkeit der Messungen. Unsere fiktiven Daten haben je Minute einen Eintrag; eine kürzere Lastspitze zwischen zwei Messpunkten kann dadurch unentdeckt bleiben.

Der Weg kann im Modell so aussehen: fiktiver Leistungssensor → Datenschnittstelle → gespeicherter Rohdatensatz → geprüfte Auswertung → Dashboardfeld. Die OPC Foundation beschreibt für OPC UA unter anderem plattformübergreifende Kommunikation, Informationsmodelle und Zugriffsmechanismen; diese Funktionen liefern jedoch nicht automatisch fehlerfreie Messwerte oder eine korrekte Visualisierung. In dieser Übung wird kein OPC-UA-Server angesprochen. Lies dazu optional die Primärübersicht der OPC Foundation.

Bildbeispiel: Ein industrieller Monitor kann viele Signale bündeln. Hier ist er nur Anschauungsmaterial und keine Darstellung unserer Modellmaschinen. Dateiseite und Lizenz.

Optionales deutschsprachiges Video: Siemens Knowledge Hub, „OPC UA – Offener Kommunikationsstandard als Ergänzung zu PROFINET“ (2017). Es erläutert den Schnittstellenkontext, nicht die Steuerung der Modellmaschinen. Ohne Video genügt die obige Datenflussbeschreibung.

Unser durchgängig synthetischer Modellfall

Drei fiktive Maschinen M-A, M-B und M-C besitzen einen Leistungszähler. Alle sechs Zeitpunkte liegen am selben erfundenen Tag in der Zeitzone Europe/Berlin; die Tabellenangaben in der Kopfzeile gelten als Kilowatt (kW), außer wenn eine Zelle ausdrücklich eine andere Einheit nennt. Bei M-A wird zum Zeitpunkt 08:03 ein Lastwechsel im fiktiven Ereignisprotokoll notiert. Ein Zusammenhang ist plausibel, aus sechs Punkten allein aber nicht bewiesen.

Zeit (Europe/Berlin)	M-A Rohwert	M-B Rohwert	M-C Rohwert	Bemerkung
08:00	4,8 kW	4,5 kW	4,7 kW	regulär
08:01	5,0 kW	4,6 kW	4,8 kW	regulär
08:02	5,1 kW	—	4900 W	Lücke bei M-B; gemischte Einheit bei M-C
08:03	9,6 kW	5,1 kW	5,0 kW	fiktiver Lastwechsel bei M-A
08:04	5,4 kW	5,0 kW	5,2 kW	regulär
08:05	5,2 kW	4,9 kW	5,1 kW	regulär

Rohdatenverzeichnis: Für jede Zelle ist die technische Kennung R-Maschine-Uhrzeit reserviert, etwa R-MA-0803 oder R-MB-0802. Die Originalangabe „4900 W“ bleibt im Rohdatenblatt erhalten. Strich „—“ bedeutet kein gelieferter Messwert und ist weder die Zahl Null noch automatisch ein Maschinenausfall. Die Erfassung im Beispiel ist synthetisch; kein realer Sensor und keine Firma werden repräsentiert.

Mini-Hilfe: 1000 W = 1 kW. Vertiefung: Welche zusätzlichen Metadaten wären nötig, wenn die Maschinen mit verschiedenen Zeitzonen, Abtastraten oder Messunsicherheiten aufzeichneten? Notiere Uhrsynchronisation, Einheit pro Messpunkt, Zeitauflösung und Qualitätsstatus.

Rohdatenqualität vor jeder Kennzahl prüfen

Fehlende Werte bleiben fehlend

Für M-B um 08:02 wird die Rohwertzelle leer beziehungsweise „fehlend“ markiert. Ein Diagramm zeigt an dieser Stelle eine Lücke oder einen ausdrücklich beschrifteten fehlenden Marker. Setzt du hier 0 kW ein, entsteht eine erfundene Abschaltung. Sie verfälscht Minimum, Mittelwert, Trend und jedes Schichtprotokoll. Wichtig: Eine tatsächlich gemessene Null wäre dagegen als Zahl 0 mit Quelle aufzunehmen. Eine Lücke, Nullmessung und nicht plausibler Messwert sind unterschiedliche Zustände.

Prüfprotokoll je Zeile: vorhanden? → Einheit bekannt? → Zeit und Maschinenkennung korrekt? → plausibel oder zu prüfen? → Originalzelle verlinkt?. Es gibt keine stillschweigende Reparatur. Bei Auffälligkeiten notierst du eine Regel und ihren Grund.

Einheitenfehler transparent normalisieren

M-C meldet um 08:02 ursprünglich 4900 W. Rechne für den Vergleich 4900 W / 1000 = 4,9 kW. Im bereinigten Tabellenfeld steht 4,9 kW; daneben bleiben Originalwert, Originaleinheit, Umrechnungsfaktor, Rohwertkennung R-MC-0802 und Bearbeitung „W→kW“ erhalten. Wer nur 4900 auf einer kW-Achse platziert, erzeugt eine riesige Scheinspitze. Wer die Originalangabe überschreibt, zerstört den Rückweg.

Kennung	Rohwert	Normierter Wert	Status / dokumentierte Entscheidung
R-MA-0803	9,6 kW	9,6 kW	vorhandene Spitze behalten; Ereignisursache ungeklärt
R-MB-0802	—	fehlend	keine Null einsetzen; Messlücke zeigen
R-MC-0802	4900 W	4,9 kW	nur Einheit konvertieren, Quelle behalten

Kontrollentscheidung: Ändere niemals einen ungewöhnlichen Wert allein deshalb, weil er dein Diagramm „unschön“ macht. Eine Messspitze kann auf ein Ereignis, einen Sensorfehler oder etwas anderes hindeuten. Markiere die Unsicherheit. Fachkräfte würden weitere Informationen einholen; in diesem Kurs wird nur das Prüfverfahren simuliert.

Datenherkunft vor Kennzahlendekoration

Datenherkunft oder Provenienz meint die dokumentierte Spur eines Ergebnisses: Welche Quelle, welcher Messpunkt, welche Zeit, welche Bereinigung und welche Rechenregel führten zu dieser Anzeige? Lege eine kleine Herkunftskarte an: Dashboardfeld „Maximum M-A = 9,6 kW“ → Auswertungsregel „Maximum vorhandener Werte“ → Zeile 08:03 → R-MA-0803 → fiktiver Sensorpunkt „Leistung M-A“. Bei M-C kommt der Umrechnungsschritt dazu. Die IDTA veröffentlicht unter anderem Submodellvorlagen für „Time Series Data“ (IDTA 02008-1-1) und „Process Variables for Manufacturing Key Performance Indicators“; deren Existenz ist ein Rechercheeinstieg, keine behauptete Zertifizierung unseres Modells.

Hilfe: Schreibe jedem Anzeigewert eine Quellenkennung und eine einfache Regel zu. Vertiefung: Eine lückenlose Herkunftskette braucht auch Transformationsversion, Verantwortlichkeit, Zeitraum, Zeitbasis und Hinweise auf mögliche Änderungen. Erst dann wird eine Kennzahl nachprüfbar.

Kennzahlen und Zeitreihen fachgerecht auswerten

Die drei Kennzahlen und ihre Grenzen

Der Mittelwert ist die Summe vorhandener gültiger Werte geteilt durch ihre Zahl. Für M-A: (4,8 + 5,0 + 5,1 + 9,6 + 5,4 + 5,2) / 6 = 5,85 kW. Das Maximum M-A beträgt 9,6 kW um 08:03. Für M-B: (4,5 + 4,6 + 5,1 + 5,0 + 4,9) / 5 = 4,82 kW; die fehlende sechste Messung wird nicht wie eine Null mitgezählt. M-C hat nach Umrechnung den Mittelwert 4,95 kW. Die Datenvollständigkeit für alle Maschinen und Zeitpunkte ist 17 von 18 erwarteten Werten = 94,4 % gerundet.

Modellmaschine	Mittelwert vorhandener Werte (kW)	Maximum (kW)	Vollständigkeit
M-A	5,85	9,6	6/6
M-B	4,82	5,1	5/6
M-C	4,95	5,2	6/6

Werte aus sechs Minuten sind weder ein belastbarer Schichtmittelwert noch eine Energieverbrauchsaussage. Für Energie in kWh bräuchtest du eine geeignete zeitliche Integration der Leistung und klare Annahmen zum Verlauf zwischen Messpunkten. Eine hohe Vollständigkeitsquote sagt nicht aus, ob alle Messungen korrekt sind. Das ist der Unterschied zwischen berechnet und begründet interpretierbar.

Animierte Kurve mit wachsender Abtastdichte

Animation: Beim Wechsel der Abtastdichte verändert sich, was eine Kurve erkennen lässt. Dieses allgemeine Rauschbeispiel zeigt keine Maschinendaten; die Übertragungsfrage lautet: Was kann bei grober Messung oder Anzeige verlorengehen? Quelle.

Spitzen erhalten, auch beim Verdichten

Stell dir vor, das Dashboard zeigt für M-A nur eine Durchschnittszahl pro sechs Minuten. Der Wert 5,85 kW verbirgt die gemessene Spitze 9,6 kW. Eine Linie nur durch Anfangs- und Endpunkt verbirgt sie ebenfalls. Bewahre für jedes Anzeigeintervall nach Möglichkeit Minimum, Maximum, Zahl gültiger Werte und Anteil fehlender Werte oder die einzelnen Messpunkte auf. Eine reine Mittelwertverdichtung ist ungeeignet, wenn Lastspitzen entscheidungsrelevant sind.

Prüfbeispiel Spitzen erhalten: Verdichte M-A von 08:00 bis 08:05 als „Mittel 5,85 kW; Maximum 9,6 kW um 08:03; 6/6 Werte“. Der Gegenentwurf „konstant 5,85 kW“ fällt durch, weil er die bekannte Spitze verschweigt. Auch Minimum-Maximum-Verdichtung kann Ereignisse zwischen den Abtastzeitpunkten nicht rekonstruieren. Beobachtete Spitze und tatsächliche physikalische Spitze sind daher nicht zwingend gleich.

Achsen beschriften statt Bilder dekorieren

Ein Zeitreihendiagramm trägt auf der x-Achse Zeitpunkt mit Zeitzone und auf der y-Achse elektrische Leistung (kW) ein. Legende: M-A, M-B, M-C; Zeitraum: 08:00–08:05; Abtastabstand: 1 Minute; Datenstand und Quellenkennungen gehören in die Detailansicht. Eine Linie darf nicht stillschweigend über den fehlenden Wert M-B 08:02 so gelegt werden, als gäbe es ihn. Unterschiedliche Messgrößen mit inkompatiblen Einheiten benötigen getrennte Felder oder deutlich gekennzeichnete Achsen.

Bildimpuls: Die Achsenskalierung verändert den visuellen Eindruck. Prüfe Titel, Wertebereich und Einheiten, bevor du die Form einer Kurve deutest. Keine Daten aus unserem Modellfall. Dateiseite.

Prüfbeispiel Achsen: Die Aussage „M-A steigt stark“ ist ohne y-Achse „Leistung (kW)“ und x-Achse „Zeit (Europe/Berlin)“ nicht ausreichend prüfbar. Eine Achse mit „Leistung“ ohne Einheit fällt ebenfalls durch. Vergleiche stets denselben sinnvollen Maßstab, wenn Panels gegenübergestellt werden.

Ein technisches Dashboard entwerfen

Leitfragen bestimmen die Anzeige

Ein Dashboard verdichtet Antworten auf konkrete Fragen, nicht bloß möglichst viele Diagrammtypen. Entwirf auf Papier oder in einer kostenlosen lokalen Tabellenkalkulation eine Startansicht mit:

einer Zeitreihe aller drei Modellmaschinen, mit Legende, Achsentiteln, Zeitzone und bewusst sichtbarer Datenlücke;
je Maschine Mittelwert, beobachtetem Maximum, Anzahl vorhandener Messungen und Angabe des Zeitfensters;
einem Warnhinweis „Einheit umgerechnet“ an M-C 08:02 sowie „Wert fehlt“ bei M-B 08:02;
einer anklickbaren oder als Pfeilkette beschriebenen Rohwert-Herkunft bis zur Kennung und Originalzelle.

Vermeide bunte Tachometer ohne Aussage, rote Ampeln ohne begründete Schwelle oder erfundene Störungsursachen. Eine KPI (Key Performance Indicator) ist eine entscheidungsbezogene Kennzahl; sie benötigt Definition, Einheit, Zeitraum und Quelle. Bei einem Anomaliehinweis gilt: Analyse ist noch keine Betriebsfreigabe.

Medienvergleich: Das gezeigte allgemeine Dashboard ist keine Vorlage, die unkritisch übernommen werden soll. Entscheide, welche Flächen im Modell wirklich eine Frage beantworten. Dateiseite.

Optionales deutschsprachiges Video: K&K Software AG, „Grafana – Business Intelligence Beispiele – Teil 6“ (2021). Grafana wird nur als Anschauung für Monitoring erwähnt; keine Einrichtung, Liveverbindung oder Registrierung ist erforderlich. Die Übung ist vollständig offline möglich.

Geführtes Beispiel: Vom Panel zurück zum Rohwert

Du klickst im fiktiven Dashboard auf „Maximum M-A: 9,6 kW“. In einer Detailtabelle erscheint „08:03 Europe/Berlin; Kennung R-MA-0803; Original 9,6 kW; Bereinigung: keine; Verdichtung: Maximum aus 6 vorhandenen Werten“. Erst dann kann eine andere Person das Ergebnis nachrechnen. Für „M-C 08:02“ zeigt der gleiche Rückweg dagegen „Original 4900 W; Faktor 0,001; Anzeige 4,9 kW“.

Drei verbindliche Abnahmetests:

Spitzen erhalten: Der Punkt 9,6 kW bleibt in der Zeitreihe oder als Maximum sichtbar und bis R-MA-0803 belegbar; das bloße Anzeigen von 5,85 kW genügt nicht.
Achsen beschriften: Es stehen „Zeit (Europe/Berlin)“ und „Leistung (kW)“ sowie Zeitfenster und Maschinenlegende sichtbar; „Wert“ oder ein nackter Zahlenstrahl genügt nicht.
Fehlende Werte nicht zu Null machen: Bei M-B 08:02 gibt es eine Lücke und 5/6 gültige Werte; ein Nullpunkt und ein Mittel mit Divisor 6 sind falsch.

Fehlerfall zum Begründen: Ein schlecht gebautes Panel zeigt M-B bei 08:02 als 0 kW, verbindet die Linie, meldet „Abschaltung“ und errechnet fälschlich 24,1 / 6 = 4,0167 kW. Erkläre, welcher Schritt die Falschaussage erzeugt hat, warum die Quelle dafür nicht reicht und wie du das Panel korrigierst. Vergleich: korrekt sind 24,1 / 5 = 4,82 kW und ein ausdrücklich fehlender Wert, aber keine Aussage über den tatsächlichen Maschinenzustand.

Medien und barrierearme Alternativen

Bilder, Animation, Audio und Videos sind Zusatzmaterial. Jede zentrale Information steht auch als Text und Tabelle zur Verfügung. Verwende Alternativtexte der Abbildungen, Tabellenüberschriften, lesbare Kontraste und nicht nur Farben als Kennzeichnung. Der Ton ist ein optionaler Brückenschlag zum Prinzip „Signalform statt Einzelzahl“ und stammt nicht von einer Modellmaschine.

Audiooption (1,9 Sekunden): ein freigegebenes Tonbeispiel aus Sinus-, Rechteck- und Sägezahnsignal; Dateiseite und freies Original. Ohne Ton: Vergleiche drei gedankliche Verläufe: glatt periodisch, plötzlich zwischen zwei Pegeln wechselnd und kontinuierlich ansteigend mit abruptem Rücksprung. Ein einzelner Durchschnitt beschreibt ihre Form nicht vollständig. Die drei Muster sind keine Diagnose eines Motorzustands. Ohne Animation: Gröbere Zeitraster können Details verbergen. Ohne Videos: Eine Datenquelle liefert Messwerte; eine Visualisierung muss Qualität, Zeit, Einheit und Herkunft transparent zeigen. Ohne externe Webseiten: Nutze die oben abgedruckte Messwerttabelle, Rechenregeln und Aufgaben.

Transfer: Fehlentscheidungen erkennen und korrigieren

Selbstständiger Modellauftrag

Entwirf jetzt allein ein A4-Dashboard oder eine lokale Datei. Zeichne den zeitlichen Verlauf, notiere die drei geforderten Abnahmetests und beschreibe einen Rohwert-Rückweg. Wähle für M-B eine eigene Kennzeichnung der Lücke, ohne die Messung zu erfinden. Ergänze eine Quellenliste mit Datensatzversion „synthetischer Modellfall v1.0“ und dem Zeitbereich 08:00–08:05. Bewerte M-A 08:03 nicht als bewiesenen Defekt; der aufgezeichnete Lastwechsel ist nur Kontext.

Erweiterung für Fortgeschrittene: Wenn ein Dashboard für einen ganzen Tag 1440 Minutenpunkte pro Maschine zusammenfasst, wähle ein Verfahren, das Maximum, Minimum, gültige Fallzahl und Lücken pro Intervall erhält. Vergleiche es mit Mittelwert allein. Zeichne eine Übersicht und einen Detail-Zoom; beides muss zu denselben Originalkennungen führen. Führe bei jeder Umrechnung Faktor, Einheit und Versionsstand mit.

Qualitätscheck als Vier-Augen-Übung

Lass eine andere lernende Person oder prüfe selbst anhand dieser Fragen: Ist das Maximum 9,6 kW sichtbar? Sind beide Achsen und alle Maßeinheiten lesbar? Bleibt die Lücke an 08:02 bei M-B als Lücke bestehen? Kann die Person R-MC-0802 und dessen Umrechnung finden? Wird ein Fehlerfall erklärt, ohne einen Maschinenfehler zu behaupten? Sind synthetische Daten, Zeitraum und Annahmen ausgewiesen?

Merksatz: Ein technisch gutes Dashboard zeigt nicht nur, was eine Zahl sagt, sondern auch, wie sie entstanden ist, was fehlt und was sich nicht sicher schließen lässt. Datenherkunft ist wichtiger als Kennzahlendekoration.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz

Bearbeite die zehn Fragen nacheinander. Die Rückmeldung des Quiz hilft dir bei der Überprüfung; die Lernhinweise unter den Fragen nennen absichtlich keine Lösungen vorab.

Was macht eine Messwertzeile für einen technischen Vergleich nachvollziehbar? (Zeitstempel Maschinenkennung Messgröße Einheit und Quellenkennung) (!Nur eine farbige Zahl ohne Beschriftung) (!Allein der Name eines Dashboardprogramms) (!Ein Diagramm ohne zugrunde liegende Tabelle)

Lernhinweis: Prüfe, ob eine zweite Person die Messung wiederfinden könnte.

Wie muss M-B um 08:02 in der Auswertung behandelt werden? (Als fehlender Messwert mit sichtbarer Lücke) (!Als sicher gemessene Nullleistung) (!Als bewiesener Maschinenstillstand) (!Als automatisch gültiger Mittelwert)

Lernhinweis: Unterscheide Messstatus von tatsächlichem Anlagenzustand.

Welche Umrechnung ist für den Rohwert 4900 W passend? (4,9 kW) (!4900 kW) (!49 kW) (!0,49 kW)

Lernhinweis: Nutze den Faktor zwischen Watt und Kilowatt.

Was ist die beobachtete maximale Leistung von M-A? (9,6 kW) (!5,85 kW) (!5,4 kW) (!4,8 kW)

Lernhinweis: Eine Spitzenfrage ist nicht dieselbe Frage wie eine Mittelwertfrage.

Welche Aussage über die sechs Minuten M-A ist gesichert? (Der größte aufgezeichnete Minutenwert beträgt 9,6 kW) (!Ein Sensordefekt ist damit bewiesen) (!Die höchste physikalische Kurzzeitspitze ist vollständig bekannt) (!Die Maschine hat eine Störung sicher abgeschaltet)

Lernhinweis: Beobachtung und Ursachenbehauptung dürfen nicht verwechselt werden.

Welcher Nenner passt zum Mittelwert der vorhandenen M-B-Werte? (Fünf gültige Werte) (!Sechs Werte einschließlich erfundener Null) (!Nur der größte Messwert) (!Achtzehn Werte aller Modellmaschinen)

Lernhinweis: Zähle vorhandene Messungen statt leerer Tabellenplätze.

Welche Angaben brauchen die Achsen der Leistungskurve? (Zeit mit Zeitzone und elektrische Leistung mit kW) (!Zeit und eine namenlose Zahl) (!Maschinenfarbe und Firmenlogo) (!Mittelwert und Lizenztext)

Lernhinweis: Achte auf eine Größe und ihre Einheit.

Welche Verdichtung erhält die bekannte M-A-Spitze am besten? (Mittelwert und Maximum mit Zeitpunkt und Anzahl gültiger Werte) (!Nur der Mittelwert über das gesamte Zeitfenster) (!Nur den Anfangswert und den Endwert verbinden) (!Den höchsten Wert als Ausreißer ungeprüft löschen)

Lernhinweis: Überlege, welche Informationen bei einer Zusammenfassung verlorengehen.

Welcher Rückweg belegt die Kennzahl Maximum M-A? (Dashboardwert über Rechenregel und 08:03 zurück zu R-MA-0803) (!Dashboardfarbe über Firmenname zu einem Werbeprospekt) (!Nur ein Screenshot ohne Datenverzeichnis) (!Ein automatisch angenommener Fehlercode)

Lernhinweis: Jede behauptete Kennzahl braucht eine nachprüfbare Herkunft.

Wie ist eine aus Daten erkannte Auffälligkeit hier zu bewerten? (Als Prüfhinweis ohne reale Steuerungs oder Sicherheitsfreigabe) (!Als sofortige Erlaubnis zur Maschinensteuerung) (!Als automatisch bewiesene Ursache) (!Als offizielles Zertifizierungsergebnis)

Lernhinweis: Ein Modellnachweis ist keine Freigabe für einen echten Betrieb.

Memory

Ordne Begriffe und Erläuterungen einander zu. Jeder Begriff kommt einmal vor.

Rohwert	Ursprünglich erfasste Messangabe ohne stille Korrektur
Zeitstempel	Zeitpunkt der Erfassung samt vereinbarter Zeitzone
Datenlücke	Für einen erwarteten Messzeitpunkt liegt kein Wert vor
Kennzahl	Nach definierter Regel aus Daten berechnete Größe
Provenienz	Dokumentierter Weg vom Ergebnis zu Quelle und Bearbeitung
Maximum	Größter vorhandener gültiger Wert eines gewählten Zeitraums

Drag-and-Drop

Ordne jede Maßnahme dem richtigen Prüfzweck zu.

Passende Maßnahme	Prüfzweck
Null nicht erfinden	Messlücke korrekt behandeln
Watt in Kilowatt umrechnen	Einheit vereinheitlichen
Maximum zusätzlich ausweisen	Messspitze erhalten
Leistung in Kilowatt beschriften	Achsen verständlich machen
Originalkennung angeben	Rückweg zum Rohwert sichern

Kreuzworträtsel

Ergänze jeweils ein Fachwort aus dem Kurs.

Zeitreihe	Wie heißt eine zeitlich geordnete Folge von Messwerten?
Rohwert	Wie heißt eine unverändert erfasste Messangabe?
Maximum	Wie heißt der größte beobachtete gültige Messwert?
Achse	Wie heißt die beschriftete Richtung eines Diagramms?
Einheit	Welche Angabe unterscheidet zum Beispiel Watt von Kilowatt?
Herkunft	Welches Wort bezeichnet die nachprüfbare Quelle eines Ergebnisses?

LearningApps

Die Suche führt zu möglicherweise passenden externen Lernspielen; einzelne Treffer sind nicht Teil des verpflichtenden Lernnachweises und können sich ändern. Ohne Internet verwende Memory, Zuordnung und die hier stehenden Prüfaufträge.

Lückentext

Trage passende Fachwörter ein. Jede Lücke bezieht sich auf die vorher erläuterten Regeln.

Eine zeitlich geordnete Messreihe heißt

.

Jeder Messwert braucht einen eindeutigen

.

Die ursprüngliche unveränderte Angabe ist der

.

Die Angabe Watt oder Kilowatt heißt

.

Ein nicht vorhandener Messwert wird als

gekennzeichnet.

Ein fehlender Wert ist nicht automatisch die Zahl

.

Die größte aufgezeichnete gültige Leistung ist das

.

Bei der Darstellung der Zeitreihe erhält die waagerechte

eine Zeitangabe.

Eine zusammenfassende berechnete Größe heißt

.

Der dokumentierte Weg von einer Anzeige zu ihrer Quelle heißt

.

Offene Aufgaben

Bearbeite je vier Aufgaben in den Stufen Leicht, Standard und Schwer. Jede Aufgabe verwendet nur frei erfundene Daten. Dokumentiere dein Vorgehen und deine Begründung.

Leicht

Messwerttabelle: Übertrage die sechs Zeitpunkte und drei Maschinen aus dem Modellfall in eine übersichtliche Tabelle. Markiere genau die fehlende M-B-Messung und die abweichende Einheit bei M-C.
Maßeinheit: Rechne 4900 W nach kW um und schreibe daneben Rohwertkennung, Umrechnungsfaktor und Grund; ändere die Originalzelle nicht.
Zeitreihe: Zeichne M-A als Linien- oder Punktdiagramm mit x-Achse „Zeit (Europe/Berlin)“ und y-Achse „Leistung (kW)“. Markiere den höchsten beobachteten Punkt.
Datenqualität: Erkläre in vier Sätzen den Unterschied zwischen „fehlend“, „0 gemessen“, „ungewöhnlich hoch“ und „in falscher Einheit“.

Standard

Mittelwert: Berechne die Mittelwerte von M-A, M-B und M-C mit gültigem Nenner und Umrechnung. Gib den Datenstand und den zeitlichen Gültigkeitsbereich an.
Dashboard: Skizziere eine Startansicht mit drei Maschinen, Kennzahlen, Qualitätsmarkierungen und einer Detailansicht zum Rohwert. Beschrifte jedes Panel.
Diagramm: Stelle M-B mit einer sichtbaren Lücke dar. Vergleiche die Aussage mit einer absichtlich fehlerhaften Null-Ersatz-Grafik und erkläre die Auswirkung auf den Mittelwert.
Datenherkunft: Baue für 9,6 kW und 4,9 kW je eine Herkunftskette mit Quellenkennung, Rohwert, Bearbeitung und angezeigter Zahl.

Schwer

Datenaggregation: Entwickle eine Intervallverdichtung mit Mittelwert, Minimum, Maximum, Anzahl gültiger Werte und Lückenanzahl. Zeige an M-A, warum ein Mittelwert allein ungeeignet ist.
Fehleranalyse: Prüfe ein erfundenes Dashboard, das M-B 08:02 mit Null füllt und M-C 4900 W als 4900 kW zeigt. Finde beide Fehler, beschreibe Folgen und korrigiere mit Belegen.
Datenmodell: Entwirf ein Versionsschema für Rohwertkennung, Zeitzone, Einheit, Qualitätsflag und Umrechnung. Erläutere, wie ein Prüfer den gezeichneten Punkt bis zur Originalzeile verfolgt.
Transfer: Übertrage die Regeln auf einen fiktiven zweiten Datensatz mit Temperatur in °C, einer Zeitlücke und kurzem Peak. Begründe, welche Paneltypen und Qualitätskennzeichen du wählst, ohne einen echten Anlagenzustand zu diagnostizieren.

Lernkontrolle

Prüfkriterium Spitzen: Begründe anhand M-A, warum „5,85 kW“ als alleinige Anzeige ungenügend ist, und zeige die nötige Ergänzung mit Quelle und Zeitpunkt.
Prüfkriterium Achsen: Zeichne die beiden Achsentitel mit Einheiten und Zeitzone für eine passende Leistungskurve. Erläutere, welche Fehlinterpretationen bei fehlender Beschriftung entstehen.
Prüfkriterium Fehlwerte: Berechne M-B einmal regelgerecht und einmal mit dem falschen Ersatzwert Null. Vergleiche die Resultate und benenne die ungerechtfertigte Maschinenbehauptung.
Quellenprüfung: Prüfe die Umrechnung von R-MC-0802 einschließlich Originalwert, Faktor und Zielwert. Beschreibe, wie die Kennzahl einen Rückweg erhält.
Zeitreiheninterpretation: Unterscheide einen beobachteten Wert, eine plausible Ursache und eine sichere Diagnose am Beispiel des fiktiven Lastwechsels.
Dashboardvergleich: Vergleiche ein reizvolles, aber quellenloses KPI-Panel mit einem einfachen Panel einschließlich Datenvollständigkeit, Zeitraum und Rohwert-Verknüpfung. Triff eine begründete Wahl.

Lernnachweis

Einzureichendes Lernprodukt: ein selbst erstellter Dashboardentwurf auf Papier, als Bild oder als lokal gespeicherte Tabellen-Datei; dazu eine höchstens zweiseitige Dokumentation. Du verwendest den synthetischen Datensatz v1.0 und keine personenbezogenen oder vertraulichen Informationen.

Nachweise, die erkennbar sein müssen: (a) eine beschriftete Zeitreihe mit drei Maschinen und unverfälschter Lücke bei M-B; (b) Mittelwerte, Maxima, gültige Anzahlen und Zeithorizont; (c) Erhalt von 9,6 kW auch in der Übersicht; (d) korrekte Umrechnung von 4900 W auf 4,9 kW; (e) Rückwege zu R-MA-0803, R-MB-0802 und R-MC-0802; (f) ein erklärter Fehlerfall mit falschem und korrigiertem Ergebnis; (g) Angabe der Unsicherheiten und Quellen.

Selbstbewertung: Prüfe jedes der drei Kernkriterien als „erfüllt“, „teilweise“ oder „nicht erfüllt“ und belege deine Einstufung mit einer konkreten Zelle oder Darstellung. Prüfe zusätzlich Rückverfolgbarkeit, verständliche Erklärung und Offline-Nutzbarkeit. Die Bearbeitung ist ein schulischer Lernnachweis, kein Sicherheitsgutachten und keine offizielle Zertifizierung.

OER und Wikipedia

Quellenstand: recherchiert am 21.10.2026. Für Online-Übersichtsseiten kann die live angezeigte Revision nach diesem Zeitpunkt wechseln; eine konkrete Dokument-PDF-Version wurde nicht pauschal als geprüft ausgegeben. Fachliche Grundlage ist die zum Recherchezeitpunkt verfügbare Beschreibung, nicht eine Behauptung über unzugängliche Volltexte.

OPC Foundation: OPC Unified Architecture – Primärübersicht zu Architektur, Informationsmodell, sicherer Kommunikation und Zugriff (Online-Stand 21.10.2026); keine allgemeine Zusicherung von Messdatenqualität.
Industrial Digital Twin Association: Downloadportal – Rechercheeinstieg zu IDTA 02008-1-1 „Time Series Data“ und „IDTA 02066 Process Variables for Manufacturing Key Performance Indicators“; einzelne PDF-Inhalte und Revisionsstände sind vor konkreter Anwendung gesondert zu prüfen.
Wikipedia: Zeitreihenanalyse – Begriffe und weiterführende Verfahren; offene Enzyklopädie, keine technische Norm.
Wikipedia: Dashboard im Informationsmanagement – allgemeiner Begriff und Grenzen einer Übersichtsoberfläche.
MOOCwiki: angegebener Z1-Grundlagenbaustein – als Vorwissen verlinkt; konkreter Seiteninhalt konnte bei dieser Erstellung nicht vollständig überprüft werden.

Mediennachweise: In den eingebetteten Dateien gibt es keine Bearbeitung; die dargestellten Bildinhalte sind allgemeine Beispiele und nicht das synthetische Fallmaterial. Dateiseiten enthalten Vorschauen und Abrufmöglichkeiten.

Datei bzw. Video	Original und Dateiseite	Urheberschaft	Lizenz / Nutzung
File:GoJS SCADA Industrial Monitor.png	Commons	Simonsarris, 2024	CC BY-SA 4.0
File:White-noise-density-animation.gif	Commons	Geek3, 2022	CC BY-SA 4.0
File:Line graph2.svg	Commons	Smallman12q, 2012	CC0 1.0
File:Dashboard example.png	Commons	Ironholds, 2015	CC0 1.0
File:Waveform.ogg	Commons	Wyatt915, 2008	Public Domain laut Dateiseite
BW-xIjg5SgE	YouTube	Siemens Knowledge Hub, 2017	Plattformvideo, keine OER-Lizenz zugesichert; YouTube-Nutzungsbedingungen
6v52jJ4dSO4	YouTube	K&K Software AG, 2021	Plattformvideo, keine OER-Lizenz zugesichert; YouTube-Nutzungsbedingungen

Medienverfügbarkeit: Die Commons-Dateiseiten und die Videometadaten waren zum Recherchestand öffentlich auffindbar. Direkte YouTube-Wiedergabe sowie eine bestimmte spätere Verfügbarkeit konnten nicht vollständig getestet werden; alle Lernschritte funktionieren daher ohne externe Medien. Hinweise zu den Quellen und Medien ersetzen keine Prüfung einer realen Anlage.