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Simulation und virtuelle Inbetriebnahme

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Lernziel: Du modellierst einen technischen Fertigungsprozess, prüfst den Normalfall, unterscheidest Prozessabweichungen von Modellfehlern und testest Ausfall sowie Wiederkehr. Am Ende lieferst du einen begründeten Simulationsplan mit Sollwerten und Störfällen.

Einleitung

Zielgruppe: Auszubildende im 3. bis 4. Ausbildungsjahr, mit Kompetenzen aus Z1 bis Z3 oder gleichwertigen Grundlagen in Prozessbeschreibung, Datenprüfung und Qualitätssicherung. Stimme das Projektziel mit deiner ausbildenden Person ab. Als vorangehende Grundlage dient dieser vorhandene Kurs; sein Seiteninhalt war beim Quellenabruf nicht überprüfbar. Aktiviere deshalb vor Beginn kurz diese Kenntnisse: Prozessschritt, Eingabe, Ausgabe, Sollwert, Istwert und Messabweichung.

Arbeitsrahmen: Alle Daten, Werkstücke, Firmen, Messwerte und Betriebsabläufe in diesem Kurs sind ausdrücklich fiktiv. Du arbeitest mit Papier, Tabellenkalkulation oder einer frei nutzbaren lokalen Simulationsumgebung. Keine Verbindung zu SPS, Produktionsanlagen oder realen Maschinen; keine echte Maschinensteuerung, Inbetriebsetzung, Schutzfunktionsprüfung oder Sicherheitsfreigabe. Das Bildungsangebot ist unabhängig und weder Liebherr- noch IHK-Zertifizierung. Die verlinkten Unternehmensbeispiele sind nur öffentliche Recherchequellen.

Lernweg: Verstehen → ein geführtes Modell mit Daten prüfen → drei Kriterien nachweisen → einen eigenen Simulationsplan übertragen. Hilfestufe: Arbeite zunächst mit den vorgerechneten Bilanzwerten; Vertiefung: Untersuche Ereignisreihenfolge, Warteschlangen, Messunsicherheit und Modellvalidität.

Bild: vereinfachte digitale Fertigungssimulation; alternativ beschreibe die Abfolge Eingang, Verarbeitung, Kontrolle und Ausgang in vier eigenen Sätzen.

Prozesse in prüfbare Modelle übersetzen

Was Simulation leisten kann

Eine Simulation führt Experimente an einem vereinfachten Modell aus. In der ereignisdiskreten Simulation springt die Modellzeit von Ereignis zu Ereignis, etwa Materialeingang, Montageende oder Sperrung. Der Systemzustand enthält aktuelle Bestände, verfügbare Ressourcen und Bearbeitungsstatus. Eine virtuelle Inbetriebnahme untersucht geplantes Verhalten vor einem realen Einsatz. Für dieses Lernprojekt bleibt sie ausschließlich eine offline ausgeführte Gegenprüfung; es werden keine Steuerungsprogramme übertragen.

Eine Ressource kann ein Arbeitsplatz oder eine prüfende Person sein; ein Engpass begrenzt die Leistung; ein Sollwert ist eine vorab festgelegte Erwartung; ein Istwert ist ein beobachtetes Testergebnis. Verifikation fragt, ob das Modell nach seinen Regeln korrekt umgesetzt ist. Validierung fragt, ob das Modell den beabsichtigten realen Ausschnitt hinreichend sachgerecht repräsentiert. Beide Fragen sind verschieden.

Digitales Modell, Schatten und Zwilling

Beim digitalen Modell gibt es keine notwendige automatisierte Datenübertragung, beim digitalen Schatten erfolgt die Übertragung nach einer Richtung und beim digitalen Zwilling typischerweise wechselseitig. Die Bezeichnungen werden je nach Fachkontext unterschiedlich verwendet. Ein Diagramm oder ein 3D-Modell allein ist deshalb noch kein vollständig validierter digitaler Zwilling.

Grafik: Unterschied der Datenflussrichtungen. Alternative ohne Grafik: Modell – manuelle Werte; Schatten – automatisch vom Objekt zum Modell; Zwilling – mögliche Rückkopplung in beide Richtungen. Im Kurs wird ausdrücklich nur die erste, sichere Offline-Variante genutzt.

Modellgrenzen ausdrücklich festhalten

Eine geeignete Modellgrenze umfasst Materialzugang, Montage, Prüfung und Verpackung. Nicht enthalten sind reale Verletzungsrisiken, Steuerungsnetze, mechanische Kräfte oder rechtliche Abnahmen. Gib an, ob Zeiten deterministisch (fest) oder zufallsbehaftet sind, welche Qualitätsmessung simuliert wird und welche Daten fehlen. Das macht jede Aussage begrenzt, aber überprüfbar.

Mini-Auftrag: Skizziere vier Prozessblöcke und notiere zu jedem eine Eingabe und Ausgabe. Hilfestellung: Für die Prüfung sind das Eingaben „montierte Einheit, fiktiver Messwert“ und Ausgaben „freigegeben oder gesperrt“. Vertiefung: Wo könnten zwei Ereignisse zur gleichen Zeit konkurrieren?

Geführter Modellfall: Variantenfertigung

Fiktive Auftragsdaten

Eine erfundene Werkstatt fertigt am Modelltag sechs Einheiten A und vier Einheiten B. Jede fertige Einheit benötigt genau einen passenden Teilesatz. Es gibt jeweils eine Montage-, Prüf- und Verpackungsressource. Alle Werte dienen nur dem Rechnen, nicht der Parametrierung realer Geräte.

Größe	Variante A	Variante B	Bedeutung
Auftrag	6 Stück	4 Stück	Gesamt 10
Montagezeit pro Einheit	12 min	15 min	ein Arbeitsplatz
Prüfzeit	8 min	8 min	eine Prüfressource
Verpackungszeit	6 min	6 min	eine Verpackungsressource
Anlieferung im Normalfall	6 Teilesätze	4 Teilesätze	Anfangsbestand
Fiktiver Qualitätsgrenzwert	9,8 bis 10,2 mm	9,8 bis 10,2 mm	inklusive Grenzen

Nettoarbeitszeit: 420 Minuten. Modellannahme für die erste Rechnung: Alle zehn Einheiten durchlaufen die drei Prozessschritte vollständig nacheinander, ohne Überlappung, Rüstzeit oder Ausschuss. Damit gilt Montage = 6 × 12 + 4 × 15 = 132 Minuten, Prüfung = 10 × 8 = 80 Minuten, Verpackung = 10 × 6 = 60 Minuten. Gesamtdauer = 272 Minuten, Restpuffer = 420 − 272 = 148 Minuten. Diese Zahl ist ein Sollwert für genau das festgelegte Seriellmodell; mit überlappenden Arbeitsschritten ändern sich Durchlaufzeit und Kapazität.

Abbildung: Beispiel eines Ablaufplans, kein Ablauf dieser Modellwerkstatt. Offline-Alternative: Zeichne die Kästen Eingang → Montage → Messprüfung → Verpackung oder Sperrlager.

Ereignis- und Bestandsbilanz

Ein Ereignisprotokoll notiert Zeitpunkt, Eingangszustand, Aktion, Ausgangszustand und Ursache. Eine wichtige Invariante ist: Zahl freigegebener plus gesperrter Einheiten darf niemals größer sein als die tatsächlich eingesetzten vollständigen Teilesätze. Ebenso darf eine Einheit nicht gleichzeitig „gesperrt“ und „freigegeben“ sein. Bei Nachlieferung müssen neue Teilesätze einmalig hinzugebucht werden.

Beispiel eines kompakten Sollprotokolls, solange keine Prozessschritte überlappen:

Zeitpunkt	Ereignis	Dokumentierter Sollzustand
0 min	Modellstart	A 6, B 4, fertig 0
132 min	Montage der 10 Einheiten abgeschlossen	fertig montiert 10
212 min	Prüfung ohne Abweichung beendet	freigabefähig 10
272 min	Verpackung abgeschlossen	freigegeben 10, gesperrt 0

Beachte: Die Zeitpunkte sind nur für die gewählte vereinfachte Reihenfolge gültig. In einer detaillierten ereignisdiskreten Simulation werden Endzeiten je Einheit dokumentiert; gleiche Bilanzwerte bedeuten nicht automatisch gleiche Ablaufzeiten.

Simulationsplan: Sollwerte und Testfälle

Planstruktur und Akzeptanzkriterien

Dein Simulationsplan beantwortet für jede Variante diese Fragen: Welche Modellversion und welcher Anfangszustand gelten? Welches Ereignis tritt auf? Welche Erwartung ist vorab festgelegt? Welche Messgröße erfasst die Simulation? Wann ist der Test bestanden, wann fehlgeschlagen, und welche offenen Fragen bleiben?

Testfall	Eingabe/Ereignis	Vorab definierter Sollwert	Nachweis
N – Normalfall	A 6, B 4, keine Abweichung	10 freigegeben, 0 gesperrt, 272 min im Seriellmodell	vollständige Zeit- und Bestandsbilanz
M – Teilemangel	A 6, B 2, keine Nachlieferung	höchstens 8 begonnen bzw. beendet; zwei B bleiben offen	Bilanz und Nichtstart mangels Material
Q – Qualitätsabweichung	normaler Bestand, eine B-Einheit mit 10,4 mm	9 freigegeben, 1 gesperrt	Messwert und Sperrentscheidung
A – Ausfall	Prüfressource fällt bei Minute 130 aus	keine Prüfung während des Ausfalls, Warteschlange oder Zeitverschiebung	Ereignisprotokoll mit Statuswechsel
W – Wiederkehr	dieselbe Prüfressource kehrt bei Minute 160 zurück	unterbrochene Arbeit nur nach definierter Fortsetzungsregel; keine Doppelzählung	vollständiger Übergangs- und Bilanznachweis
F – Modellfehler	Testmodell zählt nach Neustart dieselbe Einheit zweimal	Invariante wird verletzt; Test muss fehlschlagen	Gegenrechnung mit einmaligen Identifikatoren

Wichtige Präzisierung: Die Zeilen A und W geben absichtlich keine feste Gesamtendzeit an: Diese hängt davon ab, ob am Ausfallzeitpunkt tatsächlich eine Prüfung läuft, ob Arbeit unterbrochen oder neu begonnen wird und welche Ereignisreihenfolge implementiert ist. Dokumentiere diese Regel, bevor du rechnest. Für gleichzeitigen Teilemangel und Qualitätsabweichung sind die Ergebnisse nicht einfach blind zu addieren; lege fest, ob die fehlerhafte B-Einheit überhaupt begonnen wurde.

Ausführbare Offline-Methode

Schritt 1: Erstelle eine Tabelle „Einheiten“ mit eindeutigen Kennungen A01 bis A06 und B01 bis B04, benötigtem Teilesatz, Montagedauer, Prüfstatus und Ausgabezustand. Schritt 2: Erstelle eine zweite Tabelle „Ereignisse“ mit Modellzeit, Ressource, Ereignisart, Einheit und Begründung. Schritt 3: Rechne den Normalfall mit den oben vorgegebenen Sollwerten; nutze bei Bedarf Karteikarten für jeden Teilesatz. Schritt 4: Kopiere die Tabelle je Störfall und ändere nur die dokumentierte Testeingabe. Schritt 5: Vergleiche Soll und Ist; markiere jeden Fehler als offener Befund statt ihn stillschweigend zu korrigieren.

Hilfestellung: Ohne Software genügt ein Zeitstrahl auf Papier. Anspruchsvolle Vertiefung: Formuliere die nächste Ereigniszeit als Minimum der geplanten Ressourcenereignisse und erkläre, warum ein vollständiger Ereigniskalender die Zwischenzustände besser zeigt als bloße Summen.

Abweichungen, Modellfehler und Wiederkehr

Drei Ursachen systematisch unterscheiden

Prozessabweichung: Ein fiktiv gemessener B-Wert 10,4 mm liegt außerhalb 9,8–10,2 mm: Das simulierte Werkstück wird gesperrt. Dateneingabefehler: Eine Montagezeit wurde versehentlich mit 150 statt 15 Minuten eingegeben; prüfe die Quelldaten. Modellfehler: Nach Wiederkehr einer Ressource schreibt die Simulationslogik eine schon geprüfte Einheit ein zweites Mal gut. Für jeden Befund sind Symptom, Regel, Testnachweis, vermutete Ursache und Korrektur getrennt aufzuschreiben.

Schematische Informationsflüsse zwischen realem Gegenstand und digitaler Repräsentation

Grafik: Informationsfluss eines digitalen Zwillings. Alternative: Beschreibe, wie ein manuell geführtes Offline-Modell ohne Verbindung zu einer Maschine funktioniert.

Ausfall und Wiederkehr ohne Anlagenzugriff

Setze im Ereigniskalender die fiktive Prüfressource ab Minute 130 auf „nicht verfügbar“ und ab Minute 160 wieder auf „verfügbar“. Definiere vorab: Eine bereits laufende Prüfung wird entweder pausiert oder vollständig wiederholt; beide Varianten sind getrennte Modellannahmen. Eine blockierte Einheit darf in der Ausfallzeit nicht irrtümlich den Prüfstatus „bestanden“ erhalten. Die Wiederkehr ist ein explizites Ereignis; erst danach dürfen wartende Prüfungen nach den gewählten Regeln fortgeführt werden.

Nachvollziehbares Beispiel: In der streng seriellen Normalfallrechnung beginnt die erste Prüfung erst bei Minute 132. Ein Ausfall von Minute 130 bis 160 verschiebt den frühesten Beginn um 28 Minuten, sodass bei ansonsten gleichen Annahmen 300 Minuten Gesamtdauer möglich sind. Das ist keine universelle Endzeit, sondern das Ergebnis dieser expliziten Modellierung. Ein Modell, das trotzdem 272 Minuten ausgibt, benötigt Ursachenprüfung: Ist der Ausfall nicht berücksichtigt, die Bearbeitungsreihenfolge geändert oder die Zeiterfassung defekt?

Warum eine Fehlermeldung kein Beweis für die Ursache ist

Ein scheinbar guter Durchsatz kann aus einer fehlerhaften Buchungsregel stammen. Beispiel: Bei nur acht eingesetzten Teilesätzen meldet die Software neun „fertige“ Einheiten. Das verletzt die Materialbilanz und weist auf einen Modell- oder Eingabefehler hin, nicht auf eine wundersame Prozessoptimierung. Ein echtes Qualitätsproblem ist umgekehrt kein Softwarefehler, solange der Modelltest korrekt sperrt. Entscheide erst nach Gegenrechnung und Logprüfung. Wenn die Datenlage zu schwach ist, notiere Ursache ungeklärt.

Audio: Originalaufnahme eines realen Förderbands als Hörbeispiel, nicht als Beweis für den Modellbetrieb. Alternative ohne Audio: Protokolliere in Worten, wann ein Förderprozess „laufend“, „gestoppt“ und „wieder verfügbar“ wäre. Höre freiwillig und in angenehmer Lautstärke.

Ergebnisse verbessern und verantwortungsvoll begrenzen

Kriteriengestützte Verbesserung

Du prüfst drei verbindliche Kriterien:

Kriterium 1 – Normalfall belegen: Alle zehn fiktiven Teile sind als einzelne Einheiten im Ereignisprotokoll auffindbar; Montage 132, Prüfung 80, Verpackung 60, Summe 272 Minuten. Eine bloße Zahl „10“ ohne Eingangsbilanz und Versionsbezug reicht nicht.

Kriterium 2 – Modellfehler unterscheiden: Im Teilemangelfall sind fehlende B-Teilesätze ein definierter Prozesszustand. Im Doppelzählungsfall sind neun Ausgaben aus acht Eingaben dagegen eine Modellregelverletzung. Du begründest die Abgrenzung durch eine überprüfbare Bilanz.

Kriterium 3 – Ausfall und Wiederkehr testen: Der Zeitraum 130 bis 160 ist im Log enthalten; erst nach der Rückkehr darf die Prüfressource wieder tätig sein. Für das streng serielle Beispiel ergibt sich unter den erklärten Annahmen 300 statt 272 Minuten. Protokolliere auch den Versuch, versehentlich zweimal zu verbuchen, und zeige, wie eindeutige Kennungen ihn verhindern.

Verbesserungsideen: Überprüfe Materialpuffer, Prüfprioritäten und die Reihenfolge A/B, bevor du Ressourcen hinzufügst. Trenne Verbesserungen am Prozessmodell von Aussagen über eine reale Anlage. Eine schnellere Simulation mit falschen Regeln ist keine Optimierung.

Forschung, Medien und Grenzen

Das Liebherr-Magazin „Unser Weg zur Smart Factory“ (Magazin 02/2025) beschreibt die Herausforderungen flexibler Variantenfertigung und datengestützter Prozesse. Es liefert keine Messdaten für unseren fiktiven Fall und keine Zertifizierung. Das NIST-Dokument AI 600-1, Juli 2024 behandelt Risiken generativer KI und ist kein Regelwerk für Maschinenabnahmen. Sein Gedanke der dokumentierten Risiken, Grenzen und menschlichen Aufsicht hilft, automatisch erzeugte Simulationserklärungen kritisch zu prüfen, nicht reale Sicherheit zu behaupten.

Videobeispiel 1 (Deutsch, Universität Stuttgart): Kinematische und physikalische Materialflusssimulation im Forschungskontext. Die Hochschulseite weist dieses YouTube-Video aus; die direkte YouTube-Auslieferung kann sich ändern und konnte beim Quellenabruf nicht unabhängig abgespielt werden.

Ohne Video: Vergleiche einen Kinematikablauf, der Bewegungswege beschreibt, mit einem Materialflussmodell, das Ankunfts- und Bearbeitungsereignisse bilanziert.

Videobeispiel 2 (Deutsch, Universität Stuttgart): Erweiterung der virtuellen Inbetriebnahme; Hochschulnachweis vorhanden, tatsächliche Wiedergabe beim Abruf nicht unabhängig überprüfbar.

Ohne Video: Zeichne die Schleife Modellannahme → Testfall → Vergleich → Korrektur → erneuter Test.

Animation: nur als Anschauung dafür, dass Geometrie und Materialfluss unterschiedliche Modellinhalte sind. Alternative: Beschreibe nacheinander Ausgangsform, Biegebewegung und Endform.

Zukunftsakzent: Virtuelle Gegenprüfung schafft eine dokumentierte Evidenz für definierte Modellfälle, aber keine Anlagenfreigabe. Eine reale Sicherheitsbeurteilung, Schutzfunktionsprüfung und Inbetriebnahme sind getrennte, fachlich berechtigte Prozesse und ausdrücklich nicht Bestandteil dieses Kurses.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Prüfe dein Wissen

1. Was ist der wichtigste Zweck einer virtuellen Inbetriebnahme im Lernprojekt? (Abläufe und Fehlerfälle an einem digitalen Modell vorab prüfen) (!Eine reale Anlage ohne Abnahme freigeben) (!Fehlende Messwerte durch Vermutungen ersetzen) (!Alle Restgefahren automatisch beseitigen)

2. Welche Aussage beschreibt eine Modellgrenze korrekt? (Eine nicht modellierte Störung kann im Test unentdeckt bleiben) (!Ein dreidimensionales Bild garantiert vollständige Genauigkeit) (!Eine Simulation ersetzt jede Prüfung am realen System) (!Ein einzelner Durchlauf beweist jede mögliche Situation)

3. Wie viele Minuten benötigen sechs A und vier B allein für die Montage? (132 Minuten) (!120 Minuten) (!80 Minuten) (!272 Minuten)

4. Welches Ergebnis ist im ungestörten vereinfachten Seriellmodell zu erwarten? (Zehn geprüfte und verpackte Einheiten in 272 Minuten) (!Zwölf Einheiten in 132 Minuten) (!Acht Einheiten in 420 Minuten) (!Zehn Einheiten in 80 Minuten)

5. Welche Wirkung hat ein Bestand von nur zwei statt vier B-Teilesätzen? (Ohne Nachlieferung können höchstens acht Einheiten gestartet werden) (!Die Montagezeit der sechs A verdoppelt sich) (!Alle zehn Einheiten werden automatisch geprüft) (!Es entsteht zwingend ein Fehler der Simulationssoftware)

6. Ein B-Messwert beträgt 10,4 Millimeter bei zulässigen 9,8 bis 10,2. Was folgt im Modell? (Die Einheit wird als gesperrt dokumentiert und nicht freigegeben) (!Der Grenzwert wird stillschweigend erweitert) (!Die Abweichung zählt als vollständig bestandene Prüfung) (!Die Einheit wird als fehlendes Rohteil verbucht)

7. Nach einem modellierten Neustart werden neun Fertigstücke bei nur acht eingesetzten Teilesätzen angezeigt. Was ist naheliegend? (Ein Modell- oder Buchungsfehler mit Doppelzählung) (!Ein Beweis für besonders gute Produktion) (!Ein normaler Toleranzeffekt der Messlehre) (!Ein sicherer Nachweis zusätzlicher Materiallieferung)

8. Was gehört zu einem nachvollziehbaren Störfalltest bei Ausfall und Wiederkehr? (Startzustand, Ausfallzeit, Wiederkehr, erwartete Übergänge und Ist-Ergebnis) (!Nur ein Screenshot des störungsfreien Endzustands) (!Nur die mittlere Taktzeit ohne Ereignisse) (!Eine mündliche Behauptung ohne Ereignisprotokoll)

9. Welches Merkmal hilft am besten, Modellfehler von Prozessabweichungen zu unterscheiden? (Ein Abgleich von Eingabedaten, Bilanzregeln, Ereignisprotokoll und Modellannahmen) (!Das beliebige Ändern aller Sollwerte) (!Das Abschalten aller Prüfbedingungen) (!Die Annahme, jede Abweichung sei ein Anlagenfehler)

10. Welche Aussage zur virtuellen Gegenprüfung ist richtig? (Sie liefert begrenzte Evidenz für definierte Tests und keine reale Anlagenfreigabe) (!Sie ersetzt rechtliche Abnahmen immer vollständig) (!Sie benötigt niemals Versionsangaben) (!Sie garantiert Nullrisiko für alle nicht getesteten Fälle)

Memory: Begriff und Bedeutung

Invariante	Bedingung, die in jedem gültigen Zustand gilt
Ereigniskalender	Geordnete Liste künftiger Zustandsänderungen
Modellgrenze	Abgrenzung einbezogener Systemteile
Ressourcenbelegung	Zeitlicher Einsatz verfügbarer Arbeitsmittel
Soll-Ist-Vergleich	Gegenüberstellung von Erwartung und Beobachtung
Verifikation	Kontrolle der korrekten Modellumsetzung

Drag-and-Drop: Ordne die Prüfhandlungen zu

Passende Handlung	Modellereignis
Eingangsbestand nachzählen	Teilemangel bei B
Einheit anhand Messwert sperren	Qualitätsgrenze überschritten
Doppelte Kennung im Log suchen	Unerklärlich zusätzliche Fertigmeldung
Prüfressource zeitlich blockieren	Ausfall in der Prüfung
Fortsetzungsregel protokollieren	Wiederkehr nach Unterbrechung

Kreuzworträtsel

Simulation	Wie heißt das Experimentieren an einem Modell?
Sollwert	Wie heißt ein vorab erwarteter Mess- oder Ergebniswert?
Engpass	Was begrenzt den möglichen Durchsatz eines Prozesses?
Prüfstand	Wie heißt allgemein ein Ort für strukturierte technische Tests?
Messung	Welcher Vorgang liefert einen Istwert?
Störfall	Wie heißt ein geplanter Test mit einer Abweichung vom Normalbetrieb?

LearningApps

Finde ergänzende Zuordnungsübungen zum Thema. Die Suchseite enthält Angebote Dritter, die fachlich zu prüfen sind; sie ist kein Ersatz für die Aufgaben dieses Kurses.

Lückentext: Simulationslogik

Das vereinfachte Abbild der Fertigung heißt

. Die Menge des verfügbaren Materials gehört zum

. Vor einer Testausführung wird ein

definiert. Nach dem Test entsteht ein beobachteter

. Ein geplantes zeitliches Ereignis heißt

, wenn es den Normalablauf gezielt unterbricht. Die Buchungsregel ohne Mehrfachzählung heißt

. Ein nicht zulässiger Messwert führt zur

. Nach einem Ausfall muss die

ausdrücklich im Protokoll stehen. Die Kontrolle der korrekten Umsetzung heißt

. Aussagen zur realen Anlage erfordern eine gesonderte

.

Offene Aufgaben

Leicht

Simulation: Zeichne die vier Stationen des fiktiven Modells und markiere Ein- und Ausgänge; formuliere zwei bewusst ausgelassene Aspekte.
Sollwert: Rechne die 132 Minuten Montage, 80 Minuten Prüfung und 60 Minuten Verpackung nach und erläutere die 272 Minuten.
Qualitätssicherung: Erkläre an den Messwerten 10,0 mm und 10,4 mm, wann die fiktive Prüfung freigibt oder sperrt.
Prozessmodell: Lege eine Materialbilanz für sechs A und vier B mit eindeutigen Teilekennungen an.

Standard

Materialfluss: Vergleiche den Normalfall mit der Eingabe von nur zwei B-Teilesätzen; dokumentiere acht mögliche und zwei ausstehende Einheiten.
Fehleranalyse: Erstelle eine Ursachenmatrix zu Qualitätsabweichung, falscher Montagezeit und doppelter Ergebnisbuchung.
Ereignisdiskrete Simulation: Baue eine Zeit- und Ereignistabelle für den Ausfall der Prüfressource von Minute 130 bis 160 und überprüfe die Verschiebung im Seriellmodell.
Testprotokoll: Führe Normalfall und einen gestörten Fall vollständig auf Papier oder offline in einer Tabelle durch; archiviere Modellversion und Soll-Ist-Ergebnis.

Schwer

Simulationsmodell: Entwirf ein ereignisdiskretes Modell mit überlappenden Stationen und einer Warteschlange; begründe, welche Zeiten nun von 272 Minuten abweichen können.
Sensitivitätsanalyse: Variiere eine Montagezeit um plus und minus 20 Prozent und dokumentiere Auswirkungen und Annahmen ohne reale Anlagenparameter.
Modellvalidierung: Formuliere sechs Akzeptanz- und Abbruchkriterien, einschließlich Materialbilanz, Dublettenfreiheit, Sperrung und Wiederkehr.
Produktionsplanung: Übertrage den Simulationsplan auf eine zweite frei erfundene Variantenfertigung, verteidige eine Verbesserungsentscheidung und begründe einen unverändert offenen Fehlerfall.

Lernkontrolle

Normalfall: Belege mit mindestens vier Logzeilen, warum im strikt seriellen Test zehn Einheiten in 272 Minuten erwartet werden; nenne drei zugrunde liegende Vereinfachungen.
Plausibilitätsprüfung: Warum sind bei acht eingegangenen Teilesätzen neun korrekt fertiggemeldete Einheiten ausgeschlossen? Welche drei Prüfschritte folgen?
Qualitätsabweichung: Berechne die Anzahl freigegebener und gesperrter Einheiten im Q-Fall und erläutere, weshalb Sperrung nicht Teilemangel bedeutet.
Ausfallmanagement: Leite 300 Minuten für das beschriebene 30-Minuten-Ausfallfenster im Seriellmodell her und nenne eine andere Modellannahme, die das Ergebnis ändern würde.
Verifikation: Entwirf einen Test, der nach der Rückkehr einer Prüfressource Doppelverbuchungen zuverlässig aufdeckt.
Risikobewertung: Begründe mit zwei Beispielen, weshalb bestandene Simulationstests keine reale Sicherheits- oder Anlagenfreigabe rechtfertigen.

Lernnachweis

Einzureichendes Lernprodukt: Ein Simulationsplan mit Sollwerten und Störfällen als Papierprotokoll, PDF oder lokal gespeicherte Tabelle ohne personenbezogene Daten. Er enthält (1) Ziel und vereinbarte Auftragsgrenze, (2) Modellversion und Datensatz, (3) Prozessdiagramm, (4) Normalfall mit Zeittabelle und Bilanz, (5) Teilemangel und Qualitätsabweichung, (6) Ausfall und Wiederkehr, (7) getrennte Zuordnung von Modellfehler und Prozessabweichung, (8) eine begründete Verbesserungsentscheidung, (9) offene Annahmen und Grenzen sowie (10) ausdrücklichen Hinweis „Keine reale Anlagenfreigabe“.

Bewertungsraster: Modellklarheit 20 %, Normalfallnachweis 20 %, begründete Fehlerunterscheidung 20 %, Ausfall- und Wiederkehrtest 20 %, eigenständiger Transfer und dokumentierte Grenzen 20 %. Bestehen als Lernziel ist eine nachvollziehbare Begründung aller drei verbindlichen Kriterien, nicht eine beliebige „grüne“ Anzeige des Simulationsprogramms.

Selbstkontrolle: Kann eine andere Person mit deiner Version und deinen Eingaben denselben Test reproduzieren? Sind Sollwerte vor den Istwerten angegeben? Welche Aussage bleibt ohne reale Daten unsicher? Dokumentiere einen Fehlerfall samt Begründung. Die Abnahme einer realen Maschine gehört ausdrücklich nicht zum Lernnachweis.

OER und Wikipedia

Fachlicher Quellenstand: Recherche am 21.10.2026. Bei veränderlichen Webseiten gilt die jeweils verlinkte Fassung; für diesen Kurs wurden keine externen Echtzeit- oder Maschinenmesswerte übernommen.

Universität Stuttgart: Echtzeitsimulation und virtuelle Inbetriebnahme von Materialflusssystemen, Videobeleg und Forschungsbeispiel; Zugriff 21.10.2026.
Universität Stuttgart: Erweiterung der virtuellen Inbetriebnahme, Videonachweis, Veröffentlichung um 2020; Abruf 21.10.2026.
Liebherr: „Unser Weg zur Smart Factory“, Magazin 02/2025, Praxisbezug Variantenvielfalt und Digitalisierung, keine Simulationseingangsdaten.
NIST AI 600-1, Generative Artificial Intelligence Profile, Juli 2024, Ausgabe AI 600-1, Risikodenken bei KI-Werkzeugen; nicht als Maschinensicherheitsnorm verwenden.
Wikipedia: Virtuelle Inbetriebnahme, Überblick und Begriffsklärung (Sekundärquelle).
Wikipedia: Digitaler Zwilling, Modell- und Datenflussbegriffe (Sekundärquelle).
Wikipedia: Simulation, Grenzen von Experimenten am Modell (Sekundärquelle).
Vorausgesetztes MOOCwiki-Lernangebot, nicht zuverlässig abrufbar; Inhalte hier nicht als geprüft ausgegeben.

Wikipedia-Lektüre, deutsch:

Nachweis zu den verwendeten Commons-Medien: Fremde Bild-, Ton- und Animationsdateien werden hier unverändert eingebunden. Vorschau, Urheber, Lizenz und Originaldateiseite kannst du über die Links prüfen; falls eine Vorschau im Wiki fehlt, nutze die Textalternativen im Hauptteil.

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File:Digital Factory Simulation.jpg	Commons-Dateiseite	Prefactortech	Public Domain, Freigabe durch Urheber
File:Data Flow Digital Model, Digital Shadow, Digital Twin.png	Commons-Dateiseite	Martina Signorini	CC BY-SA 4.0
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File:Data Flow Digital Twin.png	Commons-Dateiseite	Martina Signorini	CC BY-SA 4.0
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File:Biegeanimation 2D.gif	Commons-Animation	Borowski~commonswiki laut Commons-Dateiseite, Autorenmetadaten unvollständig	Public Domain laut Commons-Dateiseite

YouTube-Nachweise: Video Materialflusssimulation und Video Erweiterung der VIBN, jeweils auf den verlinkten Hochschulseiten der Universität Stuttgart ausgewiesen; Rechte verbleiben bei Rechteinhabern, keine offene Weiterverwendungslizenz behauptet. Direkte Wiedergabe auf YouTube konnte beim Abruf nicht geprüft werden. Keine Videodatei wird kopiert. Alle Lernaufgaben sind auch ohne Medien und ohne bezahltes KI-Konto bearbeitbar.