aiMOOC

Pick-and-Place-Anlage Ehingen – Montagezustände und Verriegelungen modellieren

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Einleitung

Du entwirfst und überprüfst in diesem vollständigen aiMOOC einen didaktischen Zustandsautomaten für eine bildgestützte Pick-and-Place-Anwendung. Du verknüpfst die vier fachlichen Nachweise Teil erkannt, Greifen bestätigt, Position erreicht und Montage geprüft mit ausdrücklich definierten Übergangsbedingungen. Fehlt ein erwartetes Signal, ist es unplausibel oder zu alt, wechselt das hier entwickelte Lehrmodell in einen definierten Halt, statt unbelegt weiterzumontieren.

Zielgruppe: Auszubildende im dritten Ausbildungsjahr in Mechatronik, Betriebstechnik und Fachinformatik. Die Zuordnung und die Jahresfolge sind redaktionelle Lernempfehlungen; stimme ihre Umsetzung mit Betrieb und Berufsschule ab.

Beleg und Grenze: Der Liebherr-Beitrag Smart Factory, Magazin 02/2025 beschreibt für Ehingen in der Schlauch- und Rohrmontage einen Industrieroboter zum Ineinandersetzen von Überwurfmuttern und Schneidringen. Kamerabilder unterstützen demnach Identifikation, Greifkoordinaten und Ablagewinkel. Nicht belegt sind Roboterhersteller, echte Signalnamen, Sicherheitskonzept, SPS-Programme, Zeiten und Freigabeverfahren. Sämtliche nachfolgenden Signale, Ereignisse, Zahlen, Zustandsfolgen und Prüfungen sind synthetische Lehrmodelle; die eingebetteten Fotos zeigen andere, allgemeine Beispiele und nicht diese konkrete Anlage. Dies ist ergänzendes Lernen, kein offizieller Liebherr-Lehrgang und kein Ersatz für Betriebsanweisungen. Reale Maschinenarbeit ausschließlich nach betrieblicher Unterweisung und unter qualifizierter Anleitung!

Lernziele: Du kannst belegte Anlageninformationen von Annahmen trennen, ein Zustandsdiagramm und eine Übergangstabelle erstellen, Freigabebedingungen prüfen, fehlende Rückmeldungen in einem Simulationsmodell behandeln, Testfälle mit Zeitstempeln dokumentieren sowie Ergebnisse aus Mechanik, Elektrotechnik und Informatik zusammenführen.

Allgemeines Beispiel eines Industrieroboters beim Greifen; nicht die Anlage in Ehingen. Quelle und Lizenz stehen im Mediennachweis.

Vom dokumentierten Anwendungsfall zum Lehrmodell

Was die Betreiberquelle tatsächlich aussagt

Der dokumentierte Prozess setzt zwei verschiedene Montageteile ineinander. Eine Kamera erfasst die Teile; Bildverarbeitung und KI-Verfahren dienen laut Betreiber zur Erkennung, Berechnung von Greifkoordinaten und Bestimmung eines Ablagewinkels. Daraus folgt nicht, dass ein Kameratreffer bereits einen erfolgreichen mechanischen Griff beweist. Auch eine erreichte Sollkoordinate ist nicht automatisch ein nachgewiesenes Montageergebnis. Für einen prüfbaren Zustandsablauf müssen diese Aussagen getrennt modelliert werden.

Arbeitsweise: Kennzeichne in deiner Dokumentation jeden Satz mit B (durch Betreiberquelle belegt), L (didaktische Modellannahme) oder O (vor Ort offen). B ist nur der gerade beschriebene Anwendungsfall. Alle im Kurs eingeführten Rückmeldekanäle, Quittierungen und Zeitgrenzen tragen L. Roboterfabrikat, reale Steuerungsarchitektur und Sicherheitsfunktionen tragen O.

Vier getrennte Nachweissignale

Die folgende Signaldefinition ist vollständig synthetisch. Jedes Signal besitzt im Lehrmodell einen booleschen Wert, einen Quellbezug, einen Zeitstempel und das Qualitätsmerkmal gültig. Ein Zustandsautomat verarbeitet nur den zur aktuellen Zykluskennung gehörenden gültigen Wert.

Kürzel (Lehrmodell)	Bedeutung	Erforderlicher Beleg	Nicht zulässige Schlussfolgerung
T_ERKANNT	Teil erkannt	Klassifikation plus plausibilisierte Lage aus aktuellem Kameradatensatz	Teil wurde schon gegriffen
G_BEST	Greifen bestätigt	Getrennte simulierte Greif-Rückmeldung	Bauteil sitzt bereits am Montageort
P_ERREICHT	Position erreicht	Plausibilisierte Positions-Rückmeldung zur Zykluskennung	Montage ist geometrisch und qualitativ gut
M_GEPRUEFT	Montage geprüft	Eigenständige simulierte Prüfaussage zum montierten Zustand	Echte betriebliche Qualitätsfreigabe liegt vor

Wichtig: T_ERKANNT, G_BEST, P_ERREICHT und M_GEPRUEFT sind didaktische Namen, keine von Liebherr bestätigten Schnittstellen. Du darfst sie nicht in eine reale Anlage übernehmen.

Beispiel einer sensorgestützten Produktionsprüfung; der konkrete Greifnachweis in Ehingen ist unbekannt.

Signale und Ereignisse unterscheiden

Ein Signal ist eine beobachtete Information; ein Ereignis ist etwa das Eintreffen einer neuen gültigen Rückmeldung. Ein Zustand beschreibt die aktuell gültige Phase eines Ablaufs, z. B. „Greifen bestätigt“. Eine Aktion ist eine modellierte Anforderung, etwa „Greifen im Simulator anfordern“. Eine Transition verbindet zwei Zustände nur bei wahrer Wächterbedingung (Guard). Im Lehrmodell bedeutet „Verriegelung“ eine logische Sperrbedingung. Sie ist keine zertifizierte sicherheitsgerichtete Verriegelung.

Zustandsfolge und Übergangstabelle entwickeln

Zustandsdiagramm als eigener Lehrentwurf

Das folgende textuelle Zustandsdiagramm ist eine neu erstellte didaktische Darstellung und keine Abbildung einer Originalsteuerung:

Von	Ereignis und Bedingung	Nach	Modellaktion
Z0 Bereit	gültiges T_ERKANNT des neuen Zyklus	Z1 Teil erkannt	Daten und Teileklasse festhalten
Z1 Teil erkannt	Freigabe_Greifen ist wahr	Z2 Greifen angefordert	Simulatorauftrag setzen
Z2 Greifen angefordert	gültiges G_BEST fristgerecht	Z3 Greifen bestätigt	Griffnachweis protokollieren
Z3 Greifen bestätigt	Freigabe_Positionieren ist wahr	Z4 Positionieren	simulierten Bewegungswunsch setzen
Z4 Positionieren	gültiges P_ERREICHT fristgerecht	Z5 Position erreicht	Zielposition dokumentieren
Z5 Position erreicht	Prüfanfrage freigegeben	Z6 Montageprüfung	Prüfroutine im Modell starten
Z6 Montageprüfung	gültiges M_GEPRUEFT mit Ergebnis gut	Z7 Montage geprüft	synthetischen Erfolg buchen
Z7 Montage geprüft	Abschlussquittung, Signale zurückgesetzt	Z0 Bereit	neue Zykluskennung vergeben
Z1 bis Z6	Pflichtsignal fehlt, ungültig, widersprüchlich oder Zeitgrenze überschritten	ZH Definierter Halt	neue Modellaufträge unterbinden; Fehler kennzeichnen
ZH Definierter Halt	ausdrücklicher manueller Modell-Reset nach Fehleranalyse	Z0 Bereit	Quittierung dokumentieren, alte Werte verwerfen

Schematische Lesefolge: Z0 → Z1 → Z2 → Z3 → Z4 → Z5 → Z6 → Z7 → Z0. Von jedem aktiven Arbeitsschritt führt eine Fehlerkante nach ZH. Der Pfeil ZH → Z0 ist im Lehrmodell keine automatische Wiederanlauf-Freigabe. Der Rücksprung setzt einen dokumentierten, simulierten Reset voraus. Bei widersprüchlichen Ereignissen hat die Fehlerauswertung Vorrang vor einem normalen Übergang.

Allgemeines Beispiel eines Zustandsdiagramms als methodische Anschauung, nicht das oben definierte Lehrmodell.

Vier Formulierungen, vier verschiedene Bedeutungen

„Teil erkannt“ belegt lediglich, dass der derzeitige Teil-Datensatz im Lehrmodell plausibel ist. „Greifen bestätigt“ dokumentiert eine gesonderte Greif-Rückmeldung. „Position erreicht“ bezeichnet eine Positions-Rückmeldung; sie beweist weder Bauteilanwesenheit noch Montagegüte. „Montage geprüft“ darf erst nach einer expliziten simulierten Prüfung als positives Abschlussresultat gelten. Lasse keine dieser Bedingungen durch reine Zeitabläufe oder das Vorliegen eines anderen Signals ersetzen.

Invariante I1: Z7 darf nur erreicht werden, wenn T_ERKANNT, G_BEST, P_ERREICHT und M_GEPRUEFT für dieselbe Zykluskennung gültig dokumentiert sind. Invariante I2: Im Zustand ZH entstehen keine neuen Bewegungs- oder Greifaufträge des Simulators. Invariante I3: Werte eines abgeschlossenen Zyklus können im Folgetakt keinen Übergang auslösen.

Verriegelungen, Signalqualität und Halt

Freigaben logisch ausdrücken

Definiere für ein didaktisches SPS- oder Softwaremodell:

Freigabe_Greifen = (Zustand = Z1) UND T_ERKANNT UND Signal_aktuell UND Quellplausibilität UND KEIN_Modellfehler.
Freigabe_Positionieren = (Zustand = Z3) UND G_BEST UND Greifsignal_aktuell UND KEIN_Modellfehler.
Freigabe_Pruefen = (Zustand = Z5) UND P_ERREICHT UND Positionssignal_aktuell UND KEIN_Modellfehler.
Erfolg_buchen = (Zustand = Z6) UND M_GEPRUEFT UND Prüfergebnis_gut UND alle bisherigen Nachweise_zur_Zykluskennung.

Alle Begriffe sind Modellvariablen. Ein positives einzelnes Bit ohne geprüfte Herkunft und Aktualität genügt nicht. Erlaube niemals, dass ein alter Sensorwert ein neues Teil scheinbar bestätigt (stale signal). Ein fehlendes Signal bleibt unbekannt und wird nicht durch ein optimistisches „wahr“ ersetzt.

Fehlerreaktionen und zulässige Rückkehr

Synthetischer Befund	Lehrmodell-Reaktion	Dokumentationsfrage
G_BEST bleibt aus	ZH nach modellierter Frist; kein Positionierauftrag	Welcher erwartete Nachweis fehlt?
P_ERREICHT gehört zu alter Zykluskennung	ZH wegen nicht passender Daten	Von welchem Zyklus stammt das Signal?
M_GEPRUEFT ist falsch	ZH; Produkt gilt nicht als geprüft	Ist es ein Prüffehler oder lediglich fehlende Prüfung?
Zwei widersprüchliche Teilklassen	ZH wegen Mehrdeutigkeit	Welche Bilddatensätze wurden verglichen?
Signalqualität unbekannt	ZH oder Verbleib ohne Freigabe gemäß Lehrentwurf	Warum ist keine positive Freigabe begründbar?
Signal nach Zeitgrenze	als verspätet protokollieren; keine stillschweigende Fortsetzung	Wie lautet der Zeitstempel?

Definierter Halt meint ausschließlich die sichere logische Behandlung im Unterrichtssimulator: keine neuen Modellaufträge, Fehlerzustand anzeigen und nachvollziehbar protokollieren. Er belegt weder Stillsetzzeiten, Energieabschaltung, Schutzraumüberwachung noch die Wirksamkeit von Not-Halt, Schutztür oder Sicherheitssteuerung an realen Maschinen. Eine reale Risikobeurteilung und die betriebliche Sicherheitsfreigabe sind gesonderte Aufgaben qualifizierter Verantwortlicher.

Symbolfoto eines Not-Halt-Betätigungselements. Ein Not-Halt ist nicht gleichzusetzen mit dem hier modellierten logischen Fehlerzustand.

Methodischer Videobeitrag: Schritt und Transition

RealPars: Sequential Function Chart (SFC) Programming for Beginners (englisch, 2022). Das Video erläutert Schritte, Transitionen und Aktionen; konkrete Programmierung oder Sicherheitsfunktionen in Ehingen werden damit nicht nachgewiesen. Video- und Nutzungsnachweis im OER-Abschnitt.

Diagnose, Zeitstempel, Testfälle und Kennzahlen

Ereignisprotokolle auswerten

Ein aussagekräftiger Eintrag im synthetischen Lehrmodell enthält Zykluskennung, Zeitstempel, Zustand vor dem Ereignis, Signalname, Signalwert, Gültigkeit, Zustand danach und Diagnose. Damit unterscheiden sich „Sensor meldet falsch“, „Signal fehlt“, „Signal zu spät“ und „Signal stammt aus dem falschen Zyklus“. Für Informatik-Auszubildende gehören strukturierte Datentypen, Versionen und Testautomatisierung zur Aufgabe; für Elektroniker die Eingangssignale und deren Plausibilität; für Mechatroniker die Zuordnung zu Greif- und Montageereignissen.

Zyklus	Zeit (synthetisch)	Zustand	Eingang	Ergebnis
L-101	10:00:00,000	Z0	T_ERKANNT=true, gültig	Z1
L-101	10:00:00,300	Z2	G_BEST=true, gültig	Z3
L-101	10:00:01,800	Z4	P_ERREICHT=true, gültig	Z5
L-101	10:00:02,200	Z6	M_GEPRUEFT=true, gut	Z7
L-102	10:01:00,000	Z0	T_ERKANNT=true, gültig	Z1
L-102	10:01:01,200	Z2	G_BEST fehlt; didaktische Frist 0,8 s überschritten	ZH

Diese Zeiten illustrieren keine reale Taktrate oder Fehlerfristen von Liebherr. Auch die im nächsten Beispiel gewählte Frist von 0,8 Sekunden ist ausschließlich eine Rechen- und Testannahme.

Historisches Anschauungsfoto unterschiedlicher SPS-Geräte; kein Nachweis einer bestimmten Steuerung an der Anlage in Ehingen.

Vollständig berechnetes Zahlenbeispiel

Synthetische Modellwerte: Bildanalyse 1,0 s; Griff-Rückmeldung 1,2 s; Positionieren 2,0 s; Montageprüfung 0,8 s; modellierter Abschluss 0,5 s. Ohne Überlappung ergibt die theoretische Modell-Zykluszeit 1,0 + 1,2 + 2,0 + 0,8 + 0,5 = 5,5 s. Die rechnerische Obergrenze beträgt 3600 s/h ÷ 5,5 s/Zyklus = 654,55 Zyklen/h. Das ist keine betriebliche Leistungsangabe: Störungen, Varianten, Rücksetzungen und Nebenzeiten bleiben unberücksichtigt. Zeichne im Unterricht zusätzlich ein einfaches Zeitbalken-Diagramm, indem du diese fünf Abschnitte mit ihren Dauern untereinander oder hintereinander anordnest.

Signalalter im Lehrmodell: t_Empfang = 14,25 s und t_Erzeugung = 13,80 s, damit Alter = 0,45 s. Eine frei gewählte Modellgrenze von 0,40 s wird überschritten: 0,45 s > 0,40 s, folglich keine Übergangsfreigabe. Signalalter ist von der Bearbeitungsdauer des ganzen Zyklus zu unterscheiden.

Testfälle systematisch planen

Testfall	Eingabe im Lehrmodell	Erwarteter Zustand	Nachzuweisende Regel
TF1 Normalfolge	alle vier Signale gültig, in Reihenfolge, gleiche Zykluskennung	Z7	I1 erfüllt
TF2 Greifen fehlt	G_BEST kommt innerhalb der Modellfrist nicht	ZH	kein Sprung nach Z4
TF3 Position veraltet	P_ERREICHT hat falsche Zykluskennung	ZH	I3 erfüllt
TF4 Prüfung negativ	M_GEPRUEFT meldet negativ	ZH	keine Erfolgsbuchung
TF5 Altwert nach Reset	altes G_BEST=true bei neuer Kennung	Z0 oder ZH ohne Griff-Freigabe	I3 erfüllt
TF6 Quittierung fehlt	Modellfehler quittiert sich nicht selbst	ZH	I2 erfüllt

Testprinzip: Simuliere immer zuerst; prüfe Zustände, Zeitstempel, Ergebnis und Begründung. Notiere Ist- und Sollverhalten sowie einen reproduzierbaren Testschritt. Ein überfälliges Signal ist kein Ersatz für eine Rückmeldung. Quittierung allein darf einen bereits unbestätigten Montagevorgang nicht als erfolgreich markieren.

LeMaster Tech: PLC State Machines Explained (englisch, 2026), allgemeines Unterrichtsbeispiel für Zustände, Übergänge und Fehlersuche; kein Hersteller- oder Anlagenbeleg für Ehingen.

Berufstypischer Modellfall: überprüfbare Montagefolge

Arbeitsauftrag und Datensatz

Fiktive Lernsituation: Ein Ausbildungs-Team bekommt für einen reinen Software- und Planspielprüfstand den Auftrag, das Ineinandersetzen einer Überwurfmutter mit einem Schneidring nachvollziehbar zu modellieren. Die reale Maschine wird dabei nicht bedient, verändert oder geprüft. Das Team erhält eine synthetische Schnittstellenbeschreibung mit vier Eingangssignalen, einer Zykluskennung und einem Diagnoseprotokoll. Es muss ein Zustandsbild, die Verriegelungstabelle, Solltests, einen Fehlerbericht und eine Präsentation erstellen.

Lehrmodell-Anforderungen: Ein Zyklus startet in Z0 ohne alte Merker. Ein Übergang erfolgt nur bei gültigem Nachweis aus demselben Zyklus. Für die simulierte Greifbestätigung gilt beispielhaft eine Frist von 0,8 s ab Z2. Fehlende, negative, doppeldeutige oder alte Nachweise verhindern eine Fortsetzung. Ein einmal erreichter ZH-Zustand erfordert vor einem neuen Test eine explizite simulierte Fehlerklärung und Reset-Quittierung. Z7 darf nur nach vier positiven Nachweisen erscheinen.

Acht ausdrücklich synthetische Versuchszyklen:

Zyklus	Teil	Greifen	Position	Prüfung	Erwartung
K01	gültig	gültig	gültig	gut	Z7
K02	gültig	fehlt nach 0,8 s	keine Freigabe	keine Freigabe	ZH
K03	gültig	gültig	gültig	gut	Z7
K04	gültig	gültig	Kennung von K03	nicht starten	ZH
K05	gültig	gültig	gültig	gut	Z7
K06	gültig	gültig	gültig	gut	Z7
K07	gültig	gültig	gültig	gut	Z7
K08	gültig	gültig	gültig	gut	Z7

Musterlösung mit begründetem Ergebnis

Schritt 1 – Modellbildung: Wähle Z0, Z1, Z2, Z3, Z4, Z5, Z6, Z7 und ZH wie in der Übergangstabelle. Hinterlege zu jeder Transition Zustand, Nachweis, Zeit- und Kennungsprüfung. Die drei wesentlichen Verriegelungen sperren den Griff ohne T_ERKANNT, die Positionierung ohne G_BEST und die Montageprüfung ohne P_ERREICHT.

Schritt 2 – Simulation: K01, K03, K05, K06, K07 und K08 erreichen Z7. In K02 endet der Ablauf bei Z2 in ZH, weil die Rückmeldung für das Greifen ausbleibt; nach Ablauf der Modellfrist darf keine Positionierung ausgelöst werden. K04 endet in ZH, weil der Positionsnachweis nicht zur aktuellen Kennung gehört, selbst wenn sein Wert true lautet. Eine Montageprüfung wird für K02 und K04 nicht gestartet.

Schritt 3 – Rechenweg: Erfolgreiche Modellzyklen = 6; angelegte Versuchszyklen = 8; Erfolgsquote = 6 ÷ 8 × 100 = 75 %; definierte Halte = 2; Haltquote = 2 ÷ 8 × 100 = 25 %. Die Quoten beschreiben nur diesen konstruierten Datensatz, keine Produktion in Ehingen.

Schritt 4 – Invariantenprüfung: Bei den sechs erfolgreichen Zyklen liegen vier zugehörige gültige Nachweise vor (I1). In beiden Fehlzyklen wird in ZH kein neuer Modellauftrag ausgegeben (I2). K04 zeigt ausdrücklich, dass ein älteres Positionssignal nicht weiterverwendet werden darf (I3).

Schritt 5 – Ergebniskommunikation: Empfiehl einen Prüfbericht mit einer Zeile je Zyklus, Signalzeit, Sollzustand, Istzustand, Fehlerursache, Korrekturvorschlag und verantwortlicher Rolle. Stelle heraus, welche Fragen eine Fachkraft am realen Arbeitsplatz erst anhand dokumentierter Schaltpläne, Risiko- und Betriebsanweisungen klären müsste. Die Simulation erteilt keine Freigabe zur Nutzung der realen Anlage.

Bewertungsraster für den Modellfall

Kriterium	Maximalpunkte	Vollständig erfüllt, wenn …
Quellenkritik und klare Modellkennzeichnung	15	Betreiberbeleg, Annahmen und offene Betriebsfragen sauber getrennt sind
Zustands- und Übergangstabelle	20	Phasen und Bedingungen eindeutig, überprüfbar und konsistent sind
Logische Verriegelungen und Halt	20	keine ungeprüfte Folgeaktion möglich ist und ZH nachvollziehbar beschrieben ist
Testmatrix und Protokollqualität	20	Normal-, Fehl- und Altwertfälle reproduzierbar mit Soll/Ist geprüft sind
Richtiger Rechenweg	10	6 von 8, 75 %, 2 von 8 und 25 % korrekt hergeleitet werden
Interdisziplinäre Übergabe und Grenzen	15	Mechanik, Elektrotechnik, IT und betriebliche Sicherheitsgrenzen verbunden sind
Summe	100	90–100 sehr gut; 75–89 gut; 60–74 befriedigend; 45–59 ausreichend; darunter überarbeiten (didaktische Orientierung).

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz

Welche Information ist für den Fall in Ehingen in der Betreiberquelle aus 2025 belegt? (Der Roboter setzt Überwurfmuttern und Schneidringe mit bildgestützter Unterstützung ineinander) (!Die eingesetzte SPS hat eine veröffentlichte Programmliste) (!Jede Greifbestätigung erfolgt mit genau zwei Sensoren) (!Die Anlage verfügt nachweislich über eine bestimmte Robotermarke)

Was ist in diesem Kurs der Unterschied zwischen Teil erkannt und Greifen bestätigt? (Die Erkennung beschreibt einen Bilddatensatz und der Griff braucht einen eigenen Nachweis) (!Ein Kameratreffer beweist automatisch einen sicheren mechanischen Griff) (!Beide Begriffe bezeichnen denselben Zustand ohne Unterschied) (!Greifen bestätigt darf stets vor dem Erkennen eintreffen)

Welche Bedingung ermöglicht im Lehrmodell die Positionierfreigabe? (Zustand Z3 und gültiges aktuelles G_BEST ohne Modellfehler) (!Allein das Erreichen einer festgelegten Wartezeit) (!Nur ein altes positives Kamerasignal) (!Ein positives Montageprüfergebnis des Vorzyklus)

Was geschieht, wenn im Zustand Z2 die Greifbestätigung ausbleibt? (Das Modell geht nach der definierten Lehrfrist in ZH und sperrt Folgeaufträge) (!Die Positionierung beginnt auch ohne bestätigten Griff) (!Z7 wird als Erfolg markiert) (!Der fehlende Nachweis wird automatisch als wahr eingetragen)

Warum wird ein positives Positionssignal aus dem vorherigen Zyklus verworfen? (Weil der Nachweis an die aktuelle Zykluskennung gebunden sein muss) (!Weil Positionssignale grundsätzlich verboten sind) (!Weil Zeitstempel unabhängig von Zyklen immer unbrauchbar sind) (!Weil ein vorheriger Erfolg automatisch alle neuen Erfolge beweist)

Was bedeutet der definierte Halt ZH in diesem Kurs? (Ein logischer Halt des Simulationsmodells ohne neue Modellaufträge) (!Ein nachgewiesener Sicherheitsstopp der realen Anlage) (!Eine reale Zulassung zum Wiederanlauf) (!Die garantierte Abschaltung aller elektrischen Energien)

Wann darf Z7 Montage geprüft im Lehrmodell erreicht werden? (Nach vier gültigen zusammengehörigen positiven Nachweisen einschließlich Montageprüfung) (!Sobald eine Position angefahren werden sollte) (!Allein bei sichtbarer Überwurfmutter) (!Wenn die Modellzeit unabhängig vom Ergebnis abgelaufen ist)

Wie groß ist im synthetischen Modellfall die Erfolgsquote bei sechs Erfolgen aus acht Testzyklen? (75 Prozent) (!25 Prozent) (!60 Prozent) (!85 Prozent)

Welcher Datensatz erleichtert die Diagnose am meisten? (Zykluskennung Zeitstempel Eingangsqualität Zustand vorher und Zustand danach) (!Nur die gesamte Laufzeit ohne Signalnamen) (!Nur der Name der Person im Büro) (!Nur die Stückzahl ohne Prüfergebnis)

Welche Aussage zum Rücksetzen von ZH ist korrekt? (Der Modell-Reset benötigt eine bewusste Quittierung und verwirft alte Nachweise) (!Jedes verspätete Signal bewirkt automatisch einen Wiederanlauf) (!Ein Reset verwandelt ein fehlendes Prüfergebnis in ein gutes) (!Die Lehrsimulation ersetzt alle betrieblichen Freigaberegeln)

Memory

Zykluskennung	Zuordnung aller Nachweise zu genau einem Bearbeitungsvorgang
Wächterbedingung	Logische Voraussetzung eines Zustandsübergangs
Greifnachweis	Gesonderte Bestätigung des modellierten Werkstückkontakts
Signalalter	Differenz zwischen Empfangszeit und Entstehungszeit
Definierter Halt	Modellzustand ohne neue Folgeaufträge
Prüfprotokoll	Nachvollziehbare Folge von Eingaben und Zustandswechseln

Drag-and-drop-Zuordnung

Ordne die richtige Modellphase zu.	Beschriebener Nachweis
Bilderfassung	Aktuellen Bilddatensatz und Teilelage plausibilisieren
Greifphase	Eigenständige Rückmeldung des modellierten Griffs abwarten
Positionierung	Erreichen des zugehörigen Sollorts bestätigen
Montagekontrolle	Unabhängige modellierte Qualitätsprüfung auswerten
Fehlerbehandlung	Folgeaufträge sperren und Ursache dokumentieren

Kreuzworträtsel

Zustand	Wie heißt eine eindeutig benannte Phase eines Ablaufmodells?
Freigabe	Wie nennt man die Erlaubnis zum nächsten Modellschritt nach erfüllter Bedingung?
Sensor	Welche Art von Bauteil liefert eine physikalische Messinformation?
Greifer	Welches Werkzeug hält ein Werkstück während einer Handhabungsaufgabe?
Timeout	Wie heißt eine abgelaufene Zeitfrist im Softwaretest mit einem einzigen englischen Wort?
Protokoll	Wie heißt die geordnete Aufzeichnung von Ereignissen und Ergebnissen?

LearningApps

Übe die Zuordnung von Zuständen und Signalen zusätzlich mit einer thematischen LearningApps-Suche; der Link stellt keine geprüfte einzelne Fremdübung dar.

Lückentext

Nach einem gültigen Kameradatensatz ist ein Teil im Modell

. Erst eine eigenständige Rückmeldung bestätigt das

. Ein frischer Positionsnachweis muss zur aktuellen

gehören. Die positive Abschlusskontrolle führt zum Zustand Montage

. Eine notwendige logische Übergangsbedingung heißt

. Bleibt ein Pflichtsignal aus, wird ein definierter

vorgesehen. Die Differenz zwischen Empfang und Entstehung heißt

. Ein alter Nachweis darf nicht als neue

dienen. Das Lehrmodell darf eine reale Sicherheitsfunktion nicht

.

Offene Aufgaben

Leicht

Begriffe ordnen: Zeichne vier Kästen zu Teil erkannt, Greifen bestätigt, Position erreicht und Montage geprüft und notiere für jeden einen eigenen Nachweis. Musterlösung: Bildergebnis, Griff-Rückmeldung, Positions-Rückmeldung und Montageprüfergebnis werden getrennt benannt; es gibt keine automatische Gleichsetzung.
Signalsteckbrief: Erstelle eine Tabelle mit Name, Datentyp, Zeitstempel, Zykluskennung und Gültigkeit für T_ERKANNT. Musterlösung: Beispiel T_ERKANNT=true, Boolesch, Zeit 13,80 s, Zyklus K01, gültig=true; sämtliche Werte sind synthetisch.
Fehlendes Signal: Skizziere die Reaktion auf ein fehlendes G_BEST. Musterlösung: Z2 wartet nur bis zur ausdrücklich festgelegten Lehrfrist, wechselt dann nach ZH und unterbindet im Modell das Positionieren.
Belegt oder angenommen: Kennzeichne fünf Kursaussagen mit B, L oder O. Musterlösung: Teilearten und bildgestützte Identifikation B; Signalnamen und Fristen L; Fabrikat des Roboters O.

Standard

Transitionsmatrix: Leite eine Tabelle aus Z0 bis Z7 und ZH ab und definiere die nötigen Guards. Musterlösung: Jede Kante nennt Quellzustand, gültiges Signal, Kennungsprüfung und Ziel; alle fehlerhaften aktiven Phasen besitzen einen Übergang nach ZH.
Verriegelungen formulieren: Formuliere drei logische Freigaben für Greifen, Positionieren und Prüfen. Musterlösung: Greifen setzt Z1 und gültiges T_ERKANNT voraus; Positionieren Z3 und gültiges G_BEST; Prüfen Z5 und gültiges P_ERREICHT, jeweils ohne Modellfehler.
Testfälle entwickeln: Erstelle je zwei Positiv- und Negativtests mit Sollzustand und Diagnose. Musterlösung: zwei vollständige gültige Zyklen ergeben Z7; ein ausbleibender Griff und ein veralteter Positionswert ergeben ZH.
Logdaten vergleichen: Berechne das Alter eines bei 14,25 s empfangenen Signals, das um 13,80 s entstand, und bewerte es gegenüber 0,40 s Lehrgrenze. Musterlösung: 14,25 - 13,80 = 0,45 s; 0,45 > 0,40, daher keine Freigabe.

Schwer

Eigener Simulatortest: Programmiere einen rein lokalen Pseudocode-Simulator mit Zuständen, Eingangsereignissen und Reset, ohne reale Ausgänge. Musterlösung: verarbeite pro Ereignis Zustand, Gültigkeit und Kennung; vor jeder normalen Kante prüfe die Guards; bei Widerspruch oder Fristablauf setze ZH und lösche nur bei dokumentiertem Modell-Reset alte Merker.
Invarianten beweisen: Zeige für alle möglichen Übergänge, dass Z7 niemals ohne M_GEPRUEFT erreicht wird. Musterlösung: einzig Z6 führt nach Z7 und dieser Übergang erfordert gültiges positives M_GEPRUEFT und alle Vorgängernachweise; alle anderen Fälle bleiben gesperrt oder führen nach ZH.
Fehlerfolgen bewerten: Priorisiere fünf hypothetische Signalfehler hinsichtlich ihrer Auswirkung auf das Lehrmodell und begründe Abhilfen. Musterlösung: fehlende, alte, doppeldeutige, negative oder widersprüchliche Rückmeldung wird jeweils mit ZH oder ausbleibender Freigabe behandelt; keine Aussage über reale Risikoprioritäten ohne betriebliche Analyse.
Interdisziplinäre Übergabe: Produziere ein kommentiertes Ablaufbild und ein kurzes Erklärvideo für Mechatronik, Betriebstechnik und IT inklusive der Quellen- und Sicherheitsgrenzen. Musterlösung: Ablaufbild zeigt Signale und ZH, Video erläutert Zeitstempel und Testfall K04, Übergabe unterscheidet ausdrücklich Lehrmodell und betrieblich freizugebende Steuerung.

Lernkontrolle

Lernkontrolle A: Begründe, warum eine korrekt berechnete Greifkoordinate kein Montageprüfnachweis ist. Erwartete Antwort: Geometrische Planung ersetzt weder Rückmeldung über den Griff noch unabhängige Prüfung des Fügeergebnisses.
Lernkontrolle B: Prüfe die Bedingung Z3=true, G_BEST=true, aber Kennung falsch. Erwartete Antwort: keine Positionierfreigabe, weil der Nachweis nicht zum aktuellen Zyklus gehört; Diagnose oder ZH nach festgelegtem Lehrmodell.
Lernkontrolle C: Vergleiche logischen Halt und zertifizierte Maschinen-Sicherheitsfunktion. Erwartete Antwort: ZH ist ein Software-Lernzustand; die physische sichere Wirkung hängt von eigenständiger betrieblicher Risiko- und Sicherheitsauslegung ab.
Lernkontrolle D: Berechne die theoretische Zykluszahl für 5,5 s je Lehrzyklus. Erwartete Antwort: 3600/5,5 ≈ 654,55 pro Stunde unter unrealistischen Idealannahmen ohne Nebenzeiten.
Lernkontrolle E: Entwirf einen Wiederholtest, der veraltete Signale nach simuliertem Reset erkennt. Erwartete Antwort: Kennung vor und nach Reset ändern, alten true-Wert anbieten, Übergang blockiert protokollieren und neuen aktuellen Nachweis verlangen.
Lernkontrolle F: Interpretiere sechs erfolgreiche und zwei angehaltene Modellzyklen in acht Durchläufen. Erwartete Antwort: 75 % synthetischer Erfolg, 25 % modellierter Halt; keine Folgerung über echte Anlagenverfügbarkeit oder Produktqualität.

Lernnachweis

Als Lernnachweis reichst du ein Paket aus (1) Quellenmatrix B/L/O, (2) eigenem Zustandsdiagramm mit ZH, (3) Übergangs- und Verriegelungstabelle, (4) strukturiertem Signal- und Zeitstempelmodell, (5) mindestens sechs reproduzierbaren Soll-Ist-Testfällen, (6) nachvollziehbarer Kennzahlenrechnung und (7) schriftlicher Risiko- und Grenzreflexion ein. Jede Ausarbeitung muss die vier Nachweise explizit trennen, den fehlenden Griff und den alten Positionswert fehlerfrei behandeln und synthetische Werte kennzeichnen.

Kompetenztransfer: Mechatronik erklärt den Unterschied zwischen Werkstückkontakt, Bewegung und Fügequalität; Betriebstechnik beschreibt Signalplausibilität und logische Verriegelungen; Fachinformatik modelliert Zustände, Datenintegrität, Tests und Protokolle. Du präsentierst dein Ergebnis ohne Betriebsgeheimnisse, studentische Personaldaten oder erfundene Freigaben.

OER und Wikipedia

Primärbeleg (Betreiber, Magazin 02/2025): Liebherr – Unser Weg zur Smart Factory. Belegt für Ehingen nur den beschriebenen Einsatz in Schlauch- und Rohrmontage mit Überwurfmuttern und Schneidringen sowie bildgestützte Erkennung, Greifkoordinaten und Ablagewinkel. Die Betreiberseite ist eine zitierte Quelle, kein pauschal offen lizenziertes Kursmedium.

Offen zugängliche fachliche Grundlagen: Endlicher Automat (Zustände, Übergänge), Speicherprogrammierbare Steuerung (SPS-Grundlagen), Steuerungstechnik (Einordnung der Steuerung), Moore-Automat (zustandsabhängige Ausgaben). Für Wikipedia-Texte und einzelne Abbildungen gelten die dort jeweils angegebenen Rechte und Nachweispflichten.

Geprüfte Bilddateien und Lizenznachweise

Die folgenden Commons-Dateiseiten nennen Datei, Herkunft und Lizenz. Die Fotos und Diagramme dienen allein als allgemeine Abbildungen, nicht als Dokumentation der Anlage in Ehingen. Lizenzangaben beziehen sich auf die jeweils verlinkte Datei. Bei Bearbeitung sind die Bedingungen der genannten Lizenzen zu beachten.

Verwendete Datei	Tatsächliche Quelle	Genannte Urheberin bzw. Urheber	Lizenz / Rechtebeleg
File:Robot arm picks up cylindrical objects in a factory setting.jpg	Wikimedia Commons – Roboterfoto	Nenad Stojković / Commons-Konto Shixart1985	CC BY 2.0 laut Dateiseite
File:Proximity sensor.jpg	Wikimedia Commons – Näherungssensor	Joongbae Kim	CC BY-SA 3.0 laut Dateiseite
File:FSM state diagram.png	Wikimedia Commons – Zustandsautomat	Maggyero	CC BY-SA 4.0 laut Dateiseite
File:Emergency stop button on a control panel in a factory.jpg	Wikimedia Commons – Not-Halt-Foto	Nenad Stojković / Commons-Konto Shixart1985	CC BY 2.0 laut Dateiseite
File:Programmable logic controller.jpg	Wikimedia Commons – SPS-Foto	Bisgaard	CC BY-SA 3.0; zusätzlich GFDL laut Dateiseite

Verifizierte begleitende Videos

Die Videoseiten wurden für Titel, Urheber und fachliche Beschreibung geprüft; Videos sind keine Nachweise interner Programme oder betrieblicher Sicherheitsverfahren. Die YouTube-Einbettung dient der Wiedergabe nach Plattformbedingungen. Es wird keine OER-Lizenz oder freie Nachnutzung der Videos behauptet.

Eingebettetes Video	Videoquelle	Anbieter	Nutzungs- / Rechtehinweis
https://www.youtube.com/watch?v=xCONAyL4Oow	Sequential Function Chart (SFC) Programming for Beginners	RealPars (2022)	YouTube-Nutzungsbedingungen; keine freie Bearbeitungslizenz bestätigt
https://www.youtube.com/watch?v=L-bFWpLBPt4	PLC State Machines Explained	LeMaster Tech (2026)	YouTube-Nutzungsbedingungen; keine freie Bearbeitungslizenz bestätigt

Verknüpfte Lernbereiche

Die folgenden Kursthemen werden als redaktionell empfohlene Bildungsnetz-Verknüpfungen genannt; die tatsächliche Existenz oder Freigabe jeder internen Zielseite ist gesondert im Wiki zu prüfen.

Liebherr-Maschinen und industrielle Anwendungen

Abstimmung: Reihenfolge und fachliche Schwerpunktsetzung passend zum dritten Ausbildungsjahr mit Ausbilderinnen, Ausbildern und Berufsschule konkretisieren. Für echte Inbetriebnahme oder Eingriffe gelten ausschließlich qualifizierte Anleitung, lokale Unterweisung und verbindliche betriebliche Freigaben.