aiMOOC

Pick-and-Place-Anlage Ehingen – Montagequalität und Wiederholgenauigkeit nachweisen

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Einleitung

Wie kannst du nachweisen, dass eine bildgestützte Pick-and-Place-Montage nicht nur gelegentlich, sondern nachvollziehbar gleichbleibend gute Verbindungen erzeugt? In diesem aiMOOC für Auszubildende im dritten Ausbildungsjahr der Berufe Industriemechaniker, Mechatroniker und Werkstoffprüfer wertest du fiktive Lageabweichungen, Winkelwerte und Nacharbeitsfälle aus. Du unterscheidest systematischen Versatz von Streuung, formulierst Prüfkriterien und dokumentierst eine kontrollierte Änderung.

Gesicherter Maschinenbezug, Quellenstand 2025: Das Liebherr-Kundenmagazin UpLoad 02/2025 beschreibt am Standort Ehingen eine Pick-&-Place-Anwendung, bei der ein Industrieroboter in der Schlauch- und Rohrmontage Überwurfmuttern und Schneidringe ineinandersetzt. Kameraaufnahmen dienen der Bauteilidentifikation sowie der Berechnung von Greifkoordinaten und Ablagewinkel. Quelle: Liebherr: Unser Weg zur Smart Factory, 2025. Nicht belegt sind Robotermodell, Prüfgrenzen, Sicherheitskonzept, konkrete Greifer, interne Software und werksinterne Prozessdaten. Alles Folgende, das über den zitierten Betreiberbericht hinausgeht, ist ausdrücklich ein synthetisches Lehrmodell, keine Darstellung der realen Ehinger Anlage.

Sicherheit und Geltung: Der Kurs ergänzt die Berufsausbildung, ist kein offizieller Liebherr-Lehrgang und ersetzt weder Betriebsanweisungen noch Freigaben. Keine realen Greif-, Bewegungs-, Sicherheits- oder Programmänderungen anhand dieses Kurses durchführen. Maschinenarbeiten nur nach betrieblicher Unterweisung und unter qualifizierter Anleitung. Für Messübungen werden Papiermodelle, Tabellen, Simulationen oder separat freigegebene ungefährliche Unterrichtsmodelle verwendet. Berufszuordnung und Ausbildungsjahr sind redaktionelle Lernempfehlungen, die mit Betrieb und Berufsschule abgestimmt werden.

Lernziele: Du benennst Qualitätsmerkmale einer Montage, planst wiederholbare Messungen, berechnest Lagekennwerte und Standardabweichung, interpretierst Nacharbeitsquoten vorsichtig und formulierst einen prüfbaren Änderungsnachweis mit Zuständigkeiten und Rückfallkriterien.

Montageaufgabe und Qualitätsmerkmale abgrenzen

Betreiberbeleg von didaktischem Prozessmodell trennen

Der belegte Kern ist klein, aber für die Ausbildung ergiebig: Die Anlage ermittelt mithilfe von Bildern, welche Teile sie erkennt, wo gegriffen werden soll und in welchem Winkel abgelegt wird. Ob dies am realen Arbeitsplatz genau in der nachfolgend skizzierten Reihenfolge geschieht, ist unbekannt. In unserem didaktischen Ablaufmodell trennst du erst die Bauteilerkennung, dann eine geometrische Soll-Ist-Prüfung, anschließend eine fiktive Montage und zuletzt eine unabhängige Endkontrolle. Es werden weder Geschwindigkeiten noch zulässige Kräfte oder ein bestimmter Robotertyp unterstellt.

Eigenes Schema A: Daten- und Qualitätskette im Lehrmodell, nicht Steuerungslogik der realen Anlage
Phase	Eingang	denkbarer Nachweis	möglicher Fehler
Bild prüfen	synthetische Kameraskizze	erkannte Teileklasse mit Konfidenzkennzeichnung	Überwurfmutter mit anderem Teil verwechselt
Pose bestimmen	Referenzkoordinatensystem	berechnete Lage x, y und Winkel	falscher Nullpunkt oder vertauschte Achsen
Ablage beurteilen	fiktive Soll-Pose	protokollierte Soll-Ist-Abweichung	gleichgerichteter Winkelversatz
Montagequalität prüfen	abgeschlossener Papier- oder Simulationszyklus	Zustands- und Maßprüfung	fehlender Ring oder Beschädigung
Fall klassifizieren	Prüfentscheidung mit Beleg	Gutteil, Nacharbeit oder unklar	Fehler fälschlich als Gutteil verbucht

Abbildung: Allgemeine Forschungsillustration einer Greifaufgabe in unübersichtlicher Umgebung; sie zeigt nicht die Ehinger Anlage. Datei und Rechte siehe Medienverzeichnis.

Abbildung: Freies Beispiel eines zweiachsigen Pick-&-Place-Portalsystems, ausdrücklich kein Nachweis der tatsächlichen Roboterbauart in Ehingen.

Was heißt Montagequalität?

Montagequalität ist mehr als ein passender x-Wert. Im didaktischen Prüfplan unterscheidest du die Anwesenheit von Überwurfmutter und Schneidring, die Bauteilzuordnung, die Orientierung, die geometrische Lage, den Montagezustand und erkennbare Oberflächenbeschädigungen. Für eine reale Funktionsfreigabe können weitere Anforderungen entscheidend sein; sie sind hier nicht bekannt. Ein fehlerfreies Kamerabild beweist weder eine fehlerfreie Verbindung noch die Dichtheit einer späteren Anwendung.

Eigenes Prüfschema B: Beispielmerkmale und denkbare Fehlentscheidungen
Qualitätsmerkmal	didaktischer Nachweis	Risiko einer falschen Gutentscheidung
Richtige Teilekombination	Teile-ID auf Modellkarte vergleichen	falsche Teile passen scheinbar zusammen
Lage der Ablage	x und y relativ zum festgelegten Bezugsnullpunkt	Nullpunktfehler wird nicht erkannt
Verdrehung	Winkel zum Referenzmerkmal bestimmen	Schrägsitz trotz korrekter x-Lage
Montagezustand	Endbild und unabhängigen Prüfpunkt vergleichen	Ring fehlt, obwohl Greifschritt gemeldet ist
Unversehrtheit	Sichtprüfung nach vereinbarten Mustermerkmalen	Druckstelle bleibt verborgen

Merke: Ein Prozesssignal wie „Greifer geschlossen“ wäre, selbst wenn vorhanden, nicht automatisch ein Produktqualitätsnachweis. Unterschied zwischen Prozesskontrolle und Produktprüfung sorgfältig dokumentieren.

Einstiegsvideo: Bildgestütztes Greifen verstehen

Fachmedium: IDS Imaging Development Systems GmbH, „How-to pick and place with robot vision in automation“, veröffentlicht 2026. Erläutert 2D/3D-Sehen, Pose und Greifplanung, auf Englisch. Es illustriert allgemeine Technik, aber weder das Modell noch die Konfiguration der Ehinger Anlage. Verifizierter Originaleintrag und Rechtehinweis im Medienverzeichnis.

Wiederholgenauigkeit, Lagefehler und Messsystem

Die Begriffe präzise verwenden

Systematischer Versatz meint hier die Abweichung der mittleren gemessenen Lage von einem festgelegten Referenzziel: Ein Messpunktcluster kann eng, aber um +0,10 mm verschoben sein. Streuung beschreibt, wie weit Einzelwerte unter festgelegten Bedingungen um ihren Mittelwert liegen. Wiederholgenauigkeit beschreibt vereinfacht eine enge Verteilung bei wiederholtem Ablauf unter gleichen festgelegten Bedingungen; sie ist kein Beweis für Lage-Richtigkeit. Der präzisere messtechnische Begriff Wiederholpräzision ist stets an Bedingungen geknüpft. Veränderte Bedienpersonen, Vorrichtungen, Tageszeiten oder Geräte können zusätzliche Effekte erzeugen. Ein Roboterwert ist nicht dasselbe wie eine gemessene Ablagequalität der gesamten Anlage.

Abbildung: Treffbilder zu Präzision und Richtigkeit: Ein enges Bündel außerhalb des Ziels zeigt kleine Streuung bei Lageversatz. Allgemeines Schema, nicht Ehinger Messwerte.

Denkbeispiel: Die nominelle Ablage liegt im fiktiven Koordinatensystem bei x=0 mm und y=0 mm, Orientierung 0°. Die synthetischen Lehrtoleranzen betragen |x| höchstens 0,20 mm, |y| höchstens 0,20 mm und |Winkelabweichung| höchstens 2°. Diese Zahlen sind keine Herstellerdaten, Werksgrenzen oder Montagefreigaben. Eine errechnete Konformität gilt nur gegenüber dieser ausdrücklich erdachten Aufgabenstellung.

Eine Wiederholprüfung richtig planen

Du definierst erst die Messgröße (z. B. x-Abweichung des fertigen Bauteils in mm), den Bezugsrahmen, die Messmethode, eine eindeutige Teilevariante, Anzahl und Reihenfolge der Messungen sowie Prüfbedingungen. Erstelle eine Messmittelliste: Messauflösung, bekannter Referenzbezug, dokumentierter Zustand, Wiederholungen derselben unveränderten Modellprobe. Danach untersuchst du mehrere unabhängige simulierte Montagezyklen. Messung derselben Probe und Wiederholung der Montage sind zwei unterschiedliche Fragen. Eine breite gemessene Verteilung kann aus Prozessschwankung, Messfehlern oder beiden entstehen.

Eigenes Schema C: Trennung der drei Ebenen
Ebene	Beispiel-Leitfrage	Lehr-Nachweis
Referenz und Messmittel	Zeigt das Messverfahren dieselbe unveränderte Musterlage ähnlich an?	Wiederholmessungen derselben synthetischen Prüfkarte
Montageprozess	Liegen Ablageergebnisse mehrerer modellierter Zyklen beieinander?	Streuung und Verlaufsdiagramm nach Teilevariante
Produktqualität	Erfüllen die fiktiven Prüfteile die zu Beginn festgelegten Kriterien?	dokumentierte Einzelentscheidung mit Messunsicherheit

Bei der Messentscheidung ist ein Ergebnis nahe der Toleranzgrenze ohne Betrachtung der Messunsicherheit nicht automatisch zweifelsfrei. Im Lehrmodell kennzeichnest du solche Werte als „Klärfall“, anstatt eine reale technische Freigabe zu fingieren. Die Zuständigkeit für die Grenzwertentscheidung muss vor der Prüfung feststehen.

Abbildung: Vergleich von Genauigkeit und Präzision mit Zielscheiben, urheberrechtlich gekennzeichnete Commons-Datei. Als Begriffsbrücke verwenden, nicht als Nachweis einer bestimmten Anlage.

Fiktive Abweichungsdaten mathematisch auswerten

Sechs Messungen zeigen den Unterschied zwischen Lage und Streuung

Synthetischer Datensatz, x-Abweichung in mm: Für Serie A werden +0,10; +0,12; +0,11; +0,09; +0,08; +0,10 gemessen. Für Serie B werden 0,00; +0,12; −0,11; +0,09; −0,10; 0,00 gemessen. Beide Folgen sind ausschließlich Unterrichtszahlen, keine realen Produktionsmessungen.

Eigenes Datenbild D: sechs Lehrwerte je Serie
Messnummer	Serie A, mm	Serie B, mm
1	+0,10	0,00
2	+0,12	+0,12
3	+0,11	−0,11
4	+0,09	+0,09
5	+0,08	−0,10
6	+0,10	0,00

Der arithmetische Mittelwert ist die Summe aller n Werte geteilt durch n. Für A: (0,10+0,12+0,11+0,09+0,08+0,10)/6 = 0,60/6 = +0,10 mm. Für B: (0,00+0,12−0,11+0,09−0,10+0,00)/6 = 0,00/6 = 0,00 mm. Bezogen auf den erdachten Nullpunkt hat A den klareren systematischen positiven Versatz, B ist im Mittel zentriert.

Die Stichprobenstandardabweichung s schätzt die Streuung: Subtrahiere von jedem Messwert den Serienmittelwert, quadriere jede Differenz, addiere, teile durch n−1 und ziehe die Quadratwurzel. A: Summe der Abweichungsquadrate = 0,0010 mm²; s(A) = Wurzel aus 0,0010/5 = 0,0141 mm. B: Summe der Quadrate = 0,0446 mm²; s(B) = Wurzel aus 0,0446/5 = 0,0944 mm. Die beiden Aussagen dürfen nicht vertauscht werden: A ist enger gebündelt, aber verschoben; B liegt im Mittel richtig, streut jedoch stärker. Bei sechs Werten sind die Kennwerte bloß beschreibend, kein belastbarer Fähigkeitsnachweis.

Eigenes Diagramm E: schematischer Streuungsvergleich, die Balkenlängen sind illustrativ
Serie	mittlere x-Abweichung	Streuung s	symbolische Breite
A	+0,100 mm	0,014 mm	▮▮
B	0,000 mm	0,094 mm	▮▮▮▮▮▮▮▮▮▮

Diagrammhinweis: Die Balken sind keine maßstäbliche Statistikgrafik. Die Zahlenwerte in der Tabelle sind maßgeblich.

Abbildung: Allgemeine Darstellung von Streubereichen unter einer Normalverteilung. Die Verteilung der hier nur sechs Lehrwerte ist nicht als normalverteilt nachgewiesen.

Von Daten zu vorsichtigen Aussagen

Die Spannweite ist Maximum minus Minimum: A = 0,12−0,08 = 0,04 mm, B = 0,12−(−0,11) = 0,23 mm. Ein Mittelwert nahe null kann starke Einzelabweichungen verbergen; eine geringe Streuung kann einen konstanten Fehler verbergen. Weder ein einzelner gut aussehender Mittelwert noch eine Handvoll Gutteile rechtfertigt eine Aussage zur langfristigen Prozessfähigkeit. Für eine solche Analyse braucht es einen geeigneten, ausreichend großen, zeitlich geplanten und stabilen Datensatz, belastbare Spezifikationsgrenzen sowie ein geeignetes Messsystem.

Typische Rechenfehler: Vorzeichen beim Addieren verlieren, n mit n−1 verwechseln, eine in Grad gemessene Winkelabweichung mit Millimetern zusammenfassen, Varianten vermischen, fehlende Messwerte still als Null einsetzen und den x-Mittelwert als „Roboterwiederholgenauigkeit“ bezeichnen. Formuliere deshalb immer Merkmal, Einheit, Stichprobenumfang, Bedingungen und Ergebnis in einem Satz.

Nacharbeit, Prüfkriterien und Prozessverlauf

Gutteil, Nacharbeit, Ausschuss und Klärfall

Ein Gutteil erfüllt den vollständig definierten Modellprüfplan. Nacharbeit bedeutet im Lehrdatensatz: Die Modellverbindung benötigt einen zusätzlichen qualitätsbezogenen Bearbeitungsschritt, bevor erneut geprüft wird; sie ist noch kein nachgewiesenes Gutteil. Ausschuss und Klärfall sind getrennte Klassen. Zähle pro untersuchtem Zyklus höchstens einmal, wenn du die Quote „Zyklen mit Nacharbeit“ berechnest; anderslautende Kennzahlen brauchen jeweils ihren eigenen Nenner. Trenne zunächst Überwurfmuttern- und Schneidringvarianten, um Unterschiede nicht durch Zusammenschütten zu verbergen.

Für das fiktive Lernmodell gelten als geometrische Einzelkriterien |x| ≤ 0,20 mm, |y| ≤ 0,20 mm und |ΔWinkel| ≤ 2°. Zusätzlich werden richtige Komponenten, eindeutig zugeordnete Modell-ID, sichtbar unbeschädigter Modellzustand und vollständiger Prüfdatensatz verlangt. Diese Grenzwerte sind weder sicherheitstechnische noch reale Funktionsanforderungen. Ein fehlender Zustandsbeleg führt zu „Klärfall“, nicht zu „automatisch gut“.

Nacharbeitsquoten nicht mit Erfolgsbeweisen verwechseln

Lehrbeobachtung vor einer modellierten Maßnahme: 80 bewertete simulierte Montagezyklen, davon 8 mit Nacharbeit. Quote = 8/80 × 100 % = 10,0 %. Lehrbeobachtung danach: andere 80 simulierte Zyklen, davon 3 mit Nacharbeit. Quote = 3/80 × 100 % = 3,75 %. Die arithmetische Differenz beträgt −6,25 Prozentpunkte; relativ zur Ausgangsquote sind es 62,5 % weniger. Beide Datenfenster sind erfunden. Aus dem Vergleich allein folgt keine statistisch abgesicherte, kausale oder dauerhafte Verbesserung: Es könnten sich Teilemix, Zufall, Prüfverhalten oder Datenerfassung unterschieden haben.

Eigenes Diagramm F: Quoten und mögliche Prüfbelege im Unterrichtsmodell
Beobachtungsfenster	Zyklen	Zyklen mit Nacharbeit	Quote	wichtigste offene Frage
Modell „vorher“	80	8	10,0 %	gleiche Variantenverteilung?
Modell „nachher“	80	3	3,75 %	vergleichbare Prüfbedingungen?

Eine Attribut-Regelkarte wie eine p-Karte kann über Zeit Stichprobenanteile beobachten; ihre statistischen Eingriffsgrenzen sind nicht mit technischen Toleranzgrenzen identisch. Bei sehr kleinen Stichproben oder wechselnden Nennern muss die Auswertung fachlich angepasst werden. Das illustrative Diagramm unten stammt nicht aus dem Ehinger Betrieb.

Abbildung: Allgemeines Beispiel einer Qualitätsregelkarte. Kontrollgrenzen werden datenbasiert begründet und sind nicht willkürlich mit ±0,20 mm gleichzusetzen.

Ein auditierbarer Prüfdatensatz

Eigenes Schema G: Vorschlag eines synthetischen Dokumentationsfeldsatzes
Feld	Beispielinhalt, frei erfunden	Funktion
Lehrlauf-ID	SYN-PPA-017	eindeutige Zuordnung ohne reale Personen oder Aufträge
Modellvariante	Überwurfmutter/Ring A	vergleichbare Teilgruppe
Soll-Bezug	Modell-KS-01	reproduzierbarer Koordinatenbezug
Messwert	x=+0,10 mm; y=−0,01 mm; Winkel=+0,5°	mit Einheiten und Vorzeichen
Prüfverfahren	Bildschirm-/Papierauswertung V1	Versionsnachweis
Endzustand	Nacharbeit, anschließend gesondert neu geprüft	Trennung von Erstbefund und Folgeprüfung
Bearbeitungsstand	Lehrregel L-03, Stand 01	Änderung nachvollziehen

Dokumentiere die Prüfrichtung, Annahmeregel für Grenzfälle, fehlende Daten, verwendete Messmittelreferenz und den Umgang mit falsch positiven und falsch negativen Entscheidungen. Ein Zeitstempel allein beweist keine Rückverfolgbarkeit.

Fachvideo: Regelkarten kritisch einsetzen

Fachmedium: Engineering Presentations, „Statistical Process Control (SPC) Explained | Control Charts for Beginners“, veröffentlicht 2026, Englisch. Fachlich als allgemeine Erläuterung von Kontroll- und Spezifikationsgrenzen; keine Aussage über betriebliche Messdaten aus Ehingen. Plattformrechte verbleiben beim Rechteinhaber.

Berufstypischer Modellfall und kontrollierte Änderung

Arbeitsauftrag: Prozessabweichung erkennen und Maßnahmen bewerten

Modellfall „Montagekarte SYN-EH-01“: Ein interdisziplinäres Ausbildungsteam erhält die oben angegebene Messreihe A und protokolliert für das künstliche Ausgangsfenster 8 Nacharbeitszyklen von 80. Ein Lehrbild deutet einen konstanten x-Bezugsversatz an. Das Team soll (a) die Lage- und Streuungssituation mathematisch beschreiben, (b) Messmittel- und Prozessursache voneinander abgrenzen, (c) die Änderungsidee „Referenzprüfung des Kamerakoordinatensystems im Simulationsmodell“ bewerten, (d) einen Prüfplan samt Sperr- und Rückfallregeln entwerfen und (e) die beiden fiktiven Nacharbeitsfenster korrekt einordnen. Es darf keine reale Änderung eines Kamera-, Roboter- oder Sicherheitsparameters vorgenommen werden.

Vollständig nachvollziehbare Musterlösung:

Rechenbefund: A hat Mittelwert +0,100 mm, Stichproben-s rund 0,0141 mm und Spannweite 0,04 mm; eine kleine Streuung bei positivem Lageversatz ist mit einem systematischen Effekt vereinbar, beweist seine Ursache aber nicht.
Ursachenhypothesen: Ein falsch gelegter Modellnullpunkt, eine unpassende Lageumrechnung oder ein Referenzierungsfehler wären überprüfbare Hypothesen. Auch ein systematischer Messgerätefehler ist möglich; das bloße Wort „Kamera“ bezeichnet noch keine festgestellte Ursache.
Unabhängige Messprüfung: Mehrfach dasselbe unveränderte künstliche Referenzobjekt bewerten; Resultate mit einer zweiten geeigneten Modellmessmethode vergleichen, Einheiten und Nullpunkt dokumentieren. Erst wenn die Messkette plausibel ist, den Montageprozess getrennt auswerten.
Änderung auf Papier und in Simulation: Dokumentierter Antrag mit Problem, Ursache-Hypothese, Variante, Version, Risiken, Verantwortungsrolle, unabhängiger Prüfung, Rückfallvorgehen und expliziter Freigabeentscheidung. Neue Lagewerte z. B. 0,00; +0,02; +0,01; −0,01; −0,02; 0,00 mm sind ein erfundener Nachher-Test mit Mittelwert 0,00 mm und unverändertem s rund 0,0141 mm; sie illustrieren eine Verschiebung des Mittelwerts, nicht den Nachweis eines tatsächlichen Anlagenumbaus.
Qualitätsvergleich: Nacharbeitsanteile 10,0 % versus 3,75 %, Differenz −6,25 Prozentpunkte. Ohne gesicherte Vergleichbarkeit und größeren Versuchsplan ist die Ursache-Wirkungs-Deutung offen. Teilemix und Mess-/Prüfmethoden müssen kontrolliert werden.
Entscheidung: Modellmaßnahme wird nur als „unterrichtlich plausibel“ bewertet. Reale Freigabe ist damit ausdrücklich nicht verbunden. Bei fehlender Referenz, beschädigtem Modellteil, unerwarteter Streuung, unklarer Klassifikation oder Versionsabweichung lautet die Unterrichtsentscheidung „sperren, dokumentieren, qualifizierte Person hinzuziehen“.

Eigenes Schema H: Änderungskontrolle für eine rein didaktische Version
Phase	Pflichtnachweis	zuständige Modellrolle
Erfassen	Fehlerbild, Datum, Prüfversion, anonymisierte Fall-ID	Prüfteam
Begründen	Abweichung, mögliche Ursachen und Gegenhypothese	Analysegruppe
Risiko prüfen	Folgen von Fehlgriff, Fehlklassifikation und Grenzfall	Qualitätsteam
Planen	unveränderter Referenztest, Vergleichsfenster, Abbruchregel	Modell-Projektleitung
Simulieren	geändertes Papiermodell getrennt von Ausgangsversion	Fachgruppe
Gegenprüfen	zweite Person rechnet und prüft die Dokumentation	unabhängiges Prüfteam
Entscheiden	Modellentscheidung sowie ausdrücklich keine Maschinenfreigabe	autorisierte Lehrkraft
Rückfall dokumentieren	Ausgangsblatt V1 archivieren, Änderungen nachvollziehen	Dokumentationsteam

Bewertungsraster für den Modellfall, insgesamt 100 Punkte

Prüffeld	Höchstpunkte	volle Punktzahl bei ...
Quellen- und Modellgrenzen	10	Betreiberbeleg korrekt, keine Behauptung zu unbekanntem Robotertyp oder realen Grenzen
Rechenweg Mittelwert, s und Spannweite	20	vollständig, mit Vorzeichen und Einheiten
Abgrenzung von Versatz, Streuung und Messsystem	15	mehrere plausible Hypothesen statt Scheinursache
Qualitätsmerkmale und Stichprobenkonzept	15	Teilvarianten, Grenzfälle, Rückverfolgbarkeit berücksichtigt
Nacharbeitsquoten und Interpretation	10	korrekte Prozent- und Prozentpunktrechnung ohne Kausalitätsbehauptung
Änderungskontrolle, Rollen und Rückfallplan	20	Versionierung, Risiko, Gegenprüfung und echte Freigabegrenze getrennt
Fachsprache, Quellen, Arbeitssicherheit	10	prüfbare Darstellung, nur Lehrmodell und klare Zuständigkeiten
Gesamt	100	Bewertungsmaßstab ist die Qualität des schriftlichen Unterrichtsnachweises

Didaktische Orientierung: ab 90 Punkte sehr gut, ab 75 gut, ab 60 ausreichend, darunter überarbeiten; dies ist keine betriebliche Prüfungsordnung.

Typische Fehler bei der Übertragung in die Praxis

Unzulässig wären: Einen frei erfundenen Roboterhersteller angeben; Lehrtoleranzen als Werksgrenzen ausgeben; eine sinkende Quote ohne Ursachenprüfung als bewiesene Verbesserung feiern; Nacharbeit mit Ausschuss gleichsetzen; Prüfmittelstreuung ignorieren; Modelle ohne Version vergleichen; einen Prüfbefund mit Maschinenbedienberechtigung verwechseln. Industriemechaniker betrachten im Unterricht insbesondere mechanische Lage und Passung, Mechatroniker die Schnittstelle von Sensorik und Steuerungslogik, Werkstoffprüfer Merkmalsdefinition, Messkette und Fehlerinterpretation. Das sind Lernperspektiven, keine exklusiven Zuständigkeiten im realen Betrieb.

Interaktive Aufgaben

Multiple-Choice-Quiz

Welche Aussage unterscheidet Versatz und Streuung korrekt? (Der Mittelwert beschreibt die Lage und die Standardabweichung die Streuung) (!Beide Kennwerte beschreiben nur die Bauteiltemperatur) (!Die Standardabweichung ist immer der Sollwert) (!Der Mittelwert beweist immer eine korrekte Montage)

Was ist im Betreiberbericht 2025 zu Ehingen ausdrücklich belegt? (Überwurfmuttern und Schneidringe werden bildgestützt ineinandergesetzt) (!Der Roboter ist von einem namentlich genannten Hersteller) (!Die Anlage hat eine dokumentierte Toleranz von 0,20 mm) (!Das Sicherheitsprogramm ist öffentlich beschrieben)

Was folgt aus einer engen Messpunktgruppe mit positivem Abstand zum Sollnullpunkt? (Geringe Streuung und möglicher systematischer Lageversatz) (!Zwangsläufig fehlerfreier Montagezustand) (!Große Streuung trotz identischer Einzelwerte) (!Nachgewiesene Prozessfähigkeit ohne weitere Prüfung)

Wie lautet der Mittelwert der sechs fiktiven x-Werte aus Serie A? (+0,10 mm) (!+0,00 mm) (!+0,60 mm) (!−0,10 mm)

Welche Aussage zur Stichprobenstandardabweichung ist richtig? (Bei ihrer Berechnung wird die Quadratsumme durch n minus eins geteilt) (!Sie muss immer negativ sein) (!Sie entspricht stets der Spannweite) (!Sie beweist die absolute Richtigkeit des Messmittels)

Welche Serie hat im Lehrdatensatz die größere Streuung? (Serie B mit ungefähr 0,094 mm) (!Serie A mit ungefähr 0,094 mm) (!Beide Serien haben exakt gleiche Streuung) (!Aus den sechs Zahlen lässt sich keine Streuung beschreiben)

Wie groß ist die synthetische Nacharbeitsquote bei acht Fällen in achtzig Zyklen? (10 Prozent) (!8 Prozent) (!80 Prozent) (!0,8 Prozent)

Was ist bei 10 Prozent vor und 3,75 Prozent nach der Maßnahme korrekt? (Die Differenz beträgt 6,25 Prozentpunkte) (!Die Differenz beträgt 6,25 Prozent) (!Die Differenz ist zwingend statistisch signifikant) (!Die Nacharbeitsfälle sind identisch geblieben)

Wozu dient eine Prüfung desselben unveränderten Referenzobjekts? (Um die Wiederholstreuung der Messkette getrennt zu betrachten) (!Um den Robotertyp zu erraten) (!Um die externe Werksfreigabe zu ersetzen) (!Um ohne Dokumentation Parameter zu ändern)

Was ist eine zulässige Schlussfolgerung nach dem Modellfall? (Die Papierdaten legen eine Hypothese nahe aber ersetzen keine reale Freigabe) (!Die Kamera muss in Ehingen unmittelbar neu parametriert werden) (!Eine kleine Stichprobe beweist dauerhafte Maschinenfähigkeit) (!Eine gute Prüffrage erlaubt selbstständige Arbeit im Gefahrenbereich)

Memory

Finde jeweils den eindeutigen Fachbegriff zur passenden Erklärung.

Lageversatz	Abstand des Mittelwerts zum festgelegten Bezugsziel
Wiederholpräzision	Übereinstimmung wiederholter Ergebnisse unter festgelegten gleichen Bedingungen
Prüfmerkmal	vor der Bewertung eindeutig beschriebene Eigenschaft des Modellteils
Klärfall	Datensatz mit offener Prüfentscheidung statt stillschweigender Gutwertung
Rückfallplan	dokumentierte Vorgehensweise bei nicht bestandenem Änderungsnachweis
Nacharbeitsanteil	Verhältnis zusätzlich zu bearbeitender Modellzyklen zu bewerteten Zyklen

Drag-and-drop-Zuordnung

Ordne jeder Untersuchungsfrage die richtige Auswertungsart zu.

Gesuchter Begriff	Untersuchungsfrage
Mittelwert	Wo befindet sich das Zentrum der Abweichungen?
Standardabweichung	Wie weit streuen die Einzelwerte um die mittlere Lage?
Referenzprüfung	Zeigt das unveränderte Muster bei wiederholter Messung ähnliche Ergebnisse?
Nacharbeitsquote	Welcher Anteil aller betrachteten Zyklen braucht zusätzliche Bearbeitung?
Versionsprotokoll	Welche dokumentierte Modellregel galt bei einer bestimmten Prüfung?

Kreuzworträtsel

Jede Lösung besteht aus einem einzelnen Fachwort.

Streuung	Wie nennt man die Unterschiedlichkeit von Messwerten einer Folge?
Versatz	Wie heißt eine gleichgerichtete Verlagerung der mittleren Lage?
Referenz	Welcher festgelegte Bezug ermöglicht einen Soll-Ist-Vergleich?
Stichprobe	Wie heißt eine für eine Auswertung untersuchte Auswahl?
Prüfplan	Welches Dokument regelt Merkmale, Verfahren und Entscheidungen?
Freigabe	Wie heißt die ausdrücklich autorisierte Entscheidung vor einer realen Nutzung?

LearningApps

Eine separate Suche mit bereits vorhandenen Lernbausteinen zum Thema; die Suchergebnisse stammen von Dritten und sind vor Unterrichtseinsatz fachlich zu prüfen.

Lückentext

Die mittlere Abweichung einer Messreihe wird mit dem

beschrieben.

Die Schwankung von Einzelwerten um ihre mittlere Lage heißt

.

Ein enges Messergebnisfeld kann trotz kleiner Streuung einen systematischen

aufweisen.

Ein vorher festgelegter geometrischer Bezug heißt

.

Die Quadratwurzel aus der Stichprobenvarianz wird als

bezeichnet.

Acht Nacharbeitsfälle unter achtzig Zyklen entsprechen einer Quote von

Prozent.

Die Differenz zweier Prozentquoten wird zweckmäßig in

angegeben.

Ein unvollständiger Prüfdatensatz wird im Lehrmodell als

dokumentiert.

Nach einer geplanten Änderung muss der alte Dokumentstand als

nachvollziehbar bleiben.

Ein Simulationsergebnis erteilt ausdrücklich keine reale Maschinen-

.

Offene Aufgaben

Die zwölf Aufgaben werden ohne Eingriff an einer realen Anlage bearbeitet. Die Lösungshinweise sind prüfbare Musterlösungen; bei gestaltenden Aufträgen sind gleichwertige fachlich begründete Ergebnisse möglich.

Leicht

Koordinatenskizze: Zeichne auf Papier den Sollpunkt und die Serie A; beschrifte x-Achse, Einheit und Verschiebung. Musterlösung: Nullpunkt x=0 mm; alle sechs Punkte liegen zwischen +0,08 und +0,12 mm, Schwerpunkt +0,10 mm.
Fehlerbildkarten: Gestalte vier Bild- oder Wortkarten zu falschem Teil, Schrägsitz, Beschädigung und fehlender Prüf-ID. Musterlösung: Je Karte ein beobachtbares Merkmal sowie eine passende getrennte Prüfentscheidung angeben.
Lage oder Streuung: Beschreibe ohne Formel den Unterschied zwischen den Serien A und B. Musterlösung: A eng gebündelt und im Mittel nach rechts versetzt; B im Mittel mittig, aber breiter gestreut.
Miniprüfblatt: Formuliere ein Prüfblatt mit Merkmal, Einheit, Bezugsrahmen und Umgang mit fehlenden Werten. Musterlösung: x-Abweichung in mm relativ zu Modell-KS-01; fehlender x-Wert ergibt Klärfall statt Nullwert.

Standard

Mittelwertrechnung: Berechne x-Mittelwert und Spannweite von A sowie B und dokumentiere Vorzeichen. Musterlösung: A +0,100 mm und 0,04 mm; B 0,000 mm und 0,23 mm.
Stichprobenstreuung: Erstelle eine kleine Rechentabelle für die Quadratsummen und leite s ab. Musterlösung: A Quadratsumme 0,0010 mm², s=0,0141 mm; B 0,0446 mm², s=0,0944 mm.
Messsystemkarte: Plane eine papiergestützte Wiederholmessung derselben Musterlage und eine unabhängige Gegenkontrolle. Musterlösung: feste Messdefinition, wiederholte Anzeigen, dokumentierter Bezug und separater Vergleich mit zweitem Verfahren.
Quotenposter: Gestalte ein Poster zum künstlichen Vorher-Nachher-Fenster mit korrektem Nenner. Musterlösung: 8/80=10,0 %, 3/80=3,75 %, Differenz −6,25 Prozentpunkte; keine ungesicherte Kausalbehauptung.

Schwer

Zeitverlauf analysieren: Entwirf eine schematische Regelkarte für fiktive Tagesgruppen und erkläre, warum technische Toleranzen keine statistischen Eingriffsgrenzen sind. Musterlösung: Zeitachse, begründete Mittellinie, datenabhängige Kontrollgrenzen, getrennte Spezifikationslinien und Kennzeichnung ungeklärter Muster.
Fehlentscheidungsrisiken: Entwickle eine Tabelle mit Fehlklassifikation, übersehenem Ring und falschem Nullpunkt samt Gegenprüfung. Musterlösung: Jede Fehlerart erhält beobachtbares Signal, mögliche Folge, unabhängige Kontrollidee und verantwortliche Modellrolle.
Änderungsakte: Verfasse einen Versionierungs- und Rückfallplan für eine simulierte Korrektur der Bezugslage. Musterlösung: Änderungsantrag, Ursache-Hypothese, vorab definierter Vergleich, Gegenprüfung, alte Version archivieren, keine reale Maschinenfreigabe.
Auditgespräch: Erstelle eine dreiminütige Video- oder Textpräsentation zur Frage, ob die sinkende Nacharbeitsquote eine Verbesserung beweist. Musterlösung: Rechenvergleich stimmt, doch Stichprobengröße, Teilemix, Messkette und Stabilität bleiben zu klären; klare Trennung von Beobachtung und Beweis.

Lernkontrolle

Diagnose eines Punktclusters: Eine neue Lehrserie hat sehr geringe Streuung und +0,15 mm Mittelwert. Welche zwei getrennten Fragen stellst du? Erwartung: Ist das Messmittel richtig bezogen, und liegt ein tatsächlicher Prozessversatz vor? Die enge Streuung beantwortet beide Fragen nicht.
Grenzfallbewertung: Eine fiktive Einzelabweichung beträgt +0,19 mm bei einer Lehrgrenze +0,20 mm. Warum ist die Entscheidung noch nicht automatisch freigegeben? Erwartung: Messunsicherheit, Bezugsdefinition, vollständige Zustandsmerkmale und betriebliche Freigabe sind nicht durch einen Einzelwert ersetzt.
Unvollständiger Befund: Im Zyklus SYN-07 fehlt die Bild- oder Messkennung. Leite den korrekten Dokumentationsweg ab. Erwartung: Klärfall mit Begründung und Nachprüfung; kein erfundener Nullwert, keine stille Gutwertung.
Vergleichbarkeit: Vorher werden nur Modellvariante A und nachher überwiegend Variante B bewertet. Wie beurteilst du den Quotenvergleich? Erwartung: verzerrungsanfällig; nach Variante stratifizieren oder vergleichbare Versuchsplanung vornehmen.
Regelkarte versus Toleranz: Begründe anhand eines eigenen Beispiels die Verschiedenheit von Kontroll- und Spezifikationsgrenze. Erwartung: Kontrollgrenze beschreibt statistisches Prozessverhalten, Toleranz die zulässige Merkmalsabweichung des modellierten Produkts.
Freigabekette: Welche Nachweise fehlen, wenn ein Simulationstest günstig ausfällt? Erwartung: unabhängige Mess-/Risikoprüfung, gültiger realer Prüfplan, betrieblich autorisierte Freigabe und unterwiesene Fachkraft; keine eigenmächtige Parametrierung.

Lernnachweis

Abgabeprodukt: ein acht- bis zwölfseitiges digitales oder papiernes Lerndossier mit (1) eindeutig als Lehrmodell gekennzeichneter Anlagen-/Quellenabgrenzung, (2) beschriftetem Ablauf- und Prüfkonzeptschema, (3) Datenblatt der Serien A und B mit Einheiten, (4) nachgerechneten Kennwerten samt Rechenweg, (5) visualisiertem Lage-/Streuungsvergleich, (6) Quotenrechnung mit Prozentpunkten, (7) Prüfblatt zu Grenzfällen, (8) dokumentierter Hypothese und Gegenhypothese, (9) Änderungsversion und Rückfallplan, (10) schriftlicher Reflexion der Aussagegrenzen und Sicherheitsregeln. Das Modellfallraster mit 100 Punkten unterstützt eine transparente Bewertung. Im Fachgespräch erklärst du, warum eine kleine Streuung keinen Lage-Nachweis und ein sinkender Nacharbeitsanteil keinen kausalen Verbesserungsbeweis darstellt.

Kompetenztransfer: Industriemechaniker erschließen den geometrischen Montagebezug; Mechatroniker erläutern exemplarisch Bildauswertung und Messkette; Werkstoffprüfer prüfen Merkmalsdefinition und Ergebnisinterpretation. Entscheidungen zu realen Prozessen bleiben qualifizierten und betrieblich beauftragten Personen vorbehalten.

OER und Wikipedia

Quellenstand und Einordnung: Die Anlagenbeschreibung stammt aus Liebherr UpLoad 02/2025; Statistik-, Robotik- und Medienbeispiele sind unabhängige öffentliche Lernquellen. Die schematischen Tabellen A bis H einschließlich des Balkendiagramms E und der Modellrechnung sind eigenständige didaktische Darstellungen mit synthetischen Daten; sie sind keine Betriebsunterlagen. Wissenschaftliche Begriffe siehe NIST: Wiederholbarkeit und Reproduzierbarkeit und NIST/SEMATECH: Measurement Process Characterization. Weitere fachliche Begriffshilfe: Minitab: Genauigkeit und Präzision.

Wikipedia-Vertiefung (Deutsch): Statistische Prozesslenkung, Streuungsmaße, Messunsicherheit. Wikipedia-Seiten sind Weiterbildungsangebote, keine Quelle über interne Herstellervorgaben.

Geprüftes Medien- und Rechteverzeichnis (Commons-Dateinamen und Datei-/Lizenzseiten überprüft; Quellenbilder unverändert eingebunden):

Eingebettetes Medium	überprüfbare Quelle	Urheber/Herausgeber	Lizenz oder Nutzungsgrenze
File:Task-and-motion-planning.svg	Wikimedia Commons	FrankSchroeder11	CC BY-SA 4.0, unverändert
File:TBG-25 ISO Cartesian Gantry Robot.jpg	Wikimedia Commons	Midigital	CC BY-SA 4.0, unverändert
File:Precision versus accuracy.svg	Wikimedia Commons	CK-12 Foundation; Vektorgrafik Adrignola	gemeinfrei laut Commons, unverändert
File:Accuracy and Precision.svg	Wikimedia Commons	Arbeck	CC BY 4.0, unverändert
File:Standard deviation diagram.svg	Wikimedia Commons	M. W. Toews und Vorarbeiten laut Dateiseite	CC BY 2.5, unverändert
File:ControlChart.svg	Wikimedia Commons	DanielPenfield	gemeinfrei laut Commons, unverändert
https://www.youtube.com/watch?v=D-6zmLydU9Q	Originalvideo, Herausgeberseite	IDS Imaging Development Systems GmbH, 2026	Einbettung über offiziellen Player; keine OER-Lizenz behauptet; alle Video-Rechte beim Anbieter
https://www.youtube.com/watch?v=GW0rq2x1pSM	Originalvideo	Engineering Presentations, 2026	Einbettung über offiziellen Player; keine OER-Lizenz behauptet; alle Video-Rechte beim Anbieter

Hinweis zu fremden Medien: Lizenzhinweise und Links betreffen nur die bezeichneten Einzelmedien; sie übertragen keine Rechte an fremden Maschinenfotos oder betrieblichen Informationen. Die Videos zeigen allgemeine Lehrszenarien, nicht die reale Anlage in Ehingen. Falls das lokale Wiki externe Commons-Dateien nicht als Vorschaubild anzeigt, führt der jeweilige Quellenlink zur geprüften Originaldatei.

Verknüpfte Lernbereiche

Liebherr-Maschinen

Ausbildung – Industriemechaniker

Ausbildung – Mechatroniker

Ausbildung – Werkstoffprüfer

Die internen Bildungsnetzlinks sind thematische Lernpfade und keine Behauptung über die Existenz einer realen betrieblichen Ausbildungsfreigabe. Die Zuordnung zum dritten Ausbildungsjahr ist eine redaktionelle Empfehlung; mit dem betrieblichen Ausbildungsplan und der Berufsschule abstimmen.