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IGH-Baugruppenprüfung in Biberach – Prüfungsprojekt einer dokumentierten Baugruppenabnahme

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Einleitung

Du entwickelst in diesem aiMOOC eine nachvollziehbare, prüfbare Baugruppenabnahme für ein fiktives elektrisches Kran-Baugruppenmodell. Du erstellst eine vollständige Ein-/Ausgangsliste, begründest Sollreaktionen, spielst Bedienhandlungen im Simulator nach, findest zwei bewusst eingebaute Fehler, wertest einen synthetischen Messwert aus und führst alle Ergebnisse mit einer konkreten Prüfplanversion in einer digitalen Akte zusammen. Anschließend verteidigst du im Fachgespräch den Geltungsbereich deiner Aussage.

Zielgruppe: Auszubildende aller Geschlechter im dritten Ausbildungsjahr der Berufe Elektroniker/-in für Geräte und Systeme, Mechatroniker/-in und Fachinformatiker/-in. Die Zuordnung zum Ausbildungsjahr ist eine redaktionelle Lernempfehlung und mit Betrieb und Berufsschule abzustimmen.

Einordnung: IGH Automation berichtet über seit 2003 eingesetzte Prüfsoftware im Liebherr-Werk Biberach an der Riß und über Funktionsprüfstände für Kran-Elektrobaugruppen sowie automatisierte Prüfdokumentation. Der Herstellerbericht nennt auf der geprüften Seite kein eindeutiges Veröffentlichungsdatum. Er belegt keinen konkreten hier verwendeten Lehrprüfstand, keine reale Prüfsoftwareversion und keine Betriebsfreigabe. Alle Kennungen, Signalnamen, Werte, Fehler und Zeitstempel dieses Kurses sind ausdrücklich synthetische Lehrdaten. IGH Automation: Turmdrehkrane, Herstellerbericht.

Sicherheit und Reichweite: Du arbeitest ausschließlich mit einem virtuellen, energiefreien Funktionsmodell. Reale Arbeiten an Kranen oder elektrischen Anlagen sind nur nach betrieblicher Unterweisung und unter qualifizierter, entsprechend autorisierter Anleitung zulässig. Der Kurs ist weder ein offizieller Liebherr-Lehrgang noch eine IGH-Bedienanleitung und ersetzt keine Betriebsanweisungen, Gefährdungsbeurteilung, vorgeschriebenen Prüfungen oder Freigabe durch Berechtigte.

Prüfauftrag, Nachweisgrenzen und sichere Rollen

Was bedeutet eine dokumentierte Baugruppenabnahme?

Eine Baugruppe ist ein abgrenzbarer Teil eines größeren technischen Systems, etwa eine elektrische Steuer- oder Signaleinheit. Eine Funktionsprüfung vergleicht für definierte Eingangsbedingungen und Prüfgrenzen beobachtete Ausgänge mit begründeten Erwartungen. Eine dokumentierte Abnahme ist hier das nachvollziehbare Urteil über genau den geprüften Funktionsumfang. Sie enthält nicht nur ein Feld „bestanden“, sondern Identität des Prüflings, Version des Plans, Prüfbedingungen, Rohbeobachtungen, Soll-Ist-Vergleich, Abweichungen und verantwortliche Bewertung.

Eine positiv geprüfte elektrische Teilfunktion sagt nichts Pauschales über mechanische Tragfähigkeit, Seile, Bremswirkung, sicherheitsbezogene Steuerungen im Gesamtsystem, Normerfüllung eines Krans oder seine Einsatzfreigabe. Die Unterscheidung zwischen Komponentenprüfung und Gesamtfreigabe ist ein eigenständiges Lernziel. Die tatsächlichen Rollen, Prüfregeln, Zuständigkeiten und Rechtsanforderungen werden vor Ort festgelegt, nicht in diesem Lehrmodell.

Begriff	Bedeutung im Lernprojekt	Keine zulässige Schlussfolgerung
Prüfnachweis	Beobachtung und Soll-Ist-Bewertung einer benannten Funktion	Gesamter Kran ist sicher
Prüfstand	Modellierte Schnittstelle zum definierten Prüfling	Alle realen Betriebsbedingungen wurden erfasst
Prüfplanversion	Eindeutige Fassung der Prüfschritte und Grenzwerte	Version ist automatisch für den Betrieb zugelassen
Restunsicherheit	Nicht oder nur begrenzt belegte Funktionen und Bedingungen	Restunsicherheit darf verschwiegen werden

Bild: Beispiel eines elektrischen Bedienpanels aus Wikimedia Commons; keine Abbildung der im Kurs beschriebenen Anlage.

Nachweisquelle und Arbeitsverantwortung

Der IGH-Herstellerbericht beschreibt Simulation von Einsatzbedingungen und Bedienerhandlungen sowie automatische Erfassung von Prüfdaten für eine digitale Fahrzeugakte. Das ist der belegte Praxisbezug, nicht eine technisch vollständige Spezifikation. Die folgenden Rollen sind ein Lehrvorschlag: Prüfplanung definiert die Prüffälle; Testdurchführung bedient ausschließlich den Simulator; Qualitätssicherung prüft Belege und entscheidet über die Modellabnahme; IT/Dokumentation stellt Identität, Rechte und Versionsbezug der Akte sicher. Eine Lehrkraft kann mehrere Rollen übernehmen, muss dies aber dokumentieren.

Die BGHM erläutert, dass elektrotechnische Arbeiten nur durch Elektrofachkräfte beziehungsweise unter deren Leitung und Aufsicht erfolgen dürfen. Fünf Sicherheitsregeln und betriebliche Schutzmaßnahmen sind für reale Arbeiten zentral; dieser virtuelle Kurs vermittelt keine Befugnis zum Messen an spannungsführenden Anlagen.

Video: Suva Schweiz, „Die 5 Sicherheitsregeln für spannungsfreies Arbeiten“ (2018). Externes Schulungsvideo; Rechte beim Anbieter, keine hier behauptete OER-Lizenz.

Prüffragen vor dem Projektstart

Beantworte vor jeder Simulation: Welches Objekt wird bewertet? Welche Version von Prüfling und Prüfplan gilt? Welche Eingänge und Ausgänge sind vollständig dokumentiert? Welche Sollreaktionen folgen aus welcher Regel? Welcher unabhängige Referenzpunkt trennt einen Prüflingsfehler vom Fehler des Simulators? Wer kann nach dem Test über Nacharbeit oder Wiederholungsprüfung entscheiden? Ohne diese Antworten ist ein grünes Symbol in einer Oberfläche kein tragfähiger Nachweis.

Prüfobjekt, Schnittstellen und logische Sollfunktion

Das synthetische Lehrmodell KBE-LM3

Im Modell KBE-LM3 repräsentiert eine virtuelle Steuerbaugruppe die Freigabe einer Kran-Hubfunktion. Es gibt keinen echten Motor, keine Last, keine tatsächliche Sicherheitssteuerung und keinen realen Prüfadapter. Alle digitalen Signale werden als 0 oder 1 simuliert. Die Bezeichnungen sind ausschließlich Lehrkennungen und sind keine Angaben zur Software oder zu Produkten von IGH oder Liebherr.

Eigenes Funktionsschema (Lehrmodell):

Bedieneingaben und Referenzzustände
               |
               v
[virtueller Signalgeber] ---> [virtueller Prüfadapter] ---> [KBE-LM3-Logik]
               |                                             |
               |                  Sollmodell                 v
               +---------------------> [Soll-Ist-Vergleich] <- [Ausgangsbeobachtung]
                                                  |
                                                  v
                                   [Testprotokoll + Aktenversion]

Bei einer Diagnose muss klar sein, an welcher Stelle ein Signal gemessen beziehungsweise simulativ ausgelesen wird. Ein Referenzsignal des virtuellen Gebers ist nicht automatisch identisch mit dem Eingangswert der Baugruppenlogik. Dazwischen liegen eine simulierte Leitung, ein Adapter und eine Kanalzuordnung. Diese Trennung ermöglicht die Fehlerabgrenzung.

Bild: Allgemeine SPS-Beispiele, nicht die Baugruppe KBE-LM3. SPS-Grundlagen unter Speicherprogrammierbare Steuerung.

Vollständige Ein-/Ausgangsliste des Lehrmodells

ID	Richtung	Bedeutung	Logik für Wert 1	Referenz oder Prüfmethode
I_FREI	Eingang	modellierte Freigabe	Funktionsversuch ist erlaubt	virtueller Bedienstatus
I_START	Eingang	Startanforderung	Hubanforderung liegt an	virtueller Taster
I_STOP	Eingang	Stoppanforderung	Stoppsignal liegt an	virtueller Taster
I_OBEN	Eingang	oberer Endlagenstatus	obere Endlage erkannt	unabhängiger virtueller Endlagengeber
I_BREMSE_OK	Eingang	Rückmeldung des Bremsenmodells	Modellrückmeldung plausibel	unabhängiger virtueller Rückmeldegeber
O_ANTRIEB	Ausgang	simulierte Antriebsanforderung	logische Hubanforderung aktiv	Ausgangsprotokoll
O_LOESEN	Ausgang	simulierte Bremslöseanforderung	Bremslöseanforderung aktiv	Ausgangsprotokoll
O_BEREIT	Ausgang	Anzeige der Modellbereitschaft	definierte Voraussetzungen erfüllt	Zustandsanzeige
O_WARNUNG	Ausgang	Anzeige unzulässiger Zustände	Stop, Endlage oder fehlende Rückmeldung bei Freigabe	Zustandsanzeige

Vollständigkeit: Im abgegrenzten Lehrmodell gibt es genau fünf digitale Eingänge und vier digitale Ausgänge; die Tabelle enthält alle neun Signale. Angaben zur Abtastrate, Signalpegeln, echten Steckern, elektromechanischen Verriegelungen und Sicherheitskategorien bleiben ausdrücklich offen. Eine reale Baugruppe kann erheblich mehr Signale und andere Reaktionen besitzen.

Bild: Fremdes, allgemeines SPS-Bedienpanel als Anschauung; ausdrücklich keine IGH-Schnittstelle.

Sollgleichungen und nachvollziehbare Wahrheitstabelle

Das synthetische Sollmodell wird vereinbart, nicht aus einem Herstellerdatenblatt abgeleitet. Schreibe die Eingänge kurz als F (Freigabe), S (Start), T (Stop), O (Endlage), B (Bremsrückmeldung). Die Zeichen UND, ODER und NICHT stehen für logische Verknüpfungen:

O_ANTRIEB = F UND S UND NICHT T UND NICHT O UND B.
O_LOESEN = O_ANTRIEB.
O_BEREIT = F UND NICHT T UND NICHT O UND B.
O_WARNUNG = F UND (T ODER O ODER NICHT B).

F	S	T	O	B	O_ANTRIEB	O_BEREIT	O_WARNUNG	Begründung
0	0	0	0	1	0	0	0	keine Freigabe
1	0	0	0	1	0	1	0	bereit, ohne Start
1	1	0	0	1	1	1	0	reguläre Modellanforderung
1	1	1	0	1	0	0	1	Stopp hat Vorrang
1	1	0	1	1	0	0	1	Endlage sperrt Hubanforderung
1	1	0	0	0	0	0	1	fehlende Rückmeldung sperrt Hubanforderung

Die Tabelle enthält repräsentative Fälle, nicht alle 32 mathematisch möglichen Eingangskombinationen. Eine umfassende logische Prüfung würde diese Kombinationen oder ein begründetes risikobasiertes Teilmengenkonzept zusätzlich betrachten.

Bild: Relaisprinzip zur Vertiefung von Schließ- und Öffnungsvorgängen; keine 1:1-Umsetzung des Softwaremodells.

Prüfplanung, simulierte Messungen und Soll-Ist-Vergleich

Vom Anforderungsbezug zum ausführbaren Prüfschritt

Jeder Prüffall besitzt eine ID, Vorbedingungen, definierte Eingaben, erwartete Ausgaben, einen unabhängigen Referenzzustand, die konkrete Beobachtung, eine Auswertung und eine Aktenreferenz. Der Ablauf lautet: Anforderungen erfassen → Planversion fixieren → Simulatorzustand zurücksetzen → Eingänge setzen → Ausgang und Referenz erfassen → Soll mit Ist vergleichen → Abweichung kategorisieren → Datensatz unveränderbar zuordnen. Eine neue Prüfplanversion darf vorhandene Ergebnisse nicht rückwirkend umdeuten; geänderte Anforderungen führen zur neu dokumentierten Prüfung.

Testmatrix zur Version PP-KBE-1.2 (alle Daten synthetisch):

Fall	Virtuell gesetzte Eingaben F/S/T/O/B	Erwartet Antrieb/Bereit/Warnung	Beobachtet Antrieb/Bereit/Warnung	Ergebnis
P00 Ruhezustand	0/0/0/0/1	0/0/0	0/0/0	bestanden
P01 Bereit	1/0/0/0/1	0/1/0	0/1/0	bestanden
P02 Start	1/1/0/0/1	1/1/0	1/1/0	bestanden
P03 Stop	1/1/1/0/1	0/0/1	0/0/1	bestanden
P04 Endlage, ungestört	1/1/0/1/1	0/0/1	0/0/1	bestanden
P05 Bremse unplausibel, ungestört	1/1/0/0/0	0/0/1	0/0/1	bestanden
P06 Fehler F1 Endlagenkanal	1/1/0/1/1	0/0/1	1/1/0	nicht bestanden
P07 Fehler F2 Adapterzuordnung	1/1/0/0/0	0/0/1	1/1/0	nicht bestanden

Wichtig: Die fünf Eingabewerte in der zweiten Spalte nennen den gesetzten unabhängigen Referenzzustand. Bei P06 wird innerhalb der simulierten Signalkette ein falscher Wert für I_OBEN = 0 statt 1 eingespeist; bei P07 wird I_BREMSE_OK = 1 statt 0 an die Modelllogik geliefert. Deshalb weichen die Beobachtungen von der korrekten Sollfunktion ab. O_LOESEN folgt definitionsgemäß immer O_ANTRIEB und wird im vollständigen Rohprotokoll zusätzlich erfasst. P06 und P07 werden nacheinander, mit Reset und getrenntem Fehleraufbau durchgeführt.

Rechenweg für einen zusätzlichen synthetischen Messnachweis

Neben den binären Signalen verwendet das Projekt einen rein virtuellen 5-V-Referenzkanal zur Übung der Messwertdokumentation. Dies ist kein belegter IGH- oder Liebherr-Grenzwert und kein Hinweis, wie man an realen Anlagen misst. Lehrsollwert: 5,00 V; selbstgewählte Lehrtoleranz: ±0,10 V; protokollierter virtueller Istwert: 5,03 V.

Absoluter Fehlerbetrag: |5,03 V − 5,00 V| = 0,03 V.
Relative Abweichung: 0,03 V / 5,00 V × 100 % = 0,6 %.
Untergrenze: 5,00 V − 0,10 V = 4,90 V; Obergrenze: 5,00 V + 0,10 V = 5,10 V.
Teilurteil: 4,90 V ≤ 5,03 V ≤ 5,10 V, daher besteht nur dieser Lehrmesspunkt.

Eine Aussage zur Messunsicherheit benötigt zusätzliche Angaben zu Prüfmittel, Kalibrierung, Auflösung, Wiederholbarkeit und Umgebung. Hier sind sie nicht vorhanden; deshalb wird keine metrologisch belastbare Unsicherheit, kein realer Grenzwertnachweis und keine Konformitätsaussage abgeleitet. Eine Einzelmessung kann Fehler in anderen Kanälen weder widerlegen noch kompensieren.

Digitalmultimeter als Anschauungsbeispiel; keine reale Messanweisung

Bild: Messgerät, exemplarisch. Diese Übung ist eine Berechnung mit vorgegebenen fiktiven Zahlen, keine praktische Messanleitung.

Video: Gerald Oberschmidt, „Grundlagen der Messtechnik: Messen mit dem Digital Multimeter“ (2020). Ergänzendes externes Material, nicht als IGH-Verfahren oder verbindliche Arbeitsschutzunterweisung zu verstehen.

Deckungsgrad und Ergebnisquote richtig lesen

Im kleinen Lehrfall wurden 8 von 8 geplanten Prüffällen ausgeführt. Das bedeutet 8/8 × 100 = 100 % Ausführungsgrad bezogen auf diesen Plan. 6 von 8 Fällen stimmen mit den Sollreaktionen überein: 6/8 × 100 = 75 % bestandene Fälle. Beide Prozentsätze sagen nichts über die Vollständigkeit des gesamten Kran-Prüfumfangs. „100 % ausgeführt“ darf insbesondere nicht als „100 % sicher“ interpretiert werden. Wegen der Abweichungen P06 und P07 ist die prüfplanbezogene Abnahme nicht bestanden.

Fehlerdiagnose, Rückverfolgbarkeit und Prüfgrenzen

Die zwei eingebauten Fehler gezielt unterscheiden

Fehler F1 – simulierte Signalunterbrechung im Endlagenpfad: Der unabhängige Geber zeigt obere Endlage = 1, doch nach dem virtuellen Leitungs-/Adapterpfad erreicht I_OBEN = 0 die Prüflingslogik. Das ist eine Signalübertragungsabweichung. Ohne getrennte Prüfung darf man weder den Sensor noch den Prüfling vorschnell als Ursache nennen. Im Lehrprojekt liegt die absichtlich eingefügte Unterbrechung im virtuellen Leitungspfad. Erwartet wird O_ANTRIEB = 0; beobachtet wird 1. Die Funktionsprüfung P06 ist fehlgeschlagen.

Fehler F2 – fehlerhafte Prüfsimulationszuordnung: Der unabhängige virtuelle Bremsrückmeldegeber liefert 0, aber der konfigurierte Adapter speist den Kanal I_BREMSE_OK fälschlich mit 1. Es handelt sich im Lehrmodell um einen Mappings- beziehungsweise Simulationsfehler, nicht um einen nachgewiesenen Defekt eines realen Bremsensors. In P07 erwartet die Spezifikation O_ANTRIEB = 0; beobachtet wird 1. Auch dieser Prüfschritt schlägt fehl.

Eigener Diagnosebaum (Lehrverfahren):

Abweichung zwischen Soll und Ist?
        |
        +-- Nein --> Prüfschritt mit Rohdaten belegen
        |
        +-- Ja --> Referenzgeber getrennt auslesen
                       |
                       +-- Referenz falsch --> Simulationsquelle untersuchen
                       |
                       +-- Referenz richtig --> Adapter-Ein-/Ausgang vergleichen
                                                    |
                                                    +-- Signal verändert --> Leitung, Anschluss, Mapping prüfen
                                                    |
                                                    +-- Signal unverändert --> Logikmodell oder Auswerter prüfen

Fehlerabgrenzung ist eine Beweiskette: Referenzzustand → Adapterausgang → modellierter Eingang → logischer Ausgang → Protokoll. Fehlende Zwischenwerte machen eine eindeutige Aussage unmöglich. Vor jedem Test wird der Modellzustand zurückgesetzt; andernfalls könnte ein Restzustand wie ein neuer Fehler aussehen. Die Fehlerbilder werden niemals an einer realen Hebeeinrichtung provoziert.

Bild: Ein allgemeines Schaltzeichen ist kein Schaltplan, keine Anschlussanweisung und kein Beleg für verbaute Komponenten des Modells.

Typische Fehler bei der Dokumentation

Typischer Denkfehler	Warum problematisch?	Bessere Arbeitsweise
„Grün“ ohne Sollwert	Der Maßstab ist unklar	Vor dem Test Sollzustände formulieren
Sensordefekt behaupten, ohne Referenzvergleich	Simulator und Leitung bleiben als Ursache unberücksichtigt	Kette schrittweise abgrenzen
Adapterversion nicht speichern	Ergebnisse sind nicht reproduzierbar	Modellkonfiguration und Planversion mitführen
Messwert ohne Einheit notieren	Prüfergebnis wird mehrdeutig	Einheit, Zeitpunkt und virtuellen Messpunkt benennen
Nur bestandene Prüffälle ablegen	Mängel würden verdeckt	Auch Fehlversuche und Wiederholungen erhalten
Teilabnahme zur Kranfreigabe erklären	Ungeprüfte Systembereiche werden übersprungen	Restprüfumfang und Zuständigkeit explizit nennen

Prüfgrenzen offenlegen

Dieser Lernnachweis deckt fünf modellierte Eingangssignale, vier logische Ausgangssignale, ausgewählte Tests und eine vorgegebene Referenzzahl ab. Nicht abgedeckt sind mechanische Belastbarkeit, elektrische Schutzprüfungen, Wirkungsnachweise realer Bremsen, echte sicherheitsgerichtete Systeme, Umwelt- und Alterungsprüfungen, End-to-End-Funktion des gesamten Krans, Softwarequalität einer realen Version sowie reale Bedienfreigaben. Für die Unvollständigkeit sind keine willkürlichen Prozentwerte der „Restunsicherheit“ zu vergeben: Ihr Ausmaß bleibt unquantifiziert. Beschreibe stattdessen konkret, welche Annahmen ungetestet und welche weiteren Prüfungen durch Berechtigte erforderlich sind.

Digitale Geräteakte und vollständiges Prüfungsprojekt

Aktenstruktur und Versionsbindung

Der Herstellerbericht erwähnt eine digitale Fahrzeugakte; das folgende Datenschema ist ausschließlich unser eigenes Lehrmodell. Jeder Datensatz besitzt eine Objektkennung, Baugruppenstand, Prüfplanversion, Simulator- und Adapterkonfiguration, Prüffall-ID, Referenzeingänge, tatsächlich gelesene Modelleingänge, Sollausgänge, Ist-Ausgänge, synthetische Messwerte mit Einheiten, Ergebnis, Fehlerbeschreibung, Zeitstempel und Entscheidung. Ein Prüfergebnis wird nie ohne seine Planversion gespeichert.

Feld	Synthetischer Beispieldatensatz	Wozu ist es nötig?
Akten-ID	AKTE-KBE-26-017	eindeutige Zuordnung
Prüfobjekt	KBE-LM3, Modellstand M1	definierter Prüfling
Prüfplan	PP-KBE-1.2	Sollbasis
Simulator	SIM-3, virtuelle Konfiguration	Referenzzustände rekonstruieren
Adapter	AD-02, virtuelle Kanalzuordnung	Schnittstelle identifizieren
Prüfumfang	P00 bis P07; 5 Eingänge, 4 Ausgänge	Grenzen
Zeitreferenz	2026-10-23, Lehrdatensatz	Chronologie statt realer Prüfzeit
Messpunkt	virtueller Referenzkanal; 5,03 V	prüfbarer Zahlenbeleg
Auffälligkeiten	P06: F1; P07: F2	Fehler nicht verdecken
Gesamturteil zum Plan	Nicht bestanden; Nacharbeit und Neuprüfung erforderlich	eindeutiger Status
Dokumentintegrität	Exportdatei mit bei Erzeugung berechnetem SHA-256 sichern	nachträgliche Änderungen erkennen

Der tatsächliche SHA-256-Fingerabdruck muss aus der konkreten exportierten Datei berechnet werden. Eine bloß erfundene Hash-Zeichenfolge wäre kein Integritätsnachweis. Protokollkorrekturen erfolgen mit nachvollziehbarer neuer Revision; das Ursprungsprotokoll und die Zuordnung zu PP-KBE-1.2 bleiben erhalten. Rechte, Freigabeverfahren und Aufbewahrung regelt der verantwortliche Betrieb, nicht dieser Kurs.

Bild: erneut verwendete externe Anschauungsquelle; es zeigt kein reales Prüfprotokoll.

Berufstypischer Modellfall: Abnahme der virtuellen Hubsteuerbaugruppe

Auftrag: Für die vollständig fiktive Baugruppe KBE-LM3 legst du mit Version PP-KBE-1.2 einen prüfbaren Funktionsumfang fest. Ein virtuelles Team meldet: Bei einer simulierten Endlage und bei fehlender Bremsrückmeldung sei „trotzdem Hub aktiv“. Du hast die oben genannte vollständige Ein-/Ausgangsliste, die acht synthetischen Logdatensätze und einen virtuellen Referenzwert von 5,03 V. Bearbeitungsauftrag: erstelle eine Projektakte, prüfe jeden Fall, unterscheide die zwei absichtlich injizierten Fehler, erläutere einen Zahlenbeleg und formuliere ein eingeschränktes Abnahmeurteil.

Abzugebende Produkte: (a) eine vollständige I/O-Tabelle mit 5 Eingängen und 4 Ausgängen; (b) logische Regeln samt mindestens sechs normalisierten Sollfällen; (c) Prüffallprotokoll P00–P07 mit Referenz-/Isttrennung; (d) Fehlerdiagnose F1/F2 mit Signalweg; (e) virtueller Messbeleg inklusive Rechenweg; (f) digitale Geräteakte mit PP-KBE-1.2, Modellstand und Adapterstand; (g) kurze Präsentation mit expliziter Restunsicherheit und der Aussage, dass keine Kranfreigabe folgt.

Arbeitsphasen (Vorschlag für eine schulische Simulation):

Prüfgrenze und synthetische Randbedingungen dokumentieren.
I/O-Liste und Boolesche Sollregeln gemeinsam prüfen.
Prüfplan mit getrennten Normal- und Fehlerfällen versionieren.
Virtuelle Bedienhandlungen anhand der Testmatrix abspielen.
Referenzzustände und Ausgänge protokollieren und abgleichen.
F1 und F2 mit unabhängiger Referenz und Adapterkanal unterscheiden.
Zahlenbeleg rechnen und mit seiner Lehrtoleranz bewerten.
Akte exportieren, Prüfergebnis begrenzen und im Fachgespräch verteidigen.

Durchgerechnete Musterlösung zum Modellfall

Lösungsteil A – I/O: Die fünf Eingänge heißen I_FREI, I_START, I_STOP, I_OBEN und I_BREMSE_OK; die vier Ausgänge O_ANTRIEB, O_LOESEN, O_BEREIT und O_WARNUNG. Die Bedeutung der logischen 1 ist in der Tabelle dieses Kurses angegeben. Fehlt ein Eintrag, ist die Modell-Schnittstelle nicht vollständig beschrieben.

Lösungsteil B – Sollreaktion: Aus F UND S UND NICHT T UND NICHT O UND B ergibt sich bei F/S/T/O/B = 1/1/0/1/1 der Sollwert O_ANTRIEB = 0. Bei 1/1/0/0/0 lautet er ebenfalls 0. In den normalen Fällen P04 und P05 ergibt sich jeweils das erwartete 0/0/1 für Antrieb/Bereit/Warnung. Bei P02 sind Antrieb und Bremslöseanforderung logisch 1, weil alle fünf Bedingungen des Lehrmodells erfüllt sind.

Lösungsteil C – F1: P06 zeigt unabhängig O = 1, aber durch die eingefügte virtuelle Leitungsunterbrechung I_OBEN = 0. Die beobachtete Antriebsanforderung 1 ist gegenüber dem Referenzsoll 0 fehlerhaft. Der Nachweis grenzt den Fehler auf den Signalübertragungsweg ein. „Sensor selbst defekt“ wäre ohne weitere Belege nicht zulässig.

Lösungsteil D – F2: P07 zeigt unabhängig B = 0, aber die virtuelle Adapterzuordnung überträgt I_BREMSE_OK = 1. Die Logik gibt fälschlich O_ANTRIEB = 1 statt 0 aus. Die Fehlerursache ist im Lehrmodell eine falsche Prüfadapterkonfiguration; sie darf nicht als realer Bremsenfehler gemeldet werden.

Lösungsteil E – Messwert: |5,03 − 5,00| V = 0,03 V, bezogen auf 5,00 V sind das 0,6 %. Der Wert liegt zwischen 4,90 V und 5,10 V. Nur der Zahlenprüfschritt besteht. Ein belastbarer Messunsicherheitsnachweis fehlt, da keine Prüfmitteldaten vorliegen.

Lösungsteil F – Schlussentscheidung: P00–P05 bestanden, P06 und P07 nicht bestanden. Damit sind 8/8 Testfälle ausgeführt, 6/8 erfolgreich, aber die modellbezogene Abnahme nach PP-KBE-1.2 ist nicht bestanden. Fehler F1 und F2 müssen im Rahmen der Simulation behoben und danach mit neuer, nachvollziehbarer Prüfdurchführung erneut untersucht werden. Eine bestandene spätere Teilprüfung wäre keine Freigabe des gesamten Krans; für mechanische und weitere elektrische Sicherheitsfunktionen fehlen Nachweise. Der Datensatz in AKTE-KBE-26-017 erhält den Status „gesperrt für Modellabnahme / Nachprüfung“ und die beiden offenen Fehlereinträge.

Bewertungsraster der Projektprüfung

Kriterium	Maximalpunkte	Volle Punktzahl, wenn ...
Sicherer Lernrahmen und ehrlicher Prüfumfang	10	virtuelle Grenzen und Verantwortlichkeiten vollständig benannt
Vollständige Ein-/Ausgangsliste	20	alle neun I/O und eindeutige 1-Semantik korrekt erfasst
Sollmodell und Prüfablauf	20	Gleichungen, Normalfälle und Dokumentationsschritte schlüssig
Messnachweis und Fehlerabgrenzung	25	beide Fehler anhand der Referenzkette richtig erkannt; Rechenweg nachvollziehbar
Digitale Akte und Prüfplanversion	15	P00–P07, M1, PP-KBE-1.2, SIM-3 und AD-02 rückverfolgbar
Fachgespräch und Grenzen der Aussage	10	kein Schluss von Teilprüfung auf Kranfreigabe, Restprüfumfang differenziert
Gesamt	100	Bewertung nur nach dokumentierter Evidenz

Bewertungsregel: Ab 80 Punkten ist die schulische Projektleistung gut dokumentiert; das hat keine betriebliche Abnahme- oder Sicherheitswirkung. Wird ein sicherheitskritischer Soll-Ist-Widerspruch übersehen oder das gesamte Kran-System pauschal freigegeben, gilt der zentrale Kompetenznachweis unabhängig von Punkten als nicht erbracht. Die acht Fälle ergeben im Lehrdatensatz ausdrücklich keine bestandene Baugruppenabnahme.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Fachwissen überprüfen

Was belegt ein bestandener einzelner Funktionsprüfschritt? (Die geprüfte Funktion unter den dokumentierten Bedingungen) (!Die Tragfähigkeit des gesamten Krans) (!Die Freigabe aller Softwareversionen) (!Die Einhaltung sämtlicher Normen im Betrieb)

Wozu gehört die Prüfplanversion in die digitale Geräteakte? (Damit Sollvorgaben und Ergebnisse eindeutig zugeordnet bleiben) (!Damit fehlerhafte Ergebnisse automatisch verschwinden) (!Damit ein Simulator zum realen Prüfstand wird) (!Damit keine Rohdaten mehr nötig sind)

Welcher Sollwert gilt im Lehrmodell bei F/S/T/O/B gleich 1/1/0/1/1? (O_ANTRIEB ist null) (!O_ANTRIEB ist eins) (!O_BEREIT ist eins) (!O_WARNUNG ist null)

Welchen Befund beschreibt Fehler F1 im Modell? (Der unabhängige Endlagengeber meldet eins und der gelesene Eingang null) (!Der Kranmotor ist mechanisch gebrochen) (!Das Prüfergebnis ist bereits freigegeben) (!Die Prüftoleranz wurde vom Hersteller erhöht)

Warum kann P07 nicht als realer Bremsensensordefekt gelten? (Die Abweichung entsteht nachweislich in der virtuellen Adapterzuordnung) (!Weil Rückmeldesignale grundsätzlich fehlerfrei sind) (!Weil die Warnanzeige irrelevant ist) (!Weil nur mechanische Probleme dokumentiert werden)

Wie groß ist die absolute Abweichung zwischen 5,03 V und 5,00 V? (0,03 V) (!0,30 V) (!3,00 V) (!5,03 V)

Wie werden sechs bestandene von acht ausgeführten Lehrprüffällen bewertet? (75 Prozent bestanden bei 100 Prozent Ausführungsgrad) (!100 Prozent bestanden und deshalb Kranfreigabe) (!25 Prozent ausgeführt und 75 Prozent offen) (!Acht Fehler bei sechs Prüfschritten)

Welche Aussage trifft bei unbekannter Messgeräteunsicherheit zu? (Ein metrologisch belastbarer Unsicherheitsnachweis fehlt) (!Die Messunsicherheit beträgt immer null) (!Jede dokumentierte Zahl ist automatisch geeicht) (!Die Messunsicherheit wird aus der Anzahl der Eingänge bestimmt)

Was ist vor der Diagnose eines vermeintlichen Sensorfehlers sinnvoll? (Referenzgeber und eingelesenen Kanal getrennt vergleichen) (!Ohne Referenz den Sensor austauschen) (!Nur die letzte grüne Anzeige prüfen) (!Den Prüftitel nachträglich verändern)

Wie lautet das Gesamturteil für die modellbezogene Prüfung P00 bis P07? (Nicht bestanden wegen der Abweichungen P06 und P07) (!Bestanden weil der Zahlenmesswert innerhalb der Lehrtoleranz liegt) (!Bestanden weil alle acht Prüffälle ausgeführt wurden) (!Unabhängig vom Ergebnis als ganzer Kran freigegeben)

Memory: Fachbegriff und Funktion

Prüfplan	versionierte Sammlung von Sollfällen und Bewertungsregeln
Referenzgeber	unabhängige Quelle des vorgesehenen Simulationszustands
Adaptermapping	Zuordnung eines Referenzkanals zu einem Modelleingang
Rohprotokoll	festgehaltene tatsächliche Ein- und Ausgangsbeobachtungen
Restunsicherheit	benannte Grenzen des vorhandenen Nachweises
Prüfling	genau bezeichnetes zu beurteilendes Teilmodell

Drag-and-drop: Nachweisschritte zuordnen

Passenden Begriff zuordnen	Nachweisschritt
Sollwertfestlegung	Vor der Simulation die erwartete Reaktion formulieren
Referenzvergleich	Virtuellen Geber und eingelesenen Kanal unterscheiden
Messwertbewertung	Abweichung ausrechnen und mit der Lehrgrenze vergleichen
Versionsbindung	Protokoll dem Prüfplan PP-KBE-1.2 zuordnen
Restprüfung	Nicht untersuchte Funktionen ausdrücklich benennen

Kreuzworträtsel

Prüfplan	Welche versionierte Unterlage bestimmt die Prüfschritte?
Endlage	Welcher Zustand sperrt im Modell die Hubanforderung oben?
Klemme	Wie heißt eine einzelne elektrische Anschlussstelle?
Fehler	Wie heißt eine begründete Soll-Ist-Abweichung?
Sollwert	Welcher Begriff bezeichnet die erwartete Prüfgröße?
Version	Was kennzeichnet einen bestimmten Stand eines Prüfplans?

LearningApps

Suche ergänzende Zuordnungsübungen zur Baugruppenprüfung und dokumentierten Abnahme; die Suchergebnisse sind externe Angebote und müssen auf fachliche Eignung geprüft werden.

Lückentext: Prüfentscheidung begründen

Die Grundlage für eine nachvollziehbare Soll-Ist-Prüfung ist ein versionierter

.

Ein Eingangswert der Baugruppenlogik muss mit dem unabhängigen

verglichen werden.

Die Zuordnung von Simulationskanälen zum Prüfling heißt

.

Im Modell fordert die erkannte obere

das Sperren der Hubanforderung.

Der dokumentierte Wert 5,03 V liegt innerhalb der synthetischen

.

Für eine belastbare quantitative Unsicherheitsaussage fehlen Daten zum

.

P06 und P07 enthalten bewusst gesetzte

.

Die Ergebnisse werden mit Version und Rohdaten in einer digitalen

gespeichert.

Die Zahl ausgeführter Fälle geteilt durch geplante Fälle ergibt den

.

Eine Teilprüfung liefert keine pauschale

.

Offene Aufgaben

Leicht

Baugruppe: Skizziere den Umfang der fiktiven KBE-LM3 und grenze drei ungeprüfte reale Kraneigenschaften davon ab.
Eingangssignal: Erstelle die vollständige Tabelle aller fünf Lehrmodelleingänge mit einer verständlichen Definition des aktiven Zustands.
Ausgangssignal: Zeichne die vier virtuellen Ausgänge auf und erkläre den Unterschied zwischen Anforderung und realer Bewegung.
Prüfprotokoll: Ordne die acht Fälle P00 bis P07 in eine Tabelle und markiere die nicht bestandenen Versuche.

Standard

Boolesche Algebra: Leite die Sollwerte von P03, P04 und P05 aus den angegebenen Gleichungen Schritt für Schritt ab.
Messabweichung: Berechne Absolutabweichung, relative Abweichung und Toleranzurteil für den virtuellen Referenzkanal.
Fehlerdiagnose: Vergleiche Referenzgeber, Adaptereingang und Logikeingang für F1 und formuliere eine Hypothese, die du durch Simulation widerlegen könntest.
Datenintegrität: Entwirf das Schema einer digitalen Akte, in der sich Prüfplanversion und Ergebnisse eindeutig verbinden lassen.

Schwer

Testabdeckung: Entwirf vier zusätzliche virtuelle Prüffälle, die bisher nicht betrachtete Kombinationen überprüfen, und erkläre die begrenzte Aussagekraft einer Prozentquote.
Konfigurationsmanagement: Untersuche F2 durch Änderung nur der virtuellen Adapterzuordnung; plane einen reproduzierbaren Gegenversuch mit neuer Protokollrevision.
Prüfstrategie: Verfasse einen begründeten Prüfgrenzenbericht für die KBE-LM3, der offene mechanische und sicherheitsbezogene Nachweise ausdrücklich ausschließt.
Technische Dokumentation: Präsentiere eine 5-minütige Abnahmebesprechung mit Rohdaten, zwei Fehlerbelegen, Modellurteil und nachvollziehbarer Nachprüfungsempfehlung.

Lösungshinweise zu den zwölf offenen Aufgaben

Aufgabe	Erwartete Lösung oder prüfbares Lösungskriterium
Leicht A	KBE-LM3 ist eine virtuelle Steuerfunktion; Tragfähigkeit, echte Bremswirkung und Kranmontage sind nicht geprüft.
Leicht B	Fünf Eingänge mit korrekten aktiven Zuständen F, S, T, O und B gemäß I/O-Tabelle.
Leicht C	Vier Ausgänge D, Lösen, Bereit, Warnung; eine logische Anforderung beweist keine physische Bewegung.
Leicht D	P06 und P07 fallen durch; P00 bis P05 bestehen im synthetischen Datensatz.
Standard A	P03, P04, P05 ergeben jeweils Antrieb 0, Bereit 0, Warnung 1.
Standard B	0,03 V, 0,6 Prozent und innerhalb von 4,90–5,10 V; Aussage nur zum virtuellen Messpunkt.
Standard C	Referenz O = 1, Modelleingang O = 0; Leitung/Adapterkanal statt unbelegter Sensordefekt, Gegenprobe mit isolierter Leitung.
Standard D	Objekt M1, Plan PP-KBE-1.2, Simulator SIM-3, Adapter AD-02, Prüffall, Soll/Ist, Ergebnis und Revision verknüpfen.
Schwer A	Beispielsweise Start ohne Freigabe, Stopp ohne Start, Endlage mit Stopp, fehlende Bremse ohne Start; 32 Eingabekombinationen existieren.
Schwer B	Referenz B = 0, Eingang B zunächst 1; Mappingkorrektur liefert B = 0 und Soll-Ausgang 0, ursprüngliche Fehleraufzeichnung bleibt erhalten.
Schwer C	Nur Modell-I/O, Logik und Lehrmesspunkt bewertet; echte Sicherheitsfunktionen, Mechanik und Konformität offen.
Schwer D	Eine stimmige Präsentation benennt F1, F2, acht Fälle, zwei Abweichungen, die versionierte Akte und explizit keine Kranfreigabe.

Lernkontrolle

Anforderungsanalyse: Begründe, warum ein unvollständiges Eingangsverzeichnis sogar bei acht grünen Ergebnissen einen Abnahmenachweis entwerten könnte.
Fehlerlokalisierung: Entscheide anhand der Referenzkette, ob ein falscher Modelleingang eher vom Generator, Adapter, der Leitung oder der Logik stammen kann; nenne jeweils einen Gegenversuch.
Messunsicherheit: Erkläre, welche Zusatzinformationen eine messtechnisch belastbare Freigabe des virtuellen 5-V-Kanals benötigen würde und warum die Toleranz allein nicht genügt.
Konfigurationsmanagement: Vergleiche zwei Protokolle aus PP-KBE-1.1 und PP-KBE-1.2 und beschreibe, weshalb ein Wechsel der Sollvorgabe eine neue Bewertung verlangt.
Qualitätssicherung: Formuliere ein fachlich vertretbares Modell-Abnahmeurteil trotz sechs bestandener Prüffälle und begründe den Umgang mit F1 und F2.
Berufliche Handlungskompetenz: Verteile die Aufgaben eines Prüfprojekts zwischen Elektronik, Mechatronik und Fachinformatik und benenne notwendige Abstimmungen.
Risikobewertung: Erörtere, warum eine Simulation der Bedienhandlung einen Test erleichtert, aber weder ein reales Sicherheitsbauteil noch die gesamte Kraninstallation ersetzt.

Lernnachweis

Du kannst deine Kompetenz durch folgende anonymisierte, ausschließlich synthetische Lernprodukte belegen: einen fachlich begründeten Prüfauftrag und Abgrenzungsbericht; die vollständige I/O-Liste; einen Sollgleichungs- und Testmatrixsatz; das vollständige Protokoll P00–P07; eine Darstellung der Referenzkette für F1 und F2; den Rechenbeleg 5,03 V; eine versionierte, nachvollziehbare digitale Akte; ein Bewertungsraster mit 100 erreichbaren Punkten sowie eine Präsentation, welche Restunsicherheit und fehlende Gesamtkranfreigabe ausdrücklich nennt.

Selbstcheck: Sind sämtliche neun Signale enthalten? Ist jede Sollreaktion begründet? Werden die beiden Fehler nachweisbar unterschieden? Bleiben P06 und P07 als nicht bestandene Fälle in der Akte? Sind Lehrmesswert, Toleranz und Rechenschritte getrennt von einer echten Messunsicherheit? Ist PP-KBE-1.2 dauerhaft mit den Ergebnissen verknüpft? Ist die fehlende reale Kranfreigabe unmissverständlich formuliert? Nur dann ist der Lernnachweis vollständig.

OER und Wikipedia

Geprüfte fachliche Quellen (Abruf 23. Oktober 2026):

IGH Automation: Turmdrehkrane. Primärquelle zum Produktionsbezug und zur digital gestützten Baugruppenprüfung in Biberach; Veröffentlichungsdatum auf der Seite nicht eindeutig ausgewiesen.
IGH Automation: Prüfung Baumaschinen. Ergänzende Herstellerübersicht; keine technische Spezifikation des hier fiktiven Modells.
BGHM: Fragen und Antworten zur Elektrotechnik. Zuständigkeiten, Qualifikation, Prüfverantwortung und Dokumentation.
Wikipedia: Speicherprogrammierbare Steuerung. Hintergrund zu Eingängen, Ausgängen, Sensoren und Aktoren; Wikipedia-Beitrag unter CC BY-SA, abhängig von Versions- und Lizenzhinweisen.
Liebherr: Werk Biberach. Standortkontext, keine Quelle für das Lehrmodell.

Verifizierte Mediennachweise und Rechte: Die Dateinamen bezeichnen auf Wikimedia Commons vorhandene Bilder; die gezeigten fremden Geräte sind keine Fotos des IGH- oder Liebherr-Prüfstands. Lizenzbedingungen stehen auf den verlinkten Originalseiten und sind bei einer Weiterverwendung einzuhalten.

Eingebettetes Medium	Prüfbare Quellseite	Urheber laut Quelle	Lizenz oder Nutzungsstatus
File:Control panel with electrical components and buttons.jpg	Wikimedia Commons	Shixart1985	CC BY 2.0
File:Programmable logic controller.jpg	Wikimedia Commons	Bisgaard	CC BY-SA 3.0
File:Control-panel-plc.jpg	Wikimedia Commons	Combustion2016	CC BY-SA 4.0
File:Schematic of a three terminal electromechanical relay.jpg	Wikimedia Commons	Manusvelox	CC BY-SA 3.0
File:Digitalmultimeter.jpg	Wikimedia Commons	Michael Häckel	Gemeinfrei laut Dateiinfo
File:Symbol Electromechanical Relay.svg	Wikimedia Commons	Originalautor unbekannt	Gemeinfrei als einfaches Schaltzeichen laut Dateiinfo
https://www.youtube.com/watch?v=PTDckyBG4aI	Suva: fünf Sicherheitsregeln	Suva Schweiz	Externes YouTube-Video, keine OER-Lizenz behauptet; Rechte bei Suva
https://www.youtube.com/watch?v=iEgwNAxdWUg	Messtechnik: Digitalmultimeter	Gerald Oberschmidt	Externes YouTube-Video, keine OER-Lizenz behauptet; Rechte beim Urheber

Eigene Lernmaterialien: Die I/O-Tabelle, Prüfschritte, Diagramme, Rechenbeispiele, Fehlerdaten, Musterlösung und Bewertungsmatrix wurden eigens als synthetisches Lehrmodell erstellt. Sie sind keine Auszüge aus einer internen Herstellervorschrift. Eine OER-Nachnutzung des Kursmaterials muss die jeweils gesonderten Rechte der eingebetteten Fremdmedien beachten.

Ergänzende Wikipedia-Lektüre zum SPS-Grundprinzip:

Verknüpfte Lernbereiche

Baugruppenprüfung und Nachweisgrenzen

Eingangs- und Ausgangssignale

Ausbildung und Lerntransfer

Fächer und berufliche Perspektiven: Elektronik und Geräteprüfung, Mechatronik, Informatik und Datenintegrität, Automatisierungstechnik, technische Kommunikation sowie Qualitätssicherung. Die verknüpften Ausbildungsbereiche und die Empfehlung „3. Ausbildungsjahr“ sind didaktische Vorschläge; die konkrete Jahresfolge und betriebliche Einordnung werden mit Ausbildungsbetrieb und Berufsschule abgestimmt. Interne Bildungsnetzlinks sind Navigationsvorschläge, keine Behauptung einer offiziellen Liebherr-Anerkennung.