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Mobile Robotik und autonome Materialflüsse – Ein mobiles Logistiksystem nachvollziehbar übergeben

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Einleitung

Mobile Robotik und autonome Materialflüsse – Ein mobiles Logistiksystem nachvollziehbar übergeben

Ausbildung: Lagerlogistik, Mechatronik, Automatisierungstechnik und IT. Kurzbeschreibung: Layout verstehen, Materialfluss erklären, Fachabnahme mit Belegen vorbereiten. Format: sieben Lerneinheiten à etwa 10–15 Minuten; Bildanalyse, Simulation, Fallakte und Quiz.

Lernziel: Du übergibst ein nachvollziehbares, fachliches Prüfpaket mit Layoutstand, Prozessdarstellung, Testfällen, Ergebnissen und offenen Punkten.

Verbindliche Grenze: Alle Fahr- und Störungsszenarien werden nur als Planspiel oder in einer vom realen Roboternetz getrennten Simulation bearbeitet. Alternativ sind ausschließlich ausdrücklich abgesicherte Schulungsanlagen unter Aufsicht fachkundiger Verantwortlicher zulässig. Keine Live-Fahrbefehle. Keine Sicherheitsfreigabe aus Simulationsergebnissen. Eine Fachabnahme im Kurs ersetzt weder Risikobeurteilung noch Gefährdungsbeurteilung, Prüfung oder Freigabe für den Realbetrieb.

Bildimpuls: Was transportiert der Roboter – und welche Information muss sein Auftrag enthalten?

Dein Ausbildungsfall: Lernlager NOVA

Das fiktive Lernlager versorgt eine Montagestation mit Kleinladungsträgern (KLT). Zwei virtuelle mobile Roboter bearbeiten Aufträge zwischen W (Wareneingang), M (Montage), R (Leergutrückgabe) und L (Ladeplatz). K ist eine gemeinsame Querungsstelle mit einem Fußweg. Bei S ist ein Bereich im Modell gesperrt. U bezeichnet die dokumentierte Übergabe an der Montage.

**Schematisches Modelllayout, Version NOVA-L1 (nicht maßstabsgetreu)**
W: Wareneingang	A: Fahrbereich	K: Querung mit Fußweg	B: Fahrbereich	M: Montage
R: Leergutrückgabe	C: Rückweg	S: Modell-Sperrbereich	D: Rückweg	U: Übergabepunkt
L: Ladeplatz	Modell-Randzone	Fußweg	Modell-Randzone	Dokumentation

Hinweis: Dieses Schema legt keine realen Fahrwege, Breiten, Schutzabstände oder Geschwindigkeiten fest. Alle geometrischen und sicherheitstechnischen Angaben fehlen bewusst; sie müssen bei realen Anlagen getrennt fachgerecht ermittelt werden.

Modellannahme für die Übung: Zehn Transportaufträge sollen im virtuellen Test korrekt quittiert und am vorgesehenen Übergabepunkt bestätigt werden. Das Ziel 10 von 10 korrekt dokumentiert ist ein selbst gewähltes Unterrichtskriterium, kein Norm- oder Sicherheitsgrenzwert.

Kurze Lerneinheiten

System erkennen: FTF, AMR und Materialfluss

Ein FTF transportiert Material automatisch. Ein AMR kann – abhängig von seiner technischen Ausstattung – Wege flexibler selbst planen. Die Begriffe sind in der Praxis nicht immer trennscharf. Entscheidend sind Transportaufgabe, Navigation, Leitsteuerung, Übergabestation und dokumentierte Zustände.

Fotoauftrag: Benenne Lastaufnahmemittel und eine offene Frage zur Übergabe an eine Station.

Datei:Jungheinrich EAE 212a autonomous mobile robot.webm Commons-Video, aufgenommen 2026: Beobachte ausschließlich das gezeigte Bewegungsverhalten; das Video beweist keine Normkonformität.

Basisfrage: Welche Information braucht ein Transportauftrag außer dem Ziel? Begründetes Feedback: Auch Quelle und eindeutige Auftragskennung sind nötig, damit das Ergebnis zugeordnet und geprüft werden kann.

Layout lesen: Stationen und Konfliktstellen

Im Layout musst Du Übergabestellen, Fahrzonen, Fußwege, Engstellen, Ladestationen und gesperrte Bereiche unterscheiden. Eine sichtbar freie Strecke ist nicht automatisch ein sicher freigegebener Fahrweg.

Vergleichsbild: Die gezeigten Lagerroboter bewegen sich in einem besonderen Lagerkonzept. Übertrage ihr Layout nicht ungeprüft auf NOVA.

Basisaufgabe: Kennzeichne in NOVA W, K, M und S. Feedback: K ist kritisch, weil dort Verkehrsarten zusammentreffen; S bleibt im Planspiel ausgeschlossen. Die Skizze allein begründet keine reale Schutzmaßnahme.

Abläufe erklären: Auftrag bis Rückmeldung

Der Materialfluss besteht nicht nur aus Fahrt. Im Modell gilt:

Schritt	Beobachtbarer Nachweis
Auftrag W → M	Auftrags-ID, Quelle, Ziel, Ladungsträger
Disposition	Fahrzeugzuordnung im simulierten Leitstand
Virtuelle Fahrt	Zeitgestempeltes Simulationsereignis
Übergabe U	Bestätigung der korrekten Lieferung
Rückgabe R	Eigenständiger Rücktransportauftrag
Abschluss	Status, Ausnahme und Beleg in der Testakte

VDMA: Mesh-Up Review 2025. Zehn unterschiedliche Roboter unter einer Leitsteuerung im Messeaufbau; beobachte Stationen und Materialübergaben. Die Demonstration ist kein Werksabnahmetest.

Anwendungsfrage: Was fehlt, wenn „Ziel erreicht“ gemeldet wird, aber kein Übergabebeleg existiert? Feedback: Die tatsächlich korrekte Materialübergabe ist dann nicht nachgewiesen; Auftrag und Prozessabschluss müssen getrennt geprüft werden.

Schnittstelle verstehen: Leitsteuerung und VDA 5050

VDA 5050 beschreibt die Kommunikation zwischen einer Flottenleitsteuerung und mobilen Robotern. Aktueller geprüfter Stand: Version 3.0.0, März 2026. Diese Version berücksichtigt unter anderem Zonen und die Weitergabe geplanter Wege bei frei navigierenden Robotern. Sie definiert keinen Sicherheitsnachweis und keine fertige Verkehrsstrategie. Maßgeblich ist bei Abweichungen zwischen GitHub und Spezifikation das vom VDA veröffentlichte Dokument.

VDMA-Mesh-Up 2024: historische Demonstration einer älteren Schnittstellengeneration, nicht der Nachweis für VDA 5050 Version 3.0.

Anwendungsaufgabe: Trenne im NOVA-Protokoll Auftragsdaten, Statusdaten und Sicherheitsnachweise. Feedback: Eine korrekte Schnittstellenmeldung sagt etwas über Kommunikation aus, aber nichts Abschließendes über sicheren Betrieb.

Simulation untersuchen: beobachten statt live steuern

Gazebo und ROS 2 mit Nav2 können virtuelle Karten, Roboter, Sensoren und Bewegungsabläufe darstellen. Für die Ausbildung wird ausschließlich ein virtuelles Szenario betrachtet. Installationen und Versionsabhängigkeiten werden vorab von der Lehrkraft geprüft.

Historischer Gazebo-Screenshot: Nur das Simulationsprinzip zählt, nicht die Aktualität dieser Oberfläche.

Simulationsdemo 2025 von Luis Cruz mit zwei TurtleBot3 in Gazebo und Nav2. Didaktisch nutzbar für Zustandsbeobachtungen; keine Aussage über industriellen Sicherheitsnachweis.

Interaktives Modell A – echte, virtuelle Lernumgebung: Open Roberta Lab → ausschließlich ein System mit SIM auswählen und den virtuellen Bewegungsablauf untersuchen. Für NOVA relevante Abstraktion: Start, Ziel, Hindernis, Rückmeldung. Das Lab ist kein industrielles VDA-5050-Abnahmewerkzeug.

Interaktives Modell B – vertiefende PC-Simulation: ROBOTIS: Navigation Simulation und Nav2: Gazebo-Anleitung. Nur mit isolierter Simulationsumgebung; keine realen Geräte, keine Hardwareverbindung und keine Übernahme von Fahrbefehlen auf Robotiksysteme.

Beobachtungsauftrag: Vergleiche „Route im Modell möglich“, „Lieferung nachgewiesen“ und „Betrieb sicher freigegeben“. Feedback: Dies sind drei unterschiedliche Aussagen; die letzte ist aus Simulationsdaten allein nicht ableitbar.

Störungen und Sicherheit getrennt bewerten

Eine verdeckte Querung, eine blockierte Strecke oder eine fehlende Statusmeldung sind Gründe, einen Testfall offen zu lassen. Software zur Hindernisvermeidung ist nicht automatisch eine sicherheitsgerichtete Schutzeinrichtung. Nav2 weist selbst darauf hin, dass sein Collision Monitor keine Echtzeit-Sicherheitszertifizierung bietet.

Transferbild: Große Transportfahrzeuge haben andere Umgebungsbedingungen als das Lernlager. Welche Annahmen musst Du neu prüfen?

Quellen zur Sicherheit: ISO 3691-4:2023 beschreibt Sicherheitsanforderungen für fahrerlose Flurförderzeuge und Systeme; DGUV FBHM-119, 03/2026 unterstützt die betriebliche Gefährdungsbeurteilung. Ein neuer ISO-Entwurf ersetzt bis zu seiner formellen Veröffentlichung nicht die veröffentlichte Norm.

Transferfrage: Die Simulation zeigt am Punkt K keinen Zusammenstoß. Darf NOVA real eingesetzt werden? Feedback: Nein. Dafür fehlen unter anderem reale Gefährdungsbeurteilung, sicherheitstechnische Bewertung, gegebenenfalls erforderliche Prüfungen und betriebliche Freigaben durch zuständige Personen.

Fachabnahme vorbereiten: Soll, Ist und offene Punkte

Eine Fachabnahme beurteilt vereinbarte Funktionen anhand nachvollziehbarer Testfälle. Die Richtlinie VDI 2710 Blatt 5 behandelt Abnahmeschritte, Leistungsgrößen und Protokolle; ihr Volltext ist nicht frei zugänglich. Dieses Unterrichtsschema ist keine Wiedergabe einer Norm-Checkliste.

Simulationsvisualisierung: Ein Screenshot belegt eine Beobachtung, nicht automatisch eine korrekte Materialübergabe.

**NOVA – fiktives Testprotokoll, Modellversion L1**
Test-ID	Sollkriterium	Beispiel-Ist	Fachurteil
T01 Normalauftrag	W → U mit richtiger Auftrags-ID und Quittung	Ereignisse und Quittung vorhanden	Bestanden im Modell
T02 Querung blockiert	Kein Prozessabschluss ohne dokumentierte Freigabe im Planspiel	Auftrag bleibt offen, Ereignis sichtbar	Bestanden im Modell
T03 Status fehlt	Abschluss nur mit nachvollziehbarer Rückmeldung	Rückmeldung fehlt	Nicht bestanden
T04 Zehn Aufträge	Zehn korrekte Übergabebelege	Acht vollständige Belege	Nicht bestanden

Alle Istwerte sind erfundene Unterrichtsdaten, keine Messergebnisse. Zu jedem echten Unterrichtstest gehören Datum, Versionsstand, Testdaten, Log/Screenshot, verantwortliche beobachtende Person, Abweichung und Nachtest. Ein nicht bewertbarer Fall wird niemals stillschweigend als bestanden markiert.

Anwendungsaufgabe: Übergib Deiner Ausbilderin oder Deinem Ausbilder die fiktive Version L1. Feedback: Mit T03 und T04 sind die fachlichen Kriterien nicht vollständig erfüllt; dokumentiere Nachbesserung und erneuten Test statt einer pauschalen Freigabe.

Gestufte Hilfen

Nutze erst Stufe 1, dann bei Bedarf Stufe 2 und zuletzt Stufe 3.

Bereich	Hilfe 1 – Denkfrage	Hilfe 2 – Struktur	Hilfe 3 – Kontrollhinweis
Layout	Wo begegnen sich verschiedene Wege?	Markiere Quelle, Ziel, Querung und Sperre getrennt.	K ist ein Konfliktpunkt; ein Plansymbol ersetzt keine Geometrieprüfung.
Ablauf	Wann ist der Transport wirklich abgeschlossen?	Trenne Auftrag, Fahrt, Übergabe und Status.	Eine Ankunftsmeldung ohne Übergabebeleg reicht nicht.
Fachabnahme	Kannst Du jede Aussage belegen?	Prüfe Soll, Ist, ID, Zeit, Modellstand und Beleg.	Fehlende Belege bedeuten „offen“ oder „nicht bestanden“, nie „freigegeben“.

Quellenvergleich und Medienrechte

Stand der Quellenprüfung: 11. Oktober 2026. Unterscheide normative Anforderungen, technische Schnittstellenbeschreibungen, Herstellerdokumentation und Demonstrationsvideos.

Quelle	Aussagekraft	Grenze / kritische Frage
VDA 5050, 3.0.0 (2026)	Aktuelle Kommunikationsspezifikation	Kein Sicherheitsstandard; ältere Videos zeigen frühere Fassungen.
ISO 3691-4:2023	Veröffentlichte Sicherheitsnorm für den beschriebenen Geltungsbereich	Öffentlich zugänglich ist hier vor allem die Zusammenfassung; keine erfundenen Normdetails.
DGUV FBHM-119 (2026)	Hinweise für betriebliche Gefährdungsbeurteilung	Keine produktspezifische Einzelabnahme.
VDI 2710 Blatt 5	Fachlicher Bezug für Leistungs- und Abnahmetests	Die kostenfreie Kurzbeschreibung ersetzt den kostenpflichtigen Volltext nicht.
ROBOTIS / Nav2-Simulation	Reproduzierbare virtuelle Lernumgebung	Keine realen Schutzabstände oder Freigaben.
VDMA Mesh-Up 2025	Herstellerübergreifende Demo mit dokumentiertem Kontext	Messefall und ältere Schnittstellenversion; keine repräsentative Betriebsabnahme.

Vergleichsauftrag: Beurteile den Satz „Im VDMA-Video funktioniert die Flottensteuerung, also ist NOVA sicher.“ Feedback: Unzulässiger Schluss. Die Demo belegt ein beobachtetes Zusammenspiel in einem bestimmten Szenario; betriebliche Gefährdungen und Sicherheitsnachweise sind getrennt zu prüfen.

Historische VDMA-Demo 2022 zum Vergleich: Was wurde damals gezeigt, was beschreibt erst VDA 5050 in Version 3.0?

Bild- und Videorechte – verifizierte Fundstellen:

AMR-Grafik – Rlistmedia, CC BY 4.0, Namensnennung erforderlich.
AGV-Foto – Marc Auledas Noguera, CC BY 4.0.
AMR-Video 2026 – Marc Auledas Noguera, CC BY 4.0.
Lagerroboter – Techwords, CC BY-SA 4.0.
Gazebo-Oberfläche – Jose Luis Rivero, Apache 2.0, historischer Screenshot.
RViz-Simulation – Open Source Robotics Foundation, CC BY 3.0.
Transportfahrzeug – Alf van Beem, CC0 1.0.

Rechtehinweis: Lizenz, Urheberangabe und Änderungen sind bei jeder Weiterverwendung auf der jeweiligen Commons-Dateiseite zu prüfen und korrekt anzugeben. YouTube-Videos (VDMA 2022/2024/2025; Luis Cruz 2025) werden nur eingebettet; sie sind hier nicht als CC-lizenziertes Download- oder Remixmaterial ausgewiesen. Einbettbarkeit, Verfügbarkeit und Nutzungsrechte können sich ändern.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was gehört zu einem nachvollziehbaren Transportauftrag? (Quelle Ziel und Auftragskennung) (!Nur die Farbe des Roboters) (!Nur das Fabriklogo) (!Nur der Name des Videos)

Was beschreibt K im NOVA-Modell? (Eine Querung mit möglichem Nutzungskonflikt) (!Eine Sicherheitsfreigabe) (!Eine Batteriekapazität) (!Einen geprüften Mindestabstand)

Was weist eine reine Ankunftsmeldung nicht nach? (Die korrekte Materialübergabe) (!Die Existenz eines Zustandswerts) (!Eine beobachtete Positionsmeldung) (!Das Ende einer simulierten Fahrtanzeige)

Welche Aussage zu VDA 5050 ist richtig? (Sie standardisiert Kommunikationsdaten zur Flottensteuerung) (!Sie ersetzt alle Sicherheitsprüfungen) (!Sie garantiert immer einen störungsfreien Materialfluss) (!Sie ist ein universelles Gesetz zur Fahrwegbreite)

Welche Version der VDA 5050 wurde 2026 veröffentlicht? (Version 3.0.0) (!Version 1.0 als Erstentwurf) (!Version 0.1 als verbindliche Norm) (!Version 9.9 als Sicherheitszertifikat)

Wofür eignet sich Gazebo im Kurs? (Für das Beobachten virtueller Roboterszenarien) (!Für eine automatische Sicherheitsfreigabe) (!Für die Prüfung echter Not-Halt-Schaltungen ohne Hardware) (!Für die Freigabe betrieblicher Fahrbereiche)

Wie ist ein Test ohne erforderliche Statusmeldung zu bewerten? (Als nicht bestanden oder nicht abschließend bewertbar) (!Als automatisch freigegeben) (!Als bestanden ohne Nachweis) (!Als rechtlich genehmigt)

Was ist bei einem Sicherheitsrisiko am Fußweg entscheidend? (Eine gesonderte fachgerechte Risikobewertung für den Realbetrieb) (!Ein gelungenes YouTube-Video) (!Ein einziges virtuelles Testbild) (!Die bloße Verwendung einer Schnittstelle)

Warum vergleicht man die VDMA-Demos mit der aktuellen Spezifikation? (Weil sich Versionen und gezeigte Funktionen unterscheiden können) (!Weil alle Videos automatisch Normtexte sind) (!Weil neue Software sämtliche Risiken beseitigt) (!Weil Messen verpflichtende Realtests ersetzen)

Wann ist die NOVA-Fachabnahme im Unterricht vollständig belegt? (Wenn alle vereinbarten Kriterien mit überprüfbaren Belegen erfüllt sind) (!Wenn nur die schönste Visualisierung vorliegt) (!Wenn ein Roboter im Video schnell fährt) (!Wenn fehlende Logs ignoriert werden)

Memory

Layoutrevision	Kennzeichnung des verwendeten Planstands
Auftragskennung	Eindeutige Zuordnung eines Transports
Statusmeldung	Rückmeldung zum Bearbeitungsstand
Konfliktpunkt	Bereich zusammentreffender Verkehrswege
Testprotokoll	Dokumentation von Soll und Ist
Gefährdungsbeurteilung	Betriebliche Ermittlung und Bewertung von Risiken

Drag and Drop

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Funktion im Modell
Wareneingang	Quelle des Vollguttransports
Montage	Ziel der Materialversorgung
Querungsstelle	Schnittpunkt von Fahrbereich und Fußweg
Leergutrückgabe	Startpunkt des Rücktransportauftrags
Ladezone	Vorgesehener Ort zur Energieversorgung

Kreuzworträtsel

Roboter	Welcher mobile technische Akteur transportiert im Modell Ladungsträger?
Layout	Wie heißt die räumliche Anordnung von Stationen und Wegen?
Kreuzung	Wie nennt man eine Stelle mit sich schneidenden Wegen?
Leitsteuerung	Welche zentrale Instanz koordiniert mehrere Transportroboter?
Protokoll	Wie heißt der dokumentierte Nachweis einer Prüfung?
Simulation	Wie heißt die virtuelle Nachbildung eines Ablaufs?

LearningApps

Suchansicht für ergänzende Übungen; einzelne Treffer werden nicht als fachlich geprüft behauptet.

Lückentext

Die räumliche Anordnung der Stationen heißt

.

Im Lernfall beginnt der Vollguttransport am

.

Der gemeinsame Übergang zum Fußweg heißt

.

Der Abschluss eines Transportes benötigt einen dokumentierten

.

Die übergeordnete Koordinationsinstanz nennt man

.

Die aktuelle Kommunikationsschnittstelle in diesem Kurs heißt

.

Ein virtuelles Robotersystem wird in einer

untersucht.

Jeder überprüfbare Versuch bekommt eine eindeutige

.

Fehlt eine erforderliche Rückmeldung, bleibt der Test

.

Eine Simulation ersetzt keine betriebliche

.

Offene Aufgaben

Leicht

Layout-Porträt: Zeichne W, K, M, S und U in einer eigenen Skizze ein; ergänze eine verständliche Legende.
Bildanalyse: Vergleiche zwei eingebundene Fahrzeugbilder und beschreibe eine Gemeinsamkeit und einen offenen Unterschied.
Auftragskarte: Erstelle eine fiktive Karte mit Auftrags-ID, Quelle, Ziel und Ladungsträger.
Belegkarte: Gestalte einen einfachen Musterbeleg mit Test-ID, Datum, Modellversion und Ergebnis.

Standard

Ablaufplakat: Stelle Auftrag, Disposition, virtuelle Fahrt, Übergabe und Rückmeldung als Ablaufgrafik dar.
Simulationsbeobachtung: Dokumentiere ausschließlich in einer isolierten Simulation einen Normalfall und einen blockierten Modellweg mit Bildschirmbildern.
Testmatrix: Erweitere T01 bis T04 um zwei eigene Modelltests mit Soll, Ist und begründetem Fachurteil.
Videoprüfung: Vergleiche die VDMA-Videos 2022 und 2025 anhand von Beobachtung, Quellenjahr und offener Frage.

Schwer

Grenzenanalyse: Erkläre an K, warum ein virtuell kollisionsfreier Ablauf keinen Sicherheitsnachweis darstellt.
Versionsvergleich: Recherchiere in der offiziellen Version 3.0.0 zwei neue Konzepte gegenüber älteren Videos und kennzeichne Unbelegtes.
Alternativlayout: Entwirf zwei modellhafte Materialflussvarianten, vergleiche Konfliktstellen und dokumentiere Annahmen statt realer Schutzabstände.
Übergabegespräch: Produziere ein dreiminütiges Rollenspielvideo mit Testbelegen, offenen Abweichungen und eindeutiger Trennung zur Sicherheitsfreigabe.

Lernkontrolle

Bearbeite mindestens fünf Transferaufgaben. Bewertet werden Begründung, Beleg und korrekte Grenzziehung.

Fehlerursache: Ein Auftrag hat den Status „angekommen“, aber am Ziel fehlt ein Behälter. Analysiere mindestens zwei mögliche Ursachen und lege passende Modelltests fest.
Änderungsbewertung: Der Fußweg am Punkt K wird im fiktiven Layout verlegt. Welche Unterlagen und Testfälle musst Du vor einer neuen fachlichen Beurteilung aktualisieren?
Evidenzprüfung: Zwei Logs widersprechen sich. Begründe, warum ein eindeutiges Urteil ohne Zeit- und Versionsabgleich nicht zulässig ist.
Skalierung: Aus zwei virtuellen Robotern werden vier. Welche neuen Anforderungen entstehen für Auftragskoordination, Wartezustände und Nachvollziehbarkeit?
Sicherheitsgrenze: Erkläre einer fiktiven Betriebsleitung, warum zehn erfolgreiche Simulationsaufträge keine Inbetriebnahme erlauben.
Belegqualität: Bewerte den Unterschied zwischen Messevideo, offizieller Schnittstellenspezifikation, Normzusammenfassung und dokumentiertem Modelltest.

Lernnachweis

Abzugeben ist ein kurzes, versioniertes NOVA-Übergabepaket:

Layoutblatt mit Legende, Stand und dokumentierten Konfliktpunkten.
Ablaufdarstellung mit Auftrag, Übergabe, Rücktransport und Status.
Testmatrix mit Soll/Ist, Test-IDs, Simulationsbelegen und Abweichungen.
Quellenvergleich mit Datum, Geltungsbereich und Grenzen von mindestens drei geprüften Quellen.
Fachurteil zu erfüllten und offenen Modellkriterien einschließlich nächster Schritte.
Abgrenzung als klarer Satz: Keine reale Sicherheitsfreigabe aus dem Lernnachweis.

Bewertungsraster: Vollständig und nachvollziehbar = Kriterien, Versionsstand und Belege stimmen überein; überarbeitungsbedürftig = fehlender Beleg oder unbegründete Schlussfolgerung; nicht zulässig = behauptete Sicherheitsfreigabe allein auf Basis einer Simulation.