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Projekt Vernetzte Lernfabrik – Ein Pflichtenheft für die Lernfabrik erstellen

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Projekt Vernetzte Lernfabrik – Ein Pflichtenheft für die Lernfabrik erstellen

Zielgruppe: Ausbildung – Mechatronik, Elektroniker/-in für Automatisierungstechnik, Industriemechanik und verwandte Berufe

Lernformat: Projektorientierter aiMOOC mit sieben kurzen Lerneinheiten, Simulation, interaktiven Übungen und Projektdossier.

Lernziel: Du erstellst ein überprüfbares Pflichtenheft für eine vernetzte Lernfabrik. Du beschreibst den Werkstückfluss, die Funktionen und Schnittstellen und formulierst messbare Abnahmekriterien.

Lernprodukt: Ein eigenes Projektdossier mit Ablaufskizze, Funktionsmatrix, Simulationsnachweisen, Prüfdaten und begründeter Abgabeentscheidung.

Sicherheitsgrenze: Alle praktischen Steuerungs- und Robotikaufgaben werden ausschließlich in einer isolierten Simulation durchgeführt. Robotik an realen Anlagen ist nur in einem ausdrücklich abgesicherten und beaufsichtigten Schulungsbetrieb zulässig und nicht Bestandteil der hier beschriebenen Tests. Es werden keine Live-Fahrbefehle ausgeführt oder bereitgestellt. Simulationsergebnisse dürfen niemals zur Sicherheitsfreigabe einer realen Anlage verwendet werden.

Einleitung

Eine Lernfabrik bildet industrielle Produktions- und Automatisierungsprozesse zu Ausbildungszwecken nach.

Bei einer vernetzten Lernfabrik müssen Materialfluss, Steuerungsfunktionen und Informationsfluss zusammenpassen.

Ein Lastenheft beschreibt die Anforderungen des Auftraggebers. Ein Pflichtenheft beschreibt, wie und womit diese Anforderungen umgesetzt werden sollen.

Bildimpuls: Verfolge den Materialfluss. Welche Informationen benötigt eine Steuerung, damit das richtige Werkstück am richtigen Ziel ankommt?

Der Ausbildungsfall: CampusWerk

Du arbeitest in einem fiktiven Ausbildungsteam. Die Lernfabrik CampusWerk soll Werkstücke erfassen, virtuell handhaben, prüfen und sortieren.

Der vereinfachte Prozess lautet:

Einlauf → Identifikation → virtuelle Handhabung → Qualitätsprüfung → Sortierung → Dokumentation

Werkstücke mit dem Prüfergebnis OK kommen zum Gutteillager. Werkstücke mit NOK gelangen zur Nacharbeit. Nicht lesbare Identifikationen und technische Störungen müssen erkannt und behandelt werden.

Die Robotikstation wird ausschließlich modelliert und simuliert.

Projektauftrag des Auftraggebers

Für die Übung gelten folgende, eigens festgelegte Anforderungen:

Werkstückidentifikation: Jedes reguläre Testwerkstück besitzt eine eindeutige Kennung.
Materialfluss: Werkstücke durchlaufen die definierten Stationen in der vorgesehenen Reihenfolge.
Qualitätsprüfung: Das Prüfergebnis bestimmt das Sortierziel.
Fehlerbehandlung: Nicht lesbare Kennungen und Sensorfehler führen im Simulationsmodell zu einem definierten Störzustand.
Rückverfolgbarkeit: Jede Bearbeitung wird mit Kennung, Prüfergebnis, Status und Zeitstempel dokumentiert.
Abnahmeprüfung: Die geforderten Funktionen werden anhand reproduzierbarer Simulationsprüfungen nachgewiesen.

Wichtig: CampusWerk, seine Leistungswerte und die späteren Beispieldaten sind fiktive Ausbildungsannahmen und keine Eigenschaften einer tatsächlich existierenden Anlage.

Dein fortlaufendes Projektdossier

Du erstellst während des Kurses eine Datei oder Mappe namens CampusWerk – Pflichtenheft – Version 1.0.

Teil	Dein Arbeitsergebnis	Nachweis
D0 – Auftrag	Ziele und Projektgrenzen	Anforderungsliste
D1 – Werkstückfluss	Materialfluss und Stationen	beschriftete Skizze
D2 – Funktionen	Funktionen und Fehlerreaktionen	Funktionsmatrix
D3 – Vernetzung	Informationsfluss und Schnittstellen	Datenmodell
D4 – Simulation	virtuelle Prozessprüfung	Screenshots und Versuchsnotizen
D5 – Abnahme	Soll-Ist-Vergleich	Prüfprotokoll
D6 – Abgabe	begründete Projektentscheidung	Pflichtenheft mit Reflexion

Arbeitsregel: Jede Änderung erhält eine Versionsangabe. Jeder Prüfnachweis enthält Testfall, Sollwert, beobachtetes Ergebnis und Bewertung.

Lerneinheit 1: Anforderungen verstehen

Dauer: etwa 8 Minuten

Das Pflichtenheft übersetzt Anforderungen in konkrete Lösungsvorgaben. Es benennt Funktionen, technische Randbedingungen, Schnittstellen und Prüfverfahren.

Eine gute Anforderung ist eindeutig und überprüfbar.

Ungeeignet: Die Anlage soll schnell sortieren.

Besser: Im definierten Simulationstest werden zehn Werkstücke korrekt sortiert; keine Fehlleitung ist zulässig.

Bildauftrag: Welche Informationen müsste eine Prüfliste enthalten, um eine Entscheidung nachvollziehbar zu machen?

Dossier D0: Formuliere drei Anforderungen des Auftraggebers und ordne ihnen eine geplante technische Umsetzung zu.

Merksatz: Das Lastenheft beschreibt das gewünschte Ergebnis; das Pflichtenheft konkretisiert dessen Realisierung.

Lerneinheit 2: Den Werkstückfluss modellieren

Dauer: etwa 10 Minuten

Eine Materialflussanalyse macht sichtbar, wo Werkstücke ankommen, bearbeitet, geprüft und weitergeleitet werden.

Berücksichtige auch alternative Wege und Fehlerzustände.

Beobachtung: Sortierförderer verdeutlichen, dass ein gemeinsamer Eingangsfluss unterschiedliche Ausgangswege haben kann. Das Bild zeigt keine CampusWerk-Anlage.

Video: „Sorting Station – FACTORY I/O Scene“ von Real Games. Beobachte die virtuelle Sortierung. Die Videoszene ist ein Anschauungsbeispiel und nicht identisch mit CampusWerk.

Methodenbild: Verwende die Logik eines Flussdiagramms, um Entscheidungen und alternative Wege darzustellen.

Dossier D1: Zeichne einen Werkstückfluss mit Start, Identifikation, virtueller Handhabung, Qualitätsprüfung, Gutteilziel und Nacharbeit. Ergänze einen Fehlerpfad für unlesbare Kennungen.

Selbstcheck: Kannst Du für jeden möglichen Zustand einen eindeutigen nächsten Schritt angeben?

Lerneinheit 3: Funktionen präzisieren

Dauer: etwa 12 Minuten

Sensoren erfassen Zustände. Die modellierte Steuerungslogik bewertet diese Signale und ordnet ihnen die vorgesehene Funktion zu.

Im Pflichtenheft genügt nicht die Aussage „Sensor vorhanden“. Beschreibe, was bei gültigen, ungültigen und fehlenden Signalen geschehen soll.

Bildimpuls: Ein Barcode-Lesegerät ist ein Beispiel für Identifikationstechnik. Für CampusWerk wird kein bestimmtes Gerät vorgeschrieben.

Video: „Sensoren in Factory I/O“ von sps4you. Betrachte nur die virtuelle Sensorik; reale Verbindungen oder Steuerungsanweisungen werden nicht übernommen.

Beispiel einer Funktionsmatrix

ID	Geplante Funktion	Überprüfbares Kriterium	Prüfbezug
F01	Werkstückkennung erfassen und speichern	Zehn reguläre Testwerkstücke besitzen zehn dokumentierte, eindeutige Kennungen	T01
F02	Werkstücke nach OK und NOK sortieren	Im definierten Testlauf treten keine Fehlleitungen auf	T02
F03	Nicht lesbare Kennung behandeln	Kein solches Werkstück wird als Gutteil gebucht; Fehler wird protokolliert	T03
F04	Sensor-Zeitüberschreitung behandeln	Virtueller Weitertransport hält an und eine Fehlermeldung wird gespeichert	T04
F05	Virtuelle Handhabung koordinieren	Die Simulation meldet eindeutig bereit, aktiv, abgeschlossen oder gestört	T05
F06	Prozessdaten dokumentieren	Zu jedem regulären Werkstück existiert ein vollständiger Datensatz	T06

Dossier D2: Ergänze eine weitere Funktion für einen unerwarteten Prüfwert. Gib Funktions-ID, Reaktion und Prüfkriterium an.

Lerneinheit 4: Schnittstellen und Vernetzung

Dauer: etwa 10 Minuten

Die Vernetzung verbindet Informationen aus Identifikation, virtueller Steuerung, Qualitätsprüfung und Dokumentation.

OPC UA ist ein standardisiertes Konzept für den Austausch industrieller Informationen. Für CampusWerk genügt zunächst ein abstraktes Datenmodell; eine technische Verbindung zu einer realen Anlage wird nicht hergestellt.

Vergleiche verschiedene Netzwerktopologien. Welche Komponenten und Datenbeziehungen musst Du für Dein Modell dokumentieren?

Video der OPC Foundation: „What is OPCUA in 60s“. Achte auf die Unterscheidung von vernetzten Geräten und ausgetauschten Informationen.

Minimales Datenmodell

Datenfeld	Bedeutung	Beispielwert
Werkstück_ID	eindeutige Kennung	WS-001
Prüfstatus	Ergebnis der Qualitätsprüfung	OK
Ziel	vorgesehener Ausgang	Gutteil
Anlagenstatus	Zustand des Simulationsprozesses	Bereit
Zeitstempel	Zeitpunkt eines Ereignisses	Simulationszeitpunkt

Dossier D3: Zeichne einen Informationsfluss zwischen virtueller Identifikation, Steuerungslogik, Prüfung und Dokumentation. Kennzeichne die Datenfelder und ihre Herkunft.

Prüffrage: Was geschieht, wenn eine Werkstückkennung fehlt, ein Datensatz doppelt auftritt oder Informationen verspätet eintreffen?

Lerneinheit 5: Virtuelle Robotik und Sicherheitsgrenzen

Dauer: etwa 8 Minuten

Eine virtuelle Handhabungsstation kann Werkstücke zwischen Stationen bewegen. Im Pflichtenheft beschreibst Du dafür Zustände, Schnittstellen und gewünschte Prozessabläufe.

Bildimpuls: Welche zusätzlichen Gefährdungen könnten beim Übergang von einem virtuellen zu einem realen Industrieroboter auftreten?

Verbindliche Grenzen des Kurses:

Simulation: Robotikfunktionen werden im isolierten digitalen Modell untersucht.
Maschinensicherheit: Eine reale Robotikanwendung benötigt eine eigenständige Risikobeurteilung und erforderliche Schutzmaßnahmen.
Schulungsbetrieb: Reale Arbeiten sind nur in einem ausdrücklich freigegebenen, abgesicherten und fachlich beaufsichtigten Schulungsbetrieb erlaubt.
Abgrenzung: Der Kurs enthält keine Live-Fahrbefehle, keine Übertragung an reale Antriebe und keine reale Sicherheitsfreigabe.

Dossier D4a: Beschreibe die vier virtuellen Zustände „bereit“, „aktiv“, „abgeschlossen“ und „gestört“. Stelle Übergänge als Zustandsdiagramm dar.

Wichtig: Eine erfolgreich simulierte Bewegung beweist weder funktionale Sicherheit noch die Betriebssicherheit einer realen Anlage.

Lerneinheit 6: Simulation und Prüfdaten

Dauer: etwa 12 Minuten

Mit einer Simulation kannst Du Prozessannahmen, Fehlerfälle und Funktionsabläufe reproduzierbar untersuchen.

Halte dafür das Simulationsmodell, die verwendete Version, die Testeingaben und die beobachteten Ergebnisse fest.

Video: „Fehler einbauen“ von sps4you. Nutze ausschließlich die Prinzipien der virtuellen Fehlersimulation; keine realen Steuerungsverbindungen herstellen.

Beispieldaten für das Prüfprotokoll

Alle folgenden Prüfdaten sind erfundene Übungsdaten, keine tatsächlich durchgeführten Messungen.

Test	Soll	Fiktives Ist	Bewertung
T01 – Identifikation	10 von 10 eindeutige Kennungen	10 von 10	Bestanden
T02 – Sortierung	8 Gutteile, 2 Nacharbeitsteile, 0 Fehlleitungen	8 Gutteile, 2 Nacharbeitsteile, 0 Fehlleitungen	Bestanden
T03 – Unlesbare Kennung	keine Gutteilbuchung, Fehlereintrag vorhanden	keine Gutteilbuchung, Fehlereintrag vorhanden	Bestanden
T04 – Sensor-Zeitüberschreitung	virtueller Stopp und Fehlereintrag	Fehlereintrag vorhanden, Weitertransport lief jedoch weiter	Nicht bestanden
T05 – Virtuelle Handhabung	Zustandswechsel dokumentiert, keine reale Anbindung	Zustände dokumentiert, Simulation isoliert	Bestanden
T06 – Datensatz	vollständige Datenfelder je regulärem Testwerkstück	10 vollständige Datensätze	Bestanden

Dossier D4b und D5: Übertrage diese Tabelle als Übungsbeispiel. Untersuche T04, entwickle eine Verbesserung für das Simulationsmodell und plane einen Wiederholungstest. Wenn Du selbst simulierst, trage ausschließlich Deine echten Beobachtungen als solche ein.

Auswertung: Weil T04 nicht bestanden ist, kann das Funktionspaket derzeit nicht als vollständig erfüllt bewertet werden.

Lerneinheit 7: Das Pflichtenheft abgeben

Dauer: etwa 10 Minuten

Die Abnahme vergleicht die vereinbarten Anforderungen mit dokumentierten Nachweisen.

Eine Abgabeentscheidung braucht überprüfbare Gründe. Ein schöner Screenshot allein ersetzt kein Prüfprotokoll.

Vorlage für Deine abschließende Entscheidung

Bewertungsbereich	Leitfrage
Anforderungen	Sind alle geforderten Funktionen beschrieben?
Werkstückfluss	Sind reguläre und alternative Wege dokumentiert?
Schnittstellen	Ist klar, welche Daten ausgetauscht werden?
Simulation	Sind Modell und Testbedingungen nachvollziehbar?
Abnahmekriterien	Gibt es zu jedem Kriterium einen Prüfnachweis?
Offene Mängel	Sind Fehltests und erforderliche Nacharbeiten sichtbar?
Sicherheitsgrenze	Ist klar, dass keine reale Sicherheitsfreigabe erteilt wird?

Dossier D6: Gib Deine Abgabeentscheidung ab: „Für die vereinbarte Simulations-Funktionsabnahme geeignet“ oder „Noch nicht geeignet“. Begründe sie mit konkreten Prüfdaten.

Bei den vorgegebenen Übungsdaten lautet die fachlich begründete Entscheidung noch nicht geeignet, weil T04 nicht bestanden wurde.

Gestufte Lernhilfen

Nutze die Hilfen nacheinander und nur so weit, wie Du sie benötigst.

Stufe	Unterstützung
Hilfe 1 – Impuls	Frage bei jeder Station: Was kommt an? Was wird geprüft? Was wird ausgegeben? Was geschieht bei einem Fehler?
Hilfe 2 – Struktur	Verwende die Folge Anforderung → Funktions-ID → technische Umsetzung → Prüfkriterium → Testfall.
Hilfe 3 – Beispiel	F03: Unlesbare Kennung → Fehlerzustand → keine Gutteilbuchung → Fehlereintrag → Prüfung mit absichtlich ungültiger Kennung im Simulator.

Basis-, Anwendungs- und Transferaufgaben mit Feedback

Basisaufgabe

Auftrag: Erkläre den Unterschied zwischen Lastenheft und Pflichtenheft anhand der Werkstücksortierung.

Erwartete Lösung: Das Lastenheft fordert eine korrekte Sortierung. Das Pflichtenheft beschreibt die Identifikation, Prüfentscheidung, Zuordnung und zugehörigen Tests.

Begründetes Feedback: Deine Antwort ist vollständig, wenn sie sowohl die Anforderung als auch den nachvollziehbaren Lösungsweg nennt. Eine reine Bauteilliste erfüllt diesen Anspruch nicht.

Anwendungsaufgabe

Auftrag: Der simulierte Sensor liefert nach einer festgelegten Wartezeit kein gültiges Signal. Ergänze die Funktionsmatrix und einen Prüftest.

Erwartete Lösung: Definierter Störzustand, kein virtueller Weitertransport, Fehlereintrag sowie Prüfung mit absichtlich erzeugter Signal-Zeitüberschreitung.

Begründetes Feedback: Eine gute Lösung beschreibt sowohl die vorgesehene Systemreaktion als auch einen eindeutigen Nachweis. Das ist eine funktionale Simulationsprüfung und keine sicherheitstechnische Prüfung einer realen Maschine.

Transferaufgabe

Auftrag: Ein alternativer Sortieralgorithmus ist im Simulationsmodell schneller, erzeugt aber gelegentlich Fehlleitungen. Entscheide, ob Du ihn übernehmen würdest.

Erwartete Lösung: Nicht ohne Änderung der vereinbarten Anforderungen und ausreichenden Nachweis einer fehlerfreien Sortierung.

Begründetes Feedback: Die Geschwindigkeit allein rechtfertigt keine Verletzung des Abnahmekriteriums. Eine gute Entscheidung wägt Qualität, Nachweisbarkeit und Zielkonflikte ausdrücklich ab.

Interaktive Aufgaben

Quiz: Teste Dein Wissen

Was beschreibt ein Pflichtenheft hauptsächlich? (Die geplante Umsetzung der Anforderungen) (!Nur die Wünsche des Auftraggebers) (!Ausschließlich die Kosten des Projekts) (!Nur den Stundenplan der Ausbildung)

Was muss eine Werkstückflussskizze darstellen? (Die Stationen und möglichen Wege eines Werkstücks) (!Nur die Farben der Maschinen) (!Nur die Namen der Auszubildenden) (!Nur den Standort des Firmengebäudes)

Welche Eigenschaft ist für die Werkstückkennung entscheidend? (Sie muss im definierten Prozess eindeutig sein) (!Sie muss möglichst lang sein) (!Sie muss immer handschriftlich vorliegen) (!Sie muss die Maschinenfarbe enthalten)

Woran erkennst Du ein gutes Abnahmekriterium? (Es besitzt eine eindeutig überprüfbare Bedingung) (!Es verwendet möglichst viele Fremdwörter) (!Es besteht nur aus einer allgemeinen Absicht) (!Es vermeidet konkrete Prüfergebnisse)

Wie soll CampusWerk im Simulationsmodell auf eine unlesbare Kennung reagieren? (Fehler erfassen und eine unzulässige Gutteilbuchung verhindern) (!Werkstück automatisch als Gutteil buchen) (!Prüfergebnis zufällig bestimmen) (!Den Fehler aus der Dokumentation entfernen)

Wozu kann OPC UA in der industriellen Vernetzung dienen? (Zum standardisierten Austausch strukturierter Informationen) (!Zur mechanischen Verstärkung eines Förderbandes) (!Zum Ersatz sämtlicher Sensoren) (!Zur automatischen Sicherheitsfreigabe)

Welche Angaben gehören zu einem nachvollziehbaren Prüfprotokoll? (Testfall sowie Sollwert, Istwert und Bewertung) (!Nur der Name der Simulationssoftware) (!Nur ein Foto des Bildschirms) (!Nur die gewünschte Endnote)

Kann eine erfolgreiche Robotersimulation eine reale Sicherheitsfreigabe ersetzen? (Nein, eine Simulation ersetzt keine reale Risikobeurteilung und Sicherheitsprüfung) (!Ja, wenn die Animation fehlerfrei aussieht) (!Ja, wenn ein Förderband vorhanden ist) (!Ja, sobald ein Prüfergebnis dokumentiert wurde)

Welcher Testfall prüft in unserem Beispiel eine Sensor-Zeitüberschreitung? (T04) (!T01) (!T02) (!T03)

Was ist bei einem nicht bestandenen Abnahmetest fachlich richtig? (Mangel dokumentieren, Ursache bearbeiten und erneut prüfen) (!Mangel verschweigen und freigeben) (!Sollwert nachträglich ohne Begründung ändern) (!Prüfprotokoll löschen)

Memory

Finde die zusammengehörenden Begriffe und Bedeutungen.

Lastenheft	Anforderungen des Auftraggebers
Pflichtenheft	Beschreibung der geplanten Realisierung
Werkstückfluss	Weg durch die Bearbeitungsstationen
Schnittstelle	Definierter Informationsaustausch
Abnahmekriterium	Überprüfbare Bedingung für die Erfüllung
Prüfprotokoll	Dokumentation von Soll und Ist

Drag and Drop

Ordne jeder Funktion den richtigen Nachweis zu.

Ordne die richtigen Begriffe zu.	Passender Nachweis
Identifikation	Eindeutige Werkstückkennung
Sortierung	Richtiges Ziel entsprechend dem Prüfergebnis
Fehlerbehandlung	Dokumentierter Störzustand
Vernetzung	Nachvollziehbarer Datenaustausch
Abnahme	Bewertetes Prüfprotokoll

Kreuzworträtsel

Pflichtenheft	Welches Dokument beschreibt die geplante Realisierung der Anforderungen?
Förderband	Wie heißt ein typisches Transportmittel für Werkstücke in einer Fertigungsanlage?
Sensor	Wie heißt ein Bauteil zur Erfassung eines physikalischen Zustands?
Schnittstelle	Wie heißt der definierte Übergang für den Datenaustausch zwischen Systemen?
Simulation	Wie heißt die modellbasierte Nachbildung eines Prozessablaufs?
Abnahme	Wie heißt die formelle Feststellung der Erfüllung vereinbarter Leistungen?

LearningApps

Suche nach passenden zusätzlichen Übungen. Die folgende Suche ist kein Nachweis für eine bereits geprüfte LernApp.

Lückentext

Das

enthält die Anforderungen des Auftraggebers.

Das

beschreibt die geplante Realisierung.

Der

zeigt die Wege der Werkstücke durch die Lernfabrik.

Ein

erfasst einen Zustand des Prozesses.

Eine eindeutige

unterstützt die Rückverfolgbarkeit.

Das standardisierte Kommunikationskonzept

ermöglicht den Austausch strukturierter industrieller Informationen.

In einer

lassen sich modellierte Prozessabläufe untersuchen.

Ein

beschreibt eine überprüfbare Bedingung.

Das

dokumentiert Sollwerte, Istwerte und Bewertungen.

Eine reale

kann durch einen erfolgreichen Simulationstest nicht ersetzt werden.

Offene Aufgaben

Bearbeite die Aufgaben von Leicht über Standard bis Schwer. Füge alle selbst erstellten Ergebnisse mit Quellen, Datum und Versionsstand Deinem Projektdossier hinzu.

Leicht

Werkstückfluss: Zeichne mit Pfeilen einen einfachen Materialfluss vom Einlauf bis zum Gutteillager. Beschrifte die Stationen.
Lastenheft: Erstelle drei kurze Kundenanforderungen für CampusWerk und formuliere sie in eigenen Worten.
Sensor: Erstelle eine beschriftete Zeichnung, in der ein Sensor und seine Aufgabe in der virtuellen Lernfabrik erklärt werden.
Pflichtenheft: Gestalte ein Deckblatt und ein Inhaltsverzeichnis für Dein Projektdossier.

Standard

Funktionsanalyse: Entwickle eine Funktionsmatrix mit mindestens sechs Funktionen, eindeutigen Kennungen und Prüfbedingungen.
Materialfluss: Erstelle ein Ablaufdiagramm mit Gutteil-, Nacharbeits- und Fehlerpfad und begründe die Wege.
Simulation: Führe in einem isolierten Simulationsmodell mehrere Funktionsprüfungen durch und dokumentiere Screenshots, Modellversion und Ergebnisse. Alternativ kannst Du die bereitgestellten fiktiven Prüfdaten analysieren.
Qualitätssicherung: Erstelle ein Prüfprotokoll mit mindestens fünf Testfällen und einer begründeten Bewertung.

Schwer

Anforderungsmanagement: Vergleiche zwei unterschiedliche Lösungskonzepte für CampusWerk anhand von Prüfbarkeit, Aufwand und Fehlerbehandlung. Begründe Deine Wahl.
Vernetzte Produktion: Entwerfe ein Datenflussmodell mit eindeutigen Kennungen, Ereignissen, Fehlermeldungen und nachvollziehbarer Datenherkunft.
Maschinensicherheit: Recherchiere die Unterschiede zwischen simuliertem Funktionsnachweis und realer Sicherheitsbeurteilung. Erstelle ein Erklärposter mit überprüften DGUV-Quellen. Führe keine Versuche an realer Robotik durch.
Projektpräsentation: Produziere ein kurzes Erklärvideo oder eine kommentierte Bildschirmpräsentation zu Deinem Pflichtenheft, stelle die Prüfergebnisse vor und begründe Deine eigene Abgabeentscheidung.

Lernkontrolle

Diese Aufgaben prüfen Zusammenhänge und den Transfer auf neue Situationen.

Prozessanalyse: Eine Werkstückkennung wird während des Transports nicht mehr gefunden. Analysiere mögliche Folgen für Qualität, Datenbestand und Sortierentscheidung. Entwickle eine nachvollziehbare Reaktion im Simulationsmodell.
Anforderungsmanagement: Zwei Anforderungen widersprechen sich. Die Bearbeitung soll möglichst schnell erfolgen, gleichzeitig sollen zusätzliche Prüfschritte stattfinden. Erkläre, wie Du die Ziele bewertest und eine überprüfbare Lösung formulierst.
Qualitätsmanagement: Ein Simulationsdurchlauf ist erfolgreich, mehrere Wiederholungen liefern jedoch widersprüchliche Ergebnisse. Entwickle eine geeignete Prüfstrategie und begründe, weshalb ein einzelner Erfolg nicht ausreicht.
Digitale Fabrik: Die Lernfabrik erhält eine zusätzliche virtuelle Bearbeitungsstation. Untersuche, welche Teile des Werkstückflusses, der Schnittstellenbeschreibung, der Funktionsmatrix und des Prüfplans angepasst werden müssen.
Projektmanagement: Deine Gruppe möchte das Pflichtenheft abgeben, obwohl ein Fehlerfall nicht bestanden wurde. Erstelle eine fachlich begründete Entscheidung mit konkreten Nachbesserungsmaßnahmen.
Arbeitssicherheit: Eine Person behauptet, eine real geplante Roboteranwendung sei sicher, weil die Bewegungen in der Simulation funktioniert haben. Widerlege die Aussage und erläutere die Grenzen des digitalen Nachweises.

Lernnachweis

Für Deinen Lernnachweis reichst Du ein vollständiges CampusWerk-Projektdossier ein.

Bestandteil	Worauf bei der Bewertung geachtet wird
Projektauftrag	Anforderungen und Abgrenzungen sind klar formuliert.
Werkstückflussskizze	Stationen, Entscheidungen und Fehlerwege sind nachvollziehbar.
Funktionsmatrix	Funktionen besitzen eindeutige Kennungen und überprüfbare Kriterien.
Schnittstellenbeschreibung	Datenfelder, Datenherkunft und Informationsfluss sind verständlich.
Simulationsnachweise	Modell, Version und Testbedingungen sind dokumentiert.
Prüfprotokoll	Soll, Ist und Bewertung sind erkennbar; fiktive und eigene Prüfdaten werden nicht verwechselt.
Fehleranalyse	Abweichungen werden fachlich erklärt und Verbesserungen vorgeschlagen.
Eigene Abgabeentscheidung	Die Entscheidung folgt nachvollziehbar aus den Prüfergebnissen.
Sicherheitsabgrenzung	Simulation, realer Schulungsbetrieb und Sicherheitsfreigabe werden korrekt unterschieden.
Quellen- und Medienverzeichnis	Fachquellen, Urheber, Lizenzen und eigene Bearbeitungen sind angegeben.

Bewertungsvorschlag: 25 % Anforderungsqualität, 20 % Werkstückfluss und Funktionen, 20 % Simulations- und Prüfnachweise, 20 % fachliche Begründung und Transfer, 15 % Dokumentation, Quellenarbeit und Sicherheitsabgrenzung.

Abschlussfrage: Würdest Du Deine Lösung für die vereinbarte Simulations-Funktionsabnahme empfehlen? Begründe Deine Entscheidung anhand Deines Dossiers. Eine Freigabe für den Betrieb realer Maschinen ist nicht Gegenstand dieses Lernnachweises.

OERs zum Thema

Wikipedia: Pflichtenheft

Geprüfte fachliche Quellen

Die folgenden Quellen liefern Grundlagen für das Thema. Der fiktive Ausbildungsfall und seine Testwerte stammen nicht aus diesen Veröffentlichungen.

Quelle	Fachlicher Nutzen
REFA – Pflichtenheft	Definition, Funktion und Bestandteile des Pflichtenhefts; Verweise auf DIN 69901-5 und VDI-Richtlinien.
REFA – Lastenheft	Anforderungen des Auftraggebers und Abgrenzung zum Pflichtenheft.
OPC Foundation – OPC UA	Industrieller Datenaustausch, Informationsmodellierung und technische Vernetzung.
Factory I/O – Sorting Station	Dokumentiertes virtuelles Beispiel zur Sortierung von Werkstücken.
DGUV – FAQ Robotik	Risikobeurteilung, Absicherung und Anforderungen an industrielle Robotikanwendungen.
DGUV Information 209-074	Vertiefende Informationen zu Gefährdungen und sicherem Umgang mit Industrierobotern. Für aktuelle Anforderungen auch die DGUV-FAQ beachten.

Mediennachweise und Nutzungsrechte

Die verwendeten Wikimedia-Commons-Dateien wurden anhand ihrer Dateiseiten und dort angegebenen Lizenzen ausgewählt. Die Rechtehinweise müssen auch bei eigener Weiterverwendung beachtet werden.

Medium	Urheberangabe	Lizenz laut Commons
Conveyor belt moves material in a factory	Shixart1985	CC BY 2.0
Sort conveyor	SuzTL1000R; weitere Angaben auf der Dateiseite beachten	CC BY-SA 4.0
Flowchart de	Erik Streb	CC BY-SA 3.0
Barcode scanner Casio	Raimond Spekking	CC BY-SA 4.0
NetzwerkTopologien	Foobaz und Parzi; Bearbeitung Predatorix	CC BY-SA 4.0
Industrial robot Birmingham museum store	Phil Parker	CC BY 2.0
Quality control check list	Gina Collecchia	CC BY 2.0

Videos: Die verlinkten Videos stammen von Real Games, sps4you und der OPC Foundation beziehungsweise aus deren ausgewiesenen Lernangeboten. Ihre Einbettung bedeutet nicht, dass sie automatisch unter einer freien Creative-Commons-Lizenz stehen. Die Rechte bleiben bei den jeweiligen Rechteinhabern. Für eigene Veröffentlichungen dürfen Videoinhalte nicht ohne passende Erlaubnis kopiert oder neu lizenziert werden.

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