Gegeben sei der in Abbildung 1B2 dargestellte Vorgangsknotennetzplan (MPM: Metra Potential Method).

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1 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 1 von 53 Aufgabe 1B) Arbeitsorganisation (10 Punkte) Gegeben sei der in Abbildung 1B2 dargestellte Vorgangsknotennetzplan (MPM: Metra Potential Method). a) Ergänzen Sie basierend auf der Vorgangsliste (Tabelle 1B1) den in Abbildung 1B2 dargestellten Vorgangsknotennetzplan. Zu diesem Zweck ist im Netzplan (Abbildung 1B2) eine Rückwärts- und Vorwärtsterminierung durchzuführen. Die Darstellung von Überschneidungen ist in Abbildung 1B1 veranschaulicht. (9 Punkte) Abb. 1B1: Darstellung von Überschneidungen Tabelle 1B1: Vorgangsliste Vorgangsnummer Bezeichnung der Aktivität Vorgänger Nachfolger Dauer in Minuten (1) Sommerreifen bereitstellen Start 8 2 (2) Bordwerkzeug bereitstellen Start 5, 6, 8, 9, 10 3 (3) Rostlöser holen Start 4 2 (4) Rostlöser aufsprühen (5) Fahrzeug aufbocken 2 6, 7 2 (6) Radmuttern lösen 2, 4, (7) Winterreifen abnehmen 5, (8) Sommerreifen anbringen 1, 2, (9) Radmuttern festziehen 2, (10) Fahrzeug ablassen 2, 9 Ende 1

2 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 2 von 53 (1) Sommerreifen bereitstellen (8) Sommerreifen anbringen 1 (7) Winterreifen abnehmen 2 1 (6) Radmuttern lösen (0) Start (2) Bordwerkzeug bereitstellen 4 (9) Radmuttern festziehen (11) Ziel (5) Fahrzeug aufbocken (3) Rostlöser holen 2 (10) Fahrzeug ablassen 2 (4) Rostlöser aufsprühen 1 1 Abb. 1B2: Netzplan zu der Vorgangsliste in Tabelle 1B1

3 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 3 von 53 (1) Sommerreifen bereitstellen (8) Sommerreifen anbringen (7) Winterreifen abnehmen (0) Start 0 (2) Bordwerkzeug bereitstellen (6) Radmuttern lösen (9) Radmuttern festziehen (11) Ziel 18 (3) Rostlöser holen (5) Fahrzeug aufbocken (4) Rostlöser aufsprühen (10) Fahrzeug ablassen Abb. 1B2: ausgefüllter Netzplan und kritischer Pfad (0,5 Punkte für jeden vollständig und richtig ausgefüllten Netzknoten und jeweils 0,5 Punkte für jede richtig ergänzte Verbindung der Knoten 1-10, maximal 9 Punkte) (vgl. AW 1, LE 2, Übung) b) Bitte kennzeichnen Sie den kritischen Pfad im Vorgangsknotennetzplan eindeutig (Abbildung 1B2). (1 Punkt) Siehe oben: Abb. 1B2 (1 Punkt für die Kennzeichnung des kritischen Pfads, maximal 1 Punkt) (vgl. AW 1, LE 2, Übung) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 1B

4 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 4 von 53 Aufgabe 1C) Arbeitsorganisation (10 Punkte) Die Hensel Online AG ist ein kleines mittelständisches Unternehmen mit Sitz in München. Das neuste Produkt ist eine Computermaus mit drei Tasten und ansprechendem Design, die lediglich über das Internet bestellt werden kann. Die Hensel Online AG bezieht alle benötigten Bauteile von externen Zulieferern und übernimmt selbst nur noch das Fertigen der Computermaus. Dieses umfasst das Planen der Produktion, das Drucken der Anleitung, den Montageprozess der Computermaus und das Verpacken. Der Fertigungsprozess ist erst seit einigen Tagen angelaufen und noch nicht ausgereift. Zur Verbesserung dieses Prozesses beschließt die Geschäftsführung eine umfassende Re-Organisation der Auftragsabwicklung. Zu diesem Zweck ist im Folgenden eine Aufgabenanalyse nach Objekten und nach der Verrichtung durchzuführen. Zur Durchführung der Aufgabenanalyse nach der Verrichtung und nach Objekten stehen Ihnen sowohl die obigen Informationen, als auch die folgende Beschreibung der Computermaus zur Verfügung. Beschreibung der Computermaus Die Computermaus besteht aus einem Ober- und einem Unterteil. Im Unterteil ist wahlweise eine Kugel gelagert oder eine Laserdiode angebracht. Während für die Kugel nur eine Steuereinheit existiert, kann der Kunde bei der Laserdiode zwischen zwei Steuereinheiten (Steuereinheit A oder Steuereinheit B) wählen, die sich in ihrer Genauigkeit unterscheiden. Die Steuereinheiten übermitteln entsprechende Steuerbefehle zur Bewegung des Cursors am Bildschirm und sind entweder an der Kugellagerung oder an der Laserdiode angebracht. Am Oberteil werden drei unterschiedliche Tasten (Taste links, Taste mitte und Taste rechts) befestigt. Um die Beweglichkeit der Tasten zu gewährleisten, werden drei baugleiche Lager am Oberteil befestigt. Unter jeder Taste befindet sich ein Wegaufnehmer. Dieser wird am Oberteil befestigt und registriert den Tastengebrauch durch den Benutzer. Um eine hohe Qualität zu gewährleisten, werden Ober- und Unterteil erst vereinigt, wenn diese komplett vormontiert sind. Kugellagerung oder Laserdiode werden erst nach der Vereinigung mit der Steuereinheit am Unterteil montiert. Alle Bauteile sind so konstruiert, dass die Montage durch einen Einrastvorgang in einer Nut erfolgt. Dies bedeutet, dass keine Zusatzteile zur Montage benötigt werden.

5 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 5 von 53 a) Führen Sie auf Grundlage der obigen Informationen eine Aufgabenanalyse nach der Verrichtung durch. Führen Sie dazu Abbildung 1C1 weiter aus. (4,5 Punkte) Abb. 1C1: Aufgabenanalyse nach der Verrichtung

6 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 6 von 53 Abb. 1C1: Aufgabenanalyse nach der Verrichtung (je richtig angeordnetem Element 0,5 Punkte, insgesamt max. 4,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW 1, LE 3, Folie 8 und Übung)

7 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 7 von 53 b) Führen Sie auf Grundlage der obigen Informationen eine Aufgabenanalyse nach Objekten durch. Führen Sie dazu Abbildung 1C2 weiter aus. (4,5 Punkte) Abb. 1C2: Aufgabenanalyse nach Objekten

8 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 8 von 53 Abb. 1C2: Aufgabenanalyse nach Objekten (je richtig angeordnetem Element 0,5 Punkte, insgesamt max. 4,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW 1, LE 3, Folie 9 und Übung)

9 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 9 von 53 c) Nennen Sie neben der Verrichtungs- und der Objektanalyse zwei weitere Dimensionen der Aufgabenanalyse. (1 Punkt) Ranganalyse Phasenanalyse Zweckbeziehungsanalyse (0,5 Punkte für die korrekte Antwort, insgesamt max. 1 Punkt) (vgl. Vorlesung AW 1, LE 3, Folie 7) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 1C

10 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 10 von 53 Aufgabe 2A) Ablauforganisation und Zeitmanagement (5 Punkte) Analysieren Sie den nachfolgend beschriebenen Arbeitsvorgang mit Hilfe des MTM-Grundverfahrens. Tragen Sie zur Bearbeitung der Aufgabe die fehlenden Kodierungen und Zeitwerte in Tabelle 2A1 ein. Verwenden Sie zur Bearbeitung der Aufgabe die Tabellen 2A2 bis 2A6. (5 Punkte) Mit der rechten Hand wird ein 20 cm von der rechten Hand entfernter, allein auf dem Tisch liegender Bolzen aufgenommen, über 40 cm zu einer Bohrung transportiert und dort hineingesteckt. Zum Hineinstecken ist ein Nachgreifen des Bolzens sowie leichter Druck notwendig. Tabelle 2A1: Analyse des Montageprozesses Kodierung (Kürzel) Zeitwerte (in TMU) RL1 2,0

11 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 11 von 53 Tabelle 2A2: Hinlangen Beweg.- Länge in cm R-A R-B Normzeitwerte in TMU R-C R-D R-E mr-a R-Am mr-b R-Bm m-wert für B bis 2 2,0 2,0 2,0 2,0 1,6 1,6 0,4 4 3,4 3,4 5,1 3,2 3,0 2,4 1,0 6 4,5 4,5 6,5 4,4 3,9 3,1 1,4 8 5,5 5,5 7,5 5,5 4,6 3,7 1,8 10 6,1 6,3 8,4 6,8 4,9 4,3 2,0 12 6,4 7,4 9,1 7,3 5,2 4,8 2,6 14 6,8 8,2 9,7 7,8 5,5 5,4 2,8 16 7,1 8,8 10,3 8,2 5,8 5,9 2,9 18 7,5 9,4 10,8 8,7 6,1 6,5 2,9 20 7,8 10,0 11,4 9,2 6,5 7,1 2,9 22 8,1 10,5 11,9 9,7 6,8 7,7 2,8 24 8,5 11,1 12,5 10,2 7,1 8,2 2,9 26 8,8 11,7 13,0 10,7 7,4 8,8 2,9 28 9,2 12,2 13,6 11,2 7,7 9,4 2,8 30 9,5 12,8 14,1 11,7 8,0 9,9 2, ,4 14,2 15,5 12,9 8,8 11,4 2, ,3 15,6 16,8 14,1 9,6 12,8 2, ,1 17,0 18,2 15,3 10,4 14,2 2, ,0 18,4 19,6 16,5 11,2 15,7 2, ,9 19,8 20,9 17,8 12,0 17,1 2, ,7 21,2 22,3 19,0 12,8 18,5 2, ,6 22,6 23,6 20,2 13,5 19,9 2, ,5 24,1 25,0 21,4 14,3 21,4 2, ,3 25,5 26,4 22,6 15,1 22,8 2, ,2 26,9 27,7 23,9 15,9 24,2 2,7 Beschreibung der Fälle A Hinlangen zu einem allein stehenden Gegenstand, der sich immer an einem genau bestimmten Ort befindet, in der anderen Hand liegt oder auf dem die andere Hand ruht. B Hinlangen zu einem allein stehenden Gegenstand, der sich an einem von Arbeitsgang zu Arbeitsgang veränderten Ort befindet. C Hinlangen zu einem Gegenstand, der mit gleichen oder ähnlichen Gegenständen so vermischt liegt, dass er ausgewählt werden muss. D Hinlangen zu einem Gegenstand, der klein ist oder sehr genau oder mit Vorsicht gegriffen werden muss. E Verlegen der Hand in eine nicht bestimmte Lage, sei es zur Erlangung des Gleichgewichts, zur Vorbereitung der folgenden Bewegung oder um die Hand aus der Arbeitszone zu entfernen. Tabelle 2A3: Greifen Symbol TMU Beschreibung der Fälle G1A 2,0 Z ufassgriff: Greifen eines leicht zu fassenden, allein liegenden Gegenstandes G1B Greifen eines sehr kleinen Gegenstandes oder eines Gegenstandes, der flach 3,5 auf einer Ebene liegt. G1C1 7,3 > 12 mm Ø Greifen eines ungefähr zylindrischen Gegenstandes, wobei G1C2 8,7 6 bis 12 mm Ø dies durch Hindernisse von einer Seite und von unten G1C3 10,8 < 6 mm Ø erschwert wird. G2 5,6 Nachgreifen: Verlegen des Kontrollpunktes an einem Gegenstand, ohne die Kontrolle über diesen zu verlieren G3 5,6 Übergabegriff: Eine Hand übernimmt die Kontrolle über einen Gegenstand, während die andere Hand diese aufgibt. G4A 7,3 > 25x25x25 mm Auswählgriff: G4B 9,1 6x6x3 bis 25x25x25 mm Greifen eines mit anderen vermischten Gegenstandes, so dass dieser ausgesucht und ausgewählt G4C 12,9 < 6x6x3 mm werden muss. G5 0,0 Berührungsgriff: Durch Berührung genügend Kontrolle über einen Gegenstand erhalten, so dass die nachfolgend Grundbewegung ausgeführt werden kann.

12 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 12 von 53 Tabelle 2A4: Loslassen Symbol TMU Beschreibung Symbol TMU Beschreibung RL1 2 Durch Öffnen der Finger RL2 0,0 Durch Aufheben des Kontaktes Tabelle 2A5: Bringen Beweg.- Länge in cm M-A Normzeitwerte in TMU mm-b M-B M-C M-Bm m-wert für B bis 2 2,0 2,0 2,0 1,7 0,3 4 3,1 4,0 4,5 2,8 1,2 6 4,1 5,0 5,8 3,1 1,9 8 5,1 5,9 6,9 3,7 2,2 10 6,0 6,8 7,9 4,3 2,5 12 6,9 7,7 8,8 4,9 2,8 14 7,7 8,5 9,8 5,4 3,1 16 8,3 9,2 10,5 6,0 3,2 18 9,0 9,8 11,1 6,5 3,3 20 9,6 10,5 11,7 7,1 3, ,2 11,2 12,4 7,6 3, ,8 11,8 13,0 8,2 3, ,5 12,3 13,7 8,7 3, ,1 12,8 14,4 9,3 3, ,7 13,3 15,1 9,8 3, ,3 14,5 16,8 11,2 3, ,8 15,6 18,5 12,6 3, ,4 16,8 20,1 14,0 2, ,0 18,0 21,8 15,4 2, ,5 19,2 23,5 16,8 2, ,1 20,4 25,2 18,2 2, ,6 21,6 26,9 19,5 2, ,2 22,8 28,6 20,9 1, ,7 24,0 30,3 22,3 1, ,3 25,2 32,0 23,7 1,5 Gewicht bis dan mit Kraftaufwand Faktor W Konstante K 1 1,00 0,0 2 1,04 1,6 4 1,07 2,8 6 1,12 4,3 8 1,17 5,8 10 1,22 7,3 12 1,27 8,8 14 1,32 10,4 16 1,36 11,9 18 1,41 13,4 20 1,46 14,9 22 1,51 16,4 Beschreibung der Fälle A Einen Gegenstand zur anderen Hand oder gegen einen Anschlag bringen. B Einen Gegenstand in eine ungefähre oder unbestimmte Lage bringen. C Einen Gegenstand in eine genau bestimmte Lage bringen. Tabelle 2A6: Fügen Symbol Passung Beschreibung Anfügen mm Symmetrie E D P1 P2 P3 lose eng fest kein Druck notwendig leichter Druck notwendig starker Druck notwendig = ± 6,0 = ± 1,5 = ± 4,0 S 5,6 11,2 SS 9,1 14,7 NS 10,4 16,0 S 16,2 21,8 SS 19,7 25,3 NS 21,0 26,6 S 43,0 48,6 SS 46,5 52,1 NS 47,8 53,4

13 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 13 von 53 Tabelle 2A1: Analyse des Arbeitsvorgangs Kodierung (Kürzel) Zeitwerte (in TMU) R20B 10,0 G1A 2,0 M40C 18,5 G2 5,6 P2SE 16,2 Oder P2SD = 21,8 RL1 2,0 (je richtiger Kodierung und je richtigem Zeitwert 0,5 Punkte, max. 5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 6, Folie 15 ff.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 2A

14 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 14 von 53 Aufgabe 2B) Ablauforganisation und Zeitmanagement (10 Punkte) a) Nach REFA werden für den Menschen verschiedene Ablaufarten unterschieden. Bitte ergänzen Sie diese in der vorgegebenen Ablaufgliederung in Abbildung 2B1. Beachten Sie dabei die Zuordnung zu den angegebenen Abkürzungen. (4 Punkte) MH Tätigkeit MT MN MZ im Einsatz MI MA Mensch M außer Einsatz ML Unterbrechen der Tätigkeit MK MS ME Betriebsruhe MR MP MX Abb. 2B1: Ablaufgliederung des Menschen Haupttätigkeit MH Tätigkeit MT Nebentätigkeit MN Zusätzliche Tätigkeiten MZ im Einsatz MI Ablaufbedingtes Unterbrechen MA Störungsbedingtes außer Einsatz ML Unterbrechen Unterbrechen MK der Tätigkeit Mensch M Erholen MS ME Betriebsruhe MR Persönlich bedingtes Unterbrechen MP nicht erkennbar MX Abb.: Abb. 2B1: Ablaufgliederung des Menschen (je richtiger Zuordnung 0,5 Punkte, max. 4 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 5, Folie 11)

15 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 15 von 53 b) Welche weiteren Ablaufgliederungen kennen Sie? (1 Punkt) Ablaufgliederung bezogen auf: Ablaufgliederung bezogen auf: Ablaufgliederung bezogen auf: das Arbeitsobjekt Ablaufgliederung bezogen auf: das Arbeits-/Betriebsmittel (je Nennung 0,5 Punkte, max. 1 Punkt) (vgl. Vorlesung AW1, LE 5, Folie 7ff.) c) Die Firma Schraubfix hat eine Anfrage erhalten, ob ein Eilauftrag angenommen und innerhalb von drei Tagen bearbeitet werden kann. Das dazu notwendige Material liegt in ausreichender Menge im Lager und die Maschinen sind zur betrachteten Zeit nicht ausgelastet. Zur Bearbeitung des Auftrags stehen maximal zwei Mitarbeiter zur Verfügung. Prüfen Sie, ob der Auftrag innerhalb der gesetzten Frist (drei Tage = 24 Stunden Arbeitszeit) bearbeitet werden kann. Nutzen Sie die angegebenen Daten und geben Sie an, ob das Unternehmen den Auftrag hinsichtlich der Personalkapazität annehmen kann. Rüstzeiten sind zu vernachlässigen. (3 Punkte) Grundzeit je Einheit: 3 min Verteilzeitzuschlag: 7% Erholzeitzuschlag: 5% Auftragsmenge: 700 Stück 3min (1 0,07 0,05) 3,36 min (1 Punkt) 3,36 min min 39,2h (0,5 Punkte) 39,2h 2 19, 6h (0,5 Punkte) 19,6h 24h (0,5 Punkte) Der Auftrag kann hinsichtlich der Personalkapazität angenommen werden. (0,5 Punkte) (max. 3 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 5, Folie 16)

16 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 16 von 53 d) Nennen Sie zusätzlich zu der in Teil c) durchgeführten Terminplanung vier weitere Anwendungsbereiche von Zeitdaten. (2 Punkte) Anwendungsbereich 1: Anwendungsbereich 2: Anwendungsbereich 3: Anwendungsbereich 4: Digitale Fabrik Arbeitsplanerstellung Arbeitsplatz- und Maschinenbelegung Personalplanung Entlohnung Kostenrechnung (je Nennung 0,5 Punkte, max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 5, Folie 4) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 2B

17 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 17 von 53 Aufgabe 2C) Ablauforganisation und Zeitmanagement (10 Punkte) Überführen Sie den in Abbildung 2C1 dargestellten Prüfprozess, der mittels DIN modelliert wurde, in eine Darstellung nach der Methode der ereignisgesteuerten Prozessketten (eepk) (10 Punkte). Prüffeld Platine von bereitgestellter Palette nehmen und zum Prüffeld bringen Nacharbeits - abteilung Montage Funktionstest mit Platine durchführen Platine funktionstüchtig? Nein Ja Platine zum Montageplatz transportieren Fehler in Datei Fehlerliste.doc dokumentieren Fehlerliste..doc Platine nachlöten Platine in Gehäuse montieren Abb. 2C1: Modellierter Arbeitsprozess - DIN 66001

18 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 18 von 53 Platine liegt auf Palette bereit Platine von Palette nehmen und zum Prüfplatz bringen Prüffeld Platine liegt am Prüfplatz bereit x Funktionstest mit Platine durchführen Prüffeld x Platine ist funktionstüchtig Platine ist nicht funktionstüchtig Platine zum Montageplatz transportieren Datei Fehlerliste..doc Fehler in Datei Fehlerliste.doc dokumentieren Nacharbeitsabteilung Platine liegt am Montageplatz bereit Fehler ist dokumentiert Platine in Gehäuse montieren Montage Platine nachlöten Platine ist nachgelötet Abb. 2C2: Modellierter Arbeitsprozess - eepk Notation (jeweils 0,5 Punkte für jedes richtige Element mit richtig zugeordneter ausgehender Verbindung, soweit erforderlich; insgesamt 10 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 4, Folie 13 ff.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 2C

19 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 19 von 53 Aufgabe 3A) Entgelt, Arbeitsschutz und Arbeitsökologie (5 Punkte) Eine Aufgabe von Mitarbeitern einer Gießerei ist die Säuberung von Gussstücken. Das Unternehmen zahlt den Mitarbeitern für die gesäuberten Gussstücke aktuell weder einen festen Zeitlohn noch einen Prämienlohn, sondern einen Akkordlohn. Die Mitarbeiter fordern aber einen Stundenlohn von 7,50. Aufgrund von Erfahrungswerten wurde die Normalleistung eines durchschnittlich schnell arbeitenden Mitarbeiters bei 125 Stück pro Stunde angesetzt. Bei der Normalleistung soll der Akkordlohn dem Zeitlohn entsprechen. a) Aufgrund einer Produktveränderung wird die durchschnittliche Normalleistung eines Mitarbeiters auf einen um 20 Prozent erhöhten Wert neu festgesetzt. Welche Entgeltform würden Sie unter diesen Bedingungen Mitarbeitern empfehlen, die Teile Teile in der Stunde schaffen? Geben Sie den Rechenweg an und stellen Sie den Stundenverdienst in Abhängigkeit von der Anzahl geputzter Gussteile (Leistungsergebnis) in dem Koordinatensystem (Abbildung 3A1) bei Akkord- und Zeitlohn dar. (2 Punkte)

20 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 20 von 53 Abb. 3A1: Stundenverdienst in Abhängigkeit von der Anzahl geputzter Gussteile bei Akkord-, Zeit- und Prämienlohn Neue durchschnittliche Normalleistung: 1) 125Stk./h* 1,2 = 150Stk/h Zeitlohn: 7,50 / h Akkordlohn: (7,50 / h) / 150 Teile * 170 Teile = 8,50 / h Dem Mitarbeiter mit 170 Teilen ist der Akkordlohn zu empfehlen. 2) (7,50 / h) / 150 Teile * 145 Teile = 7,25 / h Dem Mitarbeiter mit 145 Teilen ist der feste Stundenlohn von 7,50 zu empfehlen. Abb.: 3A1: Stundenverdienst in Abhängigkeit von der Anzahl geputzter Gussteile bei Akkord-, Zeit- und Prämienlohn (je Rechnung 0,5 Punkte, je Zeichnung 0,5 Punkte, max. 2 Punkte) (vgl. Übung AW1, LE7)

21 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 21 von 53 b) Ab welcher Stückzahl ist für die Mitarbeiter ein Prämienlohn interessant, für den Fall, dass eine über die Normalleistung (vgl. Akkordlohn) hinausgehende Mehrleistung mit einer stufenförmigen Prämienlohnlinie honoriert wird? Jeweils eine Stufe (5 geputzte Teile) entspricht einer Prämie von 0,30. Der Basislohn soll 7,50 / h betragen. Stellen Sie zunächst den Stundenverdienst in Abhängigkeit von der Anzahl geputzter Gussteile (Leistungsergebnis) bei Prämienlohn in Abbildung 3A1 dar. Bestimmen Sie anschließend für die kritische Stelle (174 Teile) die Werte für den Prämien- und Akkordlohn rechnerisch. (2 Punkte) Akkordlohn: 174 Teile: 7,50 / 150 Teile * 174 Teile = 8,70 Prämienlohn: ( ) Teile / (5 Teile / Stufe) = 4,8 4 Stufen Ab 170 Teile: 7, * 0,3 = 8,70 Der Prämienlohn wird an dieser Stelle vom Akkordlohn nicht mehr überschritten. Somit ist ab 170 Teilen der Prämienlohn für die Mitarbeiter interessant. (je Rechnung 0,5 Punkte, richtige Schlussfolgerung 0,5 Punkte, Zeichnung 0,5 Punkte, max. 2 Punkte) (vgl. Übung AW1, LE7) c) Wo finden Zeitlohn und Akkordlohn jeweils ihr Hauptanwendungsgebiet (jeweils eine Nennung)? (1 Punkt) Zeitlohn: Anreize zur Steigerung der Leistung nicht zweckmäßig Leistung schwer messbar oder zu aufwendig Tätigkeiten mit erhöhter Unfallgefahr Arbeitstätigkeit = Einsatzbereitschaft

22 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 22 von 53 Akkordlohn: Akkordfähigkeit der Arbeitsverrichtung, d.h. Mengen bzw. Zeiten sind beeinflussbar und Arbeitsverfahren und -methoden sind im voraus bekannt Akkordreife, d.h. der Arbeitende ist eingearbeitet und die Arbeitsabläufe sind effizient gestaltet, so dass die Arbeit ohne Störungen ausgeführt werden kann (vgl. Übung AW1, LE 7, Folie 6) (je Nennung 0,5 Punkte, max. 1 Punkt) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 3A

23 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 23 von 53 Aufgabe 3B) Entgelt, Arbeitsschutz und Arbeitsökologie (10 Punkte) Bei der Montage eines Planetengetriebes werden die einzelnen Bauteile an die vorgesehenen Montageplätze geliefert und dort sequentiell zusammengefügt. Die Montagelinie besteht aus insgesamt fünf Montageplätzen, die durch Puffer voneinander entkoppelt sind. Die Wahrscheinlichkeiten der Nichtverfügbarkeit werden durch die Variablen U 1, U 2, U 3, U 4 und U 5 repräsentiert (Abbildung 3B1). Abb. 3B1: Modell der Montageplätze a) Berechnen Sie die untere Schranke der Nichtverfügbarkeitswahrscheinlichkeit [ U ges ] der gesamten Montageanlage, indem Sie davon ausgehen, dass die Schadensereignisse unabhängig sind. (2 Punkte) U ges 1 n 1 1U i i U i i 1 1 U 1 U 1 U 1 U 1 U ,9280 0,072 7,2% 1 0, , , , , 012 0, 989 0, 986 0, 991 0, 972 0, (1 Punkt für Rechnung, 1 Punkt für richtiges Ergebnis, max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 8, Folie 21) 5

24 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 24 von 53 Die Wahrscheinlichkeit der Nichtverfügbarkeit der gesamten Montageanlage erscheint dem Montageleiter zu hoch. Grund hierfür ist die hohe Wahrscheinlichkeit der Nichtverfügbarkeit [ U 4] von Montageplatz 4. Wie kann Montageplatz 4 unter Beibehaltung der Montagereihenfolge (siehe Abbildung 3B1) durch einen zusätzlichen Montageplatz gleicher Wahrscheinlichkeit der Nichtverfügbarkeit erweitert werden, damit U 4 auf neu U 4 reduziert werden kann? b) Skizzieren Sie zunächst Ihre Lösung. (1 Punkt) Abb.: 3B2: Montageplatz 4 als UND-Knoten (1 Punkt für Parallelschaltung) (vgl. Vorlesung AW1, LE 8, Folien 20 f.)

25 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 25 von 53 c) Berechnen Sie anschließend die neue Wahrscheinlichkeit der Nichtverfügbarkeit neu U 4 sowie die Wahrscheinlichkeiten der Nichtverfügbarkeit der einzelnen Montageplätze U 4, 1 und U 4, 2 jeweils für den Fall, dass die neue Wahrscheinlichkeit der Nichtverfügbarkeit der gesamten Anlage auf U 0,046 reduziert werden soll. (5 Punkte) neu ges U ges 1 1 5, neu 1 1 U i i 1 1 U 1 U 1 U 1 U, neu 1 U , , , 009 1U 1 0, 012 4, neu 1 0, 989 0, 986 0, U ,, neu 1 0,955 1 U, neu 4 0,045 0,955U, neu 0,046 4 U, neu 0,001 0,1% 4 2 U, neu 0,001 0,1% 4 U i U U 4,1 4,2 i 1 U U 0,001 0,032 3,2% 4,1 4, (2 Punkte für Berechnung von U 4,neu, 1 Punkt für richtiges Ergebnis von U 4,neu, 1 Punkt Berechnung von U 4,1 bzw. U 4,2, 1 Punkt für richtiges Ergebnis von U 4,1 und U 4,2, max. 5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 8, Folien 20 f.)

26 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 26 von 53 d) Skizzieren Sie in Abbildung 3B2 und Abbildung 3B3 grob die Wahrscheinlichkeit der Nichtverfügbarkeit [U] über der Anzahl [n] der Subsysteme für den Fall redundanter und verketteter Subsysteme mit jeweils konstantem U. (2 Punkte) Abb. 3B2: Wahrscheinlichkeit der Nichtverfügbarkeit U über der Anzahl n redundanter Subsysteme Abb. 3B3: Wahrscheinlichkeit der Nichtverfügbarkeit U über der Anzahl n verketteter Subsysteme

27 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 27 von 53 Abb.: 3B3: Wahrscheinlichkeit der Nichtverfügbarkeit U über der Anzahl n redundanter Subsysteme Abb.: 3B4: Wahrscheinlichkeit der Nichtverfügbarkeit U über der Anzahl n verketteter Subsysteme (1 Punkt für exponentiell gegen Null laufenden Graphen, 1 Punkt für linear ansteigenden Graphen, y-achsenabschnitt ungleich Null, max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 8, Folien 20 f.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 3B

28 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 28 von 53 Aufgabe 3C) Entgelt, Arbeitsschutz und Arbeitsökologie (10 Punkte) Eine Untersuchung des Arbeitsplatzes eines Baggerfahrers, der täglich 8 h seinen Bagger führt, ergab eine erhebliche Lärmbelastung im Führerhaus. Im Rahmen einer Spektralanalyse wurde das in Abbildung 3C1 dargestellte Oktavspektrum ermittelt. Abb. 3C1: Unbewerteter Schallpegel im Führerhaus eines Baggers Abb. 3C2: A-Filter nach DIN 61672

29 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 29 von 53 a) Ermitteln Sie unter Zuhilfenahme der Abbildungen 3C1 und 3C2 die A-bewerteten Schallpegel und setzen Sie diese Werte in Tabelle 3C1 ein. (4 Punkte) Tabelle 3C1: Unbewerteter und A-bewerteter Pegel Frequenz [Hz] Unbewerteter Pegel [db] A-bewerteter Pegel [db]

30 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 30 von 53 Tabelle 3C1: Unbewerteter und A-bewerteter Pegel Frequenz [Hz] Unbewerteter Pegel [db] A-bewerteter Pegel [db] 10 Lp/10 für Aufgabe b) (0,5 Punkte je richtig eingetragener Zeile. max. 4 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 9, Übung) b) Berechnen Sie aus den A-bewerteten Schallpegeln der einzelnen Frequenzen den A-bewerteten Gesamtschalldruckpegel. Verwenden Sie hierzu die folgende Formel: L pages 10 log n i 1 10 LpAi 10 Stellen Sie den Rechenweg eindeutig dar! (3 Punkte) L pa =10*log( )=86,15 db A bzw. 86 db A (2 Punkte für Rechenweg, 1 Punkt für richtiges Ergebnis, max. 3 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 9, Übung)

31 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 31 von 53 c) Nennen Sie zwei Maßnahmen, die bei dem in Aufgabenteil b) auftretenden Pegel getroffen werden müssen. Begründen Sie die Wahl der genannten Maßnahmen. (2 Punkte) Falls Aufgabenteil b) nicht gelöst wurde, so gehen Sie bitte von einem Pegel von 85 db A aus. Maßnahmen Begründungen Tragepflicht für persönliche Gehörschutzmittel Kennzeichnungspflicht des Lärmbereichs Durchführungspflicht arbeitsmedizinischer Vorsorgeuntersuchungen Aufstellen von Lärmminderungsprogrammen Begründung: Pegel aus Aufgabe b) übersteigt die obere Auslöseschwelle nach Richtlinie 2003/10/EG. (je richtiger Nennung der Maßnahmen 0,5 Punkte, 1 Punkt für Begründung max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 9, Folie 24) d) Nennen Sie eine organisatorische Maßnahme, durch die sich die Lärmbelastung für den Baggerfahrer senken lässt. (1 Punkt) Arbeitsplatzwechsel während des Arbeitstages (1 Punkt) (vgl. Vorlesung AW1, LE 9, Folie 23) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 3C

32 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 32 von 53 Aufgabe 4A) Produktions- und Produktergonomie (5 Punkte) a) Grundlage körperlicher Arbeit ist die Muskelkontraktion. Dabei unterscheidet man zwei Arten von Kontraktionen. Nennen Sie diese und erklären Sie für jede Art, ob und warum Arbeit im physikalischen Sinne geleistet wird. Nutzen Sie dafür die Tabelle 4A1 und achten Sie auf die richtige Zuordnung zu den vorgegebenen schematischen Abbildungen. (2 Punkte) Tabelle 4A1: Unterscheidung von Muskelkontraktionsarten Schematische Abbildung Kontraktionsart Wird physikalische Arbeit geleistet?

33 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 33 von 53 Tabelle 4A1: Unterscheidung von Muskelkontraktionsarten Schematische Abbildung Kontraktionsart isometrisch isotonisch Wird physikalische Arbeit geleistet? Warum? Nein: Muskel bleibt in der Länge konstant Ja: Muskel wird verkürzt Arbeit = Kraft * Weg (je 0,5 Punkte pro Kontraktionsart, je 0,5 Punkte für richtige Antwort inklusive Begründung, max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW I, LE 10, Folie 7) b) Nennen Sie in Tabelle 4A2 die drei Prinzipien zur physiologischen Arbeitsgestaltung und dazu jeweils eine Gestaltungsempfehlung. (3 Punkte) Tabelle 4A2: Prinzipien zur physiologischen Arbeitsgestaltung und dazugehörige Gestaltungsempfehlungen Prinzip Gestaltungsempfehlung

34 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 34 von 53 Tabelle 4A2: Prinzipien zur physiologischen Arbeitsgestaltung und dazugehörige Gestaltungsempfehlungen Prinzip Gestaltung der Arbeitsabfolge mit dem Ziel der minimalen Ermüdung Gestaltungsempfehlung Statt seltener, langer Pausen besser kurzzyklische Arbeits- und Erholungszeiten Wahl des Arbeitsverfahrens mit dem günstigsten Wirkungsgrad Vermeidung energetisch ungünstiger Arbeitsformen Wahl der Muskelgruppe nach maximaler Kraftentfaltung Wahl einer optimalen Gelenkstellung für den Krafteinsatz Wahl einer günstigen Arbeitsgeschwindigkeit Minimierung statischer Arbeit Optimierung der Kraftflüsse Vermeidung von Körperhaltungen gegen die Schwerkraft Nutzung der Schwerkraft von Körperund Lastgewicht (je 0,5 Punkte pro Prinzip, je 0,5 Punkte für je eine richtige Gestaltungsempfehlung, max. 3 Punkte) (vgl. Vorlesung AW I, LE 10, Folien 12 ff.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 4A

35 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 35 von 53 Aufgabe 4B) Produktions- und Produktergonomie (10 Punkte) In der Montage der Maschinenbau GmbH werden in großen Mengen Schrauben verbaut. Die Schrauben werden in Behältern (Länge: 35 cm, Breite: 25 cm, Höhe: 20 cm), sogenannten Schütten bereitgestellt. Eine volle Schütte wiegt 11 kg. Im Verlauf des Produktionsprozesses treten unter anderem folgende Handhabungssituationen auf. Verrichtung 1: Tragen einer vollen Schütte vom Wareneingangslager bis zur Pufferstation in der Montagehalle; rutschfester Boden, ausreichende Beleuchtung; Wegstrecke: 10m Verrichtung 2: Heben einer vollen Schütte vom Fußboden auf einen Arbeitstisch (Höhe: 80 cm) bei eingeschränktem Bewegungsraum Zur Beurteilung der Arbeitsbedingungen bei der manuellen Handhabung von Lasten stellt die Leitmerkmalmethode (LMM) die Tabellen 4B1-4B5 bereit. Bearbeiten Sie unter Anwendung der Leitmerkmalmethode (LMM) und der zugehörigen Tabellen 4B1 bis 4B5 die Teilaufgaben a) bis e). Tabelle 4B1: Bestimmung der Zeitwichtung Hebe- oder Umsetzvorgänge (<5s) Anzahl am Arbeitstag Tragen (>5m) Gesamtweg am Arbeitstag Zeitwichtung < 10 < 300 m 1 10 bis < m bis < 1 km 2 40 bis < km bis < 4 km bis < km bis < 8 km bis < km bis < 16 km 8 >= 1000 >= 16 km 10

36 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 36 von 53 Tabelle 4B2: Bestimmung der Lastwichtung Lastgewicht für Männer Lastgewicht für Frauen Lastwichtung < 10 kg < 5 kg 1 10 kg bis < 20 kg 5 kg bis < 10 kg 2 20 kg bis < 30 kg 10 kg bis < 15 kg 4 30 kg bis < 40 kg 15 kg bis < 25 kg 7 >= 40 kg >= 25 kg 25 Tabelle 4B3: Bestimmung der Haltungswichtung Körperhaltung, Position der Last Oberkörper aufrecht, nicht verdreht Last am Körper Stehen oder Gehen weniger Schritte (max. 5m) geringes Vorneigen oder Verdrehen des Oberkörpers Last am Körper oder körpernah Sitzen, Stehen oder Gehen längerer Wege tiefes Beugen oder weites Vorneigen geringe Vorneigung mit gleichzeitigem Verdrehen des Oberkörpers Last körperfern oder über Schulterhöhe Sitzen oder Stehen weites Vorneigen mit gleichzeitigem Verdrehen des Oberkörpers Last körperfern eingeschränkte Haltungsstabilität beim Stehen Hocken oder Knien Haltungswichtung

37 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 37 von 53 Tabelle 4B4: Bestimmung der Ausführungsbedingungswichtung Ausführungsbedingung gute ergonomische Bedingungen, z.b. ausreichend Platz, ebener rutschfester Boden, ausreichend beleuchtet, gute Griffbedingungen Einschränkung der Bewegungsfreiheit und ungünstige ergonomische Bedingungen (z.b. 1.: Bewegungsraum durch zu geringe Höhe oder durch eine Arbeitsfläche unter 1,5m² eingeschränkt oder 2.: Standsicherheit durch unebenen, weichen Boden eingeschränkt) stark eingeschränkte Bewegungsfreiheit und/oder Instabilität des Lastschwerpunktes (z.b. Patiententransfer) Ausführungsbed.wichtung Tabelle 4B5: Bewertung Risikobereich Punktwert Beschreibung 1 < 10 Geringe Belastung, Gesundheitsgefährdung durch körperliche Überbeanspruchung ist unwahrscheinlich bis < 25 Erhöhte Belastung, eine körperliche Überbeanspruchung ist bei vermindert belastbaren Personen möglich. Für diesen Personenkreis sind Gestaltungsmaßnahmen sinnvoll bis < 50 Wesentlich erhöhte Belastung, körperliche Überbeanspruchung ist auch für normal belastbare Personen möglich. Gestaltungsmaßnahmen sind angezeigt. 4 >= 50 Hohe Belastung, körperliche Überbeanspruchung ist wahrscheinlich. Gestaltungsmaßnahmen sind erforderlich.

38 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 38 von 53 a) Ermitteln Sie die Wichtungen nach der LMM und tragen Sie die Werte in Tabelle 4B6 ein. (3 Punkte) Tabelle 4B6: Last-, Haltungs- und Ausführungsbedingungswichtung Wichtung Verrichtung 1 Tragen Verrichtung 2 Heben Lastwichtung für Männer Lastwichtung für Frauen Haltungswichtung Tabelle 4B6: Last-, Haltungs- und Ausführungsbedingungswichtung Wichtung Verrichtung 1 Tragen Verrichtung 2 Heben Lastwichtung für Männer 2 Lastwichtung für Frauen 4 Haltungswichtung 2 4 Ausführungsbedingungswichtung Ausführungsbedingungswichtung 0 1 (0,5 Punkte je richtigem Wert, max. 3 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 10, Folien 27ff.) b) Geben Sie die Formel für die Berechnung des Punktwertes an. (1 Punkt) Punktwert = (Lastwichtg. + Haltungswichtg. + Ausführungsbed.wichtg.) * Zeitwichtung (1 Punkt für vollständig richtige Formel) (vgl. Vorlesung AW1, LE 10, Folie 29)

39 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 39 von 53 c) Frau Müller (35 Jahre) arbeitet im Lager und ist als normal belastbar einzustufen. Sie führt die Verrichtung 1 (Tragen einer vollen Schütte) an einem Arbeitstag durchschnittlich 10mal aus. Ermitteln Sie die Zeitwichtung, den Punktwert und den Risikobereich nach LMM. (1,5 Punkte) Zeitwichtung: Punktwert: Risikobereich: Zeitwichtung: 1 [Gesamtweg pro Arbeitstag: 10 * 10m = 100m] Punktwert: 6 [PW = ( ) * 1 = 6] Risikobereich: 1 (vgl. Vorlesung AW1, LE 10, Folie 29) (0,5 Punkte) (0,5 Punkte) (0,5 Punkte) d) Gehen Sie davon aus, dass der in Aufgabenteil c) ermittelte Punktwert für die Teiltätigkeit von Frau Müller keine Gesundheitsgefährdung durch körperliche Überbeanspruchung induziert. Warum kann es dennoch sinnvoll sein, den Transport der Schütten durch ein Transportmittel zu unterstützen? Nennen Sie drei Argumente. (3 Punkte) Vermeidung von Gefährdungen auch bei steigender Anzahl zu transportierender Behälter 2. Beschleunigung des Transportvorgangs (mehrere Behälter gleichzeitig) 3. Gesamttätigkeit weist ggf. weitere Belastungen auf; Reduzierung der Gesamtbelastung

40 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 40 von 53 oder 4. Gesundheitsbewusstes Verhalten wird gefördert 5. Tätigkeit kann auch von anderen, ggf. vermindert belastbaren (z. B. älteren oder leistungsgeminderten) Beschäftigten durchgeführt werden (Flexibilitätssteigerung) 6. Reduzierte Belastung kann ggf. Wohlempfinden/Zufriedenheit steigern 7. Einfache Transportmittel sind im Vergleich zu anderen Gestaltungsmaßnahmen kostengünstig und flexibel nutzbar (1 Punkt je Argument, max. 3 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 9 und 10, Transferleistung) e) Ein 37 Jahre alter Produktionsmitarbeiter ist ebenfalls als normal belastbar einzustufen. Wie oft darf er die Hebeverrichtung 2 an einem Arbeitstag maximal ausführen, wenn eine wesentlich erhöhte Belastung (nach der LMM) vermieden werden soll? (1,5 Punkte) Rechenweg: max. Anzahl an Hebevorgängen: Rechenweg: (2+4+1) * x < 25 (0,5 Punkte für richtig gewählten Punktwert) x < 25/7= 3,57; => Zeitwichtung < 3,57 => Zeitwichtung: 2 (0,5 Punkte) max. Anzahl an Hebevorgängen: 39 (0,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 10, Folien 27ff.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 4B

41 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 41 von 53 Aufgabe 4C) Produktions- und Produktergonomie (10 Punkte) a) Im Hinblick auf den Produktgestaltungsprozess unterscheidet man zwei Herangehensweisen bei der ergonomischen Gestaltung. Nennen und erklären Sie diese. (2 Punkte). 1. Ergonomie: 2. Ergonomie: 1. Prospektive Ergonomie: Verwirklichung ergonomischer Forderungen im Gestaltungsprozess 2. Korrektive Ergonomie: Nachträgliche Korrektur ergonomischer Probleme am vorhandenen Produkt (0,5 Punkte pro Nennung, 0,5 Punkte pro Erklärung, max.: 2 Punkte) (Vgl. Vorlesung AW I, LE 11, Folie 8)

42 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 42 von 53 b) Nach dem Vorbild der sogenannten Dahlbusch-Bombe soll eine torpedoförmige Rettungskapsel mit integrierter Sauerstoff-Versorgung entworfen werden. Diese soll im Unglücksfall in enge Bohrlöcher hinuntergelassen werden, um durch verschüttete Stollen eingeschlossene Bergleute einzeln retten zu können. Entwerfen Sie den Innenraum dieser Kapsel gemäß Abbildung 4C1, damit sie sowohl funktionalen als auch ergonomischen Gesichtspunkten gerecht wird. Benutzen Sie dabei die Werte aus der Abbildung 4C2 und gehen Sie aus Gründen der Vereinfachung von einer männlichen Belegschaft mit einer durchschnittlichen Schuhsohlendicke von 3 cm aus. Schlauchlänge Innenraumhöhe Öffnungshebel Höhenverstellbarer Haltegriff Abb. 4C1: Geplante Rettungskapsel Abb. 4C2: Tabelle der Körpermaße (stehend)

43 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 43 von 53 Wie hoch muss der Innenraum der Kapsel in [mm] gestaltet sein, damit sie auch große Bergleute sicher aufnehmen kann? Gehen Sie von einem zusätzlichen Sicherheitsabstand von 30 cm des Kopfes zur Kapseldecke aus. (2 Punkte) Abbildung 4C2, Maß Perzentil Männer 1905 mm (1Punkt) Schuhsohlendicke + 30 mm (0,5Punkte) Sicherheitsabstand mm Insgesamt: 2235 mm (0,5Punkte) (1 Punkt für richtiges Perzentilmaß; 0,5 Punkte für Berücksichtigung Schuhsohlendicke; 0,5 Punkte für Berücksichtigung Sicherheitsabstand; max.: 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 11, Folie 11-15ff. und Übung AW1, LE 11) c) Welchen Spielraum müssen die höhenverstellbaren Haltegriffe bieten (unterste und oberste Stellung in mm, gemessen von Kapselboden), damit sich sowohl ein sehr großer als auch ein sehr kleiner Bergmann mit nach unten ausgestreckten Armen sicher festhalten können? (2,5 Punkte) Abbildung 4C2, Maß Perzentil Männer 720 mm 99. Perzentil Männer 835 mm (zusammen 1,5 Punkte) unterste Stellung: 720 mm + 30 mm (Schuhsohlendicke) = 750 mm (0,5Punkte) oberste Stellung: 835 mm + 30 mm (Schuhsohlendicke)= 865 mm (0,5Punkte) (1,5 Punkte für die richtigen Perzentilmaße (1 Punkt, wenn nur eins korrekt ist); 0,5 Punkte für richtige Rechnung unterste Stellung; 0,5 Punkte für richtige Rechnung oberste Stellung; max.: 2,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 11, Folie 11-15ff. und Übung AW1, LE 11)

44 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 44 von 53 d) Damit die Kapseltür auch bei Dunkelheit von Innen schnell geöffnet werden kann, soll der Öffnungshebel in einer gemittelten Reichweite von einer dreiviertel Armlänge greifbar sein. Bestimmen Sie basierend auf Abbildung 4C2 näherungsweise den entsprechenden Abstand des Hebels von der Schulter in mm. (2 Punkte) Abbildung 4C2, Maß 1.4 und Maß Perzentil Männer Maß mm 50. Perzentil Männer Maß mm (zusammen 1,5 Punkte) Dreiviertel Armlänge = ( )*0,75 mm = 513,75 mm (0,5Punkte) (1,5 Punkte für die richtigen Perzentilmaße (1 Punkt, wenn nur eins korrekt ist); 0,5 Punkte für richtige Berechnung des Abstands; max.: 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 11, Folie 11-15ff. und Übung AW1, LE 11)

45 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 45 von 53 e) Unterschreitet der Sauerstoffgehalt der Luft in der Kapsel einen bestimmten Grenzwert, so fällt eine Sauerstoffmaske aus einer Klappe in der Kapseldecke. Wie lang muss der flexible Schlauch in mm sein, damit die Maske direkt vor dem Gesicht eines durchschnittlich großen Bergmanns (Schlauchende auf Augenhöhe) hängt? Sollten Sie Aufgabenteil b) nicht gelöst haben, gehen sie von einer Kapseldeckenhöhe von 2300 mm aus. Beachten Sie, dass dabei die Schuhsohlendicke bereits berücksichtigt ist. (1,5 Punkte) Abbildung 4C2, Maß Perzentil Männer 1630 mm (1 Punkt) Höhe Innenraum 2235 mm (aus b) (vorgegeben: 2300 mm) Länge Schlauch = 2235 mm 1630 mm 30 mm (Schuhsohlendicke) = 575 mm (2300 mm 1630 mm 30 mm = 640 mm) (0,5 Punkte) (1 Punkt für richtiges Perzentilmaß; 0,5 Punkte für richtige Berechnung der Schlauchlänge; max.: 1,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 11, Folie 11-15ff. und Übung AW1, LE 11) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 4C

46 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 46 von 53 Aufgabe 5A) Computergestützte Büro- und Teamarbeit (5 Punkte) Ein Hersteller von Navigationsgeräten möchte ein mobiles Navigationsgerät entwickeln, welches sowohl im Auto als auch auf dem Fahrrad genutzt werden kann. Die erforderliche Displaygröße ist abhängig von der angularen Zeichenhöhe d.h. der metrischen Zeichenhöhe in Relation zum Sehabstand. Berechnen Sie unter Angabe des Sehwinkels die minimale Zeichenhöhe nach DIN EN ISO für den Einsatz im Auto und die optimale Zeichenhöhe nach DIN EN ISO für den Einsatz auf dem Fahrrad. Geben Sie die Werte jeweils in [mm] an. Der Sehabstand zum Display des Navigationsgerätes beträgt 70 cm beim Einsatz im Auto und 40 cm beim Einsatz auf dem Fahrrad. (5 Punkte) Tabelle 5A1 ist für die Lösung zu nutzen. Zudem sind der Rechenweg und das Ergebnis eindeutig zu kennzeichnen. Bitte runden Sie die Zahlenwerte auf zwei Stellen hinter dem Komma. Hinweis: 1 = 60 Tabelle 5A1: Berechnung der Zeichenhöhen Sehabstand Sehwinkel Berechnung Minimale 70 cm Zeichenhöhe für Einsatz im Auto [mm] Optimale Zeichenhöhe für Einsatz auf Fahrrad [mm] 40 cm

47 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 47 von 53 Tabelle 5A1: Berechnung der Zeichenhöhen Minimale Zeichenhöhe für Einsatz im Auto [mm] Optimale Zeichenhöhe für Einsatz auf Fahrrad [mm] Sehabstand Sehwinkel 70 cm 16 = 0, cm 22 = 0,367 Berechnung Alternative 1/2: Zeichenhöhe = 3,26 mm Faustformel für einen Sehwinkel von 22 : Zeichenhöhe [mm] = Sehabstand [mm] / 155 Zeichenhöhe nach Faustformel = 2,58 mm Alternative 1/2: Zeichenhöhe nach Alternative 1/2 = 2,56 mm Achtung: Faustformel für Optimum gilt für einen Sehwinkel von 22. Falls die optimale Zeichenhöhe nicht über Faustformel oder gar nicht bestimmt wird, gelten Werte für den optimalen Sehwinkel zwischen 20 und 22. Sollten alle Werte über Winkelfunktionen richtig berechnet worden sein, gibt es volle Punktzahl (bei richtigen Sehwinkeln). 21 = 0, = 0,333 Zeichenhöhe nach Alternative 1/2 = 2,44 mm Zeichenhöhe nach Alternative 1/2 = 2,33 mm (je richtiger Faustformel/Berechnungsformel 1 Punkt, richtige Berechnung je 1 Punkt, Angabe des richtigen Sehwinkels je 0,5 Punkte, max. 5 Punkte) Alternative 1: I Zeichenhöhe = z Sehwinkel = Sehabstand = s

48 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 48 von 53 tan( ) z s Alternative 2: z s tan( ) Zeichenhöhe = z I Sehwinkel = Sehabstand = s tan( / 2) z z 2 s tan( / 2) 2 s (vgl. Vorlesung AW1, LE 12, Folie 12) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 5A

49 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 49 von 53 Aufgabe 5C) Computergestützte Büro- und Teamarbeit (10 Punkte) In einer Montagehalle für mittelfeine Montagearbeiten hängt über jedem Montageplatz eine Glühlampe mit einem Lampenschirm, so dass die emittierten Lichtstrahlen einen kegelförmigen Raum einschließen (Abbildung 5C1). Der Abstand h von der Lichtquelle zur Arbeitsfläche beträgt 1,50 m, wobei die Lampe einen Lichtkreis von 2 m Durchmesser erzeugt. Der Nennlichtstrom [Ф] beträgt 1050 lm. Nehmen Sie an, dass es sich bei der Glühlampe um einen radialsymmetrisch strahlenden Körper handelt und die angestrahlte Fläche näherungsweise als Ebene betrachtet werden kann. Abb. 5C1: Kegelförmig emittiertes Licht der Lampe a) Berechnen Sie die Lichtstärke [I] der Lampe unter Verwendung des Steradianten [Ω]. (2 Punkte)

50 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 50 von 53 I = Ф / Ω Ω = A / h 2 = (π * r 2 / h 2 ) = (π * 1m 2 / 2,25 m 2 ) = 1,4 sr I = 1050 lm / 1,4 sr = 750 cd (richtiger Steradiant 1 Punkt, richtige Berechnung der Lichtstärke [I] 1 Punkt, max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 12, Folie 29, 31) b) Berechnen Sie die Beleuchtungsstärke [E] und prüfen Sie unter Verwendung der Tabelle 5C1, ob die geforderte Nennbeleuchtungsstärke [E N ] eingehalten wird. (2 Punkte) Tabelle 5C1: Nennbeleuchtungsstärken Nennbeleuchtungsstärke E N in lx Art des Innenraums bzw. der Tätigkeit 200 Lagerräume mit Leseaufgabe 300 Grobe und mittlere Maschinenarbeiten mit zulässiger Abweichung > 0,1mm Montage mittelfein 500 Feine Maschinenarbeiten mit zulässiger Abweichung = 0,1mm Büroräume 750 Anreiß-, Kontroll- und Messplätze Technisches Zeichnen 1000 Werkzeug-, Lehren- und Vorrichtungsbau, Feinmechanik 1500 Optiker- und Uhrmacherwerkstatt 5000 und mehr Sonderfälle, z.b. Operationsfeldbeleuchtung

51 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 51 von 53 E = Ф / A = I * Ω / A = I / h 2 = 750 cd / 2,25 m 2 = (750 lm / sr) / 2,25 m 2 = 333 lx 333 lx > 300 lx, E>E N, d. h., die Nennbeleuchtungsstärke wird eingehalten. (Rechnung 1 Punkt, richtiger Vergleich 1 Punkt, max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 12, Folien 29 f., Übung AW1, LE 12, Folien 12 ff.) c) Prüfen Sie, ob die geforderte Nennbeleuchtungsstärke [E N ] eingehalten werden kann, wenn Alterung und Verschmutzung der Lampe mit einem Aufschlag von 20% zur geforderten Nennbeleuchtungsstärke zu berücksichtigen sind. (2 Punkte) E N = 300 lx * 1,20 = 360 lx 333 lx < 360 lx, E<E N, d. h., die Nennbeleuchtungsstärke kann nicht mehr eingehalten werden. (Rechnung 1 Punkt, richtiger Vergleich 1 Punkt, max. 2 Punkte) (vgl. Übung AW1, LE 12, Folien 12 ff.) d) Ergänzen Sie in Abbildung 5C2 die unterschiedlichen Beleuchtungsarten und skizzieren Sie diese sowie die jeweiligen Flächen geringerer Leuchtdichte. Um welche Form der Beleuchtung handelt es sich bei den Lampen in der Montagehalle? (2,5 Punkte)

52 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 52 von 53 Abb. 5C2: Beleuchtung mit entsprechender Schattenbildung Abb.: 5C2: Beleuchtung mit entsprechender Schattenbildung Bei der Beleuchtung in der Montagehalle handelt es sich um gerichtete Beleuchtung. (Nennung der dritten Beleuchtungsart 0,5 Punkte, je Skizze 0,5 Punkte, richtige Entscheidung 0,5 Punkte, max. 2,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE12, Folie 33)

53 AW1_120_Minuten WS 08/09 Seite 53 von 53 e) Welche Beleuchtungsart ist sinnvoll und in der Praxis am häufigsten anzutreffen? Welchen Nachteil haben jeweils die anderen beiden Beleuchtungsarten? (1,5 Punkte) Sinnvoll: Gemischte, d. h. direkte und indirekte Beleuchtung Nachteil rein diffuse Beleuchtung: Krümmung der Fläche nur schwer erkennbar, mit dem Blick von oben geht der räumliche Eindruck leicht verloren. Nachteil streng gerichtete Beleuchtung: Es besteht die Gefahr einer zu starken Schlagschattenbildung. (je Nennung 0,5 Punkte, max. 1,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 12, Folie 33) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 5C