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1 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 1 von 50 Aufgabe 6A) Technologisch-technische Gestaltung (5 Punkte) a) Vervollständigen Sie Abbildung 6A1, indem Sie zunächst die vier Phasen der sequentiellen Arbeitsgestaltung eintragen. Ordnen Sie anschließend jeder Phase die jeweils zugehörige Gestaltungsaufgabe eindeutig (durch eine Verbindungslinie) zu. (4 Punkte) Phasen Gestaltungsaufgaben 1. Arbeitsteilung zwischen Arbeitspersonen 2. Arbeitsteilung zwischen Mensch und Maschine 3. Auswahl von Bearbeitungsverfahren 4. Anpassung der Arbeit an die Leistungsfähigkeit des Menschen Abb. 6A1: Phasen und Aufgaben der sequentiellen Arbeitsgestaltung Phasen 1. technologische Gestaltung Gestaltungsaufgaben Arbeitsteilung zwischen Arbeitspersonen 2. technische Gestaltung Arbeitsteilung zwischen Mensch und Maschine 3. ergonomische Gestaltung Auswahl von Bearbeitungsverfahren 4. organisatorische Gestaltung Anpassung der Arbeit an die Leistungsfähigkeit des Menschen Abb. 6A1: Phasen und Aufgaben der sequentiellen Arbeitsgestaltung (0,5 Punkte je Phase; Reihenfolge wird nicht bewertet; 0,5 Punkte je richtiger Zuordnung, max. 4 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 1, Folie 21)

2 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 2 von 50 b) Nennen Sie genau zwei Zielbereiche, die bei der Gestaltung von Arbeitssystemen berücksichtigt werden müssen. (1 Punkt) Zweckerfüllung 2. Systemleistung oder 3. Befinden der Arbeitsperson (0,5 Punkte je Zielbereich, max. 1 Punkt) (vgl. Vorlesung AW2, LE 1, Folie 21) (ebenfalls akzeptiert werden Produktivität/Humanität, Folie 1, sowie Effektivität/Effizienz/Wirtschaftlichkeit, Folie 11) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 6A

3 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 3 von 50 Aufgabe 6B) Technologisch-technische Gestaltung (10 Punkte) a) Im Fertigungsbereich eines Getriebeherstellers soll ein neu entwickeltes Zahnrad zu Testzwecken als Prototyp gefertigt werden. In der morgendlichen Auftragsbesprechung gibt der Meister diese Arbeitsaufgabe an einen Produktionsmitarbeiter (MA) weiter. Der Mitarbeiter erhält eine technische Zeichnung aus der Entwicklungsabteilung. Das Materiallager stellt den erforderlichen Rohling bereit. Zur Bearbeitung setzt der Produktionsmitarbeiter eine Zahnradstoßmaschine ein. Der Bearbeitungsprozess muss wegen eines Werkzeugbruchs unterbrochen werden. Der fertiggestellte Zahnradprototyp wird an die Qualitätsabteilung weitergegeben. Beschreiben Sie das Arbeitssystem, indem Sie die acht unterstrichenen Begriffe in die vorgegebene Abbildung 6B1 eintragen. (4 Punkte) Arbeitsraum Input Umwelt erreichtes Ziel definiertes Ziel Führungssystem Mensch... Output Ausführungssystem Arbeitsergebnis Arbeitsaufgabe Mensch... Arbeitsraum Arbeitsobjekt Abb. 6B1: Arbeitssystem Fallbeispiel

4 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 4 von 50 Arbeitsraum Input Umwelt erreichtes Ziel definiertes Ziel Führungssystem Meister Mensch... Output technische Zeichnung Rohling Arbeitsraum Auftragsbesprechung Ausführungssystem MA Arbeitsobjekt Mensch... Zahnradstoßmaschine Arbeitsergebnis Arbeitsaufgabe Zahnradprototyp Werkzeugbruch Abb. 6B1: Arbeitssystem Fallbeispiel (0,5 Punkte je richtig positioniertem Begriff/Systemelement; max. 4 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 1, Folie 9) b) In der Schlosserei der Mittelstands GmbH werden Rohre (Durchmesser 40 mm) zugeschnitten. Die Schnittkanten dürfen keine Grate aufweisen. Der verantwortliche Mitarbeiter führt das Rohr in die Öffnung einer Entgratmaschine ein. In der elektrisch angetriebenen Maschine rotiert eine Schleifbürste. Nach ca. 3 Sekunden zieht der Mitarbeiter das Rohr aus der noch in Betrieb befindlichen Maschine und überprüft visuell das Ergebnis. Übertragen Sie die Teilfunktion Entgraten in das Schema des Arbeitssystems Einwirken nach Kirchner. Verwenden Sie zur Beantwortung Abbildung 6B2 und beschränken Sie sich auf die fünf Elemente innerhalb der Systemgrenze. (5 Punkte)

5 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 5 von 50 Input: Rohr mit Graten an den Schnittkanten Arbeitsobjekt Prozesselement: Output: Energie: elektrische Energie Wirkelement: Informationsaufnahmeelement: Informationsverarbeitungselement mit Speicher: Rohr mit entgrateten Schnittkanten Programmverarbeitungselement mit Speicher: System Zielvorgabe: Schnittkanten sollen keine Grate aufweisen Abb. 6B2: Arbeitssystem für die Teilfunktion Entgraten

6 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 6 von 50 Input: Rohr mit Graten an den Schnittkanten Arbeitsobjekt Prozesselement: Schleifbürste Output: Energie: elektrische Energie Wirkelement: Maschinenantrieb Informationsaufnahmeelement: Auge (des Mitarbeiters) Informationsverarbeitungselement mit Speicher: Gehirn; Mitarbeiter vergleicht Istzustand mit Sollzustand (u. entscheidet über Wiederholung) Rohr mit entgrateten Schnittkanten Programmverarbeitungselement mit Speicher: Gehirn; Mitarbeiter übernimmt Zielvorgabe als Sollzustand System Zielvorgabe: Schnittkanten sollen keine Grate aufweisen Abb. 6B2: Arbeitssystem für die Teilfunktion Entgraten (1 Punkt je richtiger Benennung, max. 5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 2, Folien 13ff. und Übung)

7 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 7 von 50 c) Welche Technisierungsstufe nach Kirchner liegt bei dem in Aufgabenteil b) beschriebenen Arbeitssystem vor? (1 Punkt) Effektive Mechanisierung (Führung durch Menschen) (1 Punkt) (vgl. Vorlesung AW2, LE 2, Folien 13ff.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 6B

8 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 8 von 50 Aufgabe 6C) Technologisch-technische Gestaltung (10 Punkte) Ein Hersteller von großflächigen LED-Anzeigetafeln (LED = Leuchtdiode) will die Kosten für die Qualitätsprüfung der Anzeigetafeln ermitteln. Eine LED- Anzeigetafel besteht aus LEDs. Aus Erfahrungswerten weiß man, dass durchschnittlich 1% defekte LEDs verbaut werden. Um LED-Anzeigetafeln hinsichtlich defekter LEDs zu prüfen, gibt es zwei Alternativen: 1. Sichtprüfung der LEDs durch ein Prüfteam aus ungelernten Arbeitskräften oder 2. Einsatz einer Fachkraft und eines Prüfgerätes zur Messung von Leuchtdichteunterschieden. Die jeweils anfallenden Kosten sind in Tabelle 6C1 aufgeführt. Beachten Sie, dass als defekt identifizierte LEDs ersetzt werden müssen und berücksichtigen Sie pro ersetzter LED zusätzliche Kosten von 10 Cent für Austausch und Material. Tabelle 6C1: Gegenüberstellung der beiden Alternativen Alternative 1: Sichtprüfung durch Prüfteam Einmalige Kosten für das Anlernen des Prüfteams: 500 Lohnkosten des Prüfteams pro Stunde: 25 Maximale Auslastung des Prüfteams: LEDs pro Stunde Entdeckungsgenauigkeit fehlerhafter LEDs: 95% Alternative 2: Prüfung mittels eines Leuchtdichtemessgerätes Einmalige Schulungskosten der Fachkraft: Lohnkosten der Fachkraft pro Stunde: 100 Maximale Auslastung des Gerätes: LEDs pro Stunde Entdeckungsgenauigkeit fehlerhafter LEDs: 99% Einmalige Anschaffungskosten des Leuchtdichtemessgerätes: Energiekosten des Leuchtdichtemessgerätes pro Stunde: 1

9 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 9 von 50 a) Gehen Sie von jeweils maximaler Auslastung aus und berechnen Sie für jede Alternative die Gesamtkosten für die Prüfung von 65 LED-Anzeigetafeln. Geben Sie jeweils den Rechenweg an. (7 Punkte) Alternative 1 Rechenweg: Gesamtkosten: Alternative 2 Rechenweg: Gesamtkosten:

10 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 10 von 50 Alternative 1 Rechenweg: (0,95*0,01* *0,1 )* /h*100h*65 = = Gesamtkosten: Bei der Sichtprüfung von 65 LED-Anzeigetafeln belaufen sich die Kosten auf Alternative 2 Rechenweg: (0,99*0,01* *0,1 )* /h*65*1h+1 /h*65*1h = = Gesamtkosten: Bei der Prüfung von 65 LED-Anzeigetafeln durch das Messgerät belaufen sich die Kosten auf (pro unterstrichenem Term in den Gleichungen 0,5 Punkte, pro unterstrichenem und fett markiertem Term 1 Punkt; max. 7 Punkte.) (vgl. Vorlesung AW 2, LE 1, Folien 11, 15 sowie Übung) b) Gehen Sie von jeweils maximaler Auslastung aus und berechnen Sie anhand der gegebenen Größen, ab welcher Anzahl von LED-Anzeigetafeln sich die Anschaffung des Leuchtdichtemessgerätes finanziell lohnt. Geben Sie den Rechenweg an. (3 Punkte) Rechenweg: Anzahl der LED-Anzeigetafeln ab der sich die Anschaffung des Leuchtdichtemessgerätes lohnt:

11 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 11 von 50 Rechenweg: (0,95*0,01* *0,1 )x + 25 /h*100h*x = (0,99*0,01* *0,1 )x + 1 /h*1h*x x = x 2483x = x = 19,935 Anzahl der LED-Anzeigetafeln ab der sich die Anschaffung des Leuchtdichtemessgerätes lohnt: 20 (pro unterstrichenem Term in der Gleichung 0,5 Punkte, für das Gleichsetzen der Terme 1 Punkt, für das korrekte gerundete Ergebnis 1 Punkt; max. 3 Punkte.) (vgl. Vorlesung AW 2, LE 1, Folien 11, 15 sowie Übung) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 6C

12 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 12 von 50 Aufgabe 7A) Zeitmanagement (5 Punkte) a) Die in MTM genutzten Zeitwerte beziehen sich auf die so genannte MTM- Normleistung. Beschreiben Sie die Normleistung von 100 Prozent. (1,5 Punkte) Die MTM-Normleistung ist... Die MTM-Normleistung von 100% ist die Leistung, die ein mittelgut geübter Mensch, ohne Arbeitsermüdung auf Dauer erbringen kann. (0,5 Punkte pro Stichwort, max. 1,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 4, Folie 8) b) Beim Prüfen wird im Rahmen des MTM-Grundverfahrens zwischen Kontrollmerkmalen und Prüfmerkmalen unterschieden. Wie unterscheiden sich diese Merkmale bzw. in welcher Hinsicht werden sie untersucht? (1 Punkt) Kontrollmerkmale: Prüfmerkmale: Kontrollmerkmale sind solche Merkmale, die lediglich auf ihr Vorhandensein zu prüfen sind (z. B. Bohrung vorhanden?). Prüfmerkmale sind qualitativ zu beurteilen (z. B. Gießharz sauber vergossen?). (0,5 Punkte je richtiger Antwort, max. 1 Punkt) (vgl. Vorlesung AW2, LE 4, Folie 12)

13 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 13 von 50 c) Beurteilen Sie die Richtigkeit der Aussagen in Tabelle 7A1. (2,5 Punkte) Tabelle 7A1: Aussagen zu MTM Aussage richtig falsch In den MTM-Normzeitwerten sind Erholzeiten, aber keine Verteilzeiten enthalten. Mit MTM können Erkenntnisse für die Erzeugnisgestaltung ermittelt werden. Das Universelle Analysiersystem (UAS) wurde entwickelt, um sowohl Tätigkeiten in der Einzel- als auch in der Massenfertigung analysieren zu können. Bei jeder MTM-Analyse sollte ein hohes Methodenniveau gewählt werden. Das MTM-Grundverfahren lässt eine Analyse von Bein- und Fußbewegungen nicht zu.

14 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 14 von 50 Tabelle 7A1: Aussagen zu MTM Aussage richtig falsch In den MTM-Normzeitwerten sind Erholzeiten, aber keine Verteilzeiten enthalten. X Mit MTM können Erkenntnisse für die Erzeugnisgestaltung ermittelt werden. X Das Universelle Analysiersystem (UAS) wurde entwickelt, um sowohl Tätigkeiten in der Einzel- als auch in der Massenfertigung analysieren zu können. Bei jeder MTM-Analyse sollte ein hohes Methodenniveau gewählt werden. Das MTM-Grundverfahren lässt eine Analyse von Bein- und Fußbewegungen nicht zu. X X X (0,5 Punkte pro richtiger Antwort, max. 2,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 4, Folie 4f., 13, 25ff.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 7A

15 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 15 von 50 Aufgabe 7B) Zeitmanagement (10 Punkte) a) Experimentelle Verfahren zur Zeiterfassung dienen zur Ermittlung von IST- Zeiten. Nennen Sie genau drei Möglichkeiten der experimentellen Zeiterfassung durch Fremdaufschreibung. (1,5 Punkte) Manuelle Zeiterfassung (Stoppuhr, REFA-Verfahren) Zeiterfassung mit Hilfe statistischer Verfahren (Multimoment- Häufigkeitsverfahren (MMH), Multimoment-Zeitmessverfahren (MMZ)) Interview- Verfahren (je Nennung 0,5 Punkte, max. 1,5 Punkte) (Vgl. Vorlesung AW II, LE 3, Folie 5) b) Mit jedem Verfahren der Zeiterfassung sind sowohl Vor- als auch Nachteile verbunden. Nennen Sie je genau zwei Vor- und Nachteile des Multimoment- Häufigkeitsverfahrens. (2 Punkte) Vorteile: Nachteile:

16 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 16 von 50 Vorteile: Repräsentatives Abbild des Ist-Zustandes Einbeziehung einer großen Anzahl von Arbeitsplätzen möglich Vergleichsweise geringer Aufwand im Vergleich zur REFA-Zeitaufnahme Keine Messgeräte erforderlich Nachteile: Zeiteinflussgrößen und Ursachen für Ist-Zeiten nicht direkt aus den Ergebnissen der Studie ersichtlich Notierungen basieren auf einmaligen Beobachtungen und können daher später nicht überprüft werden Leistungsgrade können nicht erhoben werden Ergebnisse können durch zu beobachtende Personen manipuliert werden Berechnungen des Vertrauensbereiches ist erst bei Stichprobengröße N = 500 vorgesehen Mehrstufiges Rechenverfahren, keine Rückmeldung über Vertrauensbereiche nach jedem Rundgang (0,5 Punkte je Nennung, max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW II, LE 3, Folie 23) c) Bei der Zeiterfassung lassen sich die Zeitarten anhand verschiedener Ebenen gliedern. Ergänzen Sie die in Abbildung 7B1 fehlenden Zeitarten entsprechend ihrer Gliederungsebene. (2,5 Punkte) Tätigkeitszeit t t Grundzeit t g Wartezeit t w Zeit je Einheit t e Erholungszeit t er Verteilzeit t v Sachliche Verteilzeit t s Persönl. Verteilzeit t p Abb. 7B1 Gliederung der Zeitarten

17 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 17 von 50 Grundzeit t g Tätigkeitszeit t t Wartezeit t w Zeit je Einheit t e Erholungszeit t er Verteilzeit t v Sachliche Verteilzeit t s Persönl. Verteilzeit t p Abb.: 7B1 Gliederung der Zeitarten (0,5 Punkte je richtiger Nennung, max. 2,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW II, LE 3, Folie 7) d) In einem Produktionsbetrieb zur Herstellung von Plastikflaschen kommt es immer wieder zu ablaufbedingten Unterbrechungen. Die Produktionsleiterin Frau Ströber vermutet, dass die Ursache hierfür in einer nicht optimal gestalteten Arbeits- und Ablauforganisation liegt und möchte die gesamten Produktionsabläufe umstrukturieren. Um die Geschäftsführung von Ihren Plänen zu überzeugen, möchte sie in einem ersten Schritt eine Multimomenthäufigkeitsuntersuchung (MMH) durchführen, um gesicherte Aussagen über die durch die Unterbrechungszeiten entstehenden Kosten zu erhalten. Frau Ströber vermutet, dass der Anteil der ablaufbedingten Unterbrechungen bei 10 % (geschätzter Tätigkeitsanteil = p ) der Gesamtarbeitszeit liegt. Sie möchte eine möglichst genaue Aussage treffen, so dass sie einen Vertrauensbereich mit einer maximalen Gesamtabweichung von f = 1 % festlegt. Berechnen Sie die nach den Überlegungen von Frau Ströber erforderliche Anzahl der Beobachtungen (N ) unter Nutzung der Multimoment-Hauptformel und machen Sie Ihren Rechenweg deutlich. (2 Punkte) N z 2 / 2 pi (1 pi ) 2 f mit z /2 = 1,96

18 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 18 von 50 Fehler! Es ist nicht möglich, durch die Bearbeitung von Feldfunktionen Objekte zu erstellen. Erforderliche Anzahl der Beobachtungen = 3458 (1 Punkt für das richtige Einsetzen der Zahlen bzw. den richtigen Rechenweg, 1 Punkt für die richtige Angabe von N, max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW II, LE 3, Folie 20) e) Nach vorgenommenen Beobachtungen kann die Multimomenthäufigkeitsuntersuchung aus organisatorischen Gründen nicht wie geplant weitergeführt werden. Folgende Ergebnisse (vgl. Tabelle 7B1) liegen zu diesem Zeitpunkt vor: Tabelle 7B1: Zwischenergebnisse der MMH Tätigkeit Anzahl der Beobachtungen 1 Ablaufbedingte Unterbrechung % 2 Sonstige Tätigkeiten % Anzahl der Beobachtungen % Berechnen Sie die Gesamtabweichung (f). (1 Punkt) pi (1 pi ) 0,12(1 0,12) f z / 2 f 1,96 0, ,16% N 3000 (0,5 Punkte für richtige Formelumstellung, 0,5 Punkte für das richtige Ergebnis, max. 1 Punkt) (vgl. Vorlesung AW II, LE 3, Folie 20)

19 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 19 von 50 f) Lässt sich trotz der vorzeitigen Unterbrechung der MMH noch eine statistisch sichere Aussage treffen? Begründen Sie Ihre Aussage! (1 Punkt) Ja, es lässt sich noch eine statistisch gesicherte Aussage treffen, da zwar das von Frau Ströber gewünschte Streumaß von f = 1 % nicht erreicht wurde, das berechnete Streumaß von f = 1,16 jedoch akzeptabel ist, d. h. das typische Signifikanzniveau von a = 5 % eingehalten wird. (0,5 Punkte für richtige Antwort, 0,5 Punkte für die richtige Begründung, max. 1 Punkt) (vgl. Vorlesung AW II, LE 3, Folie 21) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 7B

20 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 20 von 50 Aufgabe 7C) Zeitmanagement (10 Punkte) a) Die unterschiedlichen MTM-Analysiersysteme können nach ihrem Methodenniveau unterschieden werden. Was wird in diesem Zusammenhang mit dem Begriff Methodenniveau beschrieben und wovon ist diese Größe abhängig? (1,5 Punkte) Der Begriff Methodenniveau beschreibt die Qualität des Arbeitsablaufs abhängig von der Fertigkeit des Ausführenden und dem Organisationsgrad des Arbeitssystems. (je markiertem Ausdruck 0,5 Punkte, max. 1,5 Punkte) b) In welchem Zusammenhang stehen Methodenniveau und Arbeitsweisenstreuung? (0,5 Punkte) Je höher die Arbeitsweisenstreuung ist, umso geringer ist das Methodenniveau. (0,5 Punkte) (Vgl. Vorlesung AW II, LE 04, Folie 27)

21 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 21 von 50 c) Die Entwicklung des MTM-Verfahrens erforderte die Definition eines Leistungsgrades. Geben Sie die Einflussgrößen des dazu verwendeten Leistungsgrades nach Lowry, Maynard und Stegemerten (LMS) in Abbildung 7C1 an. (2 Punkte) Leistungsgrad nach LMS vom Menschen unabhängige Einflüsse vom Menschen abhängige Einflüsse Abb. 7C1: Einflussgrößen des Leistungsgrades nach LMS Leistungsgrad nach LMS vom Menschen unabhängige Einflüsse vom Menschen abhängige Einflüsse Arbeitsbedingungen (Beleuchtung etc.) Geschicklichkeit Anstrengung Gleichmäßigkeit der Ausführungszeit Abb.: 7C1: Einflussgrößen des Leistungsgrads nach LMS (je richtiger Einflussgröße 0,5 Punkte, max. 2 Punkte) (Vgl. Vorlesung AW II, LE 04, Folie 8)

22 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 22 von 50 d) Analysieren Sie den nachfolgend beschriebenen Vorgang als Einhandarbeit mit dem MTM-Grundverfahren. Nutzen Sie dazu die Tabellen 7C1 bis 7C6. (5 Punkte) Eine Unterlegscheibe ist auf einen gut zugänglichen M10-Bolzen aufzustecken. Die dafür vorgesehenen Unterlegscheiben (Außendurchmesser 21 mm) befinden sich vermischt liegend in einem flachen Karton, der sich in 21 cm Entfernung vom Bolzen befindet. Die zu analysierende Hand befindet sich zu Beginn der Tätigkeit am Bolzen. Tabelle 7C1: Analyse der Bewegungsabläufe im MTM-Grundverfahren Bewegungselement Hinlangen Kodierung (Kürzel) Zeitwerte (in TMU) Greifen Bringen Fügen Loslassen

23 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 23 von 50 Tabelle 7C2: 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 7C3: Greifen Symbol TMU Beschreibung der Fälle G1A 2,0 Zufassgriff: 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.

24 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 24 von 50 Tabelle 7C4: Loslassen Symbol TMU Beschreibung Symbol TMU Beschreibung RL1 2,0 Durch Öffnen der Finger RL2 0,0 Durch Aufheben des Kontaktes Tabelle 7C5: 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 7C6: 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

25 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 25 von 50 Tabelle 7C1: Analyse der Bewegungsabläufe mit MTM-1 Bewegungselement Kodierung (Kürzel) Zeitwerte (in TMU) Hinlangen Greifen Bringen Fügen Loslassen R22C 11,9 G4B 9,1 M22C 12,4 P1SE 5,6 RL1 2,0 (0,5 Punkte pro richtiger Kodierung in richtiger Darstellung, 0,5 Punkte pro richtigem Zeitwert, max. 5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW1, LE 6, Folie 14 ff.)

26 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 26 von 50 d) Für die MTM-Grundbewegung Fügen (P) werden verschiedene Modi bezüglich der Symmetrie unterschieden (S, SS, NS). Ordnen Sie den in Abbildung 7C2 dargestellten Formen den jeweils richtigen Symmetriemodus zu. (1 Punkt) Symmetriemodus: Symmetriemodus: Abb. 7C2: Passungen und ihre Symmetriemodi Symmetriemodus: _SS_ Symmetriemodus: _S_ Abb.: 7C2: Passungen und ihre Symmetriemodi (0,5 Punkte pro richtigem Symmetriemodus, max. 1 Punkt) (vgl. Vorlesung AW1, LE 6, Folie 42) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 7C

27 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 27 von 50 Aufgabe 8B) Mensch-Rechner-Interaktion und VR/AR (10 Punkte) In einem Experiment soll ein Head-Mounted-Display, welches die 3D- Wahrnehmung eines virtuellen Bildes ermöglicht, zum Einsatz kommen. a) Berechnen Sie die Breite des Bereichs, in dem 3D-Sehen mit dem HMD möglich ist, für den Fall, dass der Augenabstand a, die Entfernung h und der FOV (Field of View) β gegeben sind. Zeichnen Sie dazu zunächst den entsprechenden Bereich eindeutig in die Abbildung 8B1 ein. Machen Sie Ihren Rechenweg deutlich. Kennzeichnen Sie die von Ihnen ggf. zusätzlich benutzten Größen in der Abbildung 8B1. Tragen Sie Ihren Lösungsterm in den Lösungskasten ein. (6 Punkte) h ß ß HMDlinkes Auge a HMDrechtes Auge Abb. 8B1: Darstellung des Sehbereichs des HMD Lösungskasten: Breite des 3D-Sehbereiches (als f(a, h, β)):

28 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 28 von 50 Einzeichnen des Bereiches a in die Zeichnung (1 Punkt). a' h* ß h ß ß h' ß HMDlinkes Auge a HMDrechtes Auge Lösungsweg: 1) Berechnung von a : (1,5 Punkte) a' tan 2 2 a' 2 h * tan h * 2 2) Berechnung h*: (0,5 Punkte) h* h h' 3) Berechnung h : (1,5 Punkt) tan 2 a 2 h' a 1 h' 2 tan 2 Aus 1), 2), 3): (1,5 Punkt) a a' 2 h * tan 2 2 ( h h') tan 2 2 ( h ) tan 2 2 h tan 2 2 tan Lösungskasten: Breite des 3D-Sehbereiches a (als f(a, h, β)): a' 2 h tan 2 a (max. 6 Punkte) (vgl. AW2, LE 10, Folie 14, 15, 21, 24, 26, 30, 46 (Übung)) 2 a

29 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 29 von 50 b) Mittels eines AR-Systems soll die Realität mit einem virtuellen Objekt erweitert werden. Das virtuelle Objekt ist die genaue Abbildung des realen Objektes (Größe der beiden Objekte ist identisch). Mittels eines Trackingsystems soll das virtuelle Bild an das reale Bild gekoppelt werden, so dass die Perspektive des virtuellen und des realen Objektes übereinstimmen, siehe Abbildung 8B2 und 8B3. virtuelles Objekt (VO) reales Objekt (RO) b v b A b R Abb. 8B2: Darstellung des virtuellen und des realen Objektes Das reale Objekt hat eine Breite b R und das virtuelle Bild hat eine Breite von b V. Zwischen virtuellem Bild und realem Objekt soll ein Abstand von b A vorhanden sein. Berechnen Sie den minimalen Abstand des Benutzers (HMD) zum Objekt h min, so dass das virtuelle Objekt noch dreidimensional wahrgenommen wird, wenn man auf die Mitte des realen Objektes schaut. Nehmen Sie dazu Abbildung 8B3 zu Hilfe. Machen Sie Ihren Rechenweg deutlich. Gehen Sie bei der Berechnung davon aus, dass die folgenden Größen bekannt sind: b R, b V, b A, a, β. Kennzeichnen Sie zusätzlich von Ihnen benutzte Größen in der Abbildung 8B3. Tragen Sie Ihre Lösung in den Lösungskasten ein und vereinfachen Sie den Term soweit wie möglich. (4 Punkte)

30 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 30 von 50 Reales Objekt h min ß ß HMDlinkes Auge a HMDrechtes Auge Abb. 8B3: Darstellung des Sehbereichs des HMD mit realem Objekt Lösungskasten: Minimaler Abstand h min (als f(b R, b V, b A, a, β)):

31 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 31 von 50 Reales Objekt a' h* ß h ß ß h' ß HMDlinkes Auge a HMDrechtes Auge Abb. 8B3: Darstellung des Sehbereichs des HMD mit realem Objekt Virtuelles Objekt soll noch im 3D-Bereich liegen. Daraus folgt für die Breite des 3D-Sehbereiches a : a' br 1) bv ba 1,5b V ba a' 3bV 2bA (2 Punkte) 2 2 2) Formel aus 8Ba) und 1) (2 Punkte) a' 2 h min tan 2 a h min a' a 1 2 tan 2 3b V 2b 2 tan A 2 a Lösungskasten: Minimaler Abstand h min (als f(b R, b V, b A, a, β)): h min 3b V 2b 2 tan A 2 a (max. 4 Punkte) (vgl. AW2, LE 10, Folie 14f., 21ff. (Übung)) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 8B

32 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 32 von 50 Aufgabe 8C) Mensch-Rechner Interaktion und VR/AR (10 Punkte) a) Im Folgenden sind zwei Beispiele geschildert, die auf eine fehlerhafte Mensch-Rechner-Interaktion zurückzuführen sind. Bitte benennen Sie unter Bezugnahme auf das semiotische Interaktionsmodell von Morris die Ebene, auf der die Interaktion gestört ist, und machen Sie jeweils einen knapp und präzise formulierten Vorschlag, wie das Problem gelöst werden könnte. (5 Punkte) Beispiel 1: In einem PKW befindet sich ein serienmäßig installiertes Navigationsgerät. Aufgrund der flachen Einbausituation des TFT-Bildschirms (siehe Abbildung 8C1) im Armaturenbrett ist es dem Fahrer nicht möglich, die ersten Buchstaben bei der Zieleingabe zu sehen. Fahrzeugmitte Rahmen TFT Armaturenbrett Abb. 8C1: Horizontaler Schnitt durch das Armaturenbrett Ebene: Lösungsvorschlag:

33 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 33 von 50 Beispiel 2: Um die Navigation zum Heimatort zu starten muss zunächst der Menüpunkt Navigation, dann der Menüpunkt Spezielle Ziele, dann Gespeicherte Ziele und schließlich der Menüpunkt Heimatadresse gewählt werden. Ebene: Lösungsvorschlag Beispiel 1: Ebene: physikalische Lösungsvorschlag: Einrücken der Eingabe, Drehen der Anzeige Beispiel 2: Ebene: pragmatische Lösungsvorschlag: Direkt unter Navigation die Option Heimatadresse zu wählen einfügen. (1 Punkte je Nennung der Ebene, 1,5 Punkte für Lösungsvorschlag. max. 5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 9, Übung)

34 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 34 von 50 b) Nennen Sie sechs der Grundsätze zur Dialoggestaltung nach DIN EN ISO (3 Punkte) aufgabenangemessen selbstbeschreibungsfähig steuerbar erwartungskonform fehlerrobust individualisierbar lernförderlich (0,5 Punkte je Nennung, max. 3 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 10, Übung) c) Erläutern Sie genau zwei der unter b) genannten Grundsätze. (2 Punkte)

35 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 35 von 50 Aufgabenangemessen: wie der Dialog den Benutzer unterstützt, seine Arbeitsaufgabe effektiv und effizient zu erledigen. Selbstbeschreibungsfähig: wie jeder einzelne Dialogschritt durch Rückmeldung des Dialogsystems unmittelbar verständlich ist oder dem Benutzer erklärt wird, wenn er die entsprechenden Informationen verlangt. Steuerbar: wie der Benutzer in der Lage ist, den gesamten Dialogablauf bis zu dem Punkt, an dem das Ziel erreicht ist, zu beeinflussen. Erwartungskonform: wie er den Kenntnissen aus bisherigen Arbeitsabläufen, der Ausbildung und der Erfahrung des Benutzers sowie den allgemein anerkannten Übereinkünften entspricht. Fehlerrobust: wie das beabsichtigte Arbeitsergebnis trotz erkennbar fehlerhafter Eingaben mit minimalem oder ohne Korrekturaufwand erreicht wird. Individualisierbar: wie er Anpassungen an individuelle Benutzerbelange und Benutzerfähigkeiten im Hinblick auf eine gegebene Arbeitsaufgabe zulässt. Lernförderlich: wie er dem Benutzer während des Erlernens Unterstützung und Anleitung gibt. (je Erläuterung 1 Punkt, max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 10, Übung) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 8C

36 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 36 von 50 Aufgabe 9A) Menschliche Informationsverarbeitung (5 Punkte) a) In einem Lastkraftwagen soll der Fahrer während der Fahrt mittels einer Warnung auf kritische Situationen hingewiesen werden. Nennen Sie genau vier sensorische Modalitäten, die hierfür prinzipiell nicht geeignet sind? (2 Punkte) Musterlösung thermisch, olfaktorisch, gustatorisch, vestibulär, kinästhetisch (je 0.5 Punkte, max. 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW 2, LE 05, Folie 10ff.) b) Welche Modalität ist besonders gut geeignet, um den Fahrer auf eine kritische Situation schnellstmöglich aufmerksam zu machen? (0,5 Punkte) Musterlösung Haptisch / taktil oder auditiv (0.5 Punkte) (max. 0,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW 2, LE 05, Folie 11)

37 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 37 von 50 c) Zwei limitierende Faktoren des menschlichen Kurzzeitgedächtnisses sind die Speicherdauer sowie die Speicherauslastung. Geben Sie genau fünf Gestaltungskriterien an, mittels welcher diese Faktoren berücksichtigt werden können. (2,5 Punkte) 1.) Soviel aktuell benötigte Informationen wie nötig 2.) So wenig relevante Informationen wie möglich parallel einsetzen 3.) Interferenzen von irrelevanten mit relevanten Informationen vermeiden 4.) Akustische Displays (Informationen nur seriell verfügbar), Notfallsignaloptimierung 5.) Chunking durch entsprechende Informationsaufarbeitung ermöglichen 6.) Farbkodierung in Kombination mit Formkodierung/Symbolen (Nutzung unterschiedlicher Informationskanäle) (0,5 Punkte je Gestaltungskriterium, max. 2,5 Punkte) (Vgl. Vorlesung AW II, LE 06, Folie 9) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 9A

38 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 38 von 50 Aufgabe 9B) Menschliche Informationsverarbeitung (10 Punkte) a) Der Mensch kann Gewichte wahrnehmen und einschätzen. Beispielsweise verursacht zunehmendes Gewicht in der Hand eine wachsende Empfindungsstärke E. Zeichnen Sie unter Zuhilfenahme der Tabelle 9B1 qualitativ den Zusammenhang zwischen Reiz- und Empfindungsstärke für R 0 =10g bis R max =500g in Abbildung 9B1 ein. (2 Punkte) Tabelle 9B1: Größe der reizabhängigen Parameter Reizart n Bemerkung Helligkeit 0,33 dunkeladapt. Auge, 5 Lautheit 0,6 binaural Geschmack 0,8 Saccharin Vibration 0,95 60 Hz Finger Reizart n Bemerkung Temperatur 1,0 Kälte am Arm Schwere 1,45 Gewichtheben Kraftaufwand (Hand) 1,7 Dynamometer Elektr. Schocks 3,5 60 Hz durch Finger Psychophysische Empfindungsstärke Reizstärke Abb. 9B1: Reizabhängige Parameter und Zusammenhang zwischen Reizintensität und Empfindungsstärke

39 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 39 von 50 Psychophysische Empfindungsstärke Reizstärke (0,5 Punkte für den Ansatz bei >0; 0,5 Punkte für Beginn der Kurve bei 10g, 1 Punkt für den Parabelverlauf; max. insgesamt 2 Punkte) (vgl. Vorlesung AW II, LE 05, S. 4) b) Zeichnen Sie nun qualitativ ebenfalls unter Zuhilfenahme von Tabelle 9B1 den Zusammenhang zwischen Reiz- und Empfindungsintensität bei Lichtreizen (Helligkeit) und einer infinitesimal kleinen Schwellenreizstärke in die Abbildung 9B2 ein. (1,5 Punkte) Psychophysische Empfindungsstärke Reizstärke Abb. 9B2: Zusammenhang zwischen Lichtreizen und psychophysischer Empfindungsstärke bei R 0 > 0

40 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 40 von 50 Psychophysische Empfindungsstärke Reizstärke (0,5 Punkte für den Ansatz bei 0, 1 Punkt für den Hyperbelverlauf; max. insgesamt 1,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW II, LE 05, S. 4 und Übung zu LE 05) c) Wie ändert sich die Empfindungsstärke bei gleich bleibendem Reiz, wenn R 0 ansteigt? Begründen Sie Ihre Entscheidung grafisch in Abbildung 9B3. (3,5 Punkte) Psychophysische Empfindungsstärke Reizstärke Abb. 9B3: Änderung Empfindungsstärke bei R 01 < R 02

41 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 41 von 50 Psychophysische Empfindungsstärke Empfindungsstärke 1 Empfindungsstärke 2 Schwellenreizstärke R 01 Schwellenreizstärke R 02 R 01 < R 02 Reiz = konst Reizstärke Bei ansteigendem R 0 sinkt bei gleich bleibendem Reiz die Empfindungsstärke ab. (0,5 Punkte für den konstanten Reiz, 1 Punkt für einen Parabelverlauf, 0,5 Punkte für verschobene Parabel, 0,5 Punkte je Empfindungsstärke, 0,5 Punkte für die Deutung ) (vgl. Vorlesung AW II, LE 05, S. 4 und Übung zu LE 05) d) Sie arbeiten in der Entwicklung eines Automobilherstellers und möchten ein Hinderniswarnsystem installieren. Dieses soll Autofahrern das Fahren dadurch erleichtern, dass relevante Hinweisreize über Hindernisse frühzeitig übermittelt werden. Über welche sensorische/n Modalität/en vermitteln Sie die Hinweisreize, wenn Sie die Wahrnehmung zwingend sicherstellen sollen, ohne dass eine Benutzereingabe erforderlich wird? Begründen Sie Ihre Entscheidung. Begründen Sie Ihre Entscheidung in einem weiteren Schritt mit dem Ressourcenmodell von Wickens. (3 Punkte) Modalität/en: Begründung: Begründung nach dem Ressourcenmodell von Wickens:

42 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 42 von 50 Modalität/en: Visuell und auditiv Begründung: Redundanz ist vorteilhaft. Es kann auf die jeweils nicht ausgelastete Ressource zurückgegriffen werden. Die Leistung bei der Fahrzeugsteuerung übertrifft bei auditiver und visueller Darstellung die bei rein visueller Darstellung. Die Beanspruchung ist geringer bei visueller und auditiver Darstellung im Vergleich zu visueller Darstellung. Begründung nach dem Ressourcenmodell von Wickens: Es werden zwei Kanäle beansprucht. Man kann davon ausgehen, dass Ressourcen auf der sensorischen, kognitiven und motorischen Ebene vorhanden sind, die der Mensch ohne wechselseitige Beeinflussung gleichzeitig nutzen kann. Es gibt spezifische Ressourcen, die von verbal kodierten Verarbeitungsprozessen in Anspruch genommen werden und spezifische Ressourcen, die von räumlich-analogen Verarbeitungsprozessen in Anspruch genommen werden (0,5 Punkte pro Modalität, je 1 Punkt pro Argument zur Begründung bzw. Begründung nach dem Ressourcenmodell, max. 3 Punkte) (vgl. Vorlesung AW II, LE 05, S. 30 ff.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 9B

43 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 43 von 50 Aufgabe 10A) Cognitive Engineering (5 Punkte) Zur Erhöhung der Sicherheit in technischen Systemen hinsichtlich menschlicher Fehler können zwei Maßnahmen unterschieden werden: Vermeidung systematischer Fehler Vermeidung zufälliger Fehler a) Zur Vermeidung welcher der oben genannten Fehler wird das Prinzip der Redundanz angewendet? (0,5 Punkte) Zufällige Fehler (0,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 8, Folie 21) b) Welche beiden Arten der Redundanz werden hierbei unterschieden? Nennen und erläutern Sie kurz die unterschiedlichen Arten der Redundanz und geben Sie jeweils genau ein Beispiel dazu an. (3 Punkte) Diversitäre Redundanz: Vermeidung von systematischen Fehlern durch Verwendung verschiedener Wirkprinzipien z.b.: elektrische und mechanische Bremse Funktionelle Redundanz: Mehrfachverwendung von Systemen mit gleicher Funktion. Im Versagensfall übernimmt das zweite System die Funktion vollständig. z.b.: Fahrstuhl mit zwei Trageseilen, Rückleuchten am PKW (0,5 Punkte je richtiger Nennung, 0,5 Punkte je Erläuterung, 0,5 Punkte je richtigem Beispiel, max. 3 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 8, Folie 21)

44 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 44 von 50 c) Neben dem Prinzip der Redundanz gibt es ein weiteres Prinzip, welches ebenfalls zur Vermeidung von Fehlern angewendet werden kann. Benennen und erläutern Sie dieses kurz. (1,5 Punkte) Beim Fail-Safe-Prinzip wird das System sofort beim Auftreten eines Fehlers in den sicheren Zustand überführt. (0,5 Punkte für richtige Nennung, 1 Punkt für Erläuterung, max. 1,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 8, Folie 20f.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 10A

45 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 45 von 50 Aufgabe 10B) Cognitive Engineering (10 Punkte) Die Abstraktionshierarchie nach Rasmussen kann aufgrund ihrer Analogie zu Modellen der Konstruktionslehre auch als Wissensrepräsentation in der Produktentwicklung Verwendung finden. In Tabelle 10B1 ist diese Erweiterung dargestellt. Tabelle 10B1: Abstraktionshierarchie nach Rasmussen am Bsp. eines Motors Gesamtsystem Subsystem Funktionale Einheit Baugruppe Komponente Funktionaler Zweck Zielkatalog, Anforderungsliste Abstrakte Funktion Generalisierte Funktion Physikalische Funktion Abstrakter Funktionszusammenhang Standardfunktionszusammenhang Wirkzusammenhang, Organstruktur Physische Form Bauzusammenhang Im Folgenden sind fünf Beispiele gegeben: 1. Die Kurbelwelle ist mittels zweier Lager, einem Fest- und einem Loslager, drehbar gelagert. 2. Der Motor setzt ein Luft-Kraftstoffgemisch in Drehmoment, Drehzahl und die Restprodukte Abgas sowie Wärme um. 3. Das Kurbelwellenloslager ist als Gleitlager bestehend aus zwei Halbschalen mit einem Durchmesser von 50 mm und einer Breite von 20 mm ausgeführt. 4. Das Kurbelsystem bestehend aus den Hauptelementen Kurbelwelle, Pleuel, und Kolben wandelt die oszillierende Bewegung in eine Rotation um. 5. Der Motor ist ein 4-Zyl. Ottomotor in Reihenbauweise mit 82 Nm bei 2800 U/min, 1,2 l Hubraum. Ordnen Sie die Nummern der Beispiele in Tabelle10B1 ein. (10 Punkte)

46 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 46 von 50 Tabelle 10B1: Abstraktionshierarchie nach Rasmussen am Bsp. eines Motors Gesamtsystem Subsystem Funktionale Einheit Baugruppe Komponente Funktionaler Zweck Abstrakte Funktion Zielkatalog, Anforderungsliste Abstrakter Funktionszusammenhang 5 2 Generalisierte Funktion Standardfunktionszusammenhang 4 alt. 4 Physikalische Funktion Wirkzusammenhang, Organstruktur 1 alt. 1 Physische Form Bauzusammenhang 3 alt. 3 (1 Punkt je richtiger Zuordnung Mittel-Zweck-Relation, 1 Punkt je richtiger Zuordnung Gesamt-Teil-Relation, max. 10 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 7, Folie 17f.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 10B

47 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 47 von 50 Aufgabe 10C) Cognitive Engineering (10 Punkte) Drei unterschiedlich geübte PKW-Fahrer (ein Fahranfänger in der 1. Fahrstunde, ein Fahranfänger mit 5 absolvierten Fahrstunden sowie ein langjährig erfahrener Fahrer) sind jeweils in ihrem Auto auf dem Weg zu einem bestimmten Ziel und fahren dabei auf eine rote Ampel zu. Dementsprechend werden angemessene Handlungen, wie beispielsweise das Abbremsen, eingeleitet. a) Welche der drei Ebenen des Handlungsregulationsmodells nach Rasmussen trifft jeweils auf den entsprechenden Fahrer zu? Begründen Sie Ihre Zuordnung, indem Sie die drei Regulationsebenen anhand dieser Situation beschreiben. Stellen Sie dabei die Regulationsunterschiede bezogen auf die Fahrerfahrenheit heraus. (7,5 Punkte) Regulationsebene Fahranfänger 1. Fahrstunde (noch nie ein Auto gefahren): Begründung: Regulationsebene Fahranfänger nach 5 Fahrstunden: Begründung:

48 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 48 von 50 Regulationsebene erfahrener Autofahrer: Begründung: Regulationsebene Fahranfänger 1. Fahrstunde: wissensbasiertes Verhalten/ 3. Regulationsebene Begründung: 3. Regulationsebene: Wissensbasiertes Verhalten Identifikation eines Problems und Bewertung denkbarer Handlungsalternativen vor dem Hintergrund der angestrebten Ziele und auf Grundlage des vorhandenen Erfahrungswissens. Entscheidung für eine Handlung und Planen der Handlungsschritte. Identifizieren Entscheiden Planen Bei neuartigen kritischen Fahrsituationen. Standardregeln werden ergänzt bzw. überschrieben, z.b. Vorfahrt wird genommen > übergeordnetes Ziel Unfallfreiheit wird vor die normalen Vorfahrtsregeln gestellt. Im Beispiel rote Ampel: Unterziel definieren, wie ich als Fahrer zum Abbremsen komme. Als Fahranfänger 1. Stunde noch kein Wissen über Position der einzelnen Pedale, Kombination Auskuppeln und Bremspedal o.ä. vorhanden, so dass die Bewegung gezielt geplant werden muss. Regulationsebene Fahranfänger nach 5 Fahrstunden: regelbasiertes Verhalten/ 2. Regulationsebene Begründung: 2. Regulationsebene: Regelbasiertes Verhalten Anwendung von Heuristiken und Regeln beim Problemlösen; Erkennen Assoziieren Regeln

49 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 49 von 50 bewusste Handlungsregulation aufgrund von Regeln, die als Führungsgrößen für die sensumotorische Fahrzeugstabilisierung dienen: rote Ampel erkannt Regelabruf Einleitung sensumotorisches Muster zum Bremsen Nach 5 Fahrstunden sind die Details eines Bremsmanövers und die einzelnen Bewegungen soweit bekannt, dass nur noch die entsprechende Regel abgerufen werden muss. Die Handlung ist aber noch nicht so routiniert, dass sie unbewusst erfolgen könnte. Regulationsebene erfahrener Autofahrer: fertigkeitsbasiertes Verhalten/ 1. Regulationsebene Begründung: 1. Regulationsebene: Fertigkeitsbasiertes Verhalten Unterbewusste Anwendung von sensumotorischen Verhaltensroutinen und Automatismen Merkmalsformation: rote Ampel Sensumotorische Muster: Beinbewegung zum Bremsen reine Reizreaktion (je richtiger Zuordnung und Beschreibung pro Ebene 2,5 Punkte; davon 0,5 Punkte für richtige Zuordnung, 2 Punkte für vollständige und auf Situation bezogene Beschreibung; maximal insgesamt 7,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2 LE 07, Folie 6ff.)

50 AW2_120_Minuten WS08/09 Seite 50 von 50 b) Herr Power ist Lastkraftwagenfahrer. Sein LKW ist gut ausgestattet, unter anderem mit einem Spurerkennungssystem. Aufgrund monotoner Autobahnfahrten bei wenig Verkehr lässt seine Aufmerksamkeit häufig nach. Es kommt deshalb vor, dass er in die Gefahr gerät, seine Spur zu verlassen und so einen Unfall zu verursachen. Das Assistenzsystem warnt ihn in diesem Fall mittels getrennter Vibrationsflächen im Sitz, je nachdem ob das Auto nach rechts oder nach links abdriftet, so dass eine angemessene Reaktion durch Abbremsen und Einlenken möglich wird. Erläutern Sie mit Bezug zum 3-Ebenenmodell von Rasmussen, auf welcher Ebene der Informationsverarbeitung das Assistenzsystem eingreift. Begründen Sie Ihre Entscheidung. (2,5 Punkte) Auf der Ebene der regelbasierten Informationsverarbeitung. Begründung: WENN Vibration, DANN Weiterfahren bzw. leicht abbremsen und Fahrlinie kontrollieren bzw. anpassen durch Lenkbewegung in die Gegenrichtung (REGEL) regelbasierte Abarbeitung bekannter erlernter Abläufe Assistenzsystem fasst die Elemente Erkennen und Assoziieren zusammen, so dass zeitsparend direkt die Regel angewandt werden kann. (1 Punkt für Lösung; 1,5 Punkte für Begründung, max. 2,5 Punkte) (vgl. Vorlesung AW2, LE 7, Folie 8 ff.) Erreichte Punkte in Teilaufgabe 10C