Problem 5

Das Simulationsmodell soll zu Beginn verifiziert und validiert werden. Erklären Sie die Begriffe „Verifikation“ und „Validierung“.

Sie möchten überprüfen, ob Sie ihr Modell richtig implementiert haben. Welche 3 möglichen Fehler können, dabei aufgetreten sein.

Nennen sie 3 Fragestellungen, die sie im Vorfeld der Validierung klären müssen.

Wie lange benötigen Sie voraussichtlich für die Durchführung aller Simulationen, bei einem vollfaktoriellen Versuchsplan, für die folgenden Eingangsgrößen, wenn jeder Simulationsdurchgang im Durchschnitt 40 Sekunden benötigt?

• Gewicht: m = 300 – 3000 kg (Schrittweite 300 kg)

• Länge: l = 2 – 9 m (Schrittweite 1 m)

• Konzept: A und B

Warum ist es oft nicht sinnvoll einen vollfaktoriellen Versuchsplan durchzuführen?

Mithilfe ihrer Simulationen haben sie herausgefunden, dass die Parameter „Nutzlast“ und „Spannweite“ in dem erstellten Modell, von Konzept A und B, einen linearen Zusammenhang aufweisen. Zur Validierung möchten sie nun Messwerte aufnehmen und dabei die Anzahl der Kombination soweit möglich reduzieren.  Pro Kombination führen sie jeweils 30 Versuche durch. Nennen und erklären sie einen geeigneten Versuchsplan und geben sie die Anzahl der insgesamt benötigten praktischen Versuche an.

Nennen sie die 2 grundlegenden Typen von Messabweichungen wie können sie diese erkennen und wie können diese in der Auswertung berücksichtigt werden.

Bei der Modellbildung zur Beschreibung von technischen Systemen wird zwischen determinierten und stochastischen Modellen sowie zwischen kontinuierlichen und diskontinuierlichen Modellen unterschieden. Nennen sie jeweils eine Beispielanwendung, wofür diese Modelle genutzt werden können.

Nennen sie 2 mögliche Methoden zur Verifikation und erläutern sie welche Voraussetzungen gegeben sein müssen um diese einsetzen zu können.

Nennen sie 2 Möglichkeiten für Fehler im Modell die während der Validierung gefunden werden erklären sie diese anhand eines Beispiels.

Wie viele Versuche müssen sie bei Nutzung eines vollfaktoriellen Versuchsplan, für die folgenden Eingangsgrößen, durchführen?

Gewicht: m = 0 – 32 kg (Schrittweite 2 kg)

Geschwindigkeit: v = 0,1 – 1,0 m/s (Schrittweite 0,1 m/s)

Modell: A, B, C, D

Bei der Auswertung der Messergebnisse stellen sie fest, dass die Ergebnisse teilweise starke Schwankungen aufweisen, die sich zunächst nicht logisch erklären lassen. Nennen sie je eine mögliche Ursache sowie Lösungsvorschläge, bezogen auf den Versuchsaufbau, die verwendeten Messgeräte und die Versuchsdurchführung.

Sie möchten prüfen, ob das erstellte Modell für ihren Anwendungsfall geeignet ist. Nennen sie 4 Methoden, die dafür genutzt werden können.

Das Simulationsmodell soll zu Beginn verifiziert und validiert werden. Erklären Sie die Begriffe „Verifikation“ und „Validierung“.

Wie lange benötigen Sie voraussichtlich für die Durchführung aller Simulationen, bei einem vollfaktoriellen Versuchsplan, für die folgenden Eingangsgrößen, wenn jeder Simulationsdurchgang im Durchschnitt 20 Sekunden benötigt?

Gewicht: m = 0 – 5000 kg (Schrittweite 500 kg)

Leistung: P= 320 / 370 / 550 / 1250 / 2000 / 3200 W

Hersteller: A, B, C

Drehzahl: u = 750 und 3000 Umdrehungen

Sie haben herausgefunden, dass ihre 4 Parameter einen linearen Zusammenhang aufweisen. Zur Validierung möchten sie nun Messwerte aufnehmen und dabei die Anzahl der Kombinationen soweit möglich reduzieren. Pro Kombination führen sie jeweils 20 versuche durch. Nennen und erklären sie einen geeigneten Versuchsplan. Geben sie die Anzahl der insgesamt benötigten praktischen Versuche an.

Nennen und erklären sie 2 alternative Versuchspläne, die auch für komplexere Zusammenhänge geeignet wären.

Welche möglichen Ursachen für Messabweichungen könnte es bei der Leistungsmessung der Laufkatze geben? Nennen sie 4 mögliche spezifische Ursachen.

Bevor sie mit dem Modell weiterarbeiten, möchten sie verifizieren, dass das Modell korrekt in der Simulation Software implementiert wurde. Geben sie dafür 3 mögliche Methoden an.

Im nächsten Schritt möchten Sie prüfen, ob das erstellte Modell auch für Ihren Anwendungsfall geeignet ist. Nennen sie 3 Punkte, welche hierfür zunächst geklärt werden müssen.

Wie viele Versuche müssen sie bei Nutzung eines vollfaktoriellen Versuchsplan, für die folgenden Eingangsgrößen, durchführen?

Geschwindigkeit: v = 0,1 – 0,5 m/s (Schrittweite: 0,1 m/s)

Gewicht: m = 0 – 2000 kg (Schrittweite: 100 kg)

Hubhöhe: h = 1 – 5 m (Schrittweite: 0,2 m)

Validierung eines fahrerlosen Transportfahrzeugs führen Sie einen Versuch mit jeweils verschiedenen Beladungen und Geschwindigkeiten für 4 verschiedene Fahrzeuge durch. Sie möchten einen vollfaktoriellen Versuchsplan mit maximal hundert verschiedenen Kombinationen aufstellen. Geben Sie die drei Eingangsgrößen mit einem sinnvollen Wertebereich und sinnvollen Schrittweiten an.

Welche Versuchspläne sind besonders geeignet für quadratische Beschreibungsmodelle? erklären sie diese.

Nach einigen Fahrversuchen des fahrerlosen Transportfahrzeugs bemerken sie, dass die Strommessung einer großen stochastischen Messabweichung unterliegt. Erläutern sie 2 mögliche Änderungen an der Versuchsdurchführung um die Auswirkungen der Abweichung zu reduzieren.

Nennen sie 3 Hauptursachen für Messabweichungen und geben sie jeweils einen exemplarischen Parameter an.

Sie haben Ihr Modell in ihre Softwareumgebung umgesetzt. Um zu überprüfen, ob sie das Modell auch korrekt implementiert haben, möchten Sie es mit anderen Daten vergleichen. Nennen sie 3 Beispiele, woher sie diese Daten bekommen können.

Sie möchte nun prüfen, ob das verwendete Modell auch für ihren Anwendungsfall geeignet ist. Nennen sie 3 mögliche Methoden, die sie hierfür verwenden können.

Wie viele Versuche müssen sie bei einem vollfaktoriellen Versuchsplan, für die folgenden Eingangsgrößen, wenn sie für jede Konfiguration 100 Versuche durchführen möchten?

Gewicht: m = 0 – 20 kg (Schrittweite 2 kg)

Geschwindigkeit: v = 2 – 10 m/s (Schrittweite 1 m/s)

Modell: A, B, C

Nach einer Vorabschätzung des Aufwands möchten sie zunächst die Zahl der Konfiguration reduzieren. Sie haben sich für einen zweistufigen teilfaktorielle Versuchsplan unter Nutzung der Extremwerte entschieden. Welche Voraussetzungen sollte erfüllt sein, dass dieser Versuchsplan aussagekräftige Ergebnisse liefern kann?

Nennen und erklären sie 2 alternative Versuchspläne, die sie verwenden können falls linearer Verlauf der Parameter nicht gegeben ist.

Das Simulationsmodell soll zu Beginn verifiziert und validiert werden. Erklären Sie die Begriffe „Verifikation“ und „Validierung“.

Nennen sie die 2 grundlegenden Typen von Messabweichungen wie können sie diese erkennen und wie können diese in der Auswertung berücksichtigt werden.

Welche möglichen Ursachen für Messabweichungen könnte es bei der Leistungsmessung der Laufkatze geben? Nennen sie 4 mögliche spezifische Ursachen.

Bei Ihren Versuchen benutzen Sie einen Sensor mit einer Genauigkeit von +- 1 mm. Was müssen Sie beachten, um fehlerhafte Ergebnisse zu vermeiden?

Nach Abschluss der Messungen stellen sie fest, dass die Kalibrierung des Sensors nicht korrekt durchgeführt wurde und ihre Messwerte einer systematische Messabweichung von + 10 mm unterliegen. inwiefern hat dies eine Auswirkung auf die Schlupfbetrachtung?

Leider stellt sich heraus, dass ihr Modell für ihren Anwendungsfall nicht geeignet ist. Nennen sie 3 mögliche Fehlerquellen, welche bei der Modellbildung aufgetreten sein können.

Nach einer Vorabschätzung des Aufwands, möchten Sie zunächst die Zahl der Konfiguration reduzieren. erste Untersuchungen haben gezeigt, dass es sich bei ihrem Modell um ein quadratisches Beschreibungsmodell handelt. erläutern sie, warum ein teilfaktorieller zweistufiger Versuchsplan hierfür nicht geeignet ist.

Erklären Sie den Unterschied zwischen einer systematischen und einer stochastischen Messabweichung.

Im nächsten Schritt möchten Sie versuche durchführen um Vergleichsdaten zu sammeln. Welche 7 Schritte haben sie in der Vorlesung für die Versuchsplanung kennengelernt und in welcher Reihenfolge werden diese durchgeführt?

Nennen sie 3 Fragen die für die Validierung des Systems zunächst geklärt werden sollten.

Nennen sie 2 Umstände, unter welchen sie Bei einem teilfaktoriellen Versuchsplan auf einzelne wertstufen Kombinationen verzichten können.

Ihr Vorgesetzter fragt sie, ob Modelle immer eine gültige Lösung liefern. Begründen Sie ihre Antwort.

In einem Meeting werden Sie von einer Person, mit geringem technischen Verständnis gefragt, was unter einer Blackbox zu verstehen ist. sie versuchen das Konzept am einfachen Beispiel Kaffeeautomat zu erklären. Nennen sie die 3 wichtigsten Parameter.

Ihr Vorgesetzter sagt ihnen, dass Sie alle Versuche ohne eine Software durchführen sollen. Um nicht alle Versuche per Hand zu rechnen brauchen sie ein gutes Argument nennen sie eins.

Sie müssen die Versuche eines Regalbediengerät mit linearem Verlauf durchführen. Auf welche Werte würden sie die Betrachtung reduzieren?

Wie viele versuche wären für eine Betrachtungsweise der Extremwerte von 3 Parametern notwendig?