Heft 95 - Lernen & Lehren

Schwerpunktthema: Messen und Diagnose als Gegenstand beruflicher Arbeits- und Lernprozesse
der Service ist, wie beim „Mechatroniker/-in“
in der Industrie oder dem „Kfz-
Mechatroniker/-in“ im Handwerk.
Gleichermaßen lässt sich feststellen,
dass wissensbasierte Systeme praktisch
in allen Bereichen der gewerblich-technischen
Facharbeit Einzug
gehalten haben. Diagnoseschnittstellen
gibt es mittlerweile nicht nur an
Fahrzeugen, sondern auch an den
meisten Gebäude-, Heizungs- und
Produktionssystemen sowie elektrotechnischen
Anlagen und Geräten
(insb. Haushaltsgeräte). Die hier angeschlossenen
Diagnosesysteme arbeiten
in der Regel mit einem Inferenzsystem,
welches Diagnosestrategien für
Schlussfolgerungen aus ermittelten
Systemkenndaten enthält. Im letzten
Jahrhundert wurden diese Systeme
als Expertensysteme bezeichnet, weil
mit ihnen das Vorgehen von Experten
bei der Problemlösung abgebildet
werden sollte. Inzwischen hat sich
durchgesetzt, solche Systeme als Entscheidungsunterstützungssysteme
zu
konzipieren und zu nutzen.
Allerdings: Durch die modellbasierte
Diagnose (vgl. Abb. 2) wird die Debatte
um Expertensysteme (der zweiten
Generation) neu belebt. Man erhofft
sich von diesem Ansatz, dass ein aus
Software gebildetes Paralleluniversum,
welches als Simulation das konkrete
System abbildet, die Diagnose
aus dem Vergleich des Verhaltens des
realen Systems mit dem simulierten
System automatisch generieren kann
(aus Platzgründen sei hier auf STRUSS
2003, S. 456 ff. verwiesen).
Für Facharbeiter ist die Einführung der
modellbasierten Diagnose aufgrund
der schwer durchschaubaren Hintergründe
– die aus der künstlichen Intelligenz
stammen – wenig anschlussfähig
an die vorhandenen Arbeitsweisen
der Diagnosearbeit. Dies ist eine besondere
Herausforderung für Qualifizierungsprozesse,
die sich um Verständnisbildung
für solche abstrakten
Diagnoseverfahren bemühen müssen.
Letzteres ist insbesondere notwendig,
um die Leistungsfähigkeit solcher Systeme
einschätzen zu können, denn
auch der automatisierten Diagnose
sind Grenzen gesetzt.
Abb. 2: Funktionsprinzip der modellbasierten Diagnose
Modellbasierte Diagnose: Dieser Ansatz kennzeichnet Systeme, die mit
einem mathematischen Modell über das Funktionieren von Systemen arbeiten.
Abweichungen zwischen Modellsimulation und realem Verhalten
erlauben den Schluss auf Fehlerursachen, ohne dass zuvor für jede Fehlerabhängigkeit
ein Programmablauf geschrieben werden muss.
Grenzen der automatisierten
Diagnose
Die Grenzen der automatisierten Diagnose
liegen nach den vorliegenden
Erkenntnissen (vgl. BECKER 2005a)
dort, wo
– Fehlerbeeinflussungen außerhalb
betrachteter Systemgrenzen liegen;
– singuläre Fehler auftreten (Fehler,
die in ihrer Summenhäufigkeit selten,
die Anzahl der singulären Fehler
dagegen häufig sind), die nicht
durch Fehlermöglichkeits- und Einflussanalysen
(FMEA) im Diagnoseentwicklungsprozess
abgedeckt
werden konnten;
– Entscheidungen im Diagnoseablauf
getroffen werden müssen, die außerhalb
technischer Einflussbereiche
liegen;
– Fehlerfortpflanzungen das Systemverhalten
systematisch verändern
oder grenzwertig werden lassen (es
kommt dann nicht zu eindeutigen
Prüfergebnissen);
– sporadisches Auftreten der Fehler
eine eindeutige Reproduzierbarkeit
erschwert.
Hierzu ist festzustellen: Diese Bedingungen
entsprechen heute dem Standard
in der Diagnosepraxis.
Bedeutung der Diagnosearbeit
für ausgewählte elektrotechnische,
fahrzeugtechnische und
metalltechnische Berufe
Neben der „normalen“ Fehlersuche mit
den damit verbundenen Messungen
sind die neu geordneten elektrotechnischen,
fahrzeugtechnischen und metalltechnischen
Berufe explizit mit den
modernen Diagnoseanforderungen
konfrontiert. In unterschiedlicher Tiefe
und Form ist die Diagnose auch Gegenstand
der Berufsausbildung (vgl.
Abb. 3) einschließlich der Prüfung. So
heißt es etwa für Elektronikerinnen und
Elektroniker, dass sie im Prüfungsbereich
„Funktions- und Systemanalyse“
nachweisen sollen, dass sie Mess- und
Prüfverfahren sowie Diagnosesysteme
auswählen sowie Diagnosen auswerten
und Fehlerursachen bestimmen
können (§ 8, Teil 2 der Gesellenprüfung).
Dies gilt analog auch für die industriellen
Elektroberufe und den Beruf
„Mechatroniker/-in“.
Bei den industriellen Metallberufen finden
sich dagegen keinerlei Hinweise
auf die Diagnose als Aufgabengebiet.
Vielmehr stehen die Störungsanalyse
sowie die Fehlereingrenzung und -behebung
im Rahmen der klassischen
Instandhaltung im Mittelpunkt, ohne
dass explizit auf Diagnoseverfahren
eingegangen wird. Teils wirken dabei
die curricularen Beschreibungen anachronistisch,
weil sie den hybriden
und berufsfeldübergreifenden Charakter
moderner Diagnosearbeit nicht
104 lernen & lehren (l&l) (2009) 95