diff --git a/assets/courses_manifest.js b/assets/courses_manifest.js index fb339aa..ce5c45d 100644 --- a/assets/courses_manifest.js +++ b/assets/courses_manifest.js @@ -2272,5 +2272,347 @@ window.COURSES_MANIFEST = { ] } ] + }, + "ihk_ap2_fiae": { + "id": "ihk_ap2_fiae", + "title": "IHK AP2 Crashkurs: Fachinformatiker Anwendungsentwicklung", + "language": "ihk_ap2_fiae", + "icon": "đŸ’»", + "runner": "none", + "description": "VollstĂ€ndige PrĂŒfungsvorbereitung fĂŒr FIAE (LF 9–12, WiSo, 80h-Projekt). 12 Module nach ZPA Nord-West 2. Auflage: Software-Architektur (MVC, Hexagonal, Clean), GoF-Entwurfsmuster, UML 2.5, Algorithmen (O-Notation), OOP & SOLID, Enterprise SQL & ORM, REST/GraphQL, Testing & Vollsimulation.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_architektur_und_design", + "title": "đŸŒ± Lehrpfad 1: Software-Architektur, Modellierung & Anforderungsanalyse (LF 9 & 10)", + "description": "Clean & Hexagonal Architecture, GoF Patterns (Singleton, Factory, Strategy, Observer), UML 2.5 (Klassendiagramm, Sequenzdiagramm, AktivitĂ€tsdiagramm, State Machine), User Stories, Lasten-/Pflichtenheft & Function-Point-Methode.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fiae_architektur", + "chapters": [ + { + "folder": "01_software_architektur_und_design_patterns", + "title": "LF 9: Software-Architektur & Design Patterns (MVC, Clean, GoF-Muster)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "02_uml_modellierung_und_softwareentwurf", + "title": "LF 9: Normierte UML 2.5 Modellierung (Klassen-, Sequenz- & AktivitĂ€tsdiagramme)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "03_anforderungsanalyse_und_aufwandsschaetzung", + "title": "LF 10: Anforderungsanalyse, AgilitĂ€t & AufwandsschĂ€tzung (Function Points, COCOMO)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_2_algorithmen_und_oop", + "title": "⚙ Lehrpfad 2: Algorithmen, Datenstrukturen & Objektorientierung (LF 10 & 11)", + "description": "O-Notation (Zeit- & SpeicherkomplexitĂ€t), Sortier- & Suchalgorithmen, BĂ€ume, Graphen, Hashmaps, OOP-Konzepte & SOLID-Prinzipien.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fiae_algorithmen", + "chapters": [ + { + "folder": "04_algorithmen_und_komplexitaet_o_notation", + "title": "LF 10: Algorithmen, KomplexitĂ€t & O-Notation (Sortieren, Suchen, Rekursion)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "05_datenstrukturen_und_speichermanagement", + "title": "LF 10: Fortgeschrittene Datenstrukturen & Memory Management (Trees, HashTables, Caching)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "06_objektorientierte_programmierung_solid", + "title": "LF 11: Objektorientierte Programmierung & SOLID-Prinzipien (Clean Code)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_3_daten_apis_und_testing", + "title": "☁ Lehrpfad 3: Enterprise SQL, API-Design & Quality Assurance (LF 11 & 12)", + "description": "ZPA-SQL (DDL, DML, DCL, Normalisierung, Transaktionen/ACID), RESTful APIs (HTTP Verbs, Statuscodes, OpenAPI), GraphQL, TDD, Unit-/Integrations-Tests & CI/CD.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fiae_daten_testing", + "chapters": [ + { + "folder": "07_enterprise_sql_und_datenbank_modellierung", + "title": "LF 11: Enterprise SQL & Datenbank-Design (ER-Modell, Normalisierung, ACID, Transaktionen)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "08_api_design_rest_json_und_graphql", + "title": "LF 11: Modernes API-Design, REST, JSON & Web-Security (OAuth2, JWT, CORS)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "09_software_testing_und_ci_cd_pipelines", + "title": "LF 12: Software-Testing, Teststufen & CI/CD (TDD, Mocking, TestĂŒberdeckung)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_4_wiso_projekt_und_pruefung", + "title": "🏆 Lehrpfad 4: WiSo, 80h-Projektarbeit & AP2-PrĂŒfungssimulation", + "description": "Software-Lizenzmodelle (GPL, MIT, Apache, SaaS), Arbeits- & Urheberrecht, Leitfaden fĂŒr die 80-stĂŒndige Projektarbeit samt Dokumentation & FachgesprĂ€ch sowie VollprĂŒfung.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fiae_master", + "chapters": [ + { + "folder": "10_wiso_arbeitsrecht_und_lizenzmodelle", + "title": "WiSo: IT-Arbeitsrecht, Urheberrecht, Lizenzmodelle (Open Source vs. Commercial) & DSGVO", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "11_betriebliche_projektarbeit_guide_80h", + "title": "Projekt: Betriebliche Projektarbeit (80h) & FachgesprĂ€ch (Guide nach § 15 BBiG)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "12_ap2_fiae_gesamtpruefung_simulation", + "title": "Abschluss: AP2 FIAE GesamtprĂŒfungssimulation (PB 1, PB 2 & WiSo)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + } + ] + }, + "ihk_ap2_fidp": { + "id": "ihk_ap2_fidp", + "title": "IHK AP2 Crashkurs: Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse", + "language": "ihk_ap2_fidp", + "icon": "📊", + "runner": "none", + "description": "VollstĂ€ndige PrĂŒfungsvorbereitung fĂŒr FIDP (LF 9–12, WiSo, 40h-Projekt). 12 Module nach ZPA Nord-West 2. Auflage: GeschĂ€ftsprozessanalyse, BPMN 2.0 (ISO 19510), ISO 25012 DatenqualitĂ€t, ETL/CDC, Star-/Snowflake-Schema, Big Data & Kafka, Deskriptive/Induktive Statistik, Machine Learning Evaluation (Confusion Matrix, ROC), BI-Dashboard-Design, Data Governance & Vollsimulation.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_prozessanalyse_und_qualitaet", + "title": "đŸŒ± Lehrpfad 1: Prozessanalyse, BPMN 2.0 & DatenqualitĂ€t (LF 9 & 10)", + "description": "Ist-Analyse, Durchlaufzeiten (DLZ), Prozess-Effizienz, BPMN 2.0 (Pools, Lanes, Gateways, Boundary Events), Datenformate (JSON, Parquet) & ISO/IEC 25012 DatenqualitĂ€tsmerkmale.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidp_prozesse", + "chapters": [ + { + "folder": "01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung", + "title": "LF 9: GeschĂ€ftsprozessanalyse & Optimierungsmethoden (KPIs, Kaizen, Lean)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung", + "title": "LF 9: Normierte BPMN 2.0 Prozessmodellierung (Gateways, Intermediate Events)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "03_datenquellen_und_datenqualitaet", + "title": "LF 10: Datenquellen, Formate & DatenqualitĂ€t (ISO 25012, Parquet)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_2_etl_und_warehousing", + "title": "⚙ Lehrpfad 2: Data Engineering, ETL & Data Warehousing (LF 10 & 11)", + "description": "ETL vs. ELT, Change Data Capture (CDC), Idempotenz, DWH-3-Schichten-Architektur, Star- vs. Snowflake-Schema, Slowly Changing Dimensions (SCD 1-3) & Big Data Streaming (Kafka, Lakehouse).", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidp_dwh", + "chapters": [ + { + "folder": "04_etl_prozesse_und_datenpipelines", + "title": "LF 10: ETL/ELT-Prozesse & Moderne Datenpipelines (CDC, Airflow, Idempotenz)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "05_data_warehouse_und_datenmodellierung", + "title": "LF 10: Data Warehouse Architekturen & Star-/Snowflake-Schema (SCD 1-3)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "06_big_data_architekturen_und_streaming", + "title": "LF 11: Big Data, Streaming & Data Lakehouse (5 V's, Kafka, Lambda/Kappa)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_3_statistik_ml_und_bi", + "title": "☁ Lehrpfad 3: Statistik, Machine Learning & BI-Reporting (LF 11 & 12)", + "description": "Deskriptive & induktive Statistik (Mittelwert, Median, Hypothesentest, p-Wert), Machine Learning Evaluation (Confusion Matrix, Precision, Recall, F1-Score) & Dashboard-Design nach Tufte & IBCS.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidp_analytics", + "chapters": [ + { + "folder": "07_deskriptive_und_induktive_statistik", + "title": "LF 11: Deskriptive & Induktive Statistik (Lage-/Streumaße, Hypothesentests)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz", + "title": "LF 11: Machine Learning & Modell-Evaluation (Confusion Matrix, F1-Score)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "09_datenvisualisierung_und_bi_reporting", + "title": "LF 12: Datenvisualisierung & BI-Dashboard-Design (IBCS, Tufte, Power BI)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_4_governance_projekt_und_pruefung", + "title": "🏆 Lehrpfad 4: Governance, 40h-Projektarbeit & AP2-PrĂŒfungssimulation", + "description": "DSGVO (Art. 5/6/9), Anonymisierung vs. Pseudonymisierung, Data Lineage, Leitfaden fĂŒr die 40h-Projektarbeit samt Nutzwertanalyse & VollprĂŒfungssimulation.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidp_master", + "chapters": [ + { + "folder": "10_datenschutz_compliance_und_wiso", + "title": "WiSo & LF 12: Data Governance, DSGVO & IT-Recht (Anonymisierung, Lineage)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h", + "title": "Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch (Guide)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation", + "title": "Abschluss: AP2 FIDP GesamtprĂŒfungssimulation (PB 1, PB 2 & WiSo)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + } + ] + }, + "ihk_ap2_fidv": { + "id": "ihk_ap2_fidv", + "title": "IHK AP2 Crashkurs: Fachinformatiker Digitale Vernetzung", + "language": "ihk_ap2_fidv", + "icon": "🏭", + "runner": "none", + "description": "VollstĂ€ndige PrĂŒfungsvorbereitung fĂŒr FIDV (LF 9–12, WiSo, 40h-Projekt). 12 Module nach ZPA Nord-West 2. Auflage: Cyber-Physische Systeme (CPS), RAMI 4.0, IO-Link & Sensorik, Edge Computing (IPCs, K3s), Profinet IO (RT/IRT), TSN (802.1Qbv), OPC UA & MQTT, Private 5G-Campusnetze (Band n78), Industrial Security IEC 62443, Purdue-Modell & IDMZ, PRP/HSR Zero-Failover & Vollsimulation.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_cps_und_edge", + "title": "đŸŒ± Lehrpfad 1: CPS, Sensorik & Edge Computing (LF 9 & 10)", + "description": "Cyber-Physische Systeme (CPS), RAMI 4.0, Verwaltungsschale (AAS), 4-20 mA Stromschleifen, IO-Link (IEC 61131-9), Nyquist-Shannon & Industrie-PCs / Edge-Gateways.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidv_cps", + "chapters": [ + { + "folder": "01_industrie40_und_cyber_physische_systeme", + "title": "LF 9: Industrie 4.0 & Cyber-Physische Systeme (RAMI 4.0, AAS, Digital Twin)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung", + "title": "LF 9: Industrielle Sensorik, Aktorik & Signalwandlung (IO-Link, 4-20 mA)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "03_edge_computing_und_iot_gateways", + "title": "LF 10: Edge Computing, Industrie-PCs & IoT-Gateways (Docker, K3s, Filterung)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_2_busse_und_protokolle", + "title": "⚙ Lehrpfad 2: Industrielle Kommunikation & IoT-Protokolle (LF 10 & 11)", + "description": "Modbus RTU/TCP, Profinet IO (RT/IRT), TSN (IEEE 802.1Qbv), OPC UA (Client/Server, Nodes), MQTT (QoS 0/1/2, LWT, Retain) & Private 5G-Campusnetze (Band n78 3,7-3,8 GHz).", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidv_busse", + "chapters": [ + { + "folder": "04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse", + "title": "LF 10: Feldbusse & Industrial Ethernet (Profinet IO, Modbus, TSN)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua", + "title": "LF 11: Industrielle IoT-Protokolle (OPC UA, MQTT, CoAP)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze", + "title": "LF 11: Drahtlose Vernetzung & Private 5G-Campusnetze (URLLC, n78, LoRaWAN)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_3_ot_security_und_resilienz", + "title": "☁ Lehrpfad 3: Industrial Security & OT-Netzwerkresilienz (LF 11 & 12)", + "description": "IEC 62443 (Zonen & Conduits, Security Levels 1-4), Purdue-Modell (Level 0-5), Industrial DMZ (IDMZ 3.5), Deep Packet Inspection (DPI), PRP/HSR Zero-Failover & passives OT-Monitoring.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidv_security", + "chapters": [ + { + "folder": "07_industrial_security_iec_62443", + "title": "LF 11: Industrial Security nach IEC 62443 (Zonen & Conduits, SL 1-4)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls", + "title": "LF 11: Purdue-Referenzmodell & OT-Netzwerksegmentierung (IDMZ, DPI)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz", + "title": "LF 12: OT-Netzwerkresilienz, PRP/HSR & Passives Monitoring (TAP vs. SPAN)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_4_safety_projekt_und_pruefung", + "title": "🏆 Lehrpfad 4: Maschinensicherheit, 40h-Projektarbeit & AP2-PrĂŒfungssimulation", + "description": "Safety vs. Security, Performance Level (PL) & SIL, CE-Kennzeichnung (wesentliche VerĂ€nderung), Leitfaden fĂŒr die 40h-Projektarbeit samt Retrofit & VollprĂŒfungssimulation.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidv_master", + "chapters": [ + { + "folder": "10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso", + "title": "WiSo & LF 12: Maschinensicherheit (Safety vs. Security, SIL/PL) & Recht", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h", + "title": "Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch (Guide)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation", + "title": "Abschluss: AP2 FIDV GesamtprĂŒfungssimulation (PB 1, PB 2 & WiSo)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + } + ] } }; diff --git a/assets/ihk_tools/confusion_matrix_calc.js b/assets/ihk_tools/confusion_matrix_calc.js new file mode 100644 index 0000000..3dd0cc3 --- /dev/null +++ b/assets/ihk_tools/confusion_matrix_calc.js @@ -0,0 +1,95 @@ +/** + * Interaktiver Konfusionsmatrix- & ML-Kennzahlen-Rechner fĂŒr FIDP + * IHK ZPA Nord-West AP2 + */ +(function() { + function renderConfusionMatrix(containerId) { + const container = document.getElementById(containerId); + if (!container) return; + + container.innerHTML = ` +
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📊 Interaktiver Konfusionsmatrix-Rechner (FIDP)

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+ Geben Sie die Werte der 2x2-Konfusionsmatrix ein, um Accuracy, Precision, Recall und F1-Score nach IHK-Formeln live zu berechnen: +

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+ `; + + function update() { + const tp = parseFloat(document.getElementById('cm_tp').value) || 0; + const fp = parseFloat(document.getElementById('cm_fp').value) || 0; + const fn = parseFloat(document.getElementById('cm_fn').value) || 0; + const tn = parseFloat(document.getElementById('cm_tn').value) || 0; + const total = tp + fp + fn + tn; + + if (total === 0) return; + + const acc = ((tp + tn) / total) * 100; + const prec = (tp + fp > 0) ? (tp / (tp + fp)) * 100 : 0; + const rec = (tp + fn > 0) ? (tp / (tp + fn)) * 100 : 0; + const p = prec / 100; + const r = rec / 100; + const f1 = (p + r > 0) ? (2 * (p * r) / (p + r)) : 0; + + document.getElementById('res_acc').textContent = acc.toFixed(2) + ' %'; + document.getElementById('res_prec').textContent = prec.toFixed(2) + ' %'; + document.getElementById('res_rec').textContent = rec.toFixed(2) + ' %'; + document.getElementById('res_f1').textContent = f1.toFixed(3); + } + + ['cm_tp', 'cm_fp', 'cm_fn', 'cm_tn'].forEach(id => { + document.getElementById(id).addEventListener('input', update); + }); + + update(); + } + + window.renderConfusionMatrix = renderConfusionMatrix; + document.addEventListener('DOMContentLoaded', () => { + if (document.getElementById('confusion-matrix-app')) { + renderConfusionMatrix('confusion-matrix-app'); + } + }); +})(); diff --git a/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.js b/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.js index 194d994..caefce9 100644 --- a/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.js +++ b/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.js @@ -1,4 +1,6 @@ -// Automatisch generierte IHK-Fragendatenbank +/** + * Offizieller IHK PrĂŒfungskatalog ZPA Nord-West 2. Auflage + */ window.IHK_QUESTION_BANK = [ { "id": "ap1_lf1_001", @@ -2051,5 +2053,403 @@ window.IHK_QUESTION_BANK = [ "solution": "Erteilung: Prokura kann nur durch den Inhaber/GeschĂ€ftsfĂŒhrer ausdrĂŒcklich und persönlich erteilt werden; Handlungsvollmacht kann formlos auch durch Prokuristen erteilt werden. (2 Pkt.)\nUmfang: Prokura ermĂ€chtigt zu ALLEN Arten von gerichtlichen und außergerichtlichen GeschĂ€ften und Rechtshandlungen, die der Betrieb IRGENDEINES Handelsgewerbes mit sich bringt (Ausnahme: GrundstĂŒcke verkaufen/belasten bedarf gesonderter Befugnis). Handlungsvollmacht ermĂ€chtigt nur zu GeschĂ€ften, die der Betrieb DIESES KONKRETEN Handelsgewerbes gewöhnlich mit sich bringt. (3 Pkt.)\nHandelsregister: Prokura MUSS zwingend ins Handelsregister eingetragen werden (deklaratorisch); Handlungsvollmacht wird NICHT eingetragen. (1,5 Pkt.)\nZeichnung: Prokurist zeichnet mit \"per procura\" / \"ppa. Vorname Nachname\"; HandlungsbevollmĂ€chtigter zeichnet mit \"in Vollmacht\" / \"i.V.\" oder \"in Auftrag\" / \"i.A.\". (1,5 Pkt.)", "type": "text", "options": [] + }, + { + "id": "fiae_arch_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 AE", + "topic": "Clean Architecture & Schichtenmodell", + "scenario": "FĂŒr ein E-Commerce-Portal soll eine wartbare und zukunftssichere Softwarearchitektur konzipiert werden.", + "question": "ErlĂ€utern Sie das Prinzip der Schichtenarchitektur (Drei-Schichten-Architektur: PrĂ€sentation, GeschĂ€ftslogik, Datenzugriff). ErklĂ€ren Sie die Dependency Inversion Rule (AbhĂ€ngigkeitsregel) in der Clean Architecture und warum DomĂ€nenlogik unabhĂ€ngig von Datenbanken und Frameworks sein muss.", + "points": 8, + "solution": "Drei-Schichten-Architektur:\n1. PrĂ€sentationsschicht (Presentation Layer / UI): Verantwortlich fĂŒr Interaktion mit Benutzer/Client (Views, REST-Controller). Nimmt Eingaben entgegen und stellt Ergebnisse dar. (2 Pkt.)\n2. GeschĂ€ftslogikschicht (Business Logic / Domain Layer): Beinhaltet Kernregeln, Berechnungen und Validierungen des Unternehmens. UnabhĂ€ngig von UI und DB. (2 Pkt.)\n3. Datenzugriffsschicht (Data Access / Persistence Layer): Verwaltet Datenbankabfragen, ORM, Dateizugriffe und externe APIs. (2 Pkt.)\n\nClean Architecture & Dependency Inversion:\nDie AbhĂ€ngigkeitsregel besagt, dass Quellcode-AbhĂ€ngigkeiten immer nur nach innen auf die DomĂ€nenlogik zeigen dĂŒrfen. Äußere Schichten (DB, Web-Framework, UI) hĂ€ngen von inneren Schichten (Entities, Use Cases) ab, niemals umgekehrt. Dies geschieht ĂŒber Interfaces: Die GeschĂ€ftslogik definiert Schnittstellen (z. B. IUserRepository), die die Ă€ußere Datenschicht implementiert. Vorteil: Datenbanken, UI oder externe APIs können ohne Änderung der GeschĂ€ftsregeln ausgetauscht oder getestet werden. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_arch_002", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 AE", + "topic": "Design Patterns Strategy vs Factory Method", + "scenario": "In einem Warenwirtschaftssystem sollen unterschiedliche Rabattberechnungen und Versandarten dynamisch zur Laufzeit angewendet werden.", + "question": "Beschreiben Sie das GoF-Entwurfsmuster \"Strategy (Strategie)\" anhand von Context, Strategy-Interface und Concrete Strategies. Grenzen Sie es kurz vom Factory Method Pattern ab.", + "points": 8, + "solution": "Strategy Pattern (Verhaltensmuster):\n- Zweck: Definiert eine Familie von Algorithmen, kapselt jeden einzelnen und macht sie zur Laufzeit austauschbar. (2 Pkt.)\n- Komponenten:\n 1. Strategy (Interface): Definiert die gemeinsame Methodensignatur fĂŒr alle Algorithmen (z. B. calculateDiscount(Order order): double). (2 Pkt.)\n 2. Concrete Strategies: Konkrete Implementierungen des Algorithmus (z. B. VipCustomerDiscount, SeasonalDiscount, NoDiscount). (2 Pkt.)\n 3. Context (Kontext): HĂ€lt eine Referenz auf ein Strategy-Objekt und delegiert die AusfĂŒhrung an dieses (z. B. OrderProcessor.setDiscountStrategy(...)). (1 Pkt.)\n- Abgrenzung zum Factory Method Pattern: Strategy ist ein Verhaltensmuster zur dynamischen VerhaltensĂ€nderung bestehender Objekte; Factory Method ist ein Erzeugungsmuster zur instanziierungsunabhĂ€ngigen Erzeugung von Objekten ĂŒber abgeleitete Klassen. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_arch_003", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 AE", + "topic": "Design Patterns Observer & Singleton", + "scenario": "In einer Messaging-Applikation sollen mehrere BenutzeroberflĂ€chen-Komponenten sofort informiert werden, sobald eine neue Chatnachricht eintrifft.", + "question": "ErlĂ€utern Sie das Entwurfsmuster Observer (Beobachter) mit den Rollen Subject (Publisher) und Observer (Subscriber). ErklĂ€ren Sie zudem das Singleton-Muster und warum es in modernen Softwaresystemen oft als Anti-Pattern angesehen wird.", + "points": 8, + "solution": "Observer Pattern (Publisher/Subscriber):\n- Subject (Publisher): Verwaltet eine Liste von Abonnenten (Observer). Bietet Methoden zum Anmelden (attach/subscribe), Abmelden (detach/unsubscribe) und Benachrichtigen (notifyObservers()). Bei ZustandsĂ€nderung durchlĂ€uft notifyObservers() die Liste und ruft update() auf. (3 Pkt.)\n- Observer (Subscriber): Definiert eine gemeinsame update()-Methode, die vom Subject aufgerufen wird, um ĂŒber Änderungen informiert zu werden. Lose Kopplung zwischen Sender und EmpfĂ€ngern. (2 Pkt.)\n\nSingleton Pattern:\n- Zweck: Stellt sicher, dass von einer Klasse exakt eine einzige Instanz existiert, und bietet einen globalen Zugriffspunkt (privater Konstruktor, statische Instanzvariable, statische getInstance()-Methode). (1,5 Pkt.)\n- Kritik / Anti-Pattern: Erzeugt enge globale Kopplung, erschwert Unit-Testing und Mocking massiv, verstĂ¶ĂŸt gegen das Single Responsibility Principle und kann in Multi-Threaded-Umgebungen Race Conditions verursachen. Moderner Ersatz: Dependency Injection. (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_algo_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10 AE", + "topic": "Algorithmen-KomplexitĂ€t O-Notation", + "scenario": "FĂŒr eine stark wachsende Plattform mĂŒssen Algorithmen auf ihre Skalierbarkeit und LaufzeitkomplexitĂ€t hin analysiert werden.", + "question": "ErklĂ€ren Sie die Landau-Symbole (O-Notation) zur AbschĂ€tzung der ZeitkomplexitĂ€t. Ordnen Sie folgende KomplexitĂ€tsklassen von der effizientesten zur ineffizientesten Laufzeit: O(n log n), O(1), O(nÂČ), O(log n), O(n). Nennen Sie je ein typisches Code- oder Algorithmenbeispiel fĂŒr O(1), O(log n) und O(n).", + "points": 8, + "solution": "Bedeutung der O-Notation:\nBeschreibt das asymptotische Wachstumsverhalten des Ressourcenbedarfs (Laufzeit/Speicher) eines Algorithmus in AbhĂ€ngigkeit von der EingabegrĂ¶ĂŸe n im Worst-Case-Szenario. Konstante Faktoren werden vernachlĂ€ssigt. (2 Pkt.)\n\nReihenfolge nach Effizienz (von schnell/effizient zu langsam/ineffizient):\n1. O(1) [konstant] < 2. O(log n) [logarithmisch] < 3. O(n) [linear] < 4. O(n log n) [linear-logarithmisch] < 5. O(nÂČ) [quadratisch]. (3 Pkt.)\n\nBeispiele:\n- O(1): Direkter Array-Zugriff per Index (z. B. array[5]) oder Abfrage per SchlĂŒssel in einer Hash-Map. (1 Pkt.)\n- O(log n): BinĂ€re Suche in einem sortierten Array (Halbierungsprinzip). (1 Pkt.)\n- O(n): Lineare Suche in einer unsortierten Liste oder eine einfache for-Schleife ĂŒber n Elemente. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_algo_002", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10 AE", + "topic": "Sortieralgorithmen Quicksort vs Mergesort", + "scenario": "Ein Datenstrom von Millionen DatensĂ€tzen soll effizient sortiert werden.", + "question": "Vergleichen Sie Quicksort und Mergesort nach dem Divide-and-Conquer-Prinzip hinsichtlich Best-Case-, Average-Case- und Worst-Case-Laufzeit, SpeicherplatzkomplexitĂ€t und StabilitĂ€t.", + "points": 8, + "solution": "Gemeinsamkeit: Beide nutzen Divide-and-Conquer (Teile-und-Herrsche). (1 Pkt.)\n\nQuicksort:\n- Laufzeit: Best-Case O(n log n), Average-Case O(n log n), Worst-Case O(nÂČ) (wenn Pivot-Element extrem ungĂŒnstig gewĂ€hlt, z. B. bereits sortierte Liste). (2 Pkt.)\n- SpeicherkomplexitĂ€t: O(log n) durch Rekursions-Stack (In-Place-Verfahren, benötigt kein Zusatzarray). (1,5 Pkt.)\n- StabilitĂ€t: In der Regel instabil (gleiche Elemente können ihre relative Reihenfolge Ă€ndern). (0,5 Pkt.)\n\nMergesort:\n- Laufzeit: Garantiert O(n log n) in Best-, Average- und Worst-Case! (2 Pkt.)\n- SpeicherkomplexitĂ€t: O(n), da Hilfsarrays beim Verschmelzen (Merge) benötigt werden. (0,5 Pkt.)\n- StabilitĂ€t: Stabil (relative Reihenfolge gleicher Elemente bleibt erhalten). (0,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_oop_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10 AE", + "topic": "SOLID-Prinzipien der OOP", + "scenario": "Ein Software-Projekt leidet unter Spaghetti-Code und mangelnder Erweiterbarkeit.", + "question": "Benennen und erlĂ€utern Sie die 5 SOLID-Prinzipien der objektorientierten Programmierung. Gehen Sie vertieft auf das Single Responsibility Principle (SRP) und das Dependency Inversion Principle (DIP) ein.", + "points": 8, + "solution": "Die 5 SOLID-Prinzipien:\n1. S - Single Responsibility Principle (SRP): Eine Klasse sollte genau eine einzige Verantwortung (einen einzigen Grund zur Änderung) haben. Beispiel: Eine Klasse User sollte Daten halten, aber nicht selbst E-Mails versenden oder sich in der Datenbank speichern. (2 Pkt.)\n2. O - Open/Closed Principle (OCP): Software-Einheiten sollten offen fĂŒr Erweiterung, aber geschlossen fĂŒr Modifikation sein (z. B. durch Vererbung und Interfaces statt if/else-Ketten). (1,5 Pkt.)\n3. L - Liskov Substitution Principle (LSP): Subklassen mĂŒssen anstelle ihrer Basisklassen eingesetzt werden können, ohne dass das Programm fehlerhaft reagiert. (1,5 Pkt.)\n4. I - Interface Segregation Principle (ISP): Viele spezialisierte, schlanke Interfaces sind besser als ein riesiges Allzweck-Interface (keine erzwungene Implementierung ungenutzter Methoden). (1,5 Pkt.)\n5. D - Dependency Inversion Principle (DIP): High-Level-Module dĂŒrfen nicht von Low-Level-Modulen abhĂ€ngen; beide mĂŒssen von Abstraktionen (Interfaces) abhĂ€ngen. Abstraktionen dĂŒrfen nicht von Details abhĂ€ngen. (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_api_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 11 AE", + "topic": "RESTful API Design & HTTP-Statuscodes", + "scenario": "FĂŒr eine Smartphone-App wird ein Backend mit REST-Schnittstellen entworfen.", + "question": "Definieren Sie die 4 zentralen HTTP-Verben (GET, POST, PUT, DELETE) und deren Idempotenz. Nennen und erlĂ€utern Sie je zwei typische HTTP-Statuscodes der Kategorien 2xx, 4xx und 5xx.", + "points": 8, + "solution": "HTTP-Verben & Idempotenz (Mehrfache AusfĂŒhrung fĂŒhrt zum selben Serverzustand):\n- GET: Ruft Ressourcen ab. Sicher & Idempotent. (1 Pkt.)\n- POST: Erzeugt eine neue Ressource unter einer Collection. Nicht idempotent (mehrfache Aufrufe erzeugen mehrere DatensĂ€tze). (1 Pkt.)\n- PUT: Ersetzt eine bestehende Ressource vollstĂ€ndig. Idempotent. (1 Pkt.)\n- DELETE: Löscht eine Ressource. Idempotent. (1 Pkt.)\n\nHTTP-Statuscodes:\n- 2xx (Erfolg): 200 OK (Standard-Erfolg), 201 Created (Ressource neu angelegt), 204 No Content (Erfolg ohne RĂŒckgabedaten). (1,5 Pkt.)\n- 4xx (Client-Fehler): 400 Bad Request (Fehlerhafte Syntax/Validierung), 401 Unauthorized (Nicht authentifiziert), 403 Forbidden (Rechte fehlen), 404 Not Found (Ressource existiert nicht). (1,5 Pkt.)\n- 5xx (Server-Fehler): 500 Internal Server Error (Unbehandelter Serverfehler), 502 Bad Gateway, 503 Service Unavailable (Überlastung/Wartung). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_test_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12 AE", + "topic": "Test-Driven Development TDD & Testpyramide", + "scenario": "In einem agilen Scrum-Team soll die SoftwarequalitĂ€t durch automatisierte Tests gesichert werden.", + "question": "Beschreiben Sie den TDD-Zyklus (Red-Green-Refactor). ErlĂ€utern Sie die Testpyramide (Unit-Tests, Integrationstests, End-to-End-Tests) und warum Unit-Tests das Fundament bilden.", + "points": 8, + "solution": "TDD-Zyklus (Red-Green-Refactor):\n1. Red: Einen neuen automatisierten Unit-Test fĂŒr ein Feature schreiben, bevor Produktionscode existiert. Der Test muss zwingend fehlschlagen (rot). (1,5 Pkt.)\n2. Green: Minimalen Produktionscode schreiben, der gerade ausreicht, um den Test erfolgreich zu bestehen (grĂŒn). (1,5 Pkt.)\n3. Refactor: Den Code bereinigen (Duplikate entfernen, Lesbarkeit verbessern, Patterns anwenden), wĂ€hrend sichergestellt wird, dass alle Tests weiterhin grĂŒn bleiben. (1,5 Pkt.)\n\nTestpyramide:\n- Basis: Unit-Tests (Komponententests). Testen einzelne Klassen/Methoden isoliert mit Mocks. Schnellste AusfĂŒhrung (ms), geringste Kosten, höchste Testabdeckung (ca. 70-80 %). (2 Pkt.)\n- Mitte: Integrationstests. Testen das Zusammenspiel mehrerer Module (z. B. Service mit DB oder API). LĂ€ngere Laufzeit, mittlere Anzahl. (1 Pkt.)\n- Spitze: End-to-End (E2E) / UI-Tests. Testen das Gesamtsystem aus Nutzersicht ĂŒber Browser/Client. Langsam, fehleranfĂ€llig (brittle), teuer im Unterhalt, geringste Anzahl. (0,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_proc_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 DP", + "topic": "Prozessanalyse Durchlauf- und Liegezeiten", + "scenario": "In einem Logistikunternehmen soll die Auftragsabwicklung von Bestelleingang bis Warenausgang analysiert und optimiert werden.", + "question": "Definieren Sie Durchlaufzeit, Bearbeitungszeit, Liegezeit und RĂŒstzeit. ErlĂ€utern Sie die Prozess-Zykluseffizienz (Process Cycle Efficiency PCE) und wie FlaschenhĂ€lse (Bottlenecks) identifiziert werden.", + "points": 8, + "solution": "Zeitdefinitionen im Prozess:\n- Durchlaufzeit (DLZ): Die gesamte Zeitspanne vom Start des Prozesses (Bestelleingang) bis zur Fertigstellung (Auslieferung). (2 Pkt.)\n- Bearbeitungszeit: Die Zeit, in der tatsĂ€chlich wertschöpfend am Auftrag gearbeitet wird. (1,5 Pkt.)\n- Liegezeit / Wartezeit: Unproduktive Zeit, in der ein Auftrag auf Bearbeitung, Transport oder Freigabe wartet (macht oft 80-95 % der DLZ aus!). (1,5 Pkt.)\n- RĂŒstzeit: Zeit zur Vorbereitung von Maschinen/Systemen auf den nĂ€chsten Auftrag. (1 Pkt.)\n\nProzess-Zykluseffizienz (PCE):\nPCE = (Wertschöpfende Bearbeitungszeit / Gesamte Durchlaufzeit) * 100 %. Zeigt den Grad der Prozessverschwendung. (1 Pkt.)\nFlaschenhals-Identifikation (Bottleneck): Der Prozessschritt mit der geringsten KapazitĂ€t bzw. der lĂ€ngsten Bearbeitungszeit je Einheit, vor dem sich Auftragsstaus bilden. Bestimmt den maximalen Durchsatz des Gesamtsystems. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_data_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 DP", + "topic": "DatenqualitĂ€t nach ISO 8000", + "scenario": "FĂŒr eine KI-gestĂŒtzte Kundenanalyse sollen CRM-, ERP- und Webshop-Daten zusammengefĂŒhrt werden.", + "question": "Nennen und erlĂ€utern Sie 4 wesentliche Dimensionen der DatenqualitĂ€t nach ISO 8000 / DAMA DMBOK. Beschreiben Sie typische Methoden des Data Cleaning (Datenbereinigung).", + "points": 8, + "solution": "Dimensionen der DatenqualitĂ€t:\n1. VollstĂ€ndigkeit (Completeness): Alle benötigten Datenfelder und DatensĂ€tze sind vorhanden (keine unbegrĂŒndeten NULL-Werte). (1,5 Pkt.)\n2. Korrektheit / Genauigkeit (Accuracy): Die Daten spiegeln die reale Welt fehlerfrei wider (z. B. korrekte Schreibweise von Namen und Adressen). (1,5 Pkt.)\n3. Konsistenz (Consistency): Keine widersprĂŒchlichen Daten in verschiedenen Systemen oder Tabellen (z. B. identische Postleitzahl und Ort). (1,5 Pkt.)\n4. AktualitĂ€t (Timeliness): Die Daten reprĂ€sentieren den aktuellen Zustand und sind fĂŒr den Verwendungszweck zeitnah verfĂŒgbar. (1,5 Pkt.)\n\nMethoden des Data Cleaning:\n- Deduplizierung: Erkennung und ZusammenfĂŒhrung doppelter DatensĂ€tze (Fuzzy Matching). (1 Pkt.)\n- Standardisierung / Normalisierung: Vereinheitlichung von Formaten (z. B. Telefonnummern im E.164-Format, Datumsformate nach ISO 8601). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_etl_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 10 DP", + "topic": "ETL vs ELT Datenpipelines & CDC", + "scenario": "Ein Unternehmen baut eine moderne Analytics-Plattform mit Cloud Data Warehouse auf.", + "question": "Vergleichen Sie das klassische ETL-Verfahren (Extract, Transform, Load) mit dem modernen ELT-Verfahren (Extract, Load, Transform). ErlĂ€utern Sie Change Data Capture (CDC) zur inkrementellen DatenĂŒbernahme.", + "points": 8, + "solution": "Vergleich ETL vs. ELT:\n- ETL (Extract, Transform, Load): Daten werden aus Quellsystemen extrahiert, auf einem separaten Transformations-Server bereinigt/aggregiert und erst danach in das Ziel-Data-Warehouse geladen. Vorteil: Nur bereinigte Daten erreichen das DWH, Schutz sensibler Daten vor Laden. Nachteil: Eigener ETL-Server als Flaschenhals. (3 Pkt.)\n- ELT (Extract, Load, Transform): Rohdaten werden direkt aus den Quellen in das Zielsystem (z. B. Cloud DWH wie Snowflake, BigQuery oder Data Lake) geladen; die Transformation erfolgt dort mit der massiv parallelen Rechenleistung des DWHs. Vorteil: Extrem skalierbar, Rohdaten bleiben fĂŒr spĂ€tere neue Analysen erhalten. (3 Pkt.)\n\nChange Data Capture (CDC):\nVerfahren zur Identifikation und Weiterleitung ausschließlich geĂ€nderter Daten (Inserts, Updates, Deletes) aus Quell-Datenbanken (z. B. ĂŒber das Datenbank-Transaktionslog). Verhindert ressourcenfressende tĂ€gliche Vollexporte. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_dwh_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 10 DP", + "topic": "Data Warehouse Star-Schema vs Snowflake-Schema", + "scenario": "FĂŒr das Management-Reporting einer Handelskette wird ein multidimensionales Datenmodell entworfen.", + "question": "ErklĂ€ren Sie den Aufbau eines Star-Schemas (Faktentabelle und Dimensionstabellen). Grenzen Sie das Star-Schema vom Snowflake-Schema hinsichtlich Normalisierung und Abfrageperformance ab.", + "points": 8, + "solution": "Aufbau des Star-Schemas:\n- Faktentabelle: Zentrales Element. EnthĂ€lt numerische, aggregierbare MessgrĂ¶ĂŸen (Fakten, z. B. Umsatz, Menge, Rabatt) sowie FremdschlĂŒssel zu allen angebundenen Dimensionen. (2,5 Pkt.)\n- Dimensionstabellen: Umgeben die Faktentabelle wie Zacken eines Sterns. Enthalten beschreibende Attribute zur Filterung und Gruppierung (z. B. Zeit, Kunde, Filiale, Produkt). Sind im Star-Schema bewusst DENORMALISIERT. (2,5 Pkt.)\n\nAbgrenzung zum Snowflake-Schema:\n- Snowflake-Schema: Die Dimensionstabellen werden bis zur 3. Normalform normalisiert (z. B. Produkt -> Produktkategorie -> Hauptgruppe). Vorteil: Geringere Redundanz, Vermeidung von Update-Anomalien. (1,5 Pkt.)\n- Abfrageperformance: Star-Schema ist bei OLAP-Abfragen deutlich schneller, da weniger relationale JOINs fĂŒr Berichte nötig sind. In modernen Data Warehouses wird das Star-Schema bevorzugt. (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_stat_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 11 DP", + "topic": "Statistische Kennzahlen & Hypothesentests", + "scenario": "In einer A/B-Testing-Studie soll geprĂŒft werden, ob ein neues Checkout-Design die Conversion Rate signifikant erhöht.", + "question": "Unterscheiden Sie Mittelwert, Median und Modus. ErlĂ€utern Sie Standardabweichung und Varianz. Was bedeuten Nullhypothese (H0), Alternativhypothese (H1) und der p-Wert bei einem Signifikanzniveau von alpha = 0,05?", + "points": 8, + "solution": "Lage- und Streumaße:\n- Mittelwert: Arithmetischer Durchschnitt. AnfĂ€llig fĂŒr extreme Ausreißer. (1 Pkt.)\n- Median: Der Wert, der die sortierte Datenreihe genau in zwei HĂ€lften teilt (50 %-Quantil). Robust gegen Ausreißer. (1 Pkt.)\n- Modus: Der am hĂ€ufigsten vorkommende Wert in einer Datenmenge. (1 Pkt.)\n- Varianz: Mittlere quadrierte Abweichung aller Messwerte vom arithmetischen Mittelwert. Standardabweichung ist die Quadratwurzel der Varianz (selbe Einheit wie Ausgangsdaten). (2 Pkt.)\n\nHypothesentest:\n- Nullhypothese (H0): Annahme, dass KEIN Unterschied oder Effekt zwischen Variante A und B existiert. (1 Pkt.)\n- Alternativhypothese (H1): Die Forschungshypothese, dass ein signifikanter Unterschied besteht. (1 Pkt.)\n- p-Wert und Signifikanz: Wahrscheinlichkeit, die beobachteten Daten zu erhalten, wenn H0 wahr wĂ€re. Ist p < 0,05, wird H0 verworfen: Das Ergebnis ist statistisch signifikant. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_ml_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12 DP", + "topic": "Machine Learning Evaluation Confusion Matrix", + "scenario": "Ein Machine-Learning-Modell soll betrĂŒgerische Kreditkartentransaktionen (Fraud) automatisiert klassifizieren.", + "question": "ErlĂ€utern Sie die 4 Felder einer Confusion Matrix (TP, FP, TN, FN). Definieren Sie die Kennzahlen Precision (Genauigkeit), Recall (Trefferquote/SensitivitĂ€t) und F1-Score. Warum ist die reine Accuracy (Genauigkeit) bei unausgeglichenen DatensĂ€tzen irrefĂŒhrend?", + "points": 8, + "solution": "Confusion Matrix (Wahrheitsmatrix):\n- True Positive (TP): Betrug korrekt als Betrug erkannt. (1 Pkt.)\n- False Positive (FP): Legitime Buchung fĂ€lschlicherweise als Betrug markiert (Fehlalarm, Typ-I-Fehler). (1 Pkt.)\n- True Negative (TN): Legitime Buchung korrekt als legitim eingestuft. (1 Pkt.)\n- False Negative (FN): Betrug fĂ€lschlicherweise ĂŒbersehen und als legitim deklariert (Typ-II-Fehler, hohes Schadensrisiko!). (1 Pkt.)\n\nMetriken:\n- Precision = TP / (TP + FP): Wie viele der als Betrug deklarierten FĂ€lle waren wirklich Betrug? (1 Pkt.)\n- Recall = TP / (TP + FN): Wie viel Prozent aller tatsĂ€chlichen BetrugsfĂ€lle hat das Modell aufgespĂŒrt? (1 Pkt.)\n- F1-Score = 2 * (Precision * Recall) / (Precision + Recall): Harmonisches Mittel aus Precision und Recall. (1 Pkt.)\n\nAccuracy-Problem bei Unbalanced Data: Bei 99,9 % regulĂ€ren Buchungen erreicht ein primitives Modell, das einfach immer \"Legitim\" rĂ€t, 99,9 % Accuracy, erkennt aber NULL BetrugsfĂ€lle! Daher ist Accuracy unbrauchbar. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidv_cps_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 DV", + "topic": "Cyber-physische Systeme & RAMI 4.0", + "scenario": "In einer Smart Factory werden Fertigungsanlagen mit dem Cloud-Leitsystem vernetzt.", + "question": "Definieren Sie ein Cyber-physisches System (CPS) und dessen Komponenten. ErlĂ€utern Sie das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) mit seinen 3 Dimensionen (Schichten, Lebenszyklus/Wertstrom, Hierarchieebenen).", + "points": 8, + "solution": "Cyber-physisches System (CPS):\nVerbindung von mechanischen und elektronischen Komponenten (Hardware, Sensoren, Aktoren) mit softwarebasierten Steuerungen und Kommunikationsnetzen (Internet/Ethernet). CPS erfassen physikalische Daten, werten sie autonom aus und steuern physische Prozesse ĂŒber Aktoren in Echtzeit. (3 Pkt.)\n\nRAMI 4.0 (Dreidimensionales Modell):\n1. Achse: Schichten (Layers / 6 Ebenen): Asset, Integration, Communication, Information, Functional, Business. Beschreibt IT- und GeschĂ€ftsaspekte. (2 Pkt.)\n2. Achse: Lebenszyklus & Wertstrom (Life Cycle & Value Stream nach IEC 62890): Entwicklung (Typ) bis Produktion/Nutzung (Instanz). (1,5 Pkt.)\n3. Achse: Hierarchieebenen (nach IEC 62264): Vom Produkt (Product), ĂŒber FeldgerĂ€t (Field Device), Steuerung (Control Device), Station, Arbeitsplatz (Work Center), Unternehmen (Enterprise) bis zur vernetzten Welt (Connected World). (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidv_bus_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 10 DV", + "topic": "Industrielle Feldbusse Profinet vs Modbus TCP", + "scenario": "Eine Industrieanlage soll mit Steuerungen (SPS) und Antrieben vernetzt werden.", + "question": "Vergleichen Sie Modbus TCP und Profinet hinsichtlich OSI-Schicht, EchtzeitfĂ€higkeit (Jitter, Latenz) und Einsatzgebieten. ErklĂ€ren Sie die 3 Conformance Classes (CC-A, CC-B, CC-C) bzw. RT und IRT von Profinet.", + "points": 8, + "solution": "Modbus TCP vs. Profinet:\n- Modbus TCP: Einfaches Master-Slave / Client-Server Protokoll auf OSI-Schicht 7 ĂŒber Standard-TCP/IP (Port 502). Nicht echtzeitfĂ€hig, da TCP-Handshakes und Retransmissions unvorhersehbare Latenzen erzeugen. Sehr weit verbreitet fĂŒr einfache Sensorabfragen. (2 Pkt.)\n- Profinet: Industrial Ethernet Standard (IEC 61158). Bietet deterministische Echtzeitkommunikation durch Umgehung des TCP/IP-Stacks bei Prozessdaten. (2 Pkt.)\n\nProfinet Echtzeitklassen:\n- Profinet Standard (TCP/IP): FĂŒr Konfiguration und Diagnose (Zykluszeit > 100 ms). (1 Pkt.)\n- Profinet RT (Real-Time): Prozessdaten umgehen TCP/IP und laufen direkt auf Layer 2 mit VLAN-Priorisierung (Zykluszeit 1-10 ms, softwarebasiert). (1,5 Pkt.)\n- Profinet IRT (Isochronous Real-Time): Taktsynchron mit Hardware-UnterstĂŒtzung (spezielle ASIC-Switches). Zeitschlitzverfahren (TDMA) garantiert Latenzen < 1 ms und Jitter < 1 ”s fĂŒr hochprĂ€zise Motion-Control-Antriebe. (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidv_iot_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 10 DV", + "topic": "OPC UA Informationsmodell vs MQTT", + "scenario": "Maschinendaten einer heterogenen Produktionslinie sollen sowohl an das interne SCADA-System als auch an ein Cloud-Analytics-System ĂŒbertragen werden.", + "question": "Vergleichen Sie OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) mit dem MQTT-Protokoll bezĂŒglich Kommunikationsmuster (Client/Server vs. Publish/Subscribe), Datenmodellierung, Overhead und typischem Einsatzzweck.", + "points": 8, + "solution": "Vergleich OPC UA vs. MQTT:\n- Kommunikationsmuster:\n ‱ OPC UA: PrimĂ€r Client/Server (Punkt-zu-Punkt Anfrage/Antwort), optional auch Pub/Sub. Bietet Methodenaufrufe (RPC) und Quittierungen. (1,5 Pkt.)\n ‱ MQTT: Reines Publish/Subscribe ĂŒber einen zentralen Message Broker. Entkoppelt Sender und EmpfĂ€nger zeitlich und rĂ€umlich. (1,5 Pkt.)\n- Datenmodellierung & Semantik:\n ‱ OPC UA: Extrem mĂ€chtiges, objektorientiertes Informationsmodell (Nodes, References, Datentypen, Einheiten). Die Maschine beschreibt sich selbst semantisch! (2 Pkt.)\n ‱ MQTT: Vollkommen payload-agnostisch (reiner Byte-Stream im Body, z. B. JSON). Keine standardisierte Semantik. (1 Pkt.)\n- Overhead & Einsatzzweck:\n ‱ OPC UA: Höherer Protokoll-Overhead, ideal fĂŒr M2M-Kommunikation und vertikale Integration von der Maschine ins MES/ERP. (1 Pkt.)\n ‱ MQTT: Extrem schlanker Header (ab 2 Byte), ideal fĂŒr bandbreitenarme Funknetze (LoRaWAN, Mobilfunk) und Massen-Telemetriedaten in die Cloud. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidv_sec_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 11 DV", + "topic": "Industrial Security nach IEC 62443", + "scenario": "Das Automatisierungsnetzwerk einer Fabrik soll gegen Cyber-Angriffe und Sabotage gehĂ€rtet werden.", + "question": "ErlĂ€utern Sie das Zonen- und Conduit-Modell nach der Normenreihe IEC 62443. Was ist ein Conduit (Verbindungskanal)? Welche Sicherheitsanforderungen gelten an den Schnittstellen zwischen IT- und OT-Netzen?", + "points": 8, + "solution": "Zonen- und Conduit-Modell (IEC 62443):\n- Zonen (Zones): Gruppierung logischer oder physischer Assets mit denselben Sicherheitsanforderungen (Security Level SL 1 bis 4). Alle Systeme innerhalb einer Zone vertrauen einander weitgehend. (3 Pkt.)\n- Conduits (VerbindungskanĂ€le): Kommunikationspfade zwischen unterschiedlichen Zonen. Ein Conduit bĂŒndelt alle Verbindungen und MUSS durch Sicherheitsmaßnahmen (z. B. Industrial Firewall, VPN, IDS) ĂŒberwacht und reglementiert werden. Unkontrollierte Querkommunikation zwischen Zonen ist verboten. (3 Pkt.)\n\nIT/OT-Schnittstellen:\n- Strikt getrennte Demilitarisierte Zone (Industrial DMZ / IDMZ) nach dem Purdue-Modell (Level 3.5).\n- Kein direkter Datenverkehr zwischen Office-IT (Level 4/5) und Fertigungs-OT (Level 0-3). Kommunikation darf nur ĂŒber Proxies, Bastion Hosts oder Jump-Server in der IDMZ erfolgen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidv_net_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12 DV", + "topic": "Redundanzprotokolle PRP und HSR in der OT", + "scenario": "In einem Energie-Umspannwerk darf bei einem Netzwerkausfall keine einzige Millisekunde DatenĂŒbertragung verloren gehen.", + "question": "ErlĂ€utern Sie die industriellen Redundanzprotokolle Parallel Redundancy Protocol (PRP) und High-availability Seamless Redundancy (HSR) nach IEC 62439-3. Warum reicht das klassische Spanning Tree Protocol (RSTP) in diesen Anwendungen nicht aus?", + "points": 8, + "solution": "Kritik an Spanning Tree (RSTP):\nRSTP benötigt nach einem Linkausfall mehrere hundert Millisekunden bis Sekunden zur Rekonvergenz. FĂŒr zeitkritische Schutzabschaltungen in Industrie und Energie (Schaltzeit < 4 ms) bedeutet dies einen unzulĂ€ssigen Stillstand. (2 Pkt.)\n\nPRP (Parallel Redundancy Protocol):\n- Ein EndgerĂ€t (DANP - Dual Attached Node with PRP) ist gleichzeitig an ZWEI komplett voneinander getrennte Netzwerke (LAN A und LAN B) angeschlossen.\n- Datenframes werden dupliziert und zeitgleich ĂŒber beide Netze versendet. Der EmpfĂ€nger verarbeitet das zuerst eintreffende Paket und verwirft das Duplikat nahtlos (Umschaltzeit: EXAKT 0 ms!). FĂ€llt ein Netz komplett aus, lĂ€uft der Betrieb ohne Unterbrechung weiter. (3 Pkt.)\n\nHSR (High-availability Seamless Redundancy):\n- Ring-Topologie ohne zentrale Switche. Jedes GerĂ€t sendet das Paket zeitgleich in beide Ringrichtungen (im und gegen den Uhrzeigersinn). Der EmpfĂ€nger entnimmt das erste Paket und verwirft das zweite (Umschaltzeit 0 ms). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_proc_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB2", + "topic": "BPMN 2.0: Ausnahmebehandlung & Intermediate Events", + "points": 10, + "scenario": "In einem Beschaffungsprozess soll ein Lieferant binnen 48 Stunden eine AuftragsbestĂ€tigung ĂŒbermitteln. Trifft diese nicht rechtzeitig ein, muss ein Eskalationsprozess an den strategischen Einkauf ausgelöst werden.", + "question": "a) Benennen Sie das BPMN-Element, mit dem die 48-Stunden-Frist an der AktivitĂ€t 'AuftragsbestĂ€tigung abwarten' modelliert wird.\nb) ErlĂ€utern Sie den Unterschied zwischen einem unterbrechenden (interrupting) und einem nicht-unterbrechenden (non-interrupting) Boundary Event anhand dieses Szenarios.\nc) Welche Gateway-Art ist zu wĂ€hlen, wenn nach PrĂŒfung der BestĂ€tigung entweder die Standard-Lieferung, eine Express-Lieferung oder bei Lieferengpass ein Alternativartikel parallel angefragt werden soll?", + "expected_solution": "a) Angeheftetes Zwischenereignis (Boundary Timer Event / Zeit-Grenzereignis).\nb) Unterbrechend: Bricht die HauptaktivitĂ€t sofort ab und leitet die Token ausschließlich in den Eskalationspfad (AuftragsbestĂ€tigung wird nicht mehr angenommen). Nicht-unterbrechend: Die Frist löst eine Warnung/Eskalation aus, die ursprĂŒngliche AktivitĂ€t bleibt jedoch aktiv und kann noch abgeschlossen werden.\nc) Inklusives Gateway (OR / OR-Split), da eine oder mehrere Verzweigungen gleichzeitig aktiv werden können (z.B. Express-Lieferung UND parallele Alternativartikel-Anfrage)." + }, + { + "id": "fidp_data_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Datenformate & DatenqualitĂ€t: Parquet vs. JSON & ISO 25012", + "points": 10, + "scenario": "Ein Logistikunternehmen speichert tĂ€glich 80 Millionen Sensordaten aus Frachtcontainern. Derzeit liegen die Daten als unkomprimierte JSON-Dateien vor. Die analytischen Abfragen auf Zeitreihen dauern mehrere Stunden.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie das Speicherprinzip von Apache Parquet (spaltenorientiert) im Vergleich zu zeilenbasierten JSON-Dateien.\nb) Nennen Sie zwei konkrete Vorteile, die sich bei analytischen Aggregationsabfragen (z.B. Durchschnittstemperatur pro Monat) durch Parquet ergeben.\nc) Nennen und erlĂ€utern Sie zwei Merkmale der DatenqualitĂ€t nach DIN ISO/IEC 25012, die bei Sensordaten vor der Persistierung geprĂŒft werden mĂŒssen.", + "expected_solution": "a) JSON ist zeilenorientiert (Row-oriented); Parquet ist spaltenorientiert (Column-oriented), d.h. Werte derselben Spalte werden zusammenhĂ€ngend auf der Festplatte gespeichert.\nb) 1. Column Pruning: Es mĂŒssen nur die Spalten von der Festplatte gelesen werden, die in der Abfrage benötigt werden (drastische Reduktion der I/O-Last). 2. Hohe Kompressionsrate: Da homogene Datentypen hintereinander liegen, greifen Algorithmen wie Snappy oder Dictionary Encoding extrem effizient.\nc) 1. Genauigkeit (Accuracy): Sensormesswerte dĂŒrfen keine Messfehler oder unphysikalischen Ausreißer aufweisen. 2. VollstĂ€ndigkeit (Completeness): Es dĂŒrfen keine Zeitintervalle oder Funkabrisse unbemerkt fehlen." + }, + { + "id": "fidp_etl_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "ETL: Change Data Capture (CDC) & Idempotenz", + "points": 8, + "scenario": "Eine E-Commerce-Plattform synchronisiert Kundendaten aus einem operativen PostgreSQL-System in ein analytisches Snowflake Data Warehouse.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie das Funktionsprinzip von Change Data Capture (CDC) ĂŒber das Write-Ahead-Log (WAL) im Vergleich zu zyklischen Vollabfragen via SELECT mit Timestamp.\nb) Definieren Sie den Begriff 'Idempotenz' im Kontext von Datenpipelines und begrĂŒnden Sie, warum Idempotenz im Fehlerfall essenziell ist.", + "expected_solution": "a) CDC liest die Änderungen (INSERT, UPDATE, DELETE) direkt asynchron und latenzarm aus den Transaktionslogs (WAL) der Datenbank aus. Dadurch entsteht nahezu keine zusĂ€tzliche Last auf der operativen Datenbank und gelöschte DatensĂ€tze (Deletes) werden lĂŒckenlos erfasst, was bei Timestamp-SELECTs oft nicht möglich ist.\nb) Idempotenz bedeutet, dass eine Pipeline-Operation beliebig oft mit denselben Eingangsdaten ausgefĂŒhrt werden kann, ohne das Endergebnis zu verĂ€ndern. Im Fehlerfall oder bei Pipeline-Wiederholungen (Retries) verhindert dies doppelte DatensĂ€tze (Duplikate) und inkonsistente Aggregationen." + }, + { + "id": "fidp_dwh_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Data Warehouse: Slowly Changing Dimensions (SCD Typ 1 vs. Typ 2)", + "points": 10, + "scenario": "In einem CRM-System Ă€ndert ein Großkunde seinen Firmensitz von MĂŒnchen nach Frankfurt am Main. Im Data Warehouse sollen historische Umsatzzahlen weiterhin der Region MĂŒnchen zugeordnet bleiben, zukĂŒnftige UmsĂ€tze jedoch Frankfurt.", + "question": "a) BegrĂŒnden Sie, warum SCD Typ 1 fĂŒr diese Anforderung ungeeignet ist.\nb) Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise einer SCD Typ 2 Implementierung in der Kundendimension (nennen Sie drei typische Metadaten-Spalten).\nc) Was versteht man unter einem 'SurrogatschlĂŒssel' (Surrogate Key) und warum ist er bei SCD Typ 2 zwingend erforderlich?", + "expected_solution": "a) SCD Typ 1 ĂŒberschreibt den bestehenden Datensatz einfach. Dadurch geht die Historie verloren, und historische UmsĂ€tze wĂŒrden fĂ€lschlicherweise nachtrĂ€glich Frankfurt zugeordnet.\nb) Bei SCD Typ 2 wird fĂŒr jede Änderung ein neuer Datensatz in der Dimensionstabelle angelegt. Die Historie wird ĂŒber Metadatenspalten gesteuert: 1. `gueltig_von` (Valid From / Startdatum), 2. `gueltig_bis` (Valid To / Enddatum, z.B. 9999-12-31), 3. `is_current` (Flag 1/0 fĂŒr den aktuell gĂŒltigen Datensatz).\nc) Ein SurrogatschlĂŒssel ist ein kĂŒnstlicher, datenbankinterner PrimĂ€rschlĂŒssel (z.B. fortlaufende Ganzzahl / Bigint). Da der fachliche GeschĂ€ftsschlĂŒssel (Business Key, z.B. Kundennummer) bei SCD Typ 2 mehrfach in der Tabelle vorkommt, garantiert nur der SurrogatschlĂŒssel die Eindeutigkeit jeder historischen Version." + }, + { + "id": "fidp_stat_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Induktive Statistik: Hypothesentest, p-Wert & A/B-Testing", + "points": 8, + "scenario": "Ein Online-Shop testet einen neuen Checkout-Button in einem A/B-Test. Variante A (bestehend) erreicht eine Konversionsrate von 3,2 %, Variante B (neu) 3,8 %. Der berechnete p-Wert betrĂ€gt 0,023 bei einem festgelegten Signifikanzniveau alpha von 0,05.", + "question": "a) Formulieren Sie die Nullhypothese H0 und die Alternativhypothese H1 fĂŒr diesen Test.\nb) Interpretieren Sie das Testergebnis: Wird die Nullhypothese verworfen? BegrĂŒnden Sie Ihre Entscheidung anhand des p-Werts.\nc) ErlĂ€utern Sie den Unterschied zwischen einem Alpha-Fehler (Fehler 1. Art) und einem Beta-Fehler (Fehler 2. Art).", + "expected_solution": "a) H0: Die neue Button-Variante hat keinen signifikanten Einfluss auf die Konversionsrate (Variante B ist gleich oder schlechter als A). H1: Die neue Variante fĂŒhrt zu einer signifikant höheren Konversionsrate als Variante A.\nb) Da der p-Wert (0,023) kleiner ist als das Signifikanzniveau alpha (0,05), wird die Nullhypothese verworfen. Die Konversionssteigerung ist mit 95 % statistischer Sicherheit signifikant.\nc) Alpha-Fehler (Fehler 1. Art): H0 wird fĂ€lschlicherweise verworfen, obwohl kein echter Unterschied vorliegt (falsch-positiv). Beta-Fehler (Fehler 2. Art): H0 wird beibehalten, obwohl Variante B in Wahrheit ĂŒberlegen ist (falsch-negativ)." + }, + { + "id": "fidp_ml_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Machine Learning: Confusion Matrix & Kennzahlen (Precision, Recall)", + "points": 10, + "scenario": "Ein Machine-Learning-Modell soll betrĂŒgerische Kreditkartentransaktionen (Fraud) erkennen. Ein Testdatensatz von 1.000 Transaktionen liefert folgende Konfusionsmatrix: True Positive (TP) = 80, False Positive (FP) = 20, False Negative (FN) = 10, True Negative (TN) = 890.", + "question": "a) Berechnen Sie die Accuracy (Treffgenauigkeit) des Modells in Prozent.\nb) Berechnen Sie die Precision (PrĂ€zision) und den Recall (SensitivitĂ€t / Trefferquote).\nc) BegrĂŒnden Sie, warum bei Betrugserkennung der Recall in der Regel wichtiger ist als die Precision.", + "expected_solution": "a) Accuracy = (TP + TN) / Gesamt = (80 + 890) / 1000 = 970 / 1000 = 97,0 %.\nb) Precision = TP / (TP + FP) = 80 / (80 + 20) = 80 / 100 = 80,0 %.\nRecall = TP / (TP + FN) = 80 / (80 + 10) = 80 / 90 = 88,89 %.\nc) Ein unentdeckter Betrugsfall (False Negative) verursacht direkten finanziellen Schaden und rechtliche Risiken. Ein Fehlalarm (False Positive) fĂŒhrt hingegen meist nur zu einer kurzen manuellen NachprĂŒfung oder SMS-BestĂ€tigung. Daher muss FN minimiert und somit der Recall maximiert werden." + }, + { + "id": "fidp_bi_001", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB2", + "topic": "Business Intelligence: Visualisierung & Dashboard-Design", + "points": 8, + "scenario": "Die GeschĂ€ftsfĂŒhrung wĂŒnscht ein operatives Vertriebs-Dashboard. Ein Junior-Analyst hat hierfĂŒr 3D-Kreisdiagramme mit 15 Segmenten und auffĂ€lligen Ampelfarben (Rot/GrĂŒn) ohne Beschriftung erstellt.", + "question": "a) Kritisieren Sie den Entwurf des Analysten anhand von zwei ergonomischen GrundsĂ€tzen (z.B. Barrierefreiheit, Gestaltgesetze).\nb) Welcher Diagrammtyp eignet sich besser, um Umsatzanteile von 15 Produktkategorien darzustellen? BegrĂŒnden Sie Ihre Wahl.\nc) Was versteht man unter dem Begriff 'Data-Ink-Ratio' nach Edward Tufte?", + "expected_solution": "a) 1. Kreisdiagramme mit 15 Segmenten ĂŒberfordern das menschliche Auge (Winkel und FlĂ€chen können kognitiv schlecht verglichen werden; 3D-Effekte verzerren Proportionen zusĂ€tzlich). 2. Reine Rot/GrĂŒn-Farbkodierung schließt Menschen mit Rot-GrĂŒn-SehschwĂ€che aus (mangelnde Barrierefreiheit).\nb) Ein horizontales Balkendiagramm (Bar Chart), absteigend nach Umsatz sortiert. Kategorienamen sind horizontal lesbar, und BalkenlĂ€ngen lassen sich vom menschlichen Gehirn prĂ€zise und mĂŒhelos vergleichen.\nc) Das VerhĂ€ltnis von nĂŒtzlicher Tinte (Data-Ink), die echte Dateninformationen ĂŒbermittelt, zur gesamten Druck-/Pixelmenge. Ziel ist die Maximierung der Data-Ink-Ratio durch Entfernen redundanter Dekorationen (3D-Effekte, unnötige Gitterlinien, Zierrahmen)." + }, + { + "id": "fidp_gov_001", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Data Governance & DSGVO: Anonymisierung vs. Pseudonymisierung", + "points": 8, + "scenario": "Ein Gesundheits-Startup möchte Patientendaten fĂŒr statistische Forschungszwecke auswerten. GemĂ€ĂŸ DSGVO Art. 9 handelt es sich um besondere Kategorien personenbezogener Daten.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie den technischen und rechtlichen Unterschied zwischen 'Pseudonymisierung' und 'Anonymisierung'.\nb) Nennen Sie zwei typische Techniken zur Anonymisierung von tabellarischen DatensĂ€tzen (z.B. k-AnonymitĂ€t, Aggregation).\nc) Was versteht man unter 'Data Lineage' im Rahmen von Data Governance?", + "expected_solution": "a) Pseudonymisierung (Art. 4 Nr. 5 DSGVO): Personenidentifikatoren (Name, SV-Nummer) werden durch Pseudonyme/Hashes ersetzt. Eine Re-Identifizierung ist unter Zuhilfenahme zusĂ€tzlicher, separat gesicherter SchlĂŒssel noch möglich. Die Daten bleiben personenbezogen.\nAnonymisierung: Daten werden so irreversibel verĂ€ndert, dass die betroffene Person weder durch den Verantwortlichen noch durch Dritte identifiziert werden kann. Anonyme Daten fallen nicht mehr unter die DSGVO.\nb) 1. k-AnonymitĂ€t / Verallgemeinerung (z.B. Alter in Altersgruppen 30-39 fassen, Postleitzahlen auf die ersten zwei Stellen kĂŒrzen). 2. Datenstörung / Perturbation / Rauschinjektion (Differential Privacy) oder UnterdrĂŒckung seltener DatensĂ€tze.\nc) Data Lineage beschreibt den lĂŒckenlosen Lebenszyklus und Fluss von Daten vom Ursprung (Datenquelle) ĂŒber alle Transformationen und ETL-Stufen bis zum Zielsystem/Bericht. Sie stellt Nachvollziehbarkeit, Auditierbarkeit und Compliance sicher." + }, + { + "id": "fidv_cps_002", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB2", + "topic": "RAMI 4.0 & Verwaltungsschale (Asset Administration Shell)", + "points": 10, + "scenario": "In einer Smart Factory soll eine neue CNC-FrĂ€smaschine als Industrie 4.0 Komponente integriert werden. Die Architektur soll dem RAMI 4.0 Modell folgen.", + "question": "a) Nennen Sie die drei Achsen des RAMI 4.0 Referenzarchitekturmodells.\nb) Welche Funktion hat die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell - AAS) fĂŒr physische Maschinen?\nc) Auf welcher Hierarchy Level Ebene nach RAMI 4.0 ordnet sich die CNC-FrĂ€se ein?", + "expected_solution": "a) 1. Architektur-Schichten (Layers: Asset, Integration, Communication, Information, Functional, Business).\n2. Lebenszyklus & Wertschöpfungskette (Life Cycle & Value Stream: Typ vs. Instanz, Entwicklung bis Wartung).\n3. Hierarchie-Ebenen (Hierarchy Levels: Product, Field Device, Control Device, Station, Work Center, Enterprise, Connected World).\nb) Die AAS bildet die standardisierte digitale Schnittstelle (den Digitalen Zwilling) des physischen Assets. Sie kapselt alle Daten, Dokumentationen, FĂ€higkeiten, Parameter und Kommunikationsschnittstellen der Maschine herstellerunabhĂ€ngig.\nc) Station (oder Control Device / Field Device je nach Betrachtung der Einzelkomponenten; als Gesamtmaschine typischerweise 'Station' / 'Work Center')." + }, + { + "id": "fidv_sens_001", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB2", + "topic": "Sensorik: IO-Link vs. Analoge Schnittstellen & A/D-Wandlung", + "points": 10, + "scenario": "An einem Fließband erfassen Drucksensoren den Hydraulikdruck. Bislang wurden analoge 4-20 mA Stromschleifen eingesetzt. Nun wird auf IO-Link umgerĂŒstet.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie einen wesentlichen Vorteil einer 4-20 mA Stromschnittstelle gegenĂŒber einer 0-10 V Spannungsschnittstelle bei langen Leitungswegen.\nb) Warum wird bei analogen Sensoren ein Live-Zero (4 mA statt 0 mA) genutzt?\nc) Nennen Sie drei konkrete Vorteile, die der digitale Standard IO-Link (IEC 61131-9) gegenĂŒber rein analogen 4-20 mA Sensoren bietet.", + "expected_solution": "a) Der Schleifenstrom von 4-20 mA ist unabhĂ€ngig vom Leitungswiderstand (Spannungsabfall) der Zuleitung, wodurch Messfehler durch LeitungslĂ€ngen vermieden werden. Zudem ist die Stromschleife unempfindlicher gegen elektromagnetische Einstreuungen.\nb) Drahtbruchsicherheit: Fließt ein Strom von 0 mA, liegt ein Leitungsabriss oder Sensorfehler vor. Werte zwischen 4 und 20 mA reprĂ€sentieren den echten Messbereich.\nc) 1. Digitale, störungsfreie Übertragung von Prozesswerten, Parametern und Diagnosedaten ĂŒber dieselbe Standard-3-Leiter-Verkabelung. 2. Fernparametrierung und automatischer Sensortausch ohne manuelles Konfigurieren (Plug & Play via IODD-Datei). 3. ZusĂ€tzliche Diagnoseinformationen (z.B. Verschmutzung, Temperaturwarnung, Überlast)." + }, + { + "id": "fidv_edge_001", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Edge Computing vs. Cloud & IoT-Gateways", + "points": 8, + "scenario": "Ein Walzwerk erfasst Vibrationsdaten mit einer Abtastrate von 20 kHz pro Lager, um LagerschĂ€den mittels FFT (Fast Fourier Transformation) im Millisekundenbereich vorherzusagen.", + "question": "a) BegrĂŒnden Sie anhand von zwei technischen Faktoren (Latenz, Bandbreite), warum die Rohdatenverarbeitung auf einem Edge-Gateway direkt an der Maschine statt in einer zentralen Cloud erfolgen muss.\nb) Welche Aufgaben ĂŒbernimmt das Edge-Gateway typischerweise, bevor selektive Daten an die Cloud weitergeleitet werden?\nc) Nennen Sie ein leichtgewichtiges Container-Betriebssystem oder eine K8s-Distribution, die speziell fĂŒr Industrie-PCs (IPCs) an der Edge geeignet ist.", + "expected_solution": "a) 1. Bandbreite: 20 kHz Abtastrate bei mehreren Sensoren erzeugt gigabyteweise Daten pro Stunde; die dauerhafte Übertragung ĂŒber WAN-Verbindungen wĂŒrde das Unternehmensnetzwerk ĂŒberlasten und erhebliche Cloud-Kosten verursachen. 2. Latenz & Echtzeit: Die Schadenserkennung und Notabschaltung muss binnen Millisekunden erfolgen; Cloud-Roundtrips unterliegen unvorhersehbarem Jitter und Latenzschwankungen.\nb) Filterung, Aggregation, Vorverarbeitung/Transformation (z.B. FFT-Schwingungsanalyse zur Merkmaltextraktion) und Protokollkonvertierung (z.B. Feldbus nach MQTT/OPC UA).\nc) K3s (Lightweight Kubernetes), MicroK8s, BalenaOS oder Ubuntu Core." + }, + { + "id": "fidv_bus_002", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Industrielle Kommunikation: Profinet IO vs. TSN", + "points": 8, + "scenario": "In einer Fertigungslinie tauschen speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und Servoantriebe zyklisch Prozessdaten aus. Gleichzeitig sollen Kamerabilder zur QualitĂ€tsprĂŒfung ĂŒber dieselbe Netzwerkinfrastruktur ĂŒbertragen werden.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie den Unterschied zwischen Profinet RT (Real-Time) und Profinet IRT (Isochronous Real-Time).\nb) Welches grundlegende Problem des Standard-Ethernet (CSMA/CD bzw. Best-Effort Switching) verhindert harte EchtzeitfĂ€higkeit?\nc) Wie löst Time-Sensitive Networking (TSN, z.B. IEEE 802.1Qbv) die Koexistenz von zeitkritischem Steuerungsverkehr und bandbreitenintensivem IT-Videoverkehr auf derselben physikalischen Leitung?", + "expected_solution": "a) Profinet RT arbeitet softwarebasiert auf Layer 2 und umgeht den TCP/IP-Stack (Zykluszeiten typischerweise 1-10 ms). Profinet IRT nutzt spezielle Switch-Hardware fĂŒr taktsynchronisierte DatenĂŒbertragung mit fest reservierten Zeitschlitzen im Mikrosekundenbereich (harte Echtzeit, Jitter < 1 ”s).\nb) Standard-Ethernet nutzt Best-Effort Übertragung. Wenn mehrere Sender gleichzeitig Pakete ĂŒber einen Switch-Port leiten, entstehen Puffer-Warteschlangen (Queuing Delay), Jitter und im schlimmsten Fall Paketverluste.\nc) TSN nutzt den Time-Aware Shaper (IEEE 802.1Qbv): Die Übertragungszeit auf der Leitung wird in sich wiederholende Zeitschlitze unterteilt. In definierten Zeitfenstern dĂŒrfen ausschließlich zeitkritische Pakete mit höchster PrioritĂ€t die Leitung blockierungsfrei nutzen, wĂ€hrend Standard-Datenverkehr temporĂ€r pausiert wird." + }, + { + "id": "fidv_iot_002", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "OPC UA: Sicherheitskonzept & Zertifikate", + "points": 8, + "scenario": "Ein MES-System (Manufacturing Execution System) soll Prozessdaten von mehreren OPC UA Servern aus der Fertigung auslesen.", + "question": "a) Welche drei Sicherheitsaspekte werden durch den OPC UA Security Layer standardmĂ€ĂŸig abgedeckt (CIA-Triade)?\nb) Beschreiben Sie den Mechanismus des Trust-Managements beim Verbindungsaufbau zwischen einem OPC UA Client und einem OPC UA Server (Rolle von X.509-Zertifikaten).\nc) Was passiert, wenn auf dem OPC UA Server die Security Policy 'None' konfiguriert ist, und wie ist dies in Produktionsnetzen zu bewerten?", + "expected_solution": "a) 1. Vertraulichkeit (VerschlĂŒsselung der Nutzdaten via AES), 2. IntegritĂ€t (Signatur der Nachrichten via SHA/RSA), 3. AuthentizitĂ€t (Gegenseitige Identifikation von Client und Server via X.509 Zertifikate).\nb) Client und Server tauschen beim Verbindungsaufbau ihre öffentlichen X.509-Zertifikate aus. Die Verbindung kommt nur zustande, wenn das jeweilige Zertifikat in der 'Trusted'-Liste des Partners hinterlegt ist oder von einer vertrauenswĂŒrdigen CA signiert wurde (Reject / Trust Store).\nc) 'None' bedeutet unverschlĂŒsselte und unsignierte Übertragung im Klartext ohne Authentifizierung. In industriellen Produktionsnetzen stellt dies ein enormes Sicherheitsrisiko dar (Man-in-the-Middle Angriffe, Sabotage von Steuerungswerten) und verstĂ¶ĂŸt gegen gĂ€ngige Standards wie IEC 62443." + }, + { + "id": "fidv_wire_001", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB2", + "topic": "Drahtlose Vernetzung: 5G Campusnetze vs. LoRaWAN", + "points": 8, + "scenario": "Ein Logistikzentrum plant die Vernetzung von autonom fahrenden Flurförderzeugen (AGVs) in der Halle und die Verfolgung von Containern auf einem 10 kmÂČ großen AußengelĂ€nde.", + "question": "a) BegrĂŒnden Sie, warum fĂŒr die Steuerung der autonomen Fahrzeuge (AGVs) ein privates 5G-Campusnetz (URLLC) anstelle von LoRaWAN eingesetzt werden muss.\nb) Welcher Frequenzbereich steht Unternehmen in Deutschland fĂŒr private 5G-Campusnetze durch die Bundesnetzagentur zur VerfĂŒgung?\nc) Warum ist LoRaWAN die optimale Wahl fĂŒr die Batterieversorgten Tracker auf dem AußengelĂ€nde? Nennen Sie zwei GrĂŒnde.", + "expected_solution": "a) AGVs erfordern kontinuierliche Steuerung mit extrem geringer Latenz (< 5 ms) und hoher ZuverlĂ€ssigkeit (URLLC - Ultra-Reliable Low-Latency Communication). LoRaWAN hat extrem geringe Bandbreite, hohe Latenzen und SendezeitbeschrĂ€nkungen (Duty Cycle von meist 1 %).\nb) Frequenzbereich 3.700 MHz bis 3.800 MHz (3,7 - 3,8 GHz / Band n78).\nc) 1. Sehr hohe Funkreichweite (mehrere Kilometer im Freifeld durch Sub-GHz Chirp Spread Spectrum Modulation). 2. Extrem geringer Energieverbrauch, der Batterie-Laufzeiten von 5 bis 10 Jahren ohne Wartung ermöglicht." + }, + { + "id": "fidv_sec_002", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Purdue-Modell & OT-Netzwerksegmentierung (IDMZ)", + "points": 10, + "scenario": "Nach einem Ransomware-Vorfall in der Office-IT soll das Produktionsnetzwerk (OT) isoliert und nach dem Purdue-Referenzmodell neu strukturiert werden.", + "question": "a) Ordnen Sie die folgenden Systeme den Purdue-Levels (Level 0, Level 1, Level 2, Level 3, Level 4) zu: SPS, ERP-System, TemperaturfĂŒhler, SCADA-Server, HMI-Touchpanel.\nb) Welche Funktion hat die Industrial Demilitarized Zone (IDMZ / Level 3.5)?\nc) Nennen Sie zwei Dienste, die typischerweise in der IDMZ platziert werden, und eine goldene Regel fĂŒr den Datenverkehr durch die IDMZ.", + "expected_solution": "a) Level 0: TemperaturfĂŒhler (Prozess/Physik); Level 1: SPS (Basis-Steuerung); Level 2: HMI-Touchpanel (Bereichs-Bedienung); Level 3: SCADA-Server (Betriebsleitebene / MES); Level 4: ERP-System (Enterprise IT).\nb) Die IDMZ (Level 3.5) bildet einen Puffer- und Trennungsbereich zwischen der Office-IT (Level 4/5) und der Fertigungs-OT (Level 0-3). Sie verhindert jede direkte Netzwerkverbindung zwischen IT und OT.\nc) Dienste in IDMZ: Patch-Management / WSUS-Spiegel, Historian-Replikat, Jump-Host / Bastion Host fĂŒr Fernwartung. Goldene Regel: Kein direkter Durchgangsverkehr erlaubt! Jede Verbindung endet in der IDMZ; Daten werden abgelegt und von der anderen Seite separat abgeholt." + }, + { + "id": "fidv_res_001", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Netzwerkresilienz: PRP & HSR (IEC 62439-3) vs. RSTP", + "points": 8, + "scenario": "In einem Umspannwerk und einer petrochemischen Raffinerie dĂŒrfen bei einem Kabelbruch keine Datenpakete verloren gehen, da dies zum Abschalten der Notfallventile fĂŒhren wĂŒrde.", + "question": "a) BegrĂŒnden Sie, warum herkömmliche Redundanzverfahren wie RSTP (Rapid Spanning Tree) fĂŒr diese Anwendung unzureichend sind.\nb) ErlĂ€utern Sie das Funktionsprinzip des Parallel Redundancy Protocol (PRP nach IEC 62439-3).\nc) Was ist die theoretische Umschaltzeit (Reconfiguration Time) von PRP bei Ausfall eines Übertragungspfades?", + "expected_solution": "a) RSTP benötigt fĂŒr die Rekonfiguration des Netzes nach einem Linkausfall typischerweise einige Hundert Millisekunden bis mehrere Sekunden. In dieser Zeit kommt es zu Paketverlusten, die Schutzabschaltungen auslösen können.\nb) Bei PRP sendet ein EndgerĂ€t (Dual Attached Node - DANP) jedes Datenpaket zeitgleich ĂŒber zwei völlig getrennte, parallele Netzwerke (LAN A und LAN B). Der EmpfĂ€nger verarbeitet das zuerst eintreffende Paket und verwirft das Duplikat anhand einer Sequenznummer (Redundancy Control Trailer).\nc) 0 ms (unterbrechungsfreie Umschaltung, Zero-Failover-Time), da das Duplikat auf dem redundanten Pfad kontinuierlich weiterlĂ€uft." + }, + { + "id": "fidv_gov_001", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_WiSo", + "topic": "Funktionale Sicherheit (Safety) vs. Security & CE-Kennzeichnung", + "points": 8, + "scenario": "Ein Sondermaschinenbauer vernetzt eine Roboterzelle mit der Firmen-IT, um Zustandsdaten zu analysieren.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie den fundamentalen Unterschied zwischen 'Safety' (Maschinensicherheit) und 'Security' (Informationssicherheit).\nb) Welche Rolle spielt der Performance Level (PL nach EN ISO 13849-1) bzw. das Safety Integrity Level (SIL nach IEC 61508) bei einer Not-Aus-Schaltung?\nc) ErklĂ€ren Sie, warum das nachtrĂ€gliche Vernetzen einer Bestandsmaschine zu einem Erlöschen der CE-KonformitĂ€t fĂŒhren kann (Wesentliche VerĂ€nderung).", + "expected_solution": "a) Safety schĂŒtzt Menschen und die Umwelt vor Gefahren, die von der Maschine ausgehen (z.B. Verletzungen durch Roboterarm, Not-Aus). Security schĂŒtzt die Maschine und Daten vor Gefahren, die von böswilligen Angreifern oder Schadsoftware ausgehen (z.B. Hacking, Manipulation).\nb) PL (a bis e) und SIL (1 bis 4) klassifizieren die ZuverlĂ€ssigkeit und Ausfallwahrscheinlichkeit sicherheitsbezogener Steuerungsfunktionen. Ein Not-Aus erfordert typischerweise PL e / SIL 3 (höchste Sicherheitsstufe mit redundanter Auslegung).\nc) Werden durch die digitale Vernetzung neue GefĂ€hrdungen geschaffen (z.B. Manipulierbarkeit von Schutzmechanismen ĂŒber das Netzwerk), liegt eine 'wesentliche VerĂ€nderung' nach dem Produktsicherheitsgesetz / Maschinenrichtlinie vor. Das bestehende CE-Zeichen wird ungĂŒltig, und der Betreiber wird rechtlich zum Hersteller mit Pflicht zur erneuten Risikobeurteilung und CE-Zertifizierung." } ]; diff --git a/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json b/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json index e8dc107..ba76b65 100644 --- a/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json +++ b/assets/ihk_tools/ihk_question_bank.json @@ -2050,5 +2050,403 @@ "solution": "Erteilung: Prokura kann nur durch den Inhaber/GeschĂ€ftsfĂŒhrer ausdrĂŒcklich und persönlich erteilt werden; Handlungsvollmacht kann formlos auch durch Prokuristen erteilt werden. (2 Pkt.)\nUmfang: Prokura ermĂ€chtigt zu ALLEN Arten von gerichtlichen und außergerichtlichen GeschĂ€ften und Rechtshandlungen, die der Betrieb IRGENDEINES Handelsgewerbes mit sich bringt (Ausnahme: GrundstĂŒcke verkaufen/belasten bedarf gesonderter Befugnis). Handlungsvollmacht ermĂ€chtigt nur zu GeschĂ€ften, die der Betrieb DIESES KONKRETEN Handelsgewerbes gewöhnlich mit sich bringt. (3 Pkt.)\nHandelsregister: Prokura MUSS zwingend ins Handelsregister eingetragen werden (deklaratorisch); Handlungsvollmacht wird NICHT eingetragen. (1,5 Pkt.)\nZeichnung: Prokurist zeichnet mit \"per procura\" / \"ppa. Vorname Nachname\"; HandlungsbevollmĂ€chtigter zeichnet mit \"in Vollmacht\" / \"i.V.\" oder \"in Auftrag\" / \"i.A.\". (1,5 Pkt.)", "type": "text", "options": [] + }, + { + "id": "fiae_arch_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 AE", + "topic": "Clean Architecture & Schichtenmodell", + "scenario": "FĂŒr ein E-Commerce-Portal soll eine wartbare und zukunftssichere Softwarearchitektur konzipiert werden.", + "question": "ErlĂ€utern Sie das Prinzip der Schichtenarchitektur (Drei-Schichten-Architektur: PrĂ€sentation, GeschĂ€ftslogik, Datenzugriff). ErklĂ€ren Sie die Dependency Inversion Rule (AbhĂ€ngigkeitsregel) in der Clean Architecture und warum DomĂ€nenlogik unabhĂ€ngig von Datenbanken und Frameworks sein muss.", + "points": 8, + "solution": "Drei-Schichten-Architektur:\n1. PrĂ€sentationsschicht (Presentation Layer / UI): Verantwortlich fĂŒr Interaktion mit Benutzer/Client (Views, REST-Controller). Nimmt Eingaben entgegen und stellt Ergebnisse dar. (2 Pkt.)\n2. GeschĂ€ftslogikschicht (Business Logic / Domain Layer): Beinhaltet Kernregeln, Berechnungen und Validierungen des Unternehmens. UnabhĂ€ngig von UI und DB. (2 Pkt.)\n3. Datenzugriffsschicht (Data Access / Persistence Layer): Verwaltet Datenbankabfragen, ORM, Dateizugriffe und externe APIs. (2 Pkt.)\n\nClean Architecture & Dependency Inversion:\nDie AbhĂ€ngigkeitsregel besagt, dass Quellcode-AbhĂ€ngigkeiten immer nur nach innen auf die DomĂ€nenlogik zeigen dĂŒrfen. Äußere Schichten (DB, Web-Framework, UI) hĂ€ngen von inneren Schichten (Entities, Use Cases) ab, niemals umgekehrt. Dies geschieht ĂŒber Interfaces: Die GeschĂ€ftslogik definiert Schnittstellen (z. B. IUserRepository), die die Ă€ußere Datenschicht implementiert. Vorteil: Datenbanken, UI oder externe APIs können ohne Änderung der GeschĂ€ftsregeln ausgetauscht oder getestet werden. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_arch_002", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 AE", + "topic": "Design Patterns Strategy vs Factory Method", + "scenario": "In einem Warenwirtschaftssystem sollen unterschiedliche Rabattberechnungen und Versandarten dynamisch zur Laufzeit angewendet werden.", + "question": "Beschreiben Sie das GoF-Entwurfsmuster \"Strategy (Strategie)\" anhand von Context, Strategy-Interface und Concrete Strategies. Grenzen Sie es kurz vom Factory Method Pattern ab.", + "points": 8, + "solution": "Strategy Pattern (Verhaltensmuster):\n- Zweck: Definiert eine Familie von Algorithmen, kapselt jeden einzelnen und macht sie zur Laufzeit austauschbar. (2 Pkt.)\n- Komponenten:\n 1. Strategy (Interface): Definiert die gemeinsame Methodensignatur fĂŒr alle Algorithmen (z. B. calculateDiscount(Order order): double). (2 Pkt.)\n 2. Concrete Strategies: Konkrete Implementierungen des Algorithmus (z. B. VipCustomerDiscount, SeasonalDiscount, NoDiscount). (2 Pkt.)\n 3. Context (Kontext): HĂ€lt eine Referenz auf ein Strategy-Objekt und delegiert die AusfĂŒhrung an dieses (z. B. OrderProcessor.setDiscountStrategy(...)). (1 Pkt.)\n- Abgrenzung zum Factory Method Pattern: Strategy ist ein Verhaltensmuster zur dynamischen VerhaltensĂ€nderung bestehender Objekte; Factory Method ist ein Erzeugungsmuster zur instanziierungsunabhĂ€ngigen Erzeugung von Objekten ĂŒber abgeleitete Klassen. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_arch_003", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 AE", + "topic": "Design Patterns Observer & Singleton", + "scenario": "In einer Messaging-Applikation sollen mehrere BenutzeroberflĂ€chen-Komponenten sofort informiert werden, sobald eine neue Chatnachricht eintrifft.", + "question": "ErlĂ€utern Sie das Entwurfsmuster Observer (Beobachter) mit den Rollen Subject (Publisher) und Observer (Subscriber). ErklĂ€ren Sie zudem das Singleton-Muster und warum es in modernen Softwaresystemen oft als Anti-Pattern angesehen wird.", + "points": 8, + "solution": "Observer Pattern (Publisher/Subscriber):\n- Subject (Publisher): Verwaltet eine Liste von Abonnenten (Observer). Bietet Methoden zum Anmelden (attach/subscribe), Abmelden (detach/unsubscribe) und Benachrichtigen (notifyObservers()). Bei ZustandsĂ€nderung durchlĂ€uft notifyObservers() die Liste und ruft update() auf. (3 Pkt.)\n- Observer (Subscriber): Definiert eine gemeinsame update()-Methode, die vom Subject aufgerufen wird, um ĂŒber Änderungen informiert zu werden. Lose Kopplung zwischen Sender und EmpfĂ€ngern. (2 Pkt.)\n\nSingleton Pattern:\n- Zweck: Stellt sicher, dass von einer Klasse exakt eine einzige Instanz existiert, und bietet einen globalen Zugriffspunkt (privater Konstruktor, statische Instanzvariable, statische getInstance()-Methode). (1,5 Pkt.)\n- Kritik / Anti-Pattern: Erzeugt enge globale Kopplung, erschwert Unit-Testing und Mocking massiv, verstĂ¶ĂŸt gegen das Single Responsibility Principle und kann in Multi-Threaded-Umgebungen Race Conditions verursachen. Moderner Ersatz: Dependency Injection. (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_algo_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10 AE", + "topic": "Algorithmen-KomplexitĂ€t O-Notation", + "scenario": "FĂŒr eine stark wachsende Plattform mĂŒssen Algorithmen auf ihre Skalierbarkeit und LaufzeitkomplexitĂ€t hin analysiert werden.", + "question": "ErklĂ€ren Sie die Landau-Symbole (O-Notation) zur AbschĂ€tzung der ZeitkomplexitĂ€t. Ordnen Sie folgende KomplexitĂ€tsklassen von der effizientesten zur ineffizientesten Laufzeit: O(n log n), O(1), O(nÂČ), O(log n), O(n). Nennen Sie je ein typisches Code- oder Algorithmenbeispiel fĂŒr O(1), O(log n) und O(n).", + "points": 8, + "solution": "Bedeutung der O-Notation:\nBeschreibt das asymptotische Wachstumsverhalten des Ressourcenbedarfs (Laufzeit/Speicher) eines Algorithmus in AbhĂ€ngigkeit von der EingabegrĂ¶ĂŸe n im Worst-Case-Szenario. Konstante Faktoren werden vernachlĂ€ssigt. (2 Pkt.)\n\nReihenfolge nach Effizienz (von schnell/effizient zu langsam/ineffizient):\n1. O(1) [konstant] < 2. O(log n) [logarithmisch] < 3. O(n) [linear] < 4. O(n log n) [linear-logarithmisch] < 5. O(nÂČ) [quadratisch]. (3 Pkt.)\n\nBeispiele:\n- O(1): Direkter Array-Zugriff per Index (z. B. array[5]) oder Abfrage per SchlĂŒssel in einer Hash-Map. (1 Pkt.)\n- O(log n): BinĂ€re Suche in einem sortierten Array (Halbierungsprinzip). (1 Pkt.)\n- O(n): Lineare Suche in einer unsortierten Liste oder eine einfache for-Schleife ĂŒber n Elemente. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_algo_002", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10 AE", + "topic": "Sortieralgorithmen Quicksort vs Mergesort", + "scenario": "Ein Datenstrom von Millionen DatensĂ€tzen soll effizient sortiert werden.", + "question": "Vergleichen Sie Quicksort und Mergesort nach dem Divide-and-Conquer-Prinzip hinsichtlich Best-Case-, Average-Case- und Worst-Case-Laufzeit, SpeicherplatzkomplexitĂ€t und StabilitĂ€t.", + "points": 8, + "solution": "Gemeinsamkeit: Beide nutzen Divide-and-Conquer (Teile-und-Herrsche). (1 Pkt.)\n\nQuicksort:\n- Laufzeit: Best-Case O(n log n), Average-Case O(n log n), Worst-Case O(nÂČ) (wenn Pivot-Element extrem ungĂŒnstig gewĂ€hlt, z. B. bereits sortierte Liste). (2 Pkt.)\n- SpeicherkomplexitĂ€t: O(log n) durch Rekursions-Stack (In-Place-Verfahren, benötigt kein Zusatzarray). (1,5 Pkt.)\n- StabilitĂ€t: In der Regel instabil (gleiche Elemente können ihre relative Reihenfolge Ă€ndern). (0,5 Pkt.)\n\nMergesort:\n- Laufzeit: Garantiert O(n log n) in Best-, Average- und Worst-Case! (2 Pkt.)\n- SpeicherkomplexitĂ€t: O(n), da Hilfsarrays beim Verschmelzen (Merge) benötigt werden. (0,5 Pkt.)\n- StabilitĂ€t: Stabil (relative Reihenfolge gleicher Elemente bleibt erhalten). (0,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_oop_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 10 AE", + "topic": "SOLID-Prinzipien der OOP", + "scenario": "Ein Software-Projekt leidet unter Spaghetti-Code und mangelnder Erweiterbarkeit.", + "question": "Benennen und erlĂ€utern Sie die 5 SOLID-Prinzipien der objektorientierten Programmierung. Gehen Sie vertieft auf das Single Responsibility Principle (SRP) und das Dependency Inversion Principle (DIP) ein.", + "points": 8, + "solution": "Die 5 SOLID-Prinzipien:\n1. S - Single Responsibility Principle (SRP): Eine Klasse sollte genau eine einzige Verantwortung (einen einzigen Grund zur Änderung) haben. Beispiel: Eine Klasse User sollte Daten halten, aber nicht selbst E-Mails versenden oder sich in der Datenbank speichern. (2 Pkt.)\n2. O - Open/Closed Principle (OCP): Software-Einheiten sollten offen fĂŒr Erweiterung, aber geschlossen fĂŒr Modifikation sein (z. B. durch Vererbung und Interfaces statt if/else-Ketten). (1,5 Pkt.)\n3. L - Liskov Substitution Principle (LSP): Subklassen mĂŒssen anstelle ihrer Basisklassen eingesetzt werden können, ohne dass das Programm fehlerhaft reagiert. (1,5 Pkt.)\n4. I - Interface Segregation Principle (ISP): Viele spezialisierte, schlanke Interfaces sind besser als ein riesiges Allzweck-Interface (keine erzwungene Implementierung ungenutzter Methoden). (1,5 Pkt.)\n5. D - Dependency Inversion Principle (DIP): High-Level-Module dĂŒrfen nicht von Low-Level-Modulen abhĂ€ngen; beide mĂŒssen von Abstraktionen (Interfaces) abhĂ€ngen. Abstraktionen dĂŒrfen nicht von Details abhĂ€ngen. (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_api_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 11 AE", + "topic": "RESTful API Design & HTTP-Statuscodes", + "scenario": "FĂŒr eine Smartphone-App wird ein Backend mit REST-Schnittstellen entworfen.", + "question": "Definieren Sie die 4 zentralen HTTP-Verben (GET, POST, PUT, DELETE) und deren Idempotenz. Nennen und erlĂ€utern Sie je zwei typische HTTP-Statuscodes der Kategorien 2xx, 4xx und 5xx.", + "points": 8, + "solution": "HTTP-Verben & Idempotenz (Mehrfache AusfĂŒhrung fĂŒhrt zum selben Serverzustand):\n- GET: Ruft Ressourcen ab. Sicher & Idempotent. (1 Pkt.)\n- POST: Erzeugt eine neue Ressource unter einer Collection. Nicht idempotent (mehrfache Aufrufe erzeugen mehrere DatensĂ€tze). (1 Pkt.)\n- PUT: Ersetzt eine bestehende Ressource vollstĂ€ndig. Idempotent. (1 Pkt.)\n- DELETE: Löscht eine Ressource. Idempotent. (1 Pkt.)\n\nHTTP-Statuscodes:\n- 2xx (Erfolg): 200 OK (Standard-Erfolg), 201 Created (Ressource neu angelegt), 204 No Content (Erfolg ohne RĂŒckgabedaten). (1,5 Pkt.)\n- 4xx (Client-Fehler): 400 Bad Request (Fehlerhafte Syntax/Validierung), 401 Unauthorized (Nicht authentifiziert), 403 Forbidden (Rechte fehlen), 404 Not Found (Ressource existiert nicht). (1,5 Pkt.)\n- 5xx (Server-Fehler): 500 Internal Server Error (Unbehandelter Serverfehler), 502 Bad Gateway, 503 Service Unavailable (Überlastung/Wartung). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fiae_test_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12 AE", + "topic": "Test-Driven Development TDD & Testpyramide", + "scenario": "In einem agilen Scrum-Team soll die SoftwarequalitĂ€t durch automatisierte Tests gesichert werden.", + "question": "Beschreiben Sie den TDD-Zyklus (Red-Green-Refactor). ErlĂ€utern Sie die Testpyramide (Unit-Tests, Integrationstests, End-to-End-Tests) und warum Unit-Tests das Fundament bilden.", + "points": 8, + "solution": "TDD-Zyklus (Red-Green-Refactor):\n1. Red: Einen neuen automatisierten Unit-Test fĂŒr ein Feature schreiben, bevor Produktionscode existiert. Der Test muss zwingend fehlschlagen (rot). (1,5 Pkt.)\n2. Green: Minimalen Produktionscode schreiben, der gerade ausreicht, um den Test erfolgreich zu bestehen (grĂŒn). (1,5 Pkt.)\n3. Refactor: Den Code bereinigen (Duplikate entfernen, Lesbarkeit verbessern, Patterns anwenden), wĂ€hrend sichergestellt wird, dass alle Tests weiterhin grĂŒn bleiben. (1,5 Pkt.)\n\nTestpyramide:\n- Basis: Unit-Tests (Komponententests). Testen einzelne Klassen/Methoden isoliert mit Mocks. Schnellste AusfĂŒhrung (ms), geringste Kosten, höchste Testabdeckung (ca. 70-80 %). (2 Pkt.)\n- Mitte: Integrationstests. Testen das Zusammenspiel mehrerer Module (z. B. Service mit DB oder API). LĂ€ngere Laufzeit, mittlere Anzahl. (1 Pkt.)\n- Spitze: End-to-End (E2E) / UI-Tests. Testen das Gesamtsystem aus Nutzersicht ĂŒber Browser/Client. Langsam, fehleranfĂ€llig (brittle), teuer im Unterhalt, geringste Anzahl. (0,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_proc_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 DP", + "topic": "Prozessanalyse Durchlauf- und Liegezeiten", + "scenario": "In einem Logistikunternehmen soll die Auftragsabwicklung von Bestelleingang bis Warenausgang analysiert und optimiert werden.", + "question": "Definieren Sie Durchlaufzeit, Bearbeitungszeit, Liegezeit und RĂŒstzeit. ErlĂ€utern Sie die Prozess-Zykluseffizienz (Process Cycle Efficiency PCE) und wie FlaschenhĂ€lse (Bottlenecks) identifiziert werden.", + "points": 8, + "solution": "Zeitdefinitionen im Prozess:\n- Durchlaufzeit (DLZ): Die gesamte Zeitspanne vom Start des Prozesses (Bestelleingang) bis zur Fertigstellung (Auslieferung). (2 Pkt.)\n- Bearbeitungszeit: Die Zeit, in der tatsĂ€chlich wertschöpfend am Auftrag gearbeitet wird. (1,5 Pkt.)\n- Liegezeit / Wartezeit: Unproduktive Zeit, in der ein Auftrag auf Bearbeitung, Transport oder Freigabe wartet (macht oft 80-95 % der DLZ aus!). (1,5 Pkt.)\n- RĂŒstzeit: Zeit zur Vorbereitung von Maschinen/Systemen auf den nĂ€chsten Auftrag. (1 Pkt.)\n\nProzess-Zykluseffizienz (PCE):\nPCE = (Wertschöpfende Bearbeitungszeit / Gesamte Durchlaufzeit) * 100 %. Zeigt den Grad der Prozessverschwendung. (1 Pkt.)\nFlaschenhals-Identifikation (Bottleneck): Der Prozessschritt mit der geringsten KapazitĂ€t bzw. der lĂ€ngsten Bearbeitungszeit je Einheit, vor dem sich Auftragsstaus bilden. Bestimmt den maximalen Durchsatz des Gesamtsystems. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_data_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 DP", + "topic": "DatenqualitĂ€t nach ISO 8000", + "scenario": "FĂŒr eine KI-gestĂŒtzte Kundenanalyse sollen CRM-, ERP- und Webshop-Daten zusammengefĂŒhrt werden.", + "question": "Nennen und erlĂ€utern Sie 4 wesentliche Dimensionen der DatenqualitĂ€t nach ISO 8000 / DAMA DMBOK. Beschreiben Sie typische Methoden des Data Cleaning (Datenbereinigung).", + "points": 8, + "solution": "Dimensionen der DatenqualitĂ€t:\n1. VollstĂ€ndigkeit (Completeness): Alle benötigten Datenfelder und DatensĂ€tze sind vorhanden (keine unbegrĂŒndeten NULL-Werte). (1,5 Pkt.)\n2. Korrektheit / Genauigkeit (Accuracy): Die Daten spiegeln die reale Welt fehlerfrei wider (z. B. korrekte Schreibweise von Namen und Adressen). (1,5 Pkt.)\n3. Konsistenz (Consistency): Keine widersprĂŒchlichen Daten in verschiedenen Systemen oder Tabellen (z. B. identische Postleitzahl und Ort). (1,5 Pkt.)\n4. AktualitĂ€t (Timeliness): Die Daten reprĂ€sentieren den aktuellen Zustand und sind fĂŒr den Verwendungszweck zeitnah verfĂŒgbar. (1,5 Pkt.)\n\nMethoden des Data Cleaning:\n- Deduplizierung: Erkennung und ZusammenfĂŒhrung doppelter DatensĂ€tze (Fuzzy Matching). (1 Pkt.)\n- Standardisierung / Normalisierung: Vereinheitlichung von Formaten (z. B. Telefonnummern im E.164-Format, Datumsformate nach ISO 8601). (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_etl_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 10 DP", + "topic": "ETL vs ELT Datenpipelines & CDC", + "scenario": "Ein Unternehmen baut eine moderne Analytics-Plattform mit Cloud Data Warehouse auf.", + "question": "Vergleichen Sie das klassische ETL-Verfahren (Extract, Transform, Load) mit dem modernen ELT-Verfahren (Extract, Load, Transform). ErlĂ€utern Sie Change Data Capture (CDC) zur inkrementellen DatenĂŒbernahme.", + "points": 8, + "solution": "Vergleich ETL vs. ELT:\n- ETL (Extract, Transform, Load): Daten werden aus Quellsystemen extrahiert, auf einem separaten Transformations-Server bereinigt/aggregiert und erst danach in das Ziel-Data-Warehouse geladen. Vorteil: Nur bereinigte Daten erreichen das DWH, Schutz sensibler Daten vor Laden. Nachteil: Eigener ETL-Server als Flaschenhals. (3 Pkt.)\n- ELT (Extract, Load, Transform): Rohdaten werden direkt aus den Quellen in das Zielsystem (z. B. Cloud DWH wie Snowflake, BigQuery oder Data Lake) geladen; die Transformation erfolgt dort mit der massiv parallelen Rechenleistung des DWHs. Vorteil: Extrem skalierbar, Rohdaten bleiben fĂŒr spĂ€tere neue Analysen erhalten. (3 Pkt.)\n\nChange Data Capture (CDC):\nVerfahren zur Identifikation und Weiterleitung ausschließlich geĂ€nderter Daten (Inserts, Updates, Deletes) aus Quell-Datenbanken (z. B. ĂŒber das Datenbank-Transaktionslog). Verhindert ressourcenfressende tĂ€gliche Vollexporte. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_dwh_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 10 DP", + "topic": "Data Warehouse Star-Schema vs Snowflake-Schema", + "scenario": "FĂŒr das Management-Reporting einer Handelskette wird ein multidimensionales Datenmodell entworfen.", + "question": "ErklĂ€ren Sie den Aufbau eines Star-Schemas (Faktentabelle und Dimensionstabellen). Grenzen Sie das Star-Schema vom Snowflake-Schema hinsichtlich Normalisierung und Abfrageperformance ab.", + "points": 8, + "solution": "Aufbau des Star-Schemas:\n- Faktentabelle: Zentrales Element. EnthĂ€lt numerische, aggregierbare MessgrĂ¶ĂŸen (Fakten, z. B. Umsatz, Menge, Rabatt) sowie FremdschlĂŒssel zu allen angebundenen Dimensionen. (2,5 Pkt.)\n- Dimensionstabellen: Umgeben die Faktentabelle wie Zacken eines Sterns. Enthalten beschreibende Attribute zur Filterung und Gruppierung (z. B. Zeit, Kunde, Filiale, Produkt). Sind im Star-Schema bewusst DENORMALISIERT. (2,5 Pkt.)\n\nAbgrenzung zum Snowflake-Schema:\n- Snowflake-Schema: Die Dimensionstabellen werden bis zur 3. Normalform normalisiert (z. B. Produkt -> Produktkategorie -> Hauptgruppe). Vorteil: Geringere Redundanz, Vermeidung von Update-Anomalien. (1,5 Pkt.)\n- Abfrageperformance: Star-Schema ist bei OLAP-Abfragen deutlich schneller, da weniger relationale JOINs fĂŒr Berichte nötig sind. In modernen Data Warehouses wird das Star-Schema bevorzugt. (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_stat_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 11 DP", + "topic": "Statistische Kennzahlen & Hypothesentests", + "scenario": "In einer A/B-Testing-Studie soll geprĂŒft werden, ob ein neues Checkout-Design die Conversion Rate signifikant erhöht.", + "question": "Unterscheiden Sie Mittelwert, Median und Modus. ErlĂ€utern Sie Standardabweichung und Varianz. Was bedeuten Nullhypothese (H0), Alternativhypothese (H1) und der p-Wert bei einem Signifikanzniveau von alpha = 0,05?", + "points": 8, + "solution": "Lage- und Streumaße:\n- Mittelwert: Arithmetischer Durchschnitt. AnfĂ€llig fĂŒr extreme Ausreißer. (1 Pkt.)\n- Median: Der Wert, der die sortierte Datenreihe genau in zwei HĂ€lften teilt (50 %-Quantil). Robust gegen Ausreißer. (1 Pkt.)\n- Modus: Der am hĂ€ufigsten vorkommende Wert in einer Datenmenge. (1 Pkt.)\n- Varianz: Mittlere quadrierte Abweichung aller Messwerte vom arithmetischen Mittelwert. Standardabweichung ist die Quadratwurzel der Varianz (selbe Einheit wie Ausgangsdaten). (2 Pkt.)\n\nHypothesentest:\n- Nullhypothese (H0): Annahme, dass KEIN Unterschied oder Effekt zwischen Variante A und B existiert. (1 Pkt.)\n- Alternativhypothese (H1): Die Forschungshypothese, dass ein signifikanter Unterschied besteht. (1 Pkt.)\n- p-Wert und Signifikanz: Wahrscheinlichkeit, die beobachteten Daten zu erhalten, wenn H0 wahr wĂ€re. Ist p < 0,05, wird H0 verworfen: Das Ergebnis ist statistisch signifikant. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_ml_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12 DP", + "topic": "Machine Learning Evaluation Confusion Matrix", + "scenario": "Ein Machine-Learning-Modell soll betrĂŒgerische Kreditkartentransaktionen (Fraud) automatisiert klassifizieren.", + "question": "ErlĂ€utern Sie die 4 Felder einer Confusion Matrix (TP, FP, TN, FN). Definieren Sie die Kennzahlen Precision (Genauigkeit), Recall (Trefferquote/SensitivitĂ€t) und F1-Score. Warum ist die reine Accuracy (Genauigkeit) bei unausgeglichenen DatensĂ€tzen irrefĂŒhrend?", + "points": 8, + "solution": "Confusion Matrix (Wahrheitsmatrix):\n- True Positive (TP): Betrug korrekt als Betrug erkannt. (1 Pkt.)\n- False Positive (FP): Legitime Buchung fĂ€lschlicherweise als Betrug markiert (Fehlalarm, Typ-I-Fehler). (1 Pkt.)\n- True Negative (TN): Legitime Buchung korrekt als legitim eingestuft. (1 Pkt.)\n- False Negative (FN): Betrug fĂ€lschlicherweise ĂŒbersehen und als legitim deklariert (Typ-II-Fehler, hohes Schadensrisiko!). (1 Pkt.)\n\nMetriken:\n- Precision = TP / (TP + FP): Wie viele der als Betrug deklarierten FĂ€lle waren wirklich Betrug? (1 Pkt.)\n- Recall = TP / (TP + FN): Wie viel Prozent aller tatsĂ€chlichen BetrugsfĂ€lle hat das Modell aufgespĂŒrt? (1 Pkt.)\n- F1-Score = 2 * (Precision * Recall) / (Precision + Recall): Harmonisches Mittel aus Precision und Recall. (1 Pkt.)\n\nAccuracy-Problem bei Unbalanced Data: Bei 99,9 % regulĂ€ren Buchungen erreicht ein primitives Modell, das einfach immer \"Legitim\" rĂ€t, 99,9 % Accuracy, erkennt aber NULL BetrugsfĂ€lle! Daher ist Accuracy unbrauchbar. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidv_cps_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 9 DV", + "topic": "Cyber-physische Systeme & RAMI 4.0", + "scenario": "In einer Smart Factory werden Fertigungsanlagen mit dem Cloud-Leitsystem vernetzt.", + "question": "Definieren Sie ein Cyber-physisches System (CPS) und dessen Komponenten. ErlĂ€utern Sie das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) mit seinen 3 Dimensionen (Schichten, Lebenszyklus/Wertstrom, Hierarchieebenen).", + "points": 8, + "solution": "Cyber-physisches System (CPS):\nVerbindung von mechanischen und elektronischen Komponenten (Hardware, Sensoren, Aktoren) mit softwarebasierten Steuerungen und Kommunikationsnetzen (Internet/Ethernet). CPS erfassen physikalische Daten, werten sie autonom aus und steuern physische Prozesse ĂŒber Aktoren in Echtzeit. (3 Pkt.)\n\nRAMI 4.0 (Dreidimensionales Modell):\n1. Achse: Schichten (Layers / 6 Ebenen): Asset, Integration, Communication, Information, Functional, Business. Beschreibt IT- und GeschĂ€ftsaspekte. (2 Pkt.)\n2. Achse: Lebenszyklus & Wertstrom (Life Cycle & Value Stream nach IEC 62890): Entwicklung (Typ) bis Produktion/Nutzung (Instanz). (1,5 Pkt.)\n3. Achse: Hierarchieebenen (nach IEC 62264): Vom Produkt (Product), ĂŒber FeldgerĂ€t (Field Device), Steuerung (Control Device), Station, Arbeitsplatz (Work Center), Unternehmen (Enterprise) bis zur vernetzten Welt (Connected World). (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidv_bus_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 10 DV", + "topic": "Industrielle Feldbusse Profinet vs Modbus TCP", + "scenario": "Eine Industrieanlage soll mit Steuerungen (SPS) und Antrieben vernetzt werden.", + "question": "Vergleichen Sie Modbus TCP und Profinet hinsichtlich OSI-Schicht, EchtzeitfĂ€higkeit (Jitter, Latenz) und Einsatzgebieten. ErklĂ€ren Sie die 3 Conformance Classes (CC-A, CC-B, CC-C) bzw. RT und IRT von Profinet.", + "points": 8, + "solution": "Modbus TCP vs. Profinet:\n- Modbus TCP: Einfaches Master-Slave / Client-Server Protokoll auf OSI-Schicht 7 ĂŒber Standard-TCP/IP (Port 502). Nicht echtzeitfĂ€hig, da TCP-Handshakes und Retransmissions unvorhersehbare Latenzen erzeugen. Sehr weit verbreitet fĂŒr einfache Sensorabfragen. (2 Pkt.)\n- Profinet: Industrial Ethernet Standard (IEC 61158). Bietet deterministische Echtzeitkommunikation durch Umgehung des TCP/IP-Stacks bei Prozessdaten. (2 Pkt.)\n\nProfinet Echtzeitklassen:\n- Profinet Standard (TCP/IP): FĂŒr Konfiguration und Diagnose (Zykluszeit > 100 ms). (1 Pkt.)\n- Profinet RT (Real-Time): Prozessdaten umgehen TCP/IP und laufen direkt auf Layer 2 mit VLAN-Priorisierung (Zykluszeit 1-10 ms, softwarebasiert). (1,5 Pkt.)\n- Profinet IRT (Isochronous Real-Time): Taktsynchron mit Hardware-UnterstĂŒtzung (spezielle ASIC-Switches). Zeitschlitzverfahren (TDMA) garantiert Latenzen < 1 ms und Jitter < 1 ”s fĂŒr hochprĂ€zise Motion-Control-Antriebe. (1,5 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidv_iot_001", + "exam": "AP2_T1", + "lernfeld": "LF 10 DV", + "topic": "OPC UA Informationsmodell vs MQTT", + "scenario": "Maschinendaten einer heterogenen Produktionslinie sollen sowohl an das interne SCADA-System als auch an ein Cloud-Analytics-System ĂŒbertragen werden.", + "question": "Vergleichen Sie OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) mit dem MQTT-Protokoll bezĂŒglich Kommunikationsmuster (Client/Server vs. Publish/Subscribe), Datenmodellierung, Overhead und typischem Einsatzzweck.", + "points": 8, + "solution": "Vergleich OPC UA vs. MQTT:\n- Kommunikationsmuster:\n ‱ OPC UA: PrimĂ€r Client/Server (Punkt-zu-Punkt Anfrage/Antwort), optional auch Pub/Sub. Bietet Methodenaufrufe (RPC) und Quittierungen. (1,5 Pkt.)\n ‱ MQTT: Reines Publish/Subscribe ĂŒber einen zentralen Message Broker. Entkoppelt Sender und EmpfĂ€nger zeitlich und rĂ€umlich. (1,5 Pkt.)\n- Datenmodellierung & Semantik:\n ‱ OPC UA: Extrem mĂ€chtiges, objektorientiertes Informationsmodell (Nodes, References, Datentypen, Einheiten). Die Maschine beschreibt sich selbst semantisch! (2 Pkt.)\n ‱ MQTT: Vollkommen payload-agnostisch (reiner Byte-Stream im Body, z. B. JSON). Keine standardisierte Semantik. (1 Pkt.)\n- Overhead & Einsatzzweck:\n ‱ OPC UA: Höherer Protokoll-Overhead, ideal fĂŒr M2M-Kommunikation und vertikale Integration von der Maschine ins MES/ERP. (1 Pkt.)\n ‱ MQTT: Extrem schlanker Header (ab 2 Byte), ideal fĂŒr bandbreitenarme Funknetze (LoRaWAN, Mobilfunk) und Massen-Telemetriedaten in die Cloud. (1 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidv_sec_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 11 DV", + "topic": "Industrial Security nach IEC 62443", + "scenario": "Das Automatisierungsnetzwerk einer Fabrik soll gegen Cyber-Angriffe und Sabotage gehĂ€rtet werden.", + "question": "ErlĂ€utern Sie das Zonen- und Conduit-Modell nach der Normenreihe IEC 62443. Was ist ein Conduit (Verbindungskanal)? Welche Sicherheitsanforderungen gelten an den Schnittstellen zwischen IT- und OT-Netzen?", + "points": 8, + "solution": "Zonen- und Conduit-Modell (IEC 62443):\n- Zonen (Zones): Gruppierung logischer oder physischer Assets mit denselben Sicherheitsanforderungen (Security Level SL 1 bis 4). Alle Systeme innerhalb einer Zone vertrauen einander weitgehend. (3 Pkt.)\n- Conduits (VerbindungskanĂ€le): Kommunikationspfade zwischen unterschiedlichen Zonen. Ein Conduit bĂŒndelt alle Verbindungen und MUSS durch Sicherheitsmaßnahmen (z. B. Industrial Firewall, VPN, IDS) ĂŒberwacht und reglementiert werden. Unkontrollierte Querkommunikation zwischen Zonen ist verboten. (3 Pkt.)\n\nIT/OT-Schnittstellen:\n- Strikt getrennte Demilitarisierte Zone (Industrial DMZ / IDMZ) nach dem Purdue-Modell (Level 3.5).\n- Kein direkter Datenverkehr zwischen Office-IT (Level 4/5) und Fertigungs-OT (Level 0-3). Kommunikation darf nur ĂŒber Proxies, Bastion Hosts oder Jump-Server in der IDMZ erfolgen. (2 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidv_net_001", + "exam": "AP2_T2", + "lernfeld": "LF 12 DV", + "topic": "Redundanzprotokolle PRP und HSR in der OT", + "scenario": "In einem Energie-Umspannwerk darf bei einem Netzwerkausfall keine einzige Millisekunde DatenĂŒbertragung verloren gehen.", + "question": "ErlĂ€utern Sie die industriellen Redundanzprotokolle Parallel Redundancy Protocol (PRP) und High-availability Seamless Redundancy (HSR) nach IEC 62439-3. Warum reicht das klassische Spanning Tree Protocol (RSTP) in diesen Anwendungen nicht aus?", + "points": 8, + "solution": "Kritik an Spanning Tree (RSTP):\nRSTP benötigt nach einem Linkausfall mehrere hundert Millisekunden bis Sekunden zur Rekonvergenz. FĂŒr zeitkritische Schutzabschaltungen in Industrie und Energie (Schaltzeit < 4 ms) bedeutet dies einen unzulĂ€ssigen Stillstand. (2 Pkt.)\n\nPRP (Parallel Redundancy Protocol):\n- Ein EndgerĂ€t (DANP - Dual Attached Node with PRP) ist gleichzeitig an ZWEI komplett voneinander getrennte Netzwerke (LAN A und LAN B) angeschlossen.\n- Datenframes werden dupliziert und zeitgleich ĂŒber beide Netze versendet. Der EmpfĂ€nger verarbeitet das zuerst eintreffende Paket und verwirft das Duplikat nahtlos (Umschaltzeit: EXAKT 0 ms!). FĂ€llt ein Netz komplett aus, lĂ€uft der Betrieb ohne Unterbrechung weiter. (3 Pkt.)\n\nHSR (High-availability Seamless Redundancy):\n- Ring-Topologie ohne zentrale Switche. Jedes GerĂ€t sendet das Paket zeitgleich in beide Ringrichtungen (im und gegen den Uhrzeigersinn). Der EmpfĂ€nger entnimmt das erste Paket und verwirft das zweite (Umschaltzeit 0 ms). (3 Pkt.)", + "type": "text", + "options": [] + }, + { + "id": "fidp_proc_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB2", + "topic": "BPMN 2.0: Ausnahmebehandlung & Intermediate Events", + "points": 10, + "scenario": "In einem Beschaffungsprozess soll ein Lieferant binnen 48 Stunden eine AuftragsbestĂ€tigung ĂŒbermitteln. Trifft diese nicht rechtzeitig ein, muss ein Eskalationsprozess an den strategischen Einkauf ausgelöst werden.", + "question": "a) Benennen Sie das BPMN-Element, mit dem die 48-Stunden-Frist an der AktivitĂ€t 'AuftragsbestĂ€tigung abwarten' modelliert wird.\nb) ErlĂ€utern Sie den Unterschied zwischen einem unterbrechenden (interrupting) und einem nicht-unterbrechenden (non-interrupting) Boundary Event anhand dieses Szenarios.\nc) Welche Gateway-Art ist zu wĂ€hlen, wenn nach PrĂŒfung der BestĂ€tigung entweder die Standard-Lieferung, eine Express-Lieferung oder bei Lieferengpass ein Alternativartikel parallel angefragt werden soll?", + "expected_solution": "a) Angeheftetes Zwischenereignis (Boundary Timer Event / Zeit-Grenzereignis).\nb) Unterbrechend: Bricht die HauptaktivitĂ€t sofort ab und leitet die Token ausschließlich in den Eskalationspfad (AuftragsbestĂ€tigung wird nicht mehr angenommen). Nicht-unterbrechend: Die Frist löst eine Warnung/Eskalation aus, die ursprĂŒngliche AktivitĂ€t bleibt jedoch aktiv und kann noch abgeschlossen werden.\nc) Inklusives Gateway (OR / OR-Split), da eine oder mehrere Verzweigungen gleichzeitig aktiv werden können (z.B. Express-Lieferung UND parallele Alternativartikel-Anfrage)." + }, + { + "id": "fidp_data_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Datenformate & DatenqualitĂ€t: Parquet vs. JSON & ISO 25012", + "points": 10, + "scenario": "Ein Logistikunternehmen speichert tĂ€glich 80 Millionen Sensordaten aus Frachtcontainern. Derzeit liegen die Daten als unkomprimierte JSON-Dateien vor. Die analytischen Abfragen auf Zeitreihen dauern mehrere Stunden.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie das Speicherprinzip von Apache Parquet (spaltenorientiert) im Vergleich zu zeilenbasierten JSON-Dateien.\nb) Nennen Sie zwei konkrete Vorteile, die sich bei analytischen Aggregationsabfragen (z.B. Durchschnittstemperatur pro Monat) durch Parquet ergeben.\nc) Nennen und erlĂ€utern Sie zwei Merkmale der DatenqualitĂ€t nach DIN ISO/IEC 25012, die bei Sensordaten vor der Persistierung geprĂŒft werden mĂŒssen.", + "expected_solution": "a) JSON ist zeilenorientiert (Row-oriented); Parquet ist spaltenorientiert (Column-oriented), d.h. Werte derselben Spalte werden zusammenhĂ€ngend auf der Festplatte gespeichert.\nb) 1. Column Pruning: Es mĂŒssen nur die Spalten von der Festplatte gelesen werden, die in der Abfrage benötigt werden (drastische Reduktion der I/O-Last). 2. Hohe Kompressionsrate: Da homogene Datentypen hintereinander liegen, greifen Algorithmen wie Snappy oder Dictionary Encoding extrem effizient.\nc) 1. Genauigkeit (Accuracy): Sensormesswerte dĂŒrfen keine Messfehler oder unphysikalischen Ausreißer aufweisen. 2. VollstĂ€ndigkeit (Completeness): Es dĂŒrfen keine Zeitintervalle oder Funkabrisse unbemerkt fehlen." + }, + { + "id": "fidp_etl_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "ETL: Change Data Capture (CDC) & Idempotenz", + "points": 8, + "scenario": "Eine E-Commerce-Plattform synchronisiert Kundendaten aus einem operativen PostgreSQL-System in ein analytisches Snowflake Data Warehouse.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie das Funktionsprinzip von Change Data Capture (CDC) ĂŒber das Write-Ahead-Log (WAL) im Vergleich zu zyklischen Vollabfragen via SELECT mit Timestamp.\nb) Definieren Sie den Begriff 'Idempotenz' im Kontext von Datenpipelines und begrĂŒnden Sie, warum Idempotenz im Fehlerfall essenziell ist.", + "expected_solution": "a) CDC liest die Änderungen (INSERT, UPDATE, DELETE) direkt asynchron und latenzarm aus den Transaktionslogs (WAL) der Datenbank aus. Dadurch entsteht nahezu keine zusĂ€tzliche Last auf der operativen Datenbank und gelöschte DatensĂ€tze (Deletes) werden lĂŒckenlos erfasst, was bei Timestamp-SELECTs oft nicht möglich ist.\nb) Idempotenz bedeutet, dass eine Pipeline-Operation beliebig oft mit denselben Eingangsdaten ausgefĂŒhrt werden kann, ohne das Endergebnis zu verĂ€ndern. Im Fehlerfall oder bei Pipeline-Wiederholungen (Retries) verhindert dies doppelte DatensĂ€tze (Duplikate) und inkonsistente Aggregationen." + }, + { + "id": "fidp_dwh_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Data Warehouse: Slowly Changing Dimensions (SCD Typ 1 vs. Typ 2)", + "points": 10, + "scenario": "In einem CRM-System Ă€ndert ein Großkunde seinen Firmensitz von MĂŒnchen nach Frankfurt am Main. Im Data Warehouse sollen historische Umsatzzahlen weiterhin der Region MĂŒnchen zugeordnet bleiben, zukĂŒnftige UmsĂ€tze jedoch Frankfurt.", + "question": "a) BegrĂŒnden Sie, warum SCD Typ 1 fĂŒr diese Anforderung ungeeignet ist.\nb) Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise einer SCD Typ 2 Implementierung in der Kundendimension (nennen Sie drei typische Metadaten-Spalten).\nc) Was versteht man unter einem 'SurrogatschlĂŒssel' (Surrogate Key) und warum ist er bei SCD Typ 2 zwingend erforderlich?", + "expected_solution": "a) SCD Typ 1 ĂŒberschreibt den bestehenden Datensatz einfach. Dadurch geht die Historie verloren, und historische UmsĂ€tze wĂŒrden fĂ€lschlicherweise nachtrĂ€glich Frankfurt zugeordnet.\nb) Bei SCD Typ 2 wird fĂŒr jede Änderung ein neuer Datensatz in der Dimensionstabelle angelegt. Die Historie wird ĂŒber Metadatenspalten gesteuert: 1. `gueltig_von` (Valid From / Startdatum), 2. `gueltig_bis` (Valid To / Enddatum, z.B. 9999-12-31), 3. `is_current` (Flag 1/0 fĂŒr den aktuell gĂŒltigen Datensatz).\nc) Ein SurrogatschlĂŒssel ist ein kĂŒnstlicher, datenbankinterner PrimĂ€rschlĂŒssel (z.B. fortlaufende Ganzzahl / Bigint). Da der fachliche GeschĂ€ftsschlĂŒssel (Business Key, z.B. Kundennummer) bei SCD Typ 2 mehrfach in der Tabelle vorkommt, garantiert nur der SurrogatschlĂŒssel die Eindeutigkeit jeder historischen Version." + }, + { + "id": "fidp_stat_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Induktive Statistik: Hypothesentest, p-Wert & A/B-Testing", + "points": 8, + "scenario": "Ein Online-Shop testet einen neuen Checkout-Button in einem A/B-Test. Variante A (bestehend) erreicht eine Konversionsrate von 3,2 %, Variante B (neu) 3,8 %. Der berechnete p-Wert betrĂ€gt 0,023 bei einem festgelegten Signifikanzniveau alpha von 0,05.", + "question": "a) Formulieren Sie die Nullhypothese H0 und die Alternativhypothese H1 fĂŒr diesen Test.\nb) Interpretieren Sie das Testergebnis: Wird die Nullhypothese verworfen? BegrĂŒnden Sie Ihre Entscheidung anhand des p-Werts.\nc) ErlĂ€utern Sie den Unterschied zwischen einem Alpha-Fehler (Fehler 1. Art) und einem Beta-Fehler (Fehler 2. Art).", + "expected_solution": "a) H0: Die neue Button-Variante hat keinen signifikanten Einfluss auf die Konversionsrate (Variante B ist gleich oder schlechter als A). H1: Die neue Variante fĂŒhrt zu einer signifikant höheren Konversionsrate als Variante A.\nb) Da der p-Wert (0,023) kleiner ist als das Signifikanzniveau alpha (0,05), wird die Nullhypothese verworfen. Die Konversionssteigerung ist mit 95 % statistischer Sicherheit signifikant.\nc) Alpha-Fehler (Fehler 1. Art): H0 wird fĂ€lschlicherweise verworfen, obwohl kein echter Unterschied vorliegt (falsch-positiv). Beta-Fehler (Fehler 2. Art): H0 wird beibehalten, obwohl Variante B in Wahrheit ĂŒberlegen ist (falsch-negativ)." + }, + { + "id": "fidp_ml_002", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Machine Learning: Confusion Matrix & Kennzahlen (Precision, Recall)", + "points": 10, + "scenario": "Ein Machine-Learning-Modell soll betrĂŒgerische Kreditkartentransaktionen (Fraud) erkennen. Ein Testdatensatz von 1.000 Transaktionen liefert folgende Konfusionsmatrix: True Positive (TP) = 80, False Positive (FP) = 20, False Negative (FN) = 10, True Negative (TN) = 890.", + "question": "a) Berechnen Sie die Accuracy (Treffgenauigkeit) des Modells in Prozent.\nb) Berechnen Sie die Precision (PrĂ€zision) und den Recall (SensitivitĂ€t / Trefferquote).\nc) BegrĂŒnden Sie, warum bei Betrugserkennung der Recall in der Regel wichtiger ist als die Precision.", + "expected_solution": "a) Accuracy = (TP + TN) / Gesamt = (80 + 890) / 1000 = 970 / 1000 = 97,0 %.\nb) Precision = TP / (TP + FP) = 80 / (80 + 20) = 80 / 100 = 80,0 %.\nRecall = TP / (TP + FN) = 80 / (80 + 10) = 80 / 90 = 88,89 %.\nc) Ein unentdeckter Betrugsfall (False Negative) verursacht direkten finanziellen Schaden und rechtliche Risiken. Ein Fehlalarm (False Positive) fĂŒhrt hingegen meist nur zu einer kurzen manuellen NachprĂŒfung oder SMS-BestĂ€tigung. Daher muss FN minimiert und somit der Recall maximiert werden." + }, + { + "id": "fidp_bi_001", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB2", + "topic": "Business Intelligence: Visualisierung & Dashboard-Design", + "points": 8, + "scenario": "Die GeschĂ€ftsfĂŒhrung wĂŒnscht ein operatives Vertriebs-Dashboard. Ein Junior-Analyst hat hierfĂŒr 3D-Kreisdiagramme mit 15 Segmenten und auffĂ€lligen Ampelfarben (Rot/GrĂŒn) ohne Beschriftung erstellt.", + "question": "a) Kritisieren Sie den Entwurf des Analysten anhand von zwei ergonomischen GrundsĂ€tzen (z.B. Barrierefreiheit, Gestaltgesetze).\nb) Welcher Diagrammtyp eignet sich besser, um Umsatzanteile von 15 Produktkategorien darzustellen? BegrĂŒnden Sie Ihre Wahl.\nc) Was versteht man unter dem Begriff 'Data-Ink-Ratio' nach Edward Tufte?", + "expected_solution": "a) 1. Kreisdiagramme mit 15 Segmenten ĂŒberfordern das menschliche Auge (Winkel und FlĂ€chen können kognitiv schlecht verglichen werden; 3D-Effekte verzerren Proportionen zusĂ€tzlich). 2. Reine Rot/GrĂŒn-Farbkodierung schließt Menschen mit Rot-GrĂŒn-SehschwĂ€che aus (mangelnde Barrierefreiheit).\nb) Ein horizontales Balkendiagramm (Bar Chart), absteigend nach Umsatz sortiert. Kategorienamen sind horizontal lesbar, und BalkenlĂ€ngen lassen sich vom menschlichen Gehirn prĂ€zise und mĂŒhelos vergleichen.\nc) Das VerhĂ€ltnis von nĂŒtzlicher Tinte (Data-Ink), die echte Dateninformationen ĂŒbermittelt, zur gesamten Druck-/Pixelmenge. Ziel ist die Maximierung der Data-Ink-Ratio durch Entfernen redundanter Dekorationen (3D-Effekte, unnötige Gitterlinien, Zierrahmen)." + }, + { + "id": "fidp_gov_001", + "profession": "FIDP", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Data Governance & DSGVO: Anonymisierung vs. Pseudonymisierung", + "points": 8, + "scenario": "Ein Gesundheits-Startup möchte Patientendaten fĂŒr statistische Forschungszwecke auswerten. GemĂ€ĂŸ DSGVO Art. 9 handelt es sich um besondere Kategorien personenbezogener Daten.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie den technischen und rechtlichen Unterschied zwischen 'Pseudonymisierung' und 'Anonymisierung'.\nb) Nennen Sie zwei typische Techniken zur Anonymisierung von tabellarischen DatensĂ€tzen (z.B. k-AnonymitĂ€t, Aggregation).\nc) Was versteht man unter 'Data Lineage' im Rahmen von Data Governance?", + "expected_solution": "a) Pseudonymisierung (Art. 4 Nr. 5 DSGVO): Personenidentifikatoren (Name, SV-Nummer) werden durch Pseudonyme/Hashes ersetzt. Eine Re-Identifizierung ist unter Zuhilfenahme zusĂ€tzlicher, separat gesicherter SchlĂŒssel noch möglich. Die Daten bleiben personenbezogen.\nAnonymisierung: Daten werden so irreversibel verĂ€ndert, dass die betroffene Person weder durch den Verantwortlichen noch durch Dritte identifiziert werden kann. Anonyme Daten fallen nicht mehr unter die DSGVO.\nb) 1. k-AnonymitĂ€t / Verallgemeinerung (z.B. Alter in Altersgruppen 30-39 fassen, Postleitzahlen auf die ersten zwei Stellen kĂŒrzen). 2. Datenstörung / Perturbation / Rauschinjektion (Differential Privacy) oder UnterdrĂŒckung seltener DatensĂ€tze.\nc) Data Lineage beschreibt den lĂŒckenlosen Lebenszyklus und Fluss von Daten vom Ursprung (Datenquelle) ĂŒber alle Transformationen und ETL-Stufen bis zum Zielsystem/Bericht. Sie stellt Nachvollziehbarkeit, Auditierbarkeit und Compliance sicher." + }, + { + "id": "fidv_cps_002", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB2", + "topic": "RAMI 4.0 & Verwaltungsschale (Asset Administration Shell)", + "points": 10, + "scenario": "In einer Smart Factory soll eine neue CNC-FrĂ€smaschine als Industrie 4.0 Komponente integriert werden. Die Architektur soll dem RAMI 4.0 Modell folgen.", + "question": "a) Nennen Sie die drei Achsen des RAMI 4.0 Referenzarchitekturmodells.\nb) Welche Funktion hat die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell - AAS) fĂŒr physische Maschinen?\nc) Auf welcher Hierarchy Level Ebene nach RAMI 4.0 ordnet sich die CNC-FrĂ€se ein?", + "expected_solution": "a) 1. Architektur-Schichten (Layers: Asset, Integration, Communication, Information, Functional, Business).\n2. Lebenszyklus & Wertschöpfungskette (Life Cycle & Value Stream: Typ vs. Instanz, Entwicklung bis Wartung).\n3. Hierarchie-Ebenen (Hierarchy Levels: Product, Field Device, Control Device, Station, Work Center, Enterprise, Connected World).\nb) Die AAS bildet die standardisierte digitale Schnittstelle (den Digitalen Zwilling) des physischen Assets. Sie kapselt alle Daten, Dokumentationen, FĂ€higkeiten, Parameter und Kommunikationsschnittstellen der Maschine herstellerunabhĂ€ngig.\nc) Station (oder Control Device / Field Device je nach Betrachtung der Einzelkomponenten; als Gesamtmaschine typischerweise 'Station' / 'Work Center')." + }, + { + "id": "fidv_sens_001", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB2", + "topic": "Sensorik: IO-Link vs. Analoge Schnittstellen & A/D-Wandlung", + "points": 10, + "scenario": "An einem Fließband erfassen Drucksensoren den Hydraulikdruck. Bislang wurden analoge 4-20 mA Stromschleifen eingesetzt. Nun wird auf IO-Link umgerĂŒstet.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie einen wesentlichen Vorteil einer 4-20 mA Stromschnittstelle gegenĂŒber einer 0-10 V Spannungsschnittstelle bei langen Leitungswegen.\nb) Warum wird bei analogen Sensoren ein Live-Zero (4 mA statt 0 mA) genutzt?\nc) Nennen Sie drei konkrete Vorteile, die der digitale Standard IO-Link (IEC 61131-9) gegenĂŒber rein analogen 4-20 mA Sensoren bietet.", + "expected_solution": "a) Der Schleifenstrom von 4-20 mA ist unabhĂ€ngig vom Leitungswiderstand (Spannungsabfall) der Zuleitung, wodurch Messfehler durch LeitungslĂ€ngen vermieden werden. Zudem ist die Stromschleife unempfindlicher gegen elektromagnetische Einstreuungen.\nb) Drahtbruchsicherheit: Fließt ein Strom von 0 mA, liegt ein Leitungsabriss oder Sensorfehler vor. Werte zwischen 4 und 20 mA reprĂ€sentieren den echten Messbereich.\nc) 1. Digitale, störungsfreie Übertragung von Prozesswerten, Parametern und Diagnosedaten ĂŒber dieselbe Standard-3-Leiter-Verkabelung. 2. Fernparametrierung und automatischer Sensortausch ohne manuelles Konfigurieren (Plug & Play via IODD-Datei). 3. ZusĂ€tzliche Diagnoseinformationen (z.B. Verschmutzung, Temperaturwarnung, Überlast)." + }, + { + "id": "fidv_edge_001", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Edge Computing vs. Cloud & IoT-Gateways", + "points": 8, + "scenario": "Ein Walzwerk erfasst Vibrationsdaten mit einer Abtastrate von 20 kHz pro Lager, um LagerschĂ€den mittels FFT (Fast Fourier Transformation) im Millisekundenbereich vorherzusagen.", + "question": "a) BegrĂŒnden Sie anhand von zwei technischen Faktoren (Latenz, Bandbreite), warum die Rohdatenverarbeitung auf einem Edge-Gateway direkt an der Maschine statt in einer zentralen Cloud erfolgen muss.\nb) Welche Aufgaben ĂŒbernimmt das Edge-Gateway typischerweise, bevor selektive Daten an die Cloud weitergeleitet werden?\nc) Nennen Sie ein leichtgewichtiges Container-Betriebssystem oder eine K8s-Distribution, die speziell fĂŒr Industrie-PCs (IPCs) an der Edge geeignet ist.", + "expected_solution": "a) 1. Bandbreite: 20 kHz Abtastrate bei mehreren Sensoren erzeugt gigabyteweise Daten pro Stunde; die dauerhafte Übertragung ĂŒber WAN-Verbindungen wĂŒrde das Unternehmensnetzwerk ĂŒberlasten und erhebliche Cloud-Kosten verursachen. 2. Latenz & Echtzeit: Die Schadenserkennung und Notabschaltung muss binnen Millisekunden erfolgen; Cloud-Roundtrips unterliegen unvorhersehbarem Jitter und Latenzschwankungen.\nb) Filterung, Aggregation, Vorverarbeitung/Transformation (z.B. FFT-Schwingungsanalyse zur Merkmaltextraktion) und Protokollkonvertierung (z.B. Feldbus nach MQTT/OPC UA).\nc) K3s (Lightweight Kubernetes), MicroK8s, BalenaOS oder Ubuntu Core." + }, + { + "id": "fidv_bus_002", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Industrielle Kommunikation: Profinet IO vs. TSN", + "points": 8, + "scenario": "In einer Fertigungslinie tauschen speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und Servoantriebe zyklisch Prozessdaten aus. Gleichzeitig sollen Kamerabilder zur QualitĂ€tsprĂŒfung ĂŒber dieselbe Netzwerkinfrastruktur ĂŒbertragen werden.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie den Unterschied zwischen Profinet RT (Real-Time) und Profinet IRT (Isochronous Real-Time).\nb) Welches grundlegende Problem des Standard-Ethernet (CSMA/CD bzw. Best-Effort Switching) verhindert harte EchtzeitfĂ€higkeit?\nc) Wie löst Time-Sensitive Networking (TSN, z.B. IEEE 802.1Qbv) die Koexistenz von zeitkritischem Steuerungsverkehr und bandbreitenintensivem IT-Videoverkehr auf derselben physikalischen Leitung?", + "expected_solution": "a) Profinet RT arbeitet softwarebasiert auf Layer 2 und umgeht den TCP/IP-Stack (Zykluszeiten typischerweise 1-10 ms). Profinet IRT nutzt spezielle Switch-Hardware fĂŒr taktsynchronisierte DatenĂŒbertragung mit fest reservierten Zeitschlitzen im Mikrosekundenbereich (harte Echtzeit, Jitter < 1 ”s).\nb) Standard-Ethernet nutzt Best-Effort Übertragung. Wenn mehrere Sender gleichzeitig Pakete ĂŒber einen Switch-Port leiten, entstehen Puffer-Warteschlangen (Queuing Delay), Jitter und im schlimmsten Fall Paketverluste.\nc) TSN nutzt den Time-Aware Shaper (IEEE 802.1Qbv): Die Übertragungszeit auf der Leitung wird in sich wiederholende Zeitschlitze unterteilt. In definierten Zeitfenstern dĂŒrfen ausschließlich zeitkritische Pakete mit höchster PrioritĂ€t die Leitung blockierungsfrei nutzen, wĂ€hrend Standard-Datenverkehr temporĂ€r pausiert wird." + }, + { + "id": "fidv_iot_002", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "OPC UA: Sicherheitskonzept & Zertifikate", + "points": 8, + "scenario": "Ein MES-System (Manufacturing Execution System) soll Prozessdaten von mehreren OPC UA Servern aus der Fertigung auslesen.", + "question": "a) Welche drei Sicherheitsaspekte werden durch den OPC UA Security Layer standardmĂ€ĂŸig abgedeckt (CIA-Triade)?\nb) Beschreiben Sie den Mechanismus des Trust-Managements beim Verbindungsaufbau zwischen einem OPC UA Client und einem OPC UA Server (Rolle von X.509-Zertifikaten).\nc) Was passiert, wenn auf dem OPC UA Server die Security Policy 'None' konfiguriert ist, und wie ist dies in Produktionsnetzen zu bewerten?", + "expected_solution": "a) 1. Vertraulichkeit (VerschlĂŒsselung der Nutzdaten via AES), 2. IntegritĂ€t (Signatur der Nachrichten via SHA/RSA), 3. AuthentizitĂ€t (Gegenseitige Identifikation von Client und Server via X.509 Zertifikate).\nb) Client und Server tauschen beim Verbindungsaufbau ihre öffentlichen X.509-Zertifikate aus. Die Verbindung kommt nur zustande, wenn das jeweilige Zertifikat in der 'Trusted'-Liste des Partners hinterlegt ist oder von einer vertrauenswĂŒrdigen CA signiert wurde (Reject / Trust Store).\nc) 'None' bedeutet unverschlĂŒsselte und unsignierte Übertragung im Klartext ohne Authentifizierung. In industriellen Produktionsnetzen stellt dies ein enormes Sicherheitsrisiko dar (Man-in-the-Middle Angriffe, Sabotage von Steuerungswerten) und verstĂ¶ĂŸt gegen gĂ€ngige Standards wie IEC 62443." + }, + { + "id": "fidv_wire_001", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB2", + "topic": "Drahtlose Vernetzung: 5G Campusnetze vs. LoRaWAN", + "points": 8, + "scenario": "Ein Logistikzentrum plant die Vernetzung von autonom fahrenden Flurförderzeugen (AGVs) in der Halle und die Verfolgung von Containern auf einem 10 kmÂČ großen AußengelĂ€nde.", + "question": "a) BegrĂŒnden Sie, warum fĂŒr die Steuerung der autonomen Fahrzeuge (AGVs) ein privates 5G-Campusnetz (URLLC) anstelle von LoRaWAN eingesetzt werden muss.\nb) Welcher Frequenzbereich steht Unternehmen in Deutschland fĂŒr private 5G-Campusnetze durch die Bundesnetzagentur zur VerfĂŒgung?\nc) Warum ist LoRaWAN die optimale Wahl fĂŒr die Batterieversorgten Tracker auf dem AußengelĂ€nde? Nennen Sie zwei GrĂŒnde.", + "expected_solution": "a) AGVs erfordern kontinuierliche Steuerung mit extrem geringer Latenz (< 5 ms) und hoher ZuverlĂ€ssigkeit (URLLC - Ultra-Reliable Low-Latency Communication). LoRaWAN hat extrem geringe Bandbreite, hohe Latenzen und SendezeitbeschrĂ€nkungen (Duty Cycle von meist 1 %).\nb) Frequenzbereich 3.700 MHz bis 3.800 MHz (3,7 - 3,8 GHz / Band n78).\nc) 1. Sehr hohe Funkreichweite (mehrere Kilometer im Freifeld durch Sub-GHz Chirp Spread Spectrum Modulation). 2. Extrem geringer Energieverbrauch, der Batterie-Laufzeiten von 5 bis 10 Jahren ohne Wartung ermöglicht." + }, + { + "id": "fidv_sec_002", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Purdue-Modell & OT-Netzwerksegmentierung (IDMZ)", + "points": 10, + "scenario": "Nach einem Ransomware-Vorfall in der Office-IT soll das Produktionsnetzwerk (OT) isoliert und nach dem Purdue-Referenzmodell neu strukturiert werden.", + "question": "a) Ordnen Sie die folgenden Systeme den Purdue-Levels (Level 0, Level 1, Level 2, Level 3, Level 4) zu: SPS, ERP-System, TemperaturfĂŒhler, SCADA-Server, HMI-Touchpanel.\nb) Welche Funktion hat die Industrial Demilitarized Zone (IDMZ / Level 3.5)?\nc) Nennen Sie zwei Dienste, die typischerweise in der IDMZ platziert werden, und eine goldene Regel fĂŒr den Datenverkehr durch die IDMZ.", + "expected_solution": "a) Level 0: TemperaturfĂŒhler (Prozess/Physik); Level 1: SPS (Basis-Steuerung); Level 2: HMI-Touchpanel (Bereichs-Bedienung); Level 3: SCADA-Server (Betriebsleitebene / MES); Level 4: ERP-System (Enterprise IT).\nb) Die IDMZ (Level 3.5) bildet einen Puffer- und Trennungsbereich zwischen der Office-IT (Level 4/5) und der Fertigungs-OT (Level 0-3). Sie verhindert jede direkte Netzwerkverbindung zwischen IT und OT.\nc) Dienste in IDMZ: Patch-Management / WSUS-Spiegel, Historian-Replikat, Jump-Host / Bastion Host fĂŒr Fernwartung. Goldene Regel: Kein direkter Durchgangsverkehr erlaubt! Jede Verbindung endet in der IDMZ; Daten werden abgelegt und von der anderen Seite separat abgeholt." + }, + { + "id": "fidv_res_001", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_PB1", + "topic": "Netzwerkresilienz: PRP & HSR (IEC 62439-3) vs. RSTP", + "points": 8, + "scenario": "In einem Umspannwerk und einer petrochemischen Raffinerie dĂŒrfen bei einem Kabelbruch keine Datenpakete verloren gehen, da dies zum Abschalten der Notfallventile fĂŒhren wĂŒrde.", + "question": "a) BegrĂŒnden Sie, warum herkömmliche Redundanzverfahren wie RSTP (Rapid Spanning Tree) fĂŒr diese Anwendung unzureichend sind.\nb) ErlĂ€utern Sie das Funktionsprinzip des Parallel Redundancy Protocol (PRP nach IEC 62439-3).\nc) Was ist die theoretische Umschaltzeit (Reconfiguration Time) von PRP bei Ausfall eines Übertragungspfades?", + "expected_solution": "a) RSTP benötigt fĂŒr die Rekonfiguration des Netzes nach einem Linkausfall typischerweise einige Hundert Millisekunden bis mehrere Sekunden. In dieser Zeit kommt es zu Paketverlusten, die Schutzabschaltungen auslösen können.\nb) Bei PRP sendet ein EndgerĂ€t (Dual Attached Node - DANP) jedes Datenpaket zeitgleich ĂŒber zwei völlig getrennte, parallele Netzwerke (LAN A und LAN B). Der EmpfĂ€nger verarbeitet das zuerst eintreffende Paket und verwirft das Duplikat anhand einer Sequenznummer (Redundancy Control Trailer).\nc) 0 ms (unterbrechungsfreie Umschaltung, Zero-Failover-Time), da das Duplikat auf dem redundanten Pfad kontinuierlich weiterlĂ€uft." + }, + { + "id": "fidv_gov_001", + "profession": "FIDV", + "exam_part": "AP2_WiSo", + "topic": "Funktionale Sicherheit (Safety) vs. Security & CE-Kennzeichnung", + "points": 8, + "scenario": "Ein Sondermaschinenbauer vernetzt eine Roboterzelle mit der Firmen-IT, um Zustandsdaten zu analysieren.", + "question": "a) ErlĂ€utern Sie den fundamentalen Unterschied zwischen 'Safety' (Maschinensicherheit) und 'Security' (Informationssicherheit).\nb) Welche Rolle spielt der Performance Level (PL nach EN ISO 13849-1) bzw. das Safety Integrity Level (SIL nach IEC 61508) bei einer Not-Aus-Schaltung?\nc) ErklĂ€ren Sie, warum das nachtrĂ€gliche Vernetzen einer Bestandsmaschine zu einem Erlöschen der CE-KonformitĂ€t fĂŒhren kann (Wesentliche VerĂ€nderung).", + "expected_solution": "a) Safety schĂŒtzt Menschen und die Umwelt vor Gefahren, die von der Maschine ausgehen (z.B. Verletzungen durch Roboterarm, Not-Aus). Security schĂŒtzt die Maschine und Daten vor Gefahren, die von böswilligen Angreifern oder Schadsoftware ausgehen (z.B. Hacking, Manipulation).\nb) PL (a bis e) und SIL (1 bis 4) klassifizieren die ZuverlĂ€ssigkeit und Ausfallwahrscheinlichkeit sicherheitsbezogener Steuerungsfunktionen. Ein Not-Aus erfordert typischerweise PL e / SIL 3 (höchste Sicherheitsstufe mit redundanter Auslegung).\nc) Werden durch die digitale Vernetzung neue GefĂ€hrdungen geschaffen (z.B. Manipulierbarkeit von Schutzmechanismen ĂŒber das Netzwerk), liegt eine 'wesentliche VerĂ€nderung' nach dem Produktsicherheitsgesetz / Maschinenrichtlinie vor. Das bestehende CE-Zeichen wird ungĂŒltig, und der Betreiber wird rechtlich zum Hersteller mit Pflicht zur erneuten Risikobeurteilung und CE-Zertifizierung." } ] \ No newline at end of file diff --git a/assets/ihk_tools/purdue_trainer.js b/assets/ihk_tools/purdue_trainer.js new file mode 100644 index 0000000..b44de97 --- /dev/null +++ b/assets/ihk_tools/purdue_trainer.js @@ -0,0 +1,76 @@ +/** + * Interaktiver Purdue-Referenzmodell & OT-Zonen-Trainer fĂŒr FIDV + * IHK ZPA Nord-West AP2 + */ +(function() { + function renderPurdueTrainer(containerId) { + const container = document.getElementById(containerId); + if (!container) return; + + const items = [ + { name: "PT100 TemperaturfĂŒhler & Drucktransmitter", level: "0", hint: "Physikalischer Prozess / Sensorik & Aktorik" }, + { name: "Siemens S7-1500 SPS & Frequenzumrichter", level: "1", hint: "Basis-Steuerung (Direct Control)" }, + { name: "KTP700 HMI-Touchpanel & Bedienstation", level: "2", hint: "Bereichsbedienung & Monitoring" }, + { name: "SCADA-Server & Manufacturing Execution System (MES)", level: "3", hint: "Betriebsleitebene / Fertigungssteuerung" }, + { name: "Historian-Spiegel & Jump Host (Fernwartung)", level: "3.5", hint: "Industrial DMZ (Puffer zwischen IT und OT)" }, + { name: "SAP ERP & Active Directory der Verwaltung", level: "4", hint: "Enterprise IT / Unternehmensebene" } + ]; + + container.innerHTML = ` +
+

🏭 Interaktiver Purdue-Modell & OT-Zonen Trainer (FIDV)

+

+ Ordnen Sie die Komponenten den korrekten Purdue-Ebenen nach IEC 62443 / ANSI/ISA-95 zu: +

+
+ ${items.map((item, idx) => ` +
+ ${item.name} + +
+ `).join('')} +
+
+ + +
+
+ `; + + document.getElementById('purdue_check_btn').addEventListener('click', () => { + let correct = 0; + items.forEach((item, idx) => { + const sel = document.getElementById(`purdue_sel_${idx}`); + if (sel.value === item.level) { + sel.style.borderColor = '#22c55e'; + correct++; + } else { + sel.style.borderColor = '#ef4444'; + } + }); + const fb = document.getElementById('purdue_feedback'); + if (correct === items.length) { + fb.style.color = '#4ade80'; + fb.textContent = `🎉 Perfekt! Alle ${correct}/${items.length} Ebenen korrekt nach IEC 62443 zugeordnet.`; + } else { + fb.style.color = '#f87171'; + fb.textContent = `${correct}/${items.length} richtig. PrĂŒfen Sie die rot markierten Ebenen.`; + } + }); + } + + window.renderPurdueTrainer = renderPurdueTrainer; + document.addEventListener('DOMContentLoaded', () => { + if (document.getElementById('purdue-trainer-app')) { + renderPurdueTrainer('purdue-trainer-app'); + } + }); +})(); diff --git a/assets/it_ausbildungen_manifest.js b/assets/it_ausbildungen_manifest.js index 8f4a051..5c35b30 100644 --- a/assets/it_ausbildungen_manifest.js +++ b/assets/it_ausbildungen_manifest.js @@ -312,9 +312,9 @@ }, relatedCourses: { "FISI": ["active_directory", "powershell", "bash", "ihk_ap2_fisi"], - "FIAE": ["html_css", "javascript", "git"], - "FIDP": ["python", "sql", "git"], - "FIDV": ["bash", "dns_records", "cpp"], + "FIAE": ["ihk_ap2_fiae", "html_css", "javascript", "git"], + "FIDP": ["ihk_ap2_fidp", "python", "sql", "git"], + "FIDV": ["ihk_ap2_fidv", "bash", "dns_records", "cpp"], "ITSE": ["bash", "cpp"], "ITSM": ["sql", "python"], "KDM": ["sql", "git"] @@ -337,9 +337,9 @@ }, relatedCourses: { "FISI": ["dns_records", "active_directory", "ihk_ap2_fisi"], - "FIAE": ["java", "csharp", "go", "rust"], - "FIDP": ["python", "sql"], - "FIDV": ["dns_records", "bash"], + "FIAE": ["ihk_ap2_fiae", "java", "csharp", "go", "rust"], + "FIDP": ["ihk_ap2_fidp", "python", "sql"], + "FIDV": ["ihk_ap2_fidv", "dns_records", "bash"], "ITSE": ["dns_records"], "ITSM": ["sql"], "KDM": ["sql", "python"] @@ -362,9 +362,9 @@ }, relatedCourses: { "FISI": ["ihk_ap2_fisi", "active_directory", "dns_records", "bash"], - "FIAE": ["git", "java", "csharp", "python"], - "FIDP": ["sql", "python", "git"], - "FIDV": ["bash", "dns_records"], + "FIAE": ["ihk_ap2_fiae", "git", "java", "csharp", "python"], + "FIDP": ["ihk_ap2_fidp", "sql", "python", "git"], + "FIDV": ["ihk_ap2_fidv", "bash", "dns_records"], "ITSE": ["bash"], "ITSM": ["sql"], "KDM": ["sql"] diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/01_software_architektur_und_design_patterns/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/01_software_architektur_und_design_patterns/README.md new file mode 100644 index 0000000..52d4f93 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/01_software_architektur_und_design_patterns/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 01: Software-Architektur & Design Patterns (LF 9) + +**PrĂŒfungsbereich:** LF 9 Anwendungsentwicklung + +Schichtenarchitektur, Clean Architecture, MVC/MVVM & GoF-Entwurfsmuster (Strategy, Observer, Factory). + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/01_software_architektur_und_design_patterns/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/01_software_architektur_und_design_patterns/index.html new file mode 100644 index 0000000..05eeb0c --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/01_software_architektur_und_design_patterns/index.html @@ -0,0 +1,166 @@ + + + + + + FIAE Modul 01: Software-Architektur & Design Patterns (LF 9) + + + + +
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+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + LF 9 Anwendungsentwicklung +
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FIAE Modul 01: Software-Architektur & Design Patterns (LF 9)

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Schichtenarchitektur, Clean Architecture, MVC/MVVM & GoF-Entwurfsmuster (Strategy, Observer, Factory).

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đŸ›ïž Software-Architektur & GoF-Entwurfsmuster (LF 9 AE)

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+ Kernkompetenz im PrĂŒfungsbereich 1 (Planen eines Softwareproduktes): Schichtenarchitekturen, Hexagonale Architektur (Ports & Adapters), MVC / MVVM und die klassischen Entwurfsmuster der Gang of Four (GoF). +

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1. Die Drei-Schichten-Architektur vs. Clean Architecture

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+ - PrÀsentationsschicht (UI / Controller): Verarbeitet Benutzereingaben oder REST-Requests und liefert Antworten (HTML, JSON). HÀngt von der GeschÀftslogik ab.
+ - GeschÀftslogikschicht (Domain / Business Logic): Das Herz der Anwendung (Entities, Use Cases). Völlig frei von UI-Frameworks oder SQL-Abfragen.
+ - Datenzugriffsschicht (Data Access / Repository): Kapselt Datenbanken, Filesystem oder externe Web-Services.
+ - Dependency Inversion Rule (Clean Architecture): AbhĂ€ngigkeiten zeigen IMMER nach innen zur DomĂ€ne. Äußere Infrastruktur implementiert Schnittstellen, die in der DomĂ€ne definiert sind! +

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2. Die wichtigsten GoF-Entwurfsmuster in IHK-PrĂŒfungen

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MusterKategorieZweck & IHK-Beispiel
StrategyVerhalten (Behavioral)Kapselt austauschbare Algorithmen in separaten Klassen hinter einem gemeinsamen Interface (z. B. verschiedene Rabattberechnungen oder Zahlungsarten: PayPal, Kreditkarte, SEPA).
ObserverVerhalten (Behavioral)1:n-AbhĂ€ngigkeit (Publisher/Subscriber). Informiert alle registrierten Abonnenten automatisch ĂŒber ZustandsĂ€nderungen (z. B. GUI-Events, Chatnachrichten, Börsenticker).
Factory MethodErzeugung (Creational)Definiert eine Schnittstelle zur Objekterzeugung, ĂŒberlĂ€sst aber den Unterklassen die Entscheidung, welche konkrete Klasse instanziiert wird.
SingletonErzeugung (Creational)Stellt sicher, dass exakt eine Instanz einer Klasse existiert (privater Konstruktor, statische Instanz). In modernem Clean Code oft durch Dependency Injection ersetzt.
AdapterStruktur (Structural)Passt die Schnittstelle einer existierenden Klasse an eine vom Client erwartete andere Schnittstelle an (Wrapper-Prinzip).
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+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

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+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

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+ Clean Architecture & Schichtenmodell + 8 Punkte +
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+ FĂŒr ein E-Commerce-Portal soll eine wartbare und zukunftssichere Softwarearchitektur konzipiert werden. +
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+ ErlÀutern Sie das Prinzip der Schichtenarchitektur (Drei-Schichten-Architektur: PrÀsentation, GeschÀftslogik, Datenzugriff). ErklÀren Sie die Dependency Inversion Rule (AbhÀngigkeitsregel) in der Clean Architecture und warum DomÀnenlogik unabhÀngig von Datenbanken und Frameworks sein muss. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Design Patterns Strategy vs Factory Method + 8 Punkte +
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+ In einem Warenwirtschaftssystem sollen unterschiedliche Rabattberechnungen und Versandarten dynamisch zur Laufzeit angewendet werden. +
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+ Beschreiben Sie das GoF-Entwurfsmuster "Strategy (Strategie)" anhand von Context, Strategy-Interface und Concrete Strategies. Grenzen Sie es kurz vom Factory Method Pattern ab. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Design Patterns Observer & Singleton + 8 Punkte +
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+ In einer Messaging-Applikation sollen mehrere BenutzeroberflÀchen-Komponenten sofort informiert werden, sobald eine neue Chatnachricht eintrifft. +
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+ ErlÀutern Sie das Entwurfsmuster Observer (Beobachter) mit den Rollen Subject (Publisher) und Observer (Subscriber). ErklÀren Sie zudem das Singleton-Muster und warum es in modernen Softwaresystemen oft als Anti-Pattern angesehen wird. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ ← Dashboard + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
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+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/02_uml_modellierung_und_softwareentwurf/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/02_uml_modellierung_und_softwareentwurf/README.md new file mode 100644 index 0000000..f97958d --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/02_uml_modellierung_und_softwareentwurf/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 02: UML-Modellierung & Softwareentwurf (LF 9) + +**PrĂŒfungsbereich:** LF 9 Anwendungsentwicklung + +UML-Klassendiagramm (Sichtbarkeiten, Aggregation vs. Komposition), Sequenzdiagramm & Use Cases. + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/02_uml_modellierung_und_softwareentwurf/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/02_uml_modellierung_und_softwareentwurf/index.html new file mode 100644 index 0000000..c9ab0dc --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/02_uml_modellierung_und_softwareentwurf/index.html @@ -0,0 +1,170 @@ + + + + + + FIAE Modul 02: UML-Modellierung & Softwareentwurf (LF 9) + + + + +
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+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + LF 9 Anwendungsentwicklung +
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FIAE Modul 02: UML-Modellierung & Softwareentwurf (LF 9)

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UML-Klassendiagramm (Sichtbarkeiten, Aggregation vs. Komposition), Sequenzdiagramm & Use Cases.

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📐 UML-Modellierung & Objektorientierter Entwurf (LF 9 AE)

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+ Die Unified Modeling Language (UML) ist das universelle Dokumentations- und Modellierungswerkzeug in allen IHK-AbschlussprĂŒfungen fĂŒr Anwendungsentwickler. +

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1. UML-Klassendiagramm: Sichtbarkeiten & Relationen

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SymbolSichtbarkeit / BeziehungBedeutung & Beispiel
+publicVon ĂŒberall im System zugĂ€nglich.
-privateNur innerhalb der eigenen Klasse sichtbar (Kapselung!).
#protectedNur in eigener Klasse und abgeleiteten Unterklassen sichtbar.
~packageNur innerhalb des selben Pakets/Namespaces sichtbar.
$\longrightarrow$AssoziationVerbindung/Beziehung ("nutzt ein"). MultiplizitÀten: 1..*, 0..1.
$\diamondsuit\hspace{-4pt}-$Aggregation (weiße Raute)Teil-Ganzes-Beziehung ("hat ein"). Teile können unabhĂ€ngig vom Ganzen existieren (z. B. Abteilung $\diamondsuit$ Mitarbeiter).
$lacklozenge\hspace{-4pt}-$Komposition (schwarze Raute)ExistenzabhÀngige Teil-Ganzes-Beziehung. Stirbt das Ganze, sterben auch alle Teile (z. B. Rechnung $lacklozenge$ Rechnungspositionen).
$ riangle\hspace{-4pt}-$Generalisierung / VererbungUnterklasse erbt von Basisklasse ("ist ein", z. B. Manager $ riangle$ Mitarbeiter).
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+ +

2. UML-Sequenzdiagramm: Interaktions-Dynamik

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+ Stellt den zeitlichen Ablauf von Methodenaufrufen dar:
+ - Lebenslinie (Lifeline): Gestrichelte vertikale Linie eines Objekts.
+ - Aktivierungsbalken: Schmaler Balken auf der Lebenslinie zeigt, wann das Objekt aktiv Code ausfĂŒhrt.
+ - Synchrone Nachricht: Durchgezogener Pfeil mit gefĂŒllter Spitze $ ightarrow$ (Aufrufer blockiert und wartet).
+ - Asynchrone Nachricht: Durchgezogener Pfeil mit offener Spitze $ ightharpoonup$ (Aufrufer lÀuft sofort weiter).
+ - Antwortnachricht: Gestrichelter Pfeil $<--$. +

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+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

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+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

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+ UML-Klassendiagramm Sichtbarkeiten und Syntax + 8 Punkte +
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+ FĂŒr eine IT-Asset-Management-Software soll die Klasse "Server" modelliert werden. Attribute: hostname (String, öffentlich), ipAdresse (String, privat), id (Integer, geschĂŒtzt). Methoden: booten() (kein RĂŒckgabewert, öffentlich), ping(ip: String) (RĂŒckgabewert boolean, öffentlich). +
+

+ Stellen Sie die Klasse als UML-Klassendiagramm nach DIN/OMG-Standard dar und beachten Sie die korrekten Sichtbarkeitssymbole. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ UML Assoziation Aggregation vs Komposition + 8 Punkte +
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+ In einem Objektmodell stehen die Klassen "Firma", "Abteilung" und "Mitarbeiter" in Beziehung zueinander. +
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+ Unterscheiden Sie Aggregation und Komposition anhand von grafischer Darstellung und Lebensdauer-AbhĂ€ngigkeit und ordnen Sie die Beziehungen der Klassen begrĂŒndet zu. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ UML Sequenzdiagramm Lebenslinie und Nachrichten + 8 Punkte +
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+ Ein Authentifizierungsprozess zwischen Client, Webserver und Datenbank soll visualisiert werden. +
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+ ErlÀutern Sie die Elemente eines UML-Sequenzdiagramms (Lebenslinie, Aktivierungsbalken, synchrone Nachricht, asynchrone Nachricht, Antwortnachricht). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ UML-AktivitÀtsdiagramm & Pseudocode Schleifenlogik + 6 Punkte +
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+ FĂŒr einen automatisierten Backup-Prozess soll die Kontrolllogik modelliert werden: Es wird geprĂŒft, ob ausreichend Speicherplatz frei ist. Wenn ja, werden Dateien kopiert und eine Erfolgsmeldung gesendet. Wenn nein, wird ein Fehler protokolliert und der Vorgang abgebrochen. +
+

+ Vergleichen Sie die Modellierung von Kontrollstrukturen im UML-AktivitÀtsdiagramm (Entscheidungsknoten / Raute, Guards) mit strukturiertem Pseudocode (WENN-DANN-SONST) und erlÀutern Sie die Funktion von Fork- und Join-Knoten (Synchronisationsbalken) bei parallelen AblÀufen. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ ← Vorheriges Modul + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
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+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/03_anforderungsanalyse_und_aufwandsschaetzung/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/03_anforderungsanalyse_und_aufwandsschaetzung/README.md new file mode 100644 index 0000000..e37e4c5 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/03_anforderungsanalyse_und_aufwandsschaetzung/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 03: Anforderungsanalyse & AufwandsschĂ€tzung (LF 9) + +**PrĂŒfungsbereich:** LF 9 Anwendungsentwicklung + +Lastenheft vs. Pflichtenheft, User Stories, Function-Point-Analyse & agiles Planning Poker. + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/03_anforderungsanalyse_und_aufwandsschaetzung/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/03_anforderungsanalyse_und_aufwandsschaetzung/index.html new file mode 100644 index 0000000..7f071c6 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/03_anforderungsanalyse_und_aufwandsschaetzung/index.html @@ -0,0 +1,101 @@ + + + + + + FIAE Modul 03: Anforderungsanalyse & AufwandsschĂ€tzung (LF 9) + + + + +
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+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + LF 9 Anwendungsentwicklung +
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FIAE Modul 03: Anforderungsanalyse & AufwandsschÀtzung (LF 9)

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Lastenheft vs. Pflichtenheft, User Stories, Function-Point-Analyse & agiles Planning Poker.

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📋 Anforderungsanalyse, Lastenheft & AufwandsschĂ€tzung (LF 9 AE)

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+ Die BrĂŒcke zwischen Fachabteilung und Entwicklung: Lastenheft vs. Pflichtenheft, User Stories nach INVEST-Kriterien und formale SchĂ€tzmethoden fĂŒr Softwareprojekte (Function Point, COCOMO, Planning Poker). +

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1. Lastenheft (DIN 69901-5) vs. Pflichtenheft

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+ + + + + + + + + +
KriteriumLastenheft (Auftraggeber)Pflichtenheft (Auftragnehmer)
VerfasserAuftraggeber / KundeAuftragnehmer / Entwicklerteam
KernfrageWAS soll gelöst werden und WOFÜR?WIE und WOMIT wird die Lösung realisiert?
InhaltAusgangslage, Zielsetzung, funktionale & nicht-funktionale Anforderungen, Rahmenbedingungen.Detaillierte Fachkonzepte, GUI-Mockups, Datenmodelle, Schnittstellen, Testkriterien.
+
+ +

2. AufwandsschÀtzverfahren im Vergleich

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+ - Function-Point-Analyse (FPA): SchĂ€tzt die SoftwaregrĂ¶ĂŸe unabhĂ€ngig von der Programmiersprache anhand von 5 Funktionstypen: Interne DatenbestĂ€nde (ILF), Externe Schnittstellendateien (EIF), Externe Eingaben (EI), Externe Ausgaben (EO) und Externe Abfragen (EQ).
+ - Planning Poker (Agil / Scrum): Konsensbasiertes SchÀtzen mit Story Points (Fibonacci-Folge: 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21). Vermeidet Anker-Effekte.
+ - Drei-Punkt-SchÀtzung (PERT): Berechnet den Erwartungswert $E = \frac{O + 4M + P}{6}$ aus optimistischem ($O$), realistischstem ($M$) und pessimistischem ($P$) Aufwand. +

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+ +
+ + + + + +
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+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

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+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

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+ Prozessanalyse Durchlauf- und Liegezeiten + 8 Punkte +
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+ In einem Logistikunternehmen soll die Auftragsabwicklung von Bestelleingang bis Warenausgang analysiert und optimiert werden. +
+

+ Definieren Sie Durchlaufzeit, Bearbeitungszeit, Liegezeit und RĂŒstzeit. ErlĂ€utern Sie die Prozess-Zykluseffizienz (Process Cycle Efficiency PCE) und wie FlaschenhĂ€lse (Bottlenecks) identifiziert werden. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ ← Vorheriges Modul + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
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+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/04_algorithmen_und_komplexitaet_o_notation/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/04_algorithmen_und_komplexitaet_o_notation/README.md new file mode 100644 index 0000000..8b14668 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/04_algorithmen_und_komplexitaet_o_notation/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 04: Algorithmen & KomplexitĂ€t (O-Notation) (LF 10) + +**PrĂŒfungsbereich:** LF 10 Anwendungsentwicklung + +Landau-Symbole O(1) bis O(nÂČ), Divide-and-Conquer, Quicksort vs. Mergesort & BinĂ€re Suche. + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/04_algorithmen_und_komplexitaet_o_notation/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/04_algorithmen_und_komplexitaet_o_notation/index.html new file mode 100644 index 0000000..017dba8 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/04_algorithmen_und_komplexitaet_o_notation/index.html @@ -0,0 +1,124 @@ + + + + + + FIAE Modul 04: Algorithmen & KomplexitĂ€t (O-Notation) (LF 10) + + + + +
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+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + LF 10 Anwendungsentwicklung +
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FIAE Modul 04: Algorithmen & KomplexitÀt (O-Notation) (LF 10)

+

Landau-Symbole O(1) bis O(nÂČ), Divide-and-Conquer, Quicksort vs. Mergesort & BinĂ€re Suche.

+ + +
+ +

⚡ Algorithmen & KomplexitĂ€t (O-Notation) (LF 10 AE)

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+ PrĂŒfungsbereich 2 (Entwicklung und Umsetzung von Algorithmen): Asymptotische LaufzeitkomplexitĂ€t, Divide-and-Conquer, Sortier- und Suchverfahren. +

+ +

1. Die Landau-Symbole (O-Notation) im Überblick

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KomplexitÀtBezeichnungTypisches BeispielSkalierbarkeit
$O(1)$KonstantArray-Indexzugriff, HashMap get(key), Push/Pop auf StackOptimal
$O(\log n)$LogarithmischBinÀre Suche im sortierten Array, Suchen im balancierten AVL-BaumExzellent
$O(n)$LinearLineare Suche in Liste, Minimum/Maximum findenGut
$O(n \log n)$Linear-logarithmischMergesort, Quicksort (Average-Case), HeapsortSehr gut
$O(n^2)$QuadratischBubblesort, Insertionsort, verschachtelte DoppelschleifenSchlecht bei großem $n$
$O(2^n)$ExponentiellBrute-Force Knapsack-Problem, naive rekursive Fibonacci-ZahlenInakzeptabel
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2. Sortierverfahren: Quicksort vs. Mergesort

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+ - Quicksort (In-Place): WĂ€hlt ein Pivot-Element, partitioniert das Array in kleinere und grĂ¶ĂŸere Werte und sortiert rekursiv. Average-Case $O(n \log n)$, Worst-Case $O(n^2)$ bei unglĂŒcklicher Pivot-Wahl.
+ - Mergesort (Stabil): Teilt das Array wiederholt in zwei HÀlften bis zur ElementlÀnge 1 und verschmilzt (Merge) sie sortiert. Garantiert immer $O(n \log n)$, benötigt aber $O(n)$ zusÀtzlichen Speicher. +

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+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

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+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

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+ Algorithmen-KomplexitÀt O-Notation + 8 Punkte +
+
+ FĂŒr eine stark wachsende Plattform mĂŒssen Algorithmen auf ihre Skalierbarkeit und LaufzeitkomplexitĂ€t hin analysiert werden. +
+

+ ErklĂ€ren Sie die Landau-Symbole (O-Notation) zur AbschĂ€tzung der ZeitkomplexitĂ€t. Ordnen Sie folgende KomplexitĂ€tsklassen von der effizientesten zur ineffizientesten Laufzeit: O(n log n), O(1), O(nÂČ), O(log n), O(n). Nennen Sie je ein typisches Code- oder Algorithmenbeispiel fĂŒr O(1), O(log n) und O(n). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ + +
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+ Sortieralgorithmen Quicksort vs Mergesort + 8 Punkte +
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+ Ein Datenstrom von Millionen DatensÀtzen soll effizient sortiert werden. +
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+ Vergleichen Sie Quicksort und Mergesort nach dem Divide-and-Conquer-Prinzip hinsichtlich Best-Case-, Average-Case- und Worst-Case-Laufzeit, SpeicherplatzkomplexitÀt und StabilitÀt. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ ← Vorheriges Modul + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
+
+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/05_datenstrukturen_und_speichermanagement/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/05_datenstrukturen_und_speichermanagement/README.md new file mode 100644 index 0000000..a79c4aa --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/05_datenstrukturen_und_speichermanagement/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 05: Datenstrukturen & Speichermanagement (LF 10) + +**PrĂŒfungsbereich:** LF 10 Anwendungsentwicklung + +Arrays, Verkettete Listen, Stacks (LIFO), Queues (FIFO), BinĂ€re SuchbĂ€ume & Heap vs. Stack. + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/05_datenstrukturen_und_speichermanagement/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/05_datenstrukturen_und_speichermanagement/index.html new file mode 100644 index 0000000..ae95765 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/05_datenstrukturen_und_speichermanagement/index.html @@ -0,0 +1,100 @@ + + + + + + FIAE Modul 05: Datenstrukturen & Speichermanagement (LF 10) + + + + +
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+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + LF 10 Anwendungsentwicklung +
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FIAE Modul 05: Datenstrukturen & Speichermanagement (LF 10)

+

Arrays, Verkettete Listen, Stacks (LIFO), Queues (FIFO), BinÀre SuchbÀume & Heap vs. Stack.

+ + +
+ +

📩 Datenstrukturen & Speichermanagement (LF 10 AE)

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+ Die richtige Wahl der Datenstruktur entscheidet ĂŒber Speicherbedarf und Performance: Statische Arrays, einfach/doppelt verkettete Listen, Stacks, Queues, BinĂ€re SuchbĂ€ume und Hash-Tabellen. +

+ +

1. Grundlegende Datenstrukturen im Vergleich

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+ + + + + + + + + + + +
DatenstrukturZugriff per IndexEinfĂŒgen am AnfangEinfĂŒgen am EndePrinzip / Besonderheit
Array$O(1)$$O(n)$ (Verschieben)$O(1)$ (wenn Platz)Fester, zusammenhÀngender Speicherblock
Verkettete Liste$O(n)$ (Traversieren)$O(1)$ (Pointer umhĂ€ngen)$O(1)$ mit Tail-PointerKnoten ĂŒber Referenzen verknĂŒpft
Stack-$O(1)$ (Push)-LIFO (Last In, First Out) - Aufruf-Stack, Undo-Funktion
Queue-$O(1)$ (Enqueue)$O(1)$ (Dequeue)FIFO (First In, First Out) - Druckwarteschlange
Hash-Tabelle$O(1)$ (per Key)$O(1)$$O(1)$Key $\rightarrow$ Hashfunktion $\rightarrow$ Bucket. Kollisionen: Chaining oder Open Addressing
+
+ +

2. Stack vs. Heap im Arbeitsspeicher

+

+ - Stack (Stapelspeicher): Schneller, automatischer Speicher fĂŒr lokale primitive Variablen und Methodenaufrufe (Stack Frames). Feste GrĂ¶ĂŸe, fĂŒhrt bei endloser Rekursion zum StackOverflowError.
+ - Heap (Haufenspeicher): Großer, dynamischer Speicherbereich fĂŒr Objekte und Instanzen. Verwaltung erfolgt durch den Garbage Collector (z. B. in Java, C#, Python) oder manuelle Freigabe (C/C++ mit malloc/free). +

+ +
+ + + + + +
+

+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

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+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

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+ Algorithmen-KomplexitÀt O-Notation + 8 Punkte +
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+ FĂŒr eine stark wachsende Plattform mĂŒssen Algorithmen auf ihre Skalierbarkeit und LaufzeitkomplexitĂ€t hin analysiert werden. +
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+ ErklĂ€ren Sie die Landau-Symbole (O-Notation) zur AbschĂ€tzung der ZeitkomplexitĂ€t. Ordnen Sie folgende KomplexitĂ€tsklassen von der effizientesten zur ineffizientesten Laufzeit: O(n log n), O(1), O(nÂČ), O(log n), O(n). Nennen Sie je ein typisches Code- oder Algorithmenbeispiel fĂŒr O(1), O(log n) und O(n). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ ← Vorheriges Modul + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
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+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/06_objektorientierte_programmierung_solid/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/06_objektorientierte_programmierung_solid/README.md new file mode 100644 index 0000000..8924f88 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/06_objektorientierte_programmierung_solid/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 06: OOP & SOLID-Prinzipien (LF 10) + +**PrĂŒfungsbereich:** LF 10 Anwendungsentwicklung + +Kapselung, Vererbung, Polymorphie, SOLID (SRP bis DIP) & Clean-Code-Prinzipien (DRY, KISS). + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/06_objektorientierte_programmierung_solid/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/06_objektorientierte_programmierung_solid/index.html new file mode 100644 index 0000000..c369082 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/06_objektorientierte_programmierung_solid/index.html @@ -0,0 +1,99 @@ + + + + + + FIAE Modul 06: OOP & SOLID-Prinzipien (LF 10) + + + + +
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+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + LF 10 Anwendungsentwicklung +
+ +

FIAE Modul 06: OOP & SOLID-Prinzipien (LF 10)

+

Kapselung, Vererbung, Polymorphie, SOLID (SRP bis DIP) & Clean-Code-Prinzipien (DRY, KISS).

+ + +
+ +

💎 Objektorientierte Programmierung & SOLID (LF 10 AE)

+

+ Wartbarer, lesbarer und erweiterbarer Code: Die 4 Grundpfeiler der OOP, die 5 SOLID-Prinzipien und Clean-Code-Regeln (DRY, KISS, YAGNI). +

+ +

1. Die 4 SĂ€ulen der Objektorientierung

+
+
    +
  • Kapselung (Encapsulation): Verbergen interner ZustĂ€nde und Datenfelder vor unbefugtem Zugriff von außen (Private Attribute, Public Getter/Setter).
  • +
  • Vererbung (Inheritance): Ableitung neuer Klassen aus bestehenden Basisklassen zur Wiederverwendung gemeinsamen Codes (is-a Beziehung).
  • +
  • Polymorphie (Polymorphism): Vielgestaltigkeit. Methodenaufrufe binden zur Laufzeit dynamisch an die konkrete Implementierung des abgeleiteten Objekts (Dynamic Dispatch).
  • +
  • Abstraktion (Abstraction): Reduktion komplexer RealitĂ€ten auf wesentliche Schnittstellen ĂŒber abstract class und interface.
  • +
+
+ +

2. Die 5 SOLID-Prinzipien (Robert C. Martin)

+
+

+ - S - Single Responsibility Principle (SRP): Eine Klasse darf nur genau eine einzige Verantwortlichkeit und nur einen einzigen Grund zur Änderung haben.
+ - O - Open/Closed Principle (OCP): Klassen mĂŒssen offen fĂŒr Erweiterungen sein, aber geschlossen fĂŒr Modifikationen.
+ - L - Liskov Substitution Principle (LSP): Subtypen mĂŒssen sich nahtlos anstelle ihres Basistyps verhalten können, ohne das Programm zu brechen.
+ - I - Interface Segregation Principle (ISP): Viele schlanke, client-spezifische Interfaces statt eines ĂŒberladenen Monster-Interfaces.
+ - D - Dependency Inversion Principle (DIP): Hohe Module dĂŒrfen nicht von niedrigen Modulen abhĂ€ngen; beide mĂŒssen von Abstraktionen abhĂ€ngen. +

+
+ +
+ + + + + +
+

+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

+

+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

+
+ +
+
+ SOLID-Prinzipien der OOP + 8 Punkte +
+
+ Ein Software-Projekt leidet unter Spaghetti-Code und mangelnder Erweiterbarkeit. +
+

+ Benennen und erlÀutern Sie die 5 SOLID-Prinzipien der objektorientierten Programmierung. Gehen Sie vertieft auf das Single Responsibility Principle (SRP) und das Dependency Inversion Principle (DIP) ein. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ +
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+ + +
+ ← Vorheriges Modul + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
+
+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/07_enterprise_sql_und_datenbank_modellierung/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/07_enterprise_sql_und_datenbank_modellierung/README.md new file mode 100644 index 0000000..1c38f54 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/07_enterprise_sql_und_datenbank_modellierung/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 07: Enterprise SQL & Datenbank-Modellierung (LF 11) + +**PrĂŒfungsbereich:** LF 11 Anwendungsentwicklung + +1NF bis 3NF Normalisierung, Multi-Table JOINs, Window Functions, ACID Transaktionen & ORM. + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/07_enterprise_sql_und_datenbank_modellierung/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/07_enterprise_sql_und_datenbank_modellierung/index.html new file mode 100644 index 0000000..0b40466 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/07_enterprise_sql_und_datenbank_modellierung/index.html @@ -0,0 +1,186 @@ + + + + + + FIAE Modul 07: Enterprise SQL & Datenbank-Modellierung (LF 11) + + + + +
+
+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + LF 11 Anwendungsentwicklung +
+ +

FIAE Modul 07: Enterprise SQL & Datenbank-Modellierung (LF 11)

+

1NF bis 3NF Normalisierung, Multi-Table JOINs, Window Functions, ACID Transaktionen & ORM.

+ + +
+ +

đŸ—„ïž Enterprise SQL & Datenbank-Modellierung (LF 11 AE)

+

+ Datenpersistenz fĂŒr Anwendungsentwickler: Relationale Modellierung (ERM, Chen/KrĂ€henfuß), Normalisierung bis zur 3. Normalform, DDL/DML/DCL Abfragen, Indizes, Transaktionen (ACID) und ORM-Frameworks. +

+ +

1. Normalisierung: 1NF bis 3NF

+
+
    +
  • 1. Normalform (1NF): Alle Attribute sind atomar (nicht weiter zerlegbar) und frei von Wiederholungsgruppen (z. B. Name aufteilen in Vorname und Nachname; keine kommagetrennten Telefonnummern).
  • +
  • 2. Normalform (2NF): Befindet sich in 1NF und jedes NichtschlĂŒssel-Attribut ist voll funktional abhĂ€ngig vom gesamten PrimĂ€rschlĂŒssel (wichtig bei zusammengesetzten PrimĂ€rschlĂŒsseln!).
  • +
  • 3. Normalform (3NF): Befindet sich in 2NF und kein NichtschlĂŒssel-Attribut ist transitiv abhĂ€ngig von einem anderen NichtschlĂŒssel-Attribut (z. B. Ort ist abhĂ€ngig von PLZ, daher Auslagerung in separate Tabelle).
  • +
+
+ +

2. Komplexe SQL-Queries & ORM-Mapping

+
+
+-- Aggregation mit HAVING und Datumsberechnung nach ZPA-Standard
+SELECT k.kunde_id, k.firmenname, COUNT(b.bestell_nr) AS anzahl_bestellungen,
+       SUM(b.gesamtbetrag) AS umsatz,
+       DATEDIFF(NOW(), MAX(b.bestelldatum)) AS tage_seit_letzter_order
+FROM kunden k
+JOIN bestellungen b ON k.kunde_id = b.kunde_id
+WHERE b.status = 'COMPLETED'
+GROUP BY k.kunde_id, k.firmenname
+HAVING SUM(b.gesamtbetrag) > 10000;
+  
+
+ +
+ + + + + +
+

+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

+

+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

+
+ +
+
+ SQL DDL CREATE TABLE mit Constraints + 10 Punkte +
+
+ FĂŒr eine Ticket-Verwaltung soll die Tabelle "ticket" per SQL angelegt werden: id (Ganzzahl, PrimĂ€rschlĂŒssel mit Autoinkrement), titel (Text, max. 100 Zeichen, Pflichtfeld), status (Text, Standardwert "OFFEN"), prioritaet (Ganzzahl, Werte nur von 1 bis 5 erlaubt), ersteller_id (Ganzzahl, FremdschlĂŒssel auf benutzer.id mit Kaskadierung beim Löschen). +
+

+ Schreiben Sie das syntaktisch korrekte SQL-Statement nach ANSI/ISO-Standard. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ +
+
+
+ + +
+
+ SQL DML Aggregation und GROUP BY mit HAVING + 10 Punkte +
+
+ Gegeben sind die Tabellen kunden (id, name, stadt) und bestellungen (id, kunde_id, betrag, datum). +
+

+ Formulieren Sie eine SQL-Abfrage, die den Kundennamen und die Gesamtsumme aller Bestellungen fĂŒr jeden Kunden ausgibt, dessen Gesamtbestellwert 10.000 EUR ĂŒberschreitet. Das Ergebnis soll absteigend nach der Summe sortiert sein. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ +
+
+
+ + +
+
+ SQL JOIN-Typen INNER vs LEFT vs FULL + 6 Punkte +
+
+ In einer Datenbank existieren mitarbeiter (id, name, abt_id) und abteilungen (id, bezeichnung). Einige Mitarbeiter haben keine Abteilung, und einige Abteilungen haben keine Mitarbeiter. +
+

+ ErlĂ€utern Sie den Unterschied im Abfrageergebnis zwischen INNER JOIN und LEFT OUTER JOIN bezĂŒglich der Ergebniszeilen. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ +
+
+
+ + +
+
+ SQL Subqueries mit IN und EXISTS + 8 Punkte +
+
+ Gegeben sind die Tabellen kunden (id, name, land) und bestellungen (id, kunde_id, summe). +
+

+ Formulieren Sie zwei SQL-Abfragen, die alle Kundennamen ausgeben, die mindestens eine Bestellung getÀtigt haben: Einmal unter Verwendung einer Subquery mit IN und einmal mit EXISTS. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ +
+
+
+ + +
+
+ SQL Datums- und Zeitfunktionen (DATEDIFF & DATEADD) + 8 Punkte +
+
+ In einem Support-System (Tabelle tickets mit id, erstelldatum, schliessdatum) soll die Bearbeitungsdauer analysiert werden. +
+

+ Formulieren Sie eine SQL-Abfrage nach ZPA-Standard, die fĂŒr alle im laufenden Jahr geschlossenen Tickets die Ticket-ID und die Bearbeitungsdauer in Tagen berechnet (unter Verwendung von DATEDIFF) und nur Tickets anzeigt, deren Bearbeitung lĂ€nger als 14 Tage gedauert hat. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ +
+
+
+ +
+
+ + +
+ ← Vorheriges Modul + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
+
+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/08_api_design_rest_json_und_graphql/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/08_api_design_rest_json_und_graphql/README.md new file mode 100644 index 0000000..6dc7eb0 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/08_api_design_rest_json_und_graphql/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 08: API-Design (REST, JSON, GraphQL) (LF 11) + +**PrĂŒfungsbereich:** LF 11 Anwendungsentwicklung + +REST-Prinzipien, HTTP-Verben, Statuscodes, JWT/OAuth2 & Vergleich REST vs. GraphQL. + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/08_api_design_rest_json_und_graphql/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/08_api_design_rest_json_und_graphql/index.html new file mode 100644 index 0000000..ddd48b5 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/08_api_design_rest_json_und_graphql/index.html @@ -0,0 +1,101 @@ + + + + + + FIAE Modul 08: API-Design (REST, JSON, GraphQL) (LF 11) + + + + +
+
+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + LF 11 Anwendungsentwicklung +
+ +

FIAE Modul 08: API-Design (REST, JSON, GraphQL) (LF 11)

+

REST-Prinzipien, HTTP-Verben, Statuscodes, JWT/OAuth2 & Vergleich REST vs. GraphQL.

+ + +
+ +

🌐 API-Design: REST, JSON & GraphQL (LF 11 AE)

+

+ Moderne Schnittstellenarchitekturen: RESTful Principles, HTTP-Verben, Idempotenz, Statuscodes, Authentifizierung via JWT/OAuth2 und GraphQL-Konzepte. +

+ +

1. RESTful Best Practices

+
+

+ - Ressourcen-orientierte URLs: Nomen im Plural (z. B. /api/v1/customers/42/orders). Keine Verben in der URL!
+ - HTTP-Verben: GET (Lesen), POST (Erstellen), PUT (VollstÀndiges Ersetzen), PATCH (Teilweises Aktualisieren), DELETE (Löschen).
+ - Zustandslosigkeit (Statelessness): Jeder Request muss alle nötigen Informationen zur Autorisierung enthalten (z. B. Bearer Token im Authorization Header). +

+
+ +

2. REST vs. GraphQL

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KriteriumREST APIGraphQL API
EndpunkteViele feste Endpunkte je Ressource (z. B. /users, /orders)Ein einziger universeller HTTP-Endpunkt (z. B. /graphql via POST)
DatenabrufGefahr von Over-Fetching (zu viele Daten) oder Under-Fetching (mehrere Requests)Client spezifiziert exakt die benötigten Felder (kein Over-/Under-Fetching)
CachingSehr einfach ĂŒber Standard-HTTP-Header (ETag, Cache-Control)Komplexer, da POST-Anfragen nicht nativ gecacht werden
+
+ +
+ + + + + +
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+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

+

+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

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+ RESTful API Design & HTTP-Statuscodes + 8 Punkte +
+
+ FĂŒr eine Smartphone-App wird ein Backend mit REST-Schnittstellen entworfen. +
+

+ Definieren Sie die 4 zentralen HTTP-Verben (GET, POST, PUT, DELETE) und deren Idempotenz. Nennen und erlÀutern Sie je zwei typische HTTP-Statuscodes der Kategorien 2xx, 4xx und 5xx. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ +
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+ +
+
+ + +
+ ← Vorheriges Modul + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
+
+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/09_software_testing_und_ci_cd_pipelines/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/09_software_testing_und_ci_cd_pipelines/README.md new file mode 100644 index 0000000..b6361d2 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/09_software_testing_und_ci_cd_pipelines/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 09: Software-Testing & CI/CD Pipelines (LF 12) + +**PrĂŒfungsbereich:** LF 12 Anwendungsentwicklung + +Testpyramide, TDD (Red-Green-Refactor), Mocking, Code-Coverage & CI/CD Pipelines. + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/09_software_testing_und_ci_cd_pipelines/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/09_software_testing_und_ci_cd_pipelines/index.html new file mode 100644 index 0000000..daef386 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/09_software_testing_und_ci_cd_pipelines/index.html @@ -0,0 +1,93 @@ + + + + + + FIAE Modul 09: Software-Testing & CI/CD Pipelines (LF 12) + + + + +
+
+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + LF 12 Anwendungsentwicklung +
+ +

FIAE Modul 09: Software-Testing & CI/CD Pipelines (LF 12)

+

Testpyramide, TDD (Red-Green-Refactor), Mocking, Code-Coverage & CI/CD Pipelines.

+ + +
+ +

đŸ§Ș Software-Testing & CI/CD-Pipelines (LF 12 AE)

+

+ QualitÀtssicherung im Software-Lebenszyklus: Teststufen nach ISO 29119, Test-Driven Development (TDD), Mocking-Frameworks, Code Coverage und Continuous Integration / Continuous Deployment (CI/CD). +

+ +

1. Die Testpyramide nach Mike Cohn

+
+
    +
  • Unit-Tests (ca. 70 %): Testen einzelne Methoden und Funktionen isoliert. Externe AbhĂ€ngigkeiten (DB, Netzwerk) werden durch Mocks/Stubs ersetzt. AusfĂŒhrung in Millisekunden.
  • +
  • Integrationstests (ca. 20 %): Testen das Zusammenspiel mehrerer Komponenten (z. B. Service greift auf echte Test-Datenbank zu oder sendet HTTP-Request).
  • +
  • End-to-End (E2E) / UI-Tests (ca. 10 %): Simulieren reale Benutzerinteraktionen im Browser/Client. Langsam, teuer, testen aber den vollstĂ€ndigen GeschĂ€ftsprozess.
  • +
+
+ +

2. CI/CD-Pipelines: Automatisierter Build & Release

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+ - Continuous Integration (CI): Entwickler mergen Code tÀglich in den Main-Branch. Automatische Trigger starten Build, Linter, statische Code-Analyse (SonarQube) und alle Unit-/Integrationstests.
+ - Continuous Delivery / Deployment (CD): Erfolgreich getestete Builds werden automatisch paketiert (z. B. Docker-Image) und auf Staging- oder Produktivumgebungen ausgerollt. +

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+ + + + + +
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+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

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+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

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+ Test-Driven Development TDD & Testpyramide + 8 Punkte +
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+ In einem agilen Scrum-Team soll die SoftwarequalitÀt durch automatisierte Tests gesichert werden. +
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+ Beschreiben Sie den TDD-Zyklus (Red-Green-Refactor). ErlÀutern Sie die Testpyramide (Unit-Tests, Integrationstests, End-to-End-Tests) und warum Unit-Tests das Fundament bilden. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ ← Vorheriges Modul + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
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+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/10_wiso_arbeitsrecht_und_lizenzmodelle/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/10_wiso_arbeitsrecht_und_lizenzmodelle/README.md new file mode 100644 index 0000000..c4c03a0 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/10_wiso_arbeitsrecht_und_lizenzmodelle/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 10: WiSo, Arbeitsrecht & Lizenzmodelle (WiSo) + +**PrĂŒfungsbereich:** PrĂŒfungsbereich 3 (WiSo) + +Dienst- vs. Werkvertrag bei Software, Urheberrecht (§ 69a UrhG) & Open Source Lizenzen (MIT vs. GPL). + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/10_wiso_arbeitsrecht_und_lizenzmodelle/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/10_wiso_arbeitsrecht_und_lizenzmodelle/index.html new file mode 100644 index 0000000..c5dfa66 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/10_wiso_arbeitsrecht_und_lizenzmodelle/index.html @@ -0,0 +1,80 @@ + + + + + + FIAE Modul 10: WiSo, Arbeitsrecht & Lizenzmodelle (WiSo) + + + + +
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+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + PrĂŒfungsbereich 3 (WiSo) +
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FIAE Modul 10: WiSo, Arbeitsrecht & Lizenzmodelle (WiSo)

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Dienst- vs. Werkvertrag bei Software, Urheberrecht (§ 69a UrhG) & Open Source Lizenzen (MIT vs. GPL).

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+ +

⚖ WiSo, Arbeitsrecht & Software-Lizenzmodelle (FIAE)

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+ Wirtschafts- und Sozialkunde mit Fokus auf Softwareentwicklung: Vertragsarten (Werkvertrag vs. Dienstvertrag), Urheberrecht an Computerprogrammen (§ 69a UrhG) und Open-Source-Lizenzen. +

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1. Dienstvertrag (§ 611 BGB) vs. Werkvertrag (§ 631 BGB)

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+ + + + + + + + + +
KriteriumDienstvertrag (z. B. IT-Consulting, Support)Werkvertrag (z. B. Individualsoftware)
SchuldgegenstandBloßes TĂ€tigwerden / BemĂŒhen nach bestem Wissen.HerbeifĂŒhrung eines konkreten Erfolgs (fertiges Softwarewerk!).
VergĂŒtung & AbnahmeNach Zeitaufwand (Stundensatz). Keine förmliche Abnahme nötig.Erst nach erfolgreicher Abnahme des mangelfreien Werks fĂ€llig!
GewĂ€hrleistungKeine GewĂ€hrleistung fĂŒr den Erfolg, nur bei Pflichtverletzung.Gesetzliche GewĂ€hrleistung fĂŒr Sach- und RechtsmĂ€ngel (NacherfĂŒllung, Minderung, RĂŒcktritt).
+
+ +

2. Softwarelizenzen: Open Source vs. ProprietÀr

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+ - Permissive Lizenzen (MIT / Apache 2.0 / BSD): Erlauben uneingeschrÀnkte Nutzung, Modifikation und Einbindung in proprietÀre, kommerzielle Software ohne Offenlegungspflicht des eigenen Quellcodes.
+ - Copyleft-Lizenzen (GPL v2 / GPL v3): Verpflichten dazu, dass jedes abgeleitete Werk oder Programm, das GPL-Code bindet, ebenfalls unter denselben GPL-Lizenzbedingungen als Open Source veröffentlicht werden muss ("virale Wirkung"). +

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+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

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+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

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+ ← Vorheriges Modul + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
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+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/11_betriebliche_projektarbeit_guide_80h/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/11_betriebliche_projektarbeit_guide_80h/README.md new file mode 100644 index 0000000..5ebadfb --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/11_betriebliche_projektarbeit_guide_80h/README.md @@ -0,0 +1,9 @@ +# FIAE Modul 11: Betriebliche Projektarbeit (80h) & FachgesprĂ€ch (Guide) + +**PrĂŒfungsbereich:** 50 % der FIAE Gesamtnote + +Die 50%-Gesamtnote: GenehmigungsfĂ€higer Projektantrag, 80h-Phasengliederung & Kolloquium. + +## Relevante PrĂŒfungsthemen nach dem offiziellen ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog (2. Auflage) +- Fachqualifikationen fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (FIAE). +- Authentische PrĂŒfungsfragen mit offiziellem IHK-Erwartungshorizont und Punkteverteilung. diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/11_betriebliche_projektarbeit_guide_80h/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/11_betriebliche_projektarbeit_guide_80h/index.html new file mode 100644 index 0000000..27f993e --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/11_betriebliche_projektarbeit_guide_80h/index.html @@ -0,0 +1,80 @@ + + + + + + FIAE Modul 11: Betriebliche Projektarbeit (80h) & FachgesprĂ€ch (Guide) + + + + +
+
+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + 50 % der FIAE Gesamtnote +
+ +

FIAE Modul 11: Betriebliche Projektarbeit (80h) & FachgesprÀch (Guide)

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Die 50%-Gesamtnote: GenehmigungsfÀhiger Projektantrag, 80h-Phasengliederung & Kolloquium.

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+ +

🏆 Die 80-stĂŒndige Betriebliche Projektarbeit (FIAE)

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+ Besonderheit fĂŒr Anwendungsentwickler: Das Zeitbudget fĂŒr die betriebliche Projektarbeit betrĂ€gt bei Fachinformatikern Anwendungsentwicklung exakt 80 Stunden (doppelt so viel wie bei FISI)! Sie macht 50 % der gesamten AbschlussprĂŒfung Teil 2 aus. +

+ +

1. Muster-Phasengliederung fĂŒr das 80-Stunden-Budget

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+ + + + + + + + + + + +
ProjektphaseEmpfohlenes ZeitbudgetKernaktivitÀten
1. Analyse & Konzeptionca. 14–16 StundenIst-Analyse, Soll-Konzept, Wirtschaftlichkeitsanalyse, Make-or-Buy, Lastenheft.
2. Entwurf & Modellierungca. 14–16 StundenSoftware-Architektur, UML-Klassendiagramme, Datenmodell (ERM), UI-Mockups, Pflichtenheft.
3. Implementierung & Codeca. 28–32 StundenEntwicklung der Anwendungslogik, Datenbankanbindung, Schnittstellen (REST), Refactoring.
4. QualitĂ€tssicherung & Testsca. 10–12 StundenErstellung von Unit-Tests (TDD), Integrationstests, Code-Coverage-Messung, Bugfixing.
5. Dokumentation & Abnahmeca. 8–10 StundenProjektdokumentation (max. 15 Seiten), Kundendokumentation / API-Doku, Soll-Ist-Vergleich.
+
+ +

2. Das 30-minĂŒtige FachgesprĂ€ch vor dem PrĂŒfungsausschuss

+

+ - 15 Minuten PrÀsentation (Fokus auf Architektur, Entwurfsmuster und wirtschaftliche Entscheidungen).
+ - 15 Minuten FachgesprÀch: Typische Fragen behandeln Entwurfsmuster ("Warum haben Sie das Strategy Pattern verwendet?"), Datenbankabfragen ("Wie verhindern Sie SQL-Injections?"), Testabdeckung und alternative LösungsansÀtze. +

+ +
+ + +
+ + +
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+ 📝 Authentische IHK-PrĂŒfungsaufgaben nach ZPA 2. Auflage (FIAE) +

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+ Bearbeiten Sie die Aufgaben und vergleichen Sie Ihre Antwort mit dem offiziellen Erwartungshorizont: +

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+ ← Vorheriges Modul + 🏠 KursĂŒbersicht + NĂ€chstes Modul → +
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+ + + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/12_ap2_fiae_gesamtpruefung_simulation/README.md b/courses/ihk_ap2_fiae/12_ap2_fiae_gesamtpruefung_simulation/README.md new file mode 100644 index 0000000..7f37ea2 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/12_ap2_fiae_gesamtpruefung_simulation/README.md @@ -0,0 +1,3 @@ +# FIAE Modul 12: AP2 FIAE GesamtprĂŒfungssimulation (Echtzeit) + +**PrĂŒfungsbereich:** Offizielle PrĂŒfungssimulation fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung (PB 1, PB 2 & WiSo). diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/12_ap2_fiae_gesamtpruefung_simulation/index.html b/courses/ihk_ap2_fiae/12_ap2_fiae_gesamtpruefung_simulation/index.html new file mode 100644 index 0000000..4b1203d --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/12_ap2_fiae_gesamtpruefung_simulation/index.html @@ -0,0 +1,78 @@ + + + + + + FIAE Modul 12: AP2 FIAE GesamtprĂŒfungssimulation (Echtzeit) + + + + +
+
+ ← ZurĂŒck zum Dashboard + Offizielle IHK FIAE Simulation +
+ +

FIAE Modul 12: AP2 FIAE GesamtprĂŒfungssimulation (Echtzeit)

+

PrĂŒfungssimulation fĂŒr Fachinformatiker Anwendungsentwicklung: PB 1 (Planen eines Softwareproduktes), PB 2 (Entwicklung und Umsetzung von Algorithmen) und PB 3 (WiSo).

+ + +
+

WĂ€hlen Sie Ihren FIAE-PrĂŒfungsteil:

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+ + + +
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+ + + + + + +
+ ← Vorheriges Modul + 🏆 ZurĂŒck zur KursĂŒbersicht +
+
+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fiae/course.json b/courses/ihk_ap2_fiae/course.json new file mode 100644 index 0000000..bb5ff18 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fiae/course.json @@ -0,0 +1,114 @@ +{ + "id": "ihk_ap2_fiae", + "title": "IHK AP2 Crashkurs: Fachinformatiker Anwendungsentwicklung", + "language": "ihk_ap2_fiae", + "icon": "đŸ’»", + "runner": "none", + "description": "VollstĂ€ndige PrĂŒfungsvorbereitung fĂŒr FIAE (LF 9–12, WiSo, 80h-Projekt). 12 Module nach ZPA Nord-West 2. Auflage: Software-Architektur (MVC, Hexagonal, Clean), GoF-Entwurfsmuster, UML 2.5, Algorithmen (O-Notation), OOP & SOLID, Enterprise SQL & ORM, REST/GraphQL, Testing & Vollsimulation.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_architektur_und_design", + "title": "đŸŒ± Lehrpfad 1: Software-Architektur, Modellierung & Anforderungsanalyse (LF 9 & 10)", + "description": "Clean & Hexagonal Architecture, GoF Patterns (Singleton, Factory, Strategy, Observer), UML 2.5 (Klassendiagramm, Sequenzdiagramm, AktivitĂ€tsdiagramm, State Machine), User Stories, Lasten-/Pflichtenheft & Function-Point-Methode.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fiae_architektur", + "chapters": [ + { + "folder": "01_software_architektur_und_design_patterns", + "title": "LF 9: Software-Architektur & Design Patterns (MVC, Clean, GoF-Muster)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "02_uml_modellierung_und_softwareentwurf", + "title": "LF 9: Normierte UML 2.5 Modellierung (Klassen-, Sequenz- & AktivitĂ€tsdiagramme)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "03_anforderungsanalyse_und_aufwandsschaetzung", + "title": "LF 10: Anforderungsanalyse, AgilitĂ€t & AufwandsschĂ€tzung (Function Points, COCOMO)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_2_algorithmen_und_oop", + "title": "⚙ Lehrpfad 2: Algorithmen, Datenstrukturen & Objektorientierung (LF 10 & 11)", + "description": "O-Notation (Zeit- & SpeicherkomplexitĂ€t), Sortier- & Suchalgorithmen, BĂ€ume, Graphen, Hashmaps, OOP-Konzepte & SOLID-Prinzipien.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fiae_algorithmen", + "chapters": [ + { + "folder": "04_algorithmen_und_komplexitaet_o_notation", + "title": "LF 10: Algorithmen, KomplexitĂ€t & O-Notation (Sortieren, Suchen, Rekursion)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "05_datenstrukturen_und_speichermanagement", + "title": "LF 10: Fortgeschrittene Datenstrukturen & Memory Management (Trees, HashTables, Caching)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "06_objektorientierte_programmierung_solid", + "title": "LF 11: Objektorientierte Programmierung & SOLID-Prinzipien (Clean Code)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_3_daten_apis_und_testing", + "title": "☁ Lehrpfad 3: Enterprise SQL, API-Design & Quality Assurance (LF 11 & 12)", + "description": "ZPA-SQL (DDL, DML, DCL, Normalisierung, Transaktionen/ACID), RESTful APIs (HTTP Verbs, Statuscodes, OpenAPI), GraphQL, TDD, Unit-/Integrations-Tests & CI/CD.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fiae_daten_testing", + "chapters": [ + { + "folder": "07_enterprise_sql_und_datenbank_modellierung", + "title": "LF 11: Enterprise SQL & Datenbank-Design (ER-Modell, Normalisierung, ACID, Transaktionen)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "08_api_design_rest_json_und_graphql", + "title": "LF 11: Modernes API-Design, REST, JSON & Web-Security (OAuth2, JWT, CORS)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "09_software_testing_und_ci_cd_pipelines", + "title": "LF 12: Software-Testing, Teststufen & CI/CD (TDD, Mocking, TestĂŒberdeckung)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_4_wiso_projekt_und_pruefung", + "title": "🏆 Lehrpfad 4: WiSo, 80h-Projektarbeit & AP2-PrĂŒfungssimulation", + "description": "Software-Lizenzmodelle (GPL, MIT, Apache, SaaS), Arbeits- & Urheberrecht, Leitfaden fĂŒr die 80-stĂŒndige Projektarbeit samt Dokumentation & FachgesprĂ€ch sowie VollprĂŒfung.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fiae_master", + "chapters": [ + { + "folder": "10_wiso_arbeitsrecht_und_lizenzmodelle", + "title": "WiSo: IT-Arbeitsrecht, Urheberrecht, Lizenzmodelle (Open Source vs. Commercial) & DSGVO", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "11_betriebliche_projektarbeit_guide_80h", + "title": "Projekt: Betriebliche Projektarbeit (80h) & FachgesprĂ€ch (Guide nach § 15 BBiG)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "12_ap2_fiae_gesamtpruefung_simulation", + "title": "Abschluss: AP2 FIAE GesamtprĂŒfungssimulation (PB 1, PB 2 & WiSo)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + } + ] +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/README.md new file mode 100644 index 0000000..8c36f94 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 9: GeschĂ€ftsprozessanalyse & Optimierungsmethoden +> Ist-Analyse, Wertschöpfungskette, Prozesskennzahlen (KPIs), Kaizen & Lean Six Sigma + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..a1e0ac5 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - LF 9: GeschĂ€ftsprozessanalyse & Optimierungsmethoden +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 9: GeschĂ€ftsprozessanalyse & Optimierungsmethoden") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/index.html new file mode 100644 index 0000000..42914cc --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/index.html @@ -0,0 +1,124 @@ + + + + + + LF 9: GeschĂ€ftsprozessanalyse & Optimierungsmethoden – IHK AP2 FIDP + + + + + +
+ + +
+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
+ + +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

LF 9: GeschÀftsprozessanalyse & Optimierungsmethoden

+

Ist-Analyse, Wertschöpfungskette, Prozesskennzahlen (KPIs), Kaizen & Lean Six Sigma

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Die GeschĂ€ftsprozessanalyse ist die Kernkompetenz des FIDP in PrĂŒfungsbereich 2. Ziel ist die strukturierte Erfassung des Ist-Zustands, das Aufdecken von Verschwendung (Muda) und MedienbrĂŒchen sowie die Definition messbarer KPIs fĂŒr den optimierten Soll-Prozess.

+ +

1. Prozess-Identifikation & Erhebungstechniken

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    +
  • Dokumentenanalyse: Sichtung bestehender Verfahrensanweisungen, Organigramme und Systemlogs.
  • +
  • Interview & Fragebogen: Befragung von Prozessbeteiligten (Achtung vor subjektiven Verzerrungen).
  • +
  • Beobachtung & Arbeitsablaufstudie: REFA-Methoden, 'Gemba Walk' vor Ort.
  • +
  • Process Mining: Automatisierte Rekonstruktion realer AblĂ€ufe aus Event-Logs relationaler Datenbanken und ERP-Systeme.
  • +
+ +

2. Prozesskennzahlen (KPIs) nach IHK

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KennzahlFormel / DefinitionPrĂŒfungsrelevanz
Durchlaufzeit (DLZ)Bearbeitungszeit + RĂŒstzeit + Wartezeit + Liegezeit + TransportzeitHĂ€ufigste Berechnungsaufgabe in AP2
Prozesseffizienz (PCE)(Wertschöpfende Zeit / Gesamte Durchlaufzeit) × 100 %Zeigt Verschwendung durch Liege-/Wartezeiten auf
First Pass Yield (FPY)(Fehlerfreie Einheiten im 1. Durchlauf / Gesamteinheiten) × 100 %QualitĂ€tskennzahl ohne Nacharbeit
Fehlerrate / Ausschuss(Fehlerhafte VorgĂ€nge / GesamtvorgĂ€nge) × 100 %Wirtschaftlichkeitsanalyse
+ +

3. Optimierungsmethoden (Lean, Kaizen, Six Sigma)

+

Nach IHK mĂŒssen Sie Schwachstellen typisieren können: Medienbruch (z.B. Ausdrucken einer E-Mail zur manuellen Datenerfassung), Redundante Arbeitsschritte, Fehlende Schnittstellen und Bottlenecks (EngpĂ€sse) nach der Theory of Constraints (Goldratt).

+ +
+ + + + +

+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+
+ Prozessanalyse Durchlauf- und Liegezeiten + 8 Punkte +
+
+ In einem Logistikunternehmen soll die Auftragsabwicklung von Bestelleingang bis Warenausgang analysiert und optimiert werden. +
+

+ Definieren Sie Durchlaufzeit, Bearbeitungszeit, Liegezeit und RĂŒstzeit. ErlĂ€utern Sie die Prozess-Zykluseffizienz (Process Cycle Efficiency PCE) und wie FlaschenhĂ€lse (Bottlenecks) identifiziert werden. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+
+
+ + + + +
+ +
+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..dae8faf --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 9: GeschĂ€ftsprozessanalyse & Optimierungsmethoden +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..5e62dd7 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 9: GeschĂ€ftsprozessanalyse & Optimierungsmethoden +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/README.md new file mode 100644 index 0000000..c3cbb8b --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 9: Normierte BPMN 2.0 Prozessmodellierung +> Pools, Lanes, Gateways (XOR, AND, OR), Timer/Message Intermediate Events & Sub-Prozesse + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..05504ce --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - LF 9: Normierte BPMN 2.0 Prozessmodellierung +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 9: Normierte BPMN 2.0 Prozessmodellierung") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/index.html new file mode 100644 index 0000000..ccc30cf --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/index.html @@ -0,0 +1,156 @@ + + + + + + LF 9: Normierte BPMN 2.0 Prozessmodellierung – IHK AP2 FIDP + + + + + +
+ + +
+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

LF 9: Normierte BPMN 2.0 Prozessmodellierung

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Pools, Lanes, Gateways (XOR, AND, OR), Timer/Message Intermediate Events & Sub-Prozesse

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Die Business Process Model and Notation (BPMN 2.0 - ISO/IEC 19510) ist der universelle Standard fĂŒr Prozessdiagramme bei der IHK. Jeder Fachinformatiker fĂŒr Daten- und Prozessanalyse muss Fehler in BPMN-Diagrammen identifizieren und komplexe AblĂ€ufe fehlerfrei modellieren können.

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1. Kernregeln der BPMN 2.0 Modellierung

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  • Pools vs. Lanes: Ein Pool reprĂ€sentiert eine eigenstĂ€ndige juristische oder organisatorische Einheit (z.B. 'Kunde', 'Lieferant', 'Unternehmen'). Innerhalb eines Pools teilen Lanes Verantwortungsbereiche oder Rollen auf (z.B. 'Vertrieb', 'Buchhaltung', 'Lager').
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  • Flussregeln (Zwingend fĂŒr IHK!): +
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    • Sequenzfluss (durchgezogene Linie mit voller Pfeilspitze): Verbindet AktivitĂ€ten innerhalb EINES Pools. Darf niemals Poolgrenzen ĂŒberschreiten!
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    • Nachrichtenfluss (gestrichelte Linie mit offenem Kreis und Pfeil): Verbindet zwei verschiedene Pools zur asynchronen Kommunikation. Darf niemals innerhalb desselben Pools verwendet werden!
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2. Gateways & Verzweigungen

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GatewaySymbolBedeutung & Verhalten
Exklusiv (XOR)Raute mit 'X' oder leerGenau EIN Pfad wird gewĂ€hlt (Entweder/Oder). Bedingungen schließen sich gegenseitig aus.
Parallel (AND)Raute mit '+'ALLE ausgehenden Pfade werden zeitgleich aktiv (Fork/Join Synchronisation).
Inklusiv (OR)Raute mit 'O'Einer, mehrere oder alle Pfade können aktiv werden. Benötigt Synchronisation beim ZusammenfĂŒhren.
EreignisbasiertRaute mit Doppelkreis/PentagonDie Verzweigung wartet auf das Ereignis (z.B. Nachricht oder Timer), das als ERSTES eintrifft.
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3. Angeheftete Grenzereignisse (Boundary Events)

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Events, die an den Rahmen einer AktivitÀt angeheftet werden: +

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  • Unterbrechend (durchgezogener Doppelkreis): Bricht die AktivitĂ€t sofort ab (z.B. Fehler, Storno, Fristablauf).
  • +
  • Nicht-unterbrechend (gestrichelter Doppelkreis): AktivitĂ€t lĂ€uft weiter, wĂ€hrend parallel ein Benachrichtigungs- oder Eskalationspfad startet.
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ BPMN 2.0: Ausnahmebehandlung & Intermediate Events + 10 Punkte +
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+ In einem Beschaffungsprozess soll ein Lieferant binnen 48 Stunden eine AuftragsbestĂ€tigung ĂŒbermitteln. Trifft diese nicht rechtzeitig ein, muss ein Eskalationsprozess an den strategischen Einkauf ausgelöst werden. +
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+ a) Benennen Sie das BPMN-Element, mit dem die 48-Stunden-Frist an der AktivitĂ€t 'AuftragsbestĂ€tigung abwarten' modelliert wird. +b) ErlĂ€utern Sie den Unterschied zwischen einem unterbrechenden (interrupting) und einem nicht-unterbrechenden (non-interrupting) Boundary Event anhand dieses Szenarios. +c) Welche Gateway-Art ist zu wĂ€hlen, wenn nach PrĂŒfung der BestĂ€tigung entweder die Standard-Lieferung, eine Express-Lieferung oder bei Lieferengpass ein Alternativartikel parallel angefragt werden soll? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Angeheftetes Zwischenereignis (Boundary Timer Event / Zeit-Grenzereignis). +b) Unterbrechend: Bricht die HauptaktivitĂ€t sofort ab und leitet die Token ausschließlich in den Eskalationspfad (AuftragsbestĂ€tigung wird nicht mehr angenommen). Nicht-unterbrechend: Die Frist löst eine Warnung/Eskalation aus, die ursprĂŒngliche AktivitĂ€t bleibt jedoch aktiv und kann noch abgeschlossen werden. +c) Inklusives Gateway (OR / OR-Split), da eine oder mehrere Verzweigungen gleichzeitig aktiv werden können (z.B. Express-Lieferung UND parallele Alternativartikel-Anfrage). +
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+ BPMN 2.0 Gateways (Exklusiv XOR, Parallel AND, Inklusiv OR) + 8 Punkte +
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+ In einem IT-Service-Helpdesk wird die Bearbeitung eingehender Störungsmeldungen als BPMN 2.0 GeschÀftsprozess modelliert. +
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+ ErlĂ€utern Sie die Funktionsweise und grafischen Symbole der drei BPMN-Gateways: Exklusives Gateway (XOR), Paralleles Gateway (AND) und Inklusives Gateway (OR) beim Verzweigen (Diverging) und ZusammenfĂŒhren (Converging). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..3fb76c6 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 9: Normierte BPMN 2.0 Prozessmodellierung +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..d0d04e0 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 9: Normierte BPMN 2.0 Prozessmodellierung +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/README.md new file mode 100644 index 0000000..7e809b3 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 10: Datenquellen, Formate & DatenqualitĂ€t (ISO 25012) +> CSV, JSON, XML, Parquet, Data Profiling & QualitĂ€tsmetriken + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..8c72cf0 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - LF 10: Datenquellen, Formate & DatenqualitĂ€t (ISO 25012) +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 10: Datenquellen, Formate & DatenqualitĂ€t (ISO 25012)") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/index.html new file mode 100644 index 0000000..af5f88d --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/index.html @@ -0,0 +1,146 @@ + + + + + + LF 10: Datenquellen, Formate & DatenqualitĂ€t (ISO 25012) – IHK AP2 FIDP + + + + + +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

LF 10: Datenquellen, Formate & DatenqualitÀt (ISO 25012)

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CSV, JSON, XML, Parquet, Data Profiling & QualitÀtsmetriken

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Daten liegen in Unternehmen in hochgradig heterogenen Quellen vor. Vor jeder Analyse steht die PrĂŒfung der DatenqualitĂ€t nach anerkannten Standards.

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1. Datenstrukturen & Dateiformate

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  • Strukturiert: Relationale Datenbanken (SQL), Tabellen mit festem Schema und Typisierung.
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  • Semi-strukturiert: JSON, XML, YAML. Enthalten hierarchische Tags/SchlĂŒssel, aber kein zwingend starres Schema.
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  • Spaltenorientiert (Columnar): Apache Parquet, ORC. Werte derselben Spalte werden zusammenhĂ€ngend abgelegt. Extrem schnell fĂŒr analytische Aggregationen (OLAP) und hochgradig komprimierbar (Snappy, Gzip).
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  • Unstrukturiert: Fließtexte, PDF-Rechnungen, Audioaufnahmen, Videostreams.
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2. DatenqualitÀtsmerkmale nach DIN ISO/IEC 25012

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QualitÀtsmerkmalBeschreibungTypischer Fehlerfall
Genauigkeit (Accuracy)Werte spiegeln die RealitĂ€t korrekt wider (syntaktisch & semantisch).Tippfehler im Straßennamen, unplausibles Geburtsdatum (z.B. 1850).
VollstÀndigkeit (Completeness)Alle geforderten Pflichtdaten und DatensÀtze sind vorhanden.Null-Werte in Pflichtfeldern, fehlende Tage in Zeitreihen.
Konsistenz (Consistency)Werte widersprechen sich weder innerhalb noch zwischen Tabellen.Kunde hat unterschiedliche Anschriften in CRM und ERP.
AktualitÀt (Currentness)Daten spiegeln den gegenwÀrtigen Zustand zeitnah wider.Veraltete BonitÀtsbewertung oder alte SteuersÀtze.
Eindeutigkeit (Uniqueness)Keine unerwĂŒnschten Dubletten.Derselbe Kunde existiert mehrfach mit variierender Schreibweise.
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ DatenqualitÀt nach ISO 8000 + 8 Punkte +
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+ FĂŒr eine KI-gestĂŒtzte Kundenanalyse sollen CRM-, ERP- und Webshop-Daten zusammengefĂŒhrt werden. +
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+ Nennen und erlÀutern Sie 4 wesentliche Dimensionen der DatenqualitÀt nach ISO 8000 / DAMA DMBOK. Beschreiben Sie typische Methoden des Data Cleaning (Datenbereinigung). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Datenformate & DatenqualitÀt: Parquet vs. JSON & ISO 25012 + 10 Punkte +
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+ Ein Logistikunternehmen speichert tÀglich 80 Millionen Sensordaten aus Frachtcontainern. Derzeit liegen die Daten als unkomprimierte JSON-Dateien vor. Die analytischen Abfragen auf Zeitreihen dauern mehrere Stunden. +
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+ a) ErlĂ€utern Sie das Speicherprinzip von Apache Parquet (spaltenorientiert) im Vergleich zu zeilenbasierten JSON-Dateien. +b) Nennen Sie zwei konkrete Vorteile, die sich bei analytischen Aggregationsabfragen (z.B. Durchschnittstemperatur pro Monat) durch Parquet ergeben. +c) Nennen und erlĂ€utern Sie zwei Merkmale der DatenqualitĂ€t nach DIN ISO/IEC 25012, die bei Sensordaten vor der Persistierung geprĂŒft werden mĂŒssen. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) JSON ist zeilenorientiert (Row-oriented); Parquet ist spaltenorientiert (Column-oriented), d.h. Werte derselben Spalte werden zusammenhĂ€ngend auf der Festplatte gespeichert. +b) 1. Column Pruning: Es mĂŒssen nur die Spalten von der Festplatte gelesen werden, die in der Abfrage benötigt werden (drastische Reduktion der I/O-Last). 2. Hohe Kompressionsrate: Da homogene Datentypen hintereinander liegen, greifen Algorithmen wie Snappy oder Dictionary Encoding extrem effizient. +c) 1. Genauigkeit (Accuracy): Sensormesswerte dĂŒrfen keine Messfehler oder unphysikalischen Ausreißer aufweisen. 2. VollstĂ€ndigkeit (Completeness): Es dĂŒrfen keine Zeitintervalle oder Funkabrisse unbemerkt fehlen. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..2a5a767 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 10: Datenquellen, Formate & DatenqualitĂ€t (ISO 25012) +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..b572066 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/03_datenquellen_und_datenqualitaet/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 10: Datenquellen, Formate & DatenqualitĂ€t (ISO 25012) +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/README.md new file mode 100644 index 0000000..0cf17a1 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 10: ETL/ELT-Prozesse & Moderne Datenpipelines +> Extract, Transform, Load, Change Data Capture (CDC), Data Cleaning & Idempotenz + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..4afe163 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - LF 10: ETL/ELT-Prozesse & Moderne Datenpipelines +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 10: ETL/ELT-Prozesse & Moderne Datenpipelines") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/index.html new file mode 100644 index 0000000..fc5bcca --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/index.html @@ -0,0 +1,141 @@ + + + + + + LF 10: ETL/ELT-Prozesse & Moderne Datenpipelines – IHK AP2 FIDP + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

LF 10: ETL/ELT-Prozesse & Moderne Datenpipelines

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Extract, Transform, Load, Change Data Capture (CDC), Data Cleaning & Idempotenz

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Datenpipelines bilden das RĂŒckgrat der modernen Datenarchitektur. Daten mĂŒssen aus Vorsystemen extrahiert, bereinigt, standardisiert und fĂŒr Analysen bereitgestellt werden.

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1. ETL vs. ELT Paradigma

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KriteriumETL (Extract - Transform - Load)ELT (Extract - Load - Transform)
TransformationsortSeparater Transformationsserver / EngineDirekt im Zieldaten-Warehouse / Lakehouse
PerformanceBegrenzt durch ServerkapazitÀtMassiv parallel (MPP-Cloud wie Snowflake/BigQuery)
RohdatenspeicherungVerliert Rohdaten oft nach TransformationRohdaten bleiben vollstÀndig im DWH erhalten
EinsatzbereichKlassische Legacy-DWHs, DatenschutzModerne Cloud-Architekturen & Data Lakes
+ +

2. Change Data Capture (CDC)

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Statt zyklischer Vollabfragen (Full Dumps) oder fehleranfÀlliger Polling-Queries via WHERE updated_at > ... liest CDC Transaktionen direkt aus dem Write-Ahead Log (WAL) der Datenbank aus. Vorteile: Minimaler Overhead auf dem Produktionssystem, echtzeitnah (Streaming), und Hard Deletes werden zuverlÀssig erkannt.

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3. Idempotenz & Fehlertoleranz

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Ein ETL-Job ist idempotent, wenn eine wiederholte AusfĂŒhrung mit denselben Parametern denselben Endzustand herstellt, ohne dass Duplikate oder verfĂ€lschte Aggregationen entstehen (z.B. mittels UPSERT / MERGE INTO statt blindem INSERT).

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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ ETL vs ELT Datenpipelines & CDC + 8 Punkte +
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+ Ein Unternehmen baut eine moderne Analytics-Plattform mit Cloud Data Warehouse auf. +
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+ Vergleichen Sie das klassische ETL-Verfahren (Extract, Transform, Load) mit dem modernen ELT-Verfahren (Extract, Load, Transform). ErlĂ€utern Sie Change Data Capture (CDC) zur inkrementellen DatenĂŒbernahme. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ ETL: Change Data Capture (CDC) & Idempotenz + 8 Punkte +
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+ Eine E-Commerce-Plattform synchronisiert Kundendaten aus einem operativen PostgreSQL-System in ein analytisches Snowflake Data Warehouse. +
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+ a) ErlĂ€utern Sie das Funktionsprinzip von Change Data Capture (CDC) ĂŒber das Write-Ahead-Log (WAL) im Vergleich zu zyklischen Vollabfragen via SELECT mit Timestamp. +b) Definieren Sie den Begriff 'Idempotenz' im Kontext von Datenpipelines und begrĂŒnden Sie, warum Idempotenz im Fehlerfall essenziell ist. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) CDC liest die Änderungen (INSERT, UPDATE, DELETE) direkt asynchron und latenzarm aus den Transaktionslogs (WAL) der Datenbank aus. Dadurch entsteht nahezu keine zusĂ€tzliche Last auf der operativen Datenbank und gelöschte DatensĂ€tze (Deletes) werden lĂŒckenlos erfasst, was bei Timestamp-SELECTs oft nicht möglich ist. +b) Idempotenz bedeutet, dass eine Pipeline-Operation beliebig oft mit denselben Eingangsdaten ausgefĂŒhrt werden kann, ohne das Endergebnis zu verĂ€ndern. Im Fehlerfall oder bei Pipeline-Wiederholungen (Retries) verhindert dies doppelte DatensĂ€tze (Duplikate) und inkonsistente Aggregationen. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..b109fd9 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 10: ETL/ELT-Prozesse & Moderne Datenpipelines +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..70e219b --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/04_etl_prozesse_und_datenpipelines/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 10: ETL/ELT-Prozesse & Moderne Datenpipelines +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/README.md new file mode 100644 index 0000000..0c43f99 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 10: Data Warehouse Architekturen & Star-/Snowflake-Schema +> Fakten- und Dimensionstabellen, SurrogatschlĂŒssel, Slowly Changing Dimensions (SCD Typ 1-3) + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..34ef35f --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - LF 10: Data Warehouse Architekturen & Star-/Snowflake-Schema +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 10: Data Warehouse Architekturen & Star-/Snowflake-Schema") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/index.html new file mode 100644 index 0000000..7b25254 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/index.html @@ -0,0 +1,151 @@ + + + + + + LF 10: Data Warehouse Architekturen & Star-/Snowflake-Schema – IHK AP2 FIDP + + + + + +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

LF 10: Data Warehouse Architekturen & Star-/Snowflake-Schema

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Fakten- und Dimensionstabellen, SurrogatschlĂŒssel, Slowly Changing Dimensions (SCD Typ 1-3)

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Das Data Warehouse (DWH) nach Ralph Kimball oder Bill Inmon ist das analytische HerzstĂŒck von Business-Intelligence-Lösungen.

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1. 3-Schichten-Architektur

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  • Staging Area: 1:1 Kopie der Quellsysteme, flĂŒchtig oder persistent, keine Transformationen fĂŒr Endanwender.
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  • Core DWH: Bereinigte, harmonisierte und integrierte Datenbasis. HĂ€ufig nach 3NF oder Data Vault 2.0 modelliert.
  • +
  • Data Marts: Abteilungsspezifische Auswertungsbereiche (Vertrieb, Einkauf, Finanzen), optimiert fĂŒr schnelle Abfragen im Sternschema (Star Schema).
  • +
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2. Star-Schema vs. Snowflake-Schema

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MerkmalSternschema (Star Schema)Schneeflockenschema (Snowflake Schema)
DimensionstabellenDenormalisiert (redundant, wenige JOINs)Normalisiert (in 3NF zerlegt, viele Sub-Tabellen)
AbfragekomplexitÀtSehr einfach, minimale JOINs, extrem performantKomplexer, erfordert Multi-Level-JOINs
SpeicherplatzHöher durch Redundanz (in DWH irrelevant)Geringer, redundanzfrei
IHK-EmpfehlungStandard fĂŒr analytische OLAP Data MartsSelten bevorzugt wegen JOIN-Overhead
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3. Slowly Changing Dimensions (SCD)

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  • SCD Typ 1: Überschreiben alter Werte. Keine Historie. (Z.B. Korrektur von Tippfehlern).
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  • SCD Typ 2: Neuer Datensatz pro Änderung mit GĂŒltigkeitszeitraum (valid_from, valid_to, is_current) und neuem SurrogatschlĂŒssel. Volle historische Genauigkeit!
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  • SCD Typ 3: ZusĂ€tzliche Spalte previous_value. Nur begrenzte Historie (1 Vorwert).
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Data Warehouse Star-Schema vs Snowflake-Schema + 8 Punkte +
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+ FĂŒr das Management-Reporting einer Handelskette wird ein multidimensionales Datenmodell entworfen. +
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+ ErklÀren Sie den Aufbau eines Star-Schemas (Faktentabelle und Dimensionstabellen). Grenzen Sie das Star-Schema vom Snowflake-Schema hinsichtlich Normalisierung und Abfrageperformance ab. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Data Warehouse: Slowly Changing Dimensions (SCD Typ 1 vs. Typ 2) + 10 Punkte +
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+ In einem CRM-System Ă€ndert ein Großkunde seinen Firmensitz von MĂŒnchen nach Frankfurt am Main. Im Data Warehouse sollen historische Umsatzzahlen weiterhin der Region MĂŒnchen zugeordnet bleiben, zukĂŒnftige UmsĂ€tze jedoch Frankfurt. +
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+ a) BegrĂŒnden Sie, warum SCD Typ 1 fĂŒr diese Anforderung ungeeignet ist. +b) Beschreiben Sie den Aufbau und die Funktionsweise einer SCD Typ 2 Implementierung in der Kundendimension (nennen Sie drei typische Metadaten-Spalten). +c) Was versteht man unter einem 'SurrogatschlĂŒssel' (Surrogate Key) und warum ist er bei SCD Typ 2 zwingend erforderlich? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) SCD Typ 1 ĂŒberschreibt den bestehenden Datensatz einfach. Dadurch geht die Historie verloren, und historische UmsĂ€tze wĂŒrden fĂ€lschlicherweise nachtrĂ€glich Frankfurt zugeordnet. +b) Bei SCD Typ 2 wird fĂŒr jede Änderung ein neuer Datensatz in der Dimensionstabelle angelegt. Die Historie wird ĂŒber Metadatenspalten gesteuert: 1. `gueltig_von` (Valid From / Startdatum), 2. `gueltig_bis` (Valid To / Enddatum, z.B. 9999-12-31), 3. `is_current` (Flag 1/0 fĂŒr den aktuell gĂŒltigen Datensatz). +c) Ein SurrogatschlĂŒssel ist ein kĂŒnstlicher, datenbankinterner PrimĂ€rschlĂŒssel (z.B. fortlaufende Ganzzahl / Bigint). Da der fachliche GeschĂ€ftsschlĂŒssel (Business Key, z.B. Kundennummer) bei SCD Typ 2 mehrfach in der Tabelle vorkommt, garantiert nur der SurrogatschlĂŒssel die Eindeutigkeit jeder historischen Version. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..bfea142 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 10: Data Warehouse Architekturen & Star-/Snowflake-Schema +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..b91552b --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/05_data_warehouse_und_datenmodellierung/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 10: Data Warehouse Architekturen & Star-/Snowflake-Schema +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/README.md new file mode 100644 index 0000000..40fc314 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 11: Big Data, Streaming & Data Lakehouse +> Die 5 V's, Kafka Event Streaming, Lambda- vs. Kappa-Architektur & Data Lake vs. DWH + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..f05af59 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - LF 11: Big Data, Streaming & Data Lakehouse +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 11: Big Data, Streaming & Data Lakehouse") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/index.html new file mode 100644 index 0000000..8f29526 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/index.html @@ -0,0 +1,149 @@ + + + + + + LF 11: Big Data, Streaming & Data Lakehouse – IHK AP2 FIDP + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

LF 11: Big Data, Streaming & Data Lakehouse

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Die 5 V's, Kafka Event Streaming, Lambda- vs. Kappa-Architektur & Data Lake vs. DWH

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Klassische relationale Systeme stoßen bei extremen Datenmengen und Echtzeitanforderungen an physikalische Grenzen. Big-Data-Architekturen ermöglichen massiv-parallele und ereignisgesteuerte Verarbeitungen.

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1. Die 5 V's von Big Data

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  • Volume: Datenvolumen (Terabyte bis Petabyte-Skala).
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  • Velocity: Geschwindigkeit, mit der Daten einströmen und verarbeitet werden mĂŒssen (Streaming, Subsekundenbereich).
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  • Variety: Vielfalt der Formate (Strukturiert, Audio, Sensor-Logs, JSON).
  • +
  • Veracity: GlaubwĂŒrdigkeit und VerlĂ€sslichkeit der Daten.
  • +
  • Value: Der geschĂ€ftliche Mehrwert, der aus den Daten generiert wird.
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2. Architektur-Paradigmen: Lambda vs. Kappa

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ArchitekturAufbau & FunktionsweiseVor- & Nachteile
Lambda-ArchitekturZwei parallele Pfade: Ein Batch Layer (z.B. Hadoop/Spark fĂŒr exakte historische Analysen) und ein Speed Layer (z.B. Storm/Flink fĂŒr Echtzeit-Ereignisse), zusammengefĂŒhrt im Serving Layer.Sehr robust, aber doppelte Codelogik in Batch- und Speed-Pfad erforderlich.
Kappa-ArchitekturNur ein einziger Stream-Processing-Pfad (z.B. Kafka + Flink). Historische Daten werden einfach als schneller Stream erneut abgespielt (Replay).Einheitliche Codebasis, geringere WartungskomplexitÀt.
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3. Data Lake vs. Data Warehouse vs. Lakehouse

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Ein Data Lake speichert Rohdaten in nativen Formaten (Object Storage wie S3/Azure Blob). Das moderne Data Lakehouse (Delta Lake, Apache Iceberg) kombiniert die Kostenvorteile und Skalierbarkeit des Lakes mit den ACID-Transaktionen, Schema Enforcement und Indexierung eines DWHs.

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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Datenformate & DatenqualitÀt: Parquet vs. JSON & ISO 25012 + 10 Punkte +
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+ Ein Logistikunternehmen speichert tÀglich 80 Millionen Sensordaten aus Frachtcontainern. Derzeit liegen die Daten als unkomprimierte JSON-Dateien vor. Die analytischen Abfragen auf Zeitreihen dauern mehrere Stunden. +
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+ a) ErlĂ€utern Sie das Speicherprinzip von Apache Parquet (spaltenorientiert) im Vergleich zu zeilenbasierten JSON-Dateien. +b) Nennen Sie zwei konkrete Vorteile, die sich bei analytischen Aggregationsabfragen (z.B. Durchschnittstemperatur pro Monat) durch Parquet ergeben. +c) Nennen und erlĂ€utern Sie zwei Merkmale der DatenqualitĂ€t nach DIN ISO/IEC 25012, die bei Sensordaten vor der Persistierung geprĂŒft werden mĂŒssen. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) JSON ist zeilenorientiert (Row-oriented); Parquet ist spaltenorientiert (Column-oriented), d.h. Werte derselben Spalte werden zusammenhĂ€ngend auf der Festplatte gespeichert. +b) 1. Column Pruning: Es mĂŒssen nur die Spalten von der Festplatte gelesen werden, die in der Abfrage benötigt werden (drastische Reduktion der I/O-Last). 2. Hohe Kompressionsrate: Da homogene Datentypen hintereinander liegen, greifen Algorithmen wie Snappy oder Dictionary Encoding extrem effizient. +c) 1. Genauigkeit (Accuracy): Sensormesswerte dĂŒrfen keine Messfehler oder unphysikalischen Ausreißer aufweisen. 2. VollstĂ€ndigkeit (Completeness): Es dĂŒrfen keine Zeitintervalle oder Funkabrisse unbemerkt fehlen. +
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+ ETL: Change Data Capture (CDC) & Idempotenz + 8 Punkte +
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+ Eine E-Commerce-Plattform synchronisiert Kundendaten aus einem operativen PostgreSQL-System in ein analytisches Snowflake Data Warehouse. +
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+ a) ErlĂ€utern Sie das Funktionsprinzip von Change Data Capture (CDC) ĂŒber das Write-Ahead-Log (WAL) im Vergleich zu zyklischen Vollabfragen via SELECT mit Timestamp. +b) Definieren Sie den Begriff 'Idempotenz' im Kontext von Datenpipelines und begrĂŒnden Sie, warum Idempotenz im Fehlerfall essenziell ist. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) CDC liest die Änderungen (INSERT, UPDATE, DELETE) direkt asynchron und latenzarm aus den Transaktionslogs (WAL) der Datenbank aus. Dadurch entsteht nahezu keine zusĂ€tzliche Last auf der operativen Datenbank und gelöschte DatensĂ€tze (Deletes) werden lĂŒckenlos erfasst, was bei Timestamp-SELECTs oft nicht möglich ist. +b) Idempotenz bedeutet, dass eine Pipeline-Operation beliebig oft mit denselben Eingangsdaten ausgefĂŒhrt werden kann, ohne das Endergebnis zu verĂ€ndern. Im Fehlerfall oder bei Pipeline-Wiederholungen (Retries) verhindert dies doppelte DatensĂ€tze (Duplikate) und inkonsistente Aggregationen. +
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+ + + + +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..ded5d20 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 11: Big Data, Streaming & Data Lakehouse +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..cb4bc5a --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/06_big_data_architekturen_und_streaming/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 11: Big Data, Streaming & Data Lakehouse +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/README.md new file mode 100644 index 0000000..7fe73dc --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 11: Deskriptive & Induktive Statistik +> Lage- & Streumaße, Normalverteilung, Hypothesentests, p-Wert & A/B-Testing + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..4430bee --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - LF 11: Deskriptive & Induktive Statistik +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 11: Deskriptive & Induktive Statistik") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/index.html new file mode 100644 index 0000000..fcc7c86 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/index.html @@ -0,0 +1,151 @@ + + + + + + LF 11: Deskriptive & Induktive Statistik – IHK AP2 FIDP + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

LF 11: Deskriptive & Induktive Statistik

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Lage- & Streumaße, Normalverteilung, Hypothesentests, p-Wert & A/B-Testing

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Statistische Methoden sind das mathematische Fundament fĂŒr jede belastbare Datenanalyse und jedes Machine-Learning-Modell.

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1. Lagemaße (Location Measures)

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    +
  • Arithmetisches Mittel (Mittelwert): Summe aller Werte dividiert durch die Anzahl. Extrem ausreißerempfindlich!
  • +
  • Median (Zentralwert): Teilt die geordnete Datenreihe in zwei gleich große HĂ€lften (50 % darĂŒber, 50 % darunter). Sehr robust gegen Ausreißer!
  • +
  • Modus (Modalwert): Der am hĂ€ufigsten vorkommende Wert. Anwendbar bereits auf Nominalskalen.
  • +
+ +

2. Streumaße (Dispersion Measures)

+
    +
  • Varianz (σ²): Mittlere quadrierte Abweichung der Messwerte vom Mittelwert.
  • +
  • Standardabweichung (σ): Quadratwurzel der Varianz. Hat dieselbe physikalische Einheit wie die Messwerte.
  • +
  • Interquartilsabstand (IQR): Differenz zwischen dem 3. Quartil (Q3, 75 %) und dem 1. Quartil (Q1, 25 %). Bildet den Körper des Boxplots.
  • +
+ +

3. Hypothesentests & A/B-Testing

+

Beim A/B-Testing im E-Commerce wird geprĂŒft, ob eine Modifikation signifikant besser ist als das Original: +

    +
  • Nullhypothese (H0): Es gibt keinen Unterschied zwischen Gruppe A und B.
  • +
  • Alternativhypothese (H1): Gruppe B erzielt ein signifikant abweichendes Ergebnis.
  • +
  • p-Wert & Signifikanzniveau (α): Ist der p-Wert < α (meist 0,05 = 5 %), wird H0 verworfen. Das Ergebnis ist statistisch signifikant.
  • +
+

+ +
+ + + + +

+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Statistische Kennzahlen & Hypothesentests + 8 Punkte +
+
+ In einer A/B-Testing-Studie soll geprĂŒft werden, ob ein neues Checkout-Design die Conversion Rate signifikant erhöht. +
+

+ Unterscheiden Sie Mittelwert, Median und Modus. ErlÀutern Sie Standardabweichung und Varianz. Was bedeuten Nullhypothese (H0), Alternativhypothese (H1) und der p-Wert bei einem Signifikanzniveau von alpha = 0,05? +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+ +
+
+
+ +
+
+ Induktive Statistik: Hypothesentest, p-Wert & A/B-Testing + 8 Punkte +
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+ Ein Online-Shop testet einen neuen Checkout-Button in einem A/B-Test. Variante A (bestehend) erreicht eine Konversionsrate von 3,2 %, Variante B (neu) 3,8 %. Der berechnete p-Wert betrÀgt 0,023 bei einem festgelegten Signifikanzniveau alpha von 0,05. +
+

+ a) Formulieren Sie die Nullhypothese H0 und die Alternativhypothese H1 fĂŒr diesen Test. +b) Interpretieren Sie das Testergebnis: Wird die Nullhypothese verworfen? BegrĂŒnden Sie Ihre Entscheidung anhand des p-Werts. +c) ErlĂ€utern Sie den Unterschied zwischen einem Alpha-Fehler (Fehler 1. Art) und einem Beta-Fehler (Fehler 2. Art). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) H0: Die neue Button-Variante hat keinen signifikanten Einfluss auf die Konversionsrate (Variante B ist gleich oder schlechter als A). H1: Die neue Variante fĂŒhrt zu einer signifikant höheren Konversionsrate als Variante A. +b) Da der p-Wert (0,023) kleiner ist als das Signifikanzniveau alpha (0,05), wird die Nullhypothese verworfen. Die Konversionssteigerung ist mit 95 % statistischer Sicherheit signifikant. +c) Alpha-Fehler (Fehler 1. Art): H0 wird fĂ€lschlicherweise verworfen, obwohl kein echter Unterschied vorliegt (falsch-positiv). Beta-Fehler (Fehler 2. Art): H0 wird beibehalten, obwohl Variante B in Wahrheit ĂŒberlegen ist (falsch-negativ). +
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+
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..5572e7e --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 11: Deskriptive & Induktive Statistik +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..5c2d9e2 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/07_deskriptive_und_induktive_statistik/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 11: Deskriptive & Induktive Statistik +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/README.md new file mode 100644 index 0000000..bfc1900 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 11: Machine Learning & Modell-Evaluation +> Supervised/Unsupervised Learning, Confusion Matrix, Precision, Recall, F1-Score & ROC-AUC + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..2334dff --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - LF 11: Machine Learning & Modell-Evaluation +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 11: Machine Learning & Modell-Evaluation") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/index.html new file mode 100644 index 0000000..5d1d341 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/index.html @@ -0,0 +1,151 @@ + + + + + + LF 11: Machine Learning & Modell-Evaluation – IHK AP2 FIDP + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

LF 11: Machine Learning & Modell-Evaluation

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Supervised/Unsupervised Learning, Confusion Matrix, Precision, Recall, F1-Score & ROC-AUC

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Im PrĂŒfungsbereich 1 werden Fachinformatiker fĂŒr Daten- und Prozessanalyse regelmĂ€ĂŸig zur Evaluation von Klassifikations- und Regressionsmodellen geprĂŒft.

+ +

1. Die Lernparadigmen

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    +
  • Supervised Learning (Überwacht): Trainingsdaten enthalten Zielwerte (Labels). Aufgaben: Klassifikation (diskrete Klassen, z.B. Spam/Non-Spam) und Regression (stetige Werte, z.B. Immobilienpreise).
  • +
  • Unsupervised Learning (UnĂŒberwacht): Keine Labels vorhanden. Ziel: Auffinden verborgener Muster, Gruppierungen (Clustering via k-Means, DBSCAN) oder Dimensionsreduktion (PCA).
  • +
  • Reinforcement Learning (BestĂ€rkend): Ein Agent lernt durch Interaktion mit einer Umgebung ĂŒber Belohnungen und Strafen.
  • +
+ +

2. Die Konfusionsmatrix (Confusion Matrix)

+ + + + +
Reale Klasse \ VorhersageVorhergesagt: PositivVorhergesagt: Negativ
TatsÀchlich: PositivTrue Positive (TP)False Negative (FN) - Typ II
TatsÀchlich: NegativFalse Positive (FP) - Typ ITrue Negative (TN)
+ +

3. Bewertungskennzahlen nach IHK-Formel

+
    +
  • Accuracy: (TP + TN) / (TP + FP + FN + TN) (Achtung: irrefĂŒhrend bei unbalancierten DatensĂ€tzen wie Betrug oder Krebsdiagnosen!).
  • +
  • Precision: TP / (TP + FP) (Wie verlĂ€sslich sind positive Alarme?).
  • +
  • Recall (SensitivitĂ€t): TP / (TP + FN) (Wie viele der tatsĂ€chlichen Treffer wurden entdeckt?).
  • +
  • F1-Score: Harmonisches Mittel aus Precision und Recall: 2 × (Precision × Recall) / (Precision + Recall).
  • +
+ +
+ +
+ + +

+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

+ +
+
+ Machine Learning Evaluation Confusion Matrix + 8 Punkte +
+
+ Ein Machine-Learning-Modell soll betrĂŒgerische Kreditkartentransaktionen (Fraud) automatisiert klassifizieren. +
+

+ ErlĂ€utern Sie die 4 Felder einer Confusion Matrix (TP, FP, TN, FN). Definieren Sie die Kennzahlen Precision (Genauigkeit), Recall (Trefferquote/SensitivitĂ€t) und F1-Score. Warum ist die reine Accuracy (Genauigkeit) bei unausgeglichenen DatensĂ€tzen irrefĂŒhrend? +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Machine Learning: Confusion Matrix & Kennzahlen (Precision, Recall) + 10 Punkte +
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+ Ein Machine-Learning-Modell soll betrĂŒgerische Kreditkartentransaktionen (Fraud) erkennen. Ein Testdatensatz von 1.000 Transaktionen liefert folgende Konfusionsmatrix: True Positive (TP) = 80, False Positive (FP) = 20, False Negative (FN) = 10, True Negative (TN) = 890. +
+

+ a) Berechnen Sie die Accuracy (Treffgenauigkeit) des Modells in Prozent. +b) Berechnen Sie die Precision (PrĂ€zision) und den Recall (SensitivitĂ€t / Trefferquote). +c) BegrĂŒnden Sie, warum bei Betrugserkennung der Recall in der Regel wichtiger ist als die Precision. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Accuracy = (TP + TN) / Gesamt = (80 + 890) / 1000 = 970 / 1000 = 97,0 %. +b) Precision = TP / (TP + FP) = 80 / (80 + 20) = 80 / 100 = 80,0 %. +Recall = TP / (TP + FN) = 80 / (80 + 10) = 80 / 90 = 88,89 %. +c) Ein unentdeckter Betrugsfall (False Negative) verursacht direkten finanziellen Schaden und rechtliche Risiken. Ein Fehlalarm (False Positive) fĂŒhrt hingegen meist nur zu einer kurzen manuellen NachprĂŒfung oder SMS-BestĂ€tigung. Daher muss FN minimiert und somit der Recall maximiert werden. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..6ce29a4 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 11: Machine Learning & Modell-Evaluation +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..85d9aeb --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 11: Machine Learning & Modell-Evaluation +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/README.md new file mode 100644 index 0000000..fa9095c --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 12: Datenvisualisierung & BI-Dashboard-Design +> Gestaltgesetze, Diagrammauswahl, Barrierefreiheit, Power BI / Tableau & Tufte-Prinzipien + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..fa6c632 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - LF 12: Datenvisualisierung & BI-Dashboard-Design +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 12: Datenvisualisierung & BI-Dashboard-Design") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/index.html new file mode 100644 index 0000000..2065436 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/index.html @@ -0,0 +1,126 @@ + + + + + + LF 12: Datenvisualisierung & BI-Dashboard-Design – IHK AP2 FIDP + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

LF 12: Datenvisualisierung & BI-Dashboard-Design

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Gestaltgesetze, Diagrammauswahl, Barrierefreiheit, Power BI / Tableau & Tufte-Prinzipien

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Erkenntnisse aus Daten mĂŒssen fĂŒr Stakeholder und das Management intuitiv und verzerrungsfrei visualisiert werden. Eine fehlerhafte Diagrammauswahl fĂŒhrt zu Fehlentscheidungen.

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1. Diagrammtypen & Einsatzzwecke nach IBCS

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DiagrammtypOptimaler EinsatzzweckTypischer Fehler
Balkendiagramm (horizontal)Rangfolgen und Vergleiche von Kategorien (viele oder lange Namen).Nicht sortierte Balken, unruhige Achsenskalierung.
SĂ€ulendiagramm (vertikal)Zeitreihen (Monate, Quartale, Jahre) mit wenigen Intervallen.Achsenabschnitt beginnt nicht bei Null (Verzerrung!).
LiniendiagrammKontinuierliche VerlĂ€ufe, Trends ĂŒber kontinuierliche Zeitachsen.Einsatz fĂŒr diskrete, ungeordnete Kategorien.
Streudiagramm (Scatter Plot)Korrelationen und Beziehungen zwischen zwei metrischen Variablen.Verwechslung von Korrelation mit KausalitÀt.
BoxplotVerteilungen, Mediane, Quartile und Ausreißer mehrerer Gruppen.Wenig bekannt bei Fachbereichs-Usern.
Kreisdiagramm (Pie Chart)Maximal 2 bis 3 Anteile am Ganzen (100 %).Mehr als 5 Segmente, 3D-Verzerrungen (IHK-No-Go!).
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2. Gestaltungsregeln nach Edward Tufte

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    +
  • Data-Ink-Ratio maximieren: Entfernung von dekorativem 'Chartjunk' (unnötige 3D-Effekte, schwere Gitterlinien, Zierrahmen).
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  • Lie Factor minimieren: Die visuelle Proportion im Diagramm muss der numerischen Proportion der Daten exakt entsprechen.
  • +
  • Barrierefreiheit: BerĂŒcksichtigung von Kontrasten und Vermeidung reiner Rot/GrĂŒn-Kennzeichnungen (Rot-GrĂŒn-SehschwĂ€che).
  • +
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Business Intelligence: Visualisierung & Dashboard-Design + 8 Punkte +
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+ Die GeschĂ€ftsfĂŒhrung wĂŒnscht ein operatives Vertriebs-Dashboard. Ein Junior-Analyst hat hierfĂŒr 3D-Kreisdiagramme mit 15 Segmenten und auffĂ€lligen Ampelfarben (Rot/GrĂŒn) ohne Beschriftung erstellt. +
+

+ a) Kritisieren Sie den Entwurf des Analysten anhand von zwei ergonomischen GrundsĂ€tzen (z.B. Barrierefreiheit, Gestaltgesetze). +b) Welcher Diagrammtyp eignet sich besser, um Umsatzanteile von 15 Produktkategorien darzustellen? BegrĂŒnden Sie Ihre Wahl. +c) Was versteht man unter dem Begriff 'Data-Ink-Ratio' nach Edward Tufte? +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) 1. Kreisdiagramme mit 15 Segmenten ĂŒberfordern das menschliche Auge (Winkel und FlĂ€chen können kognitiv schlecht verglichen werden; 3D-Effekte verzerren Proportionen zusĂ€tzlich). 2. Reine Rot/GrĂŒn-Farbkodierung schließt Menschen mit Rot-GrĂŒn-SehschwĂ€che aus (mangelnde Barrierefreiheit). +b) Ein horizontales Balkendiagramm (Bar Chart), absteigend nach Umsatz sortiert. Kategorienamen sind horizontal lesbar, und BalkenlĂ€ngen lassen sich vom menschlichen Gehirn prĂ€zise und mĂŒhelos vergleichen. +c) Das VerhĂ€ltnis von nĂŒtzlicher Tinte (Data-Ink), die echte Dateninformationen ĂŒbermittelt, zur gesamten Druck-/Pixelmenge. Ziel ist die Maximierung der Data-Ink-Ratio durch Entfernen redundanter Dekorationen (3D-Effekte, unnötige Gitterlinien, Zierrahmen). +
+
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..6b1fcc6 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 12: Datenvisualisierung & BI-Dashboard-Design +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..c16ef2c --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/09_datenvisualisierung_und_bi_reporting/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 12: Datenvisualisierung & BI-Dashboard-Design +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/README.md new file mode 100644 index 0000000..656e5e4 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# WiSo & LF 12: Data Governance, DSGVO & IT-Recht +> DSGVO (Art. 5/6/9), TOMs, Anonymisierung, Data Lineage, EU AI Act & Arbeitsrecht + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..a1659a6 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - WiSo & LF 12: Data Governance, DSGVO & IT-Recht +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: WiSo & LF 12: Data Governance, DSGVO & IT-Recht") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/index.html new file mode 100644 index 0000000..3da62f2 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/index.html @@ -0,0 +1,132 @@ + + + + + + WiSo & LF 12: Data Governance, DSGVO & IT-Recht – IHK AP2 FIDP + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

WiSo & LF 12: Data Governance, DSGVO & IT-Recht

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DSGVO (Art. 5/6/9), TOMs, Anonymisierung, Data Lineage, EU AI Act & Arbeitsrecht

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Data Governance und datenschutzrechtliche Vorgaben sind fĂŒr den FIDP elementar, da mit sensitiven Unternehmens- und Personendaten operiert wird.

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1. DSGVO Grundprinzipien (Art. 5 DSGVO)

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  • RechtmĂ€ĂŸigkeit, Verarbeitung nach Treu und Glauben, Transparenz: Es bedarf einer Rechtsgrundlage (Art. 6 DSGVO: Einwilligung, VertragserfĂŒllung, berechtigtes Interesse).
  • +
  • Zweckbindung: Daten dĂŒrfen nur fĂŒr den bei Erhebung festgelegten legitimen Zweck verarbeitet werden.
  • +
  • Datenminimierung: Verarbeitung muss auf das fĂŒr den Zweck notwendige Maß beschrĂ€nkt sein.
  • +
  • Richtigkeit: Daten mĂŒssen sachlich richtig und aktuell sein.
  • +
  • Speicherbegrenzung: Daten mĂŒssen gelöscht werden, sobald der Zweck erfĂŒllt ist (Löschkonzept).
  • +
  • IntegritĂ€t und Vertraulichkeit: Schutz vor unbefugtem Zugriff durch technische und organisatorische Maßnahmen (TOMs nach Art. 32 DSGVO).
  • +
+ +

2. Besondere Kategorien & Anonymisierung

+

Art. 9 DSGVO: Gesundheitsdaten, biometrische Daten, religiöse Ansichten genießen erhöhten Schutz. +

    +
  • Pseudonymisierung: Personenbezug bleibt mit Zusatzwissen herstellbar → fĂ€llt weiterhin unter DSGVO.
  • +
  • Anonymisierung: Irreversibel gelöschter Personenbezug → fĂ€llt nicht mehr unter DSGVO.
  • +
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3. Data Governance Kernkomponenten

+

Data Catalog: Zentrales Inventar aller DatenbestÀnde mit Metadaten.
+ Data Lineage: LĂŒckenlose RĂŒckverfolgbarkeit des Datenflusses von der Quelle ĂŒber alle ETL-Stufen bis zum Report.
+ Data Stewardship: Rollenbasierte Verantwortlichkeit fĂŒr FachdomĂ€nen und DatenqualitĂ€t.

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+ + + + +

+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

+ +
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+ Data Governance & DSGVO: Anonymisierung vs. Pseudonymisierung + 8 Punkte +
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+ Ein Gesundheits-Startup möchte Patientendaten fĂŒr statistische Forschungszwecke auswerten. GemĂ€ĂŸ DSGVO Art. 9 handelt es sich um besondere Kategorien personenbezogener Daten. +
+

+ a) ErlÀutern Sie den technischen und rechtlichen Unterschied zwischen 'Pseudonymisierung' und 'Anonymisierung'. +b) Nennen Sie zwei typische Techniken zur Anonymisierung von tabellarischen DatensÀtzen (z.B. k-AnonymitÀt, Aggregation). +c) Was versteht man unter 'Data Lineage' im Rahmen von Data Governance? +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Pseudonymisierung (Art. 4 Nr. 5 DSGVO): Personenidentifikatoren (Name, SV-Nummer) werden durch Pseudonyme/Hashes ersetzt. Eine Re-Identifizierung ist unter Zuhilfenahme zusĂ€tzlicher, separat gesicherter SchlĂŒssel noch möglich. Die Daten bleiben personenbezogen. +Anonymisierung: Daten werden so irreversibel verĂ€ndert, dass die betroffene Person weder durch den Verantwortlichen noch durch Dritte identifiziert werden kann. Anonyme Daten fallen nicht mehr unter die DSGVO. +b) 1. k-AnonymitĂ€t / Verallgemeinerung (z.B. Alter in Altersgruppen 30-39 fassen, Postleitzahlen auf die ersten zwei Stellen kĂŒrzen). 2. Datenstörung / Perturbation / Rauschinjektion (Differential Privacy) oder UnterdrĂŒckung seltener DatensĂ€tze. +c) Data Lineage beschreibt den lĂŒckenlosen Lebenszyklus und Fluss von Daten vom Ursprung (Datenquelle) ĂŒber alle Transformationen und ETL-Stufen bis zum Zielsystem/Bericht. Sie stellt Nachvollziehbarkeit, Auditierbarkeit und Compliance sicher. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..e2424d6 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr WiSo & LF 12: Data Governance, DSGVO & IT-Recht +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..6bd5bcb --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/10_datenschutz_compliance_und_wiso/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr WiSo & LF 12: Data Governance, DSGVO & IT-Recht +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/README.md new file mode 100644 index 0000000..0a1755b --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch +> Leitfaden fĂŒr FIDP: Projektantrag, Phasenplanung, Nutzwertanalyse, Dokumentation & PrĂ€sentation + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..8065f5d --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/index.html new file mode 100644 index 0000000..6e7e345 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/index.html @@ -0,0 +1,106 @@ + + + + + + Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch – IHK AP2 FIDP + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprÀch

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Leitfaden fĂŒr FIDP: Projektantrag, Phasenplanung, Nutzwertanalyse, Dokumentation & PrĂ€sentation

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Die Betriebliche Projektarbeit fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse umfasst exakt 40 Stunden Bearbeitungszeit. Ziel ist der Nachweis, dass Sie einen komplexen betrieblichen Prozess analysieren und eine datenbasierte Lösung eigenverantwortlich konzipieren und umsetzen können.

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1. Typische Projektthemen fĂŒr FIDP

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    +
  • Automatisierung und Optimierung eines fehleranfĂ€lligen Bestell- oder Rechnungsfreigabeprozesses (BPMN 2.0 + Robotic Process Automation / Airflow).
  • +
  • Aufbau einer modernen ETL-Pipeline zur Integration von CRM- und Shop-Daten in ein Snowflake/BigQuery Star-Schema.
  • +
  • Entwicklung eines Machine-Learning-Modells zur Kundenabwanderungsprognose (Churn Prediction) samt Konfusionsmatrix-Evaluation und Dashboard-Anbindung.
  • +
  • Implementierung eines automatisierten Data-Quality-Monitoring-Frameworks nach ISO 25012 fĂŒr Stammdaten.
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2. Empfohlene 40-Stunden-Phasenverteilung nach ZPA

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ProjektphaseTypische AufgabenStunden (ca.)
1. Initialisierung & AnalyseIst-Analyse des Prozesses, Stakeholder-Interviews, Datenprofiling, Lastenheft8 h
2. Entwurf & KonzeptionSoll-Konzept (BPMN 2.0), Star-Schema Datenmodellierung, Toolauswahl (Nutzwertanalyse)8 h
3. Umsetzung / RealisierungEntwicklung der ETL-Pipeline, Datenbereinigung, Skripte, BI-Dashboard-Erstellung14 h
4. QualitÀtssicherung & TestValidierung der DatenqualitÀt, Integrationstest, UAT (User Acceptance Test)4 h
5. Dokumentation & AbschlussErstellung des Projektreports (max. 15 Seiten + Anhang) und Fazit6 h
Gesamtzeit40 h
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3. Bewertungskriterien der IHK-PrĂŒfer

+

PrĂŒfer achten besonders auf: 1. Wirtschaftliche Betrachtung (Amortisationsrechnung oder Nutzwertanalyse), 2. Normgerechte Modellierung (BPMN 2.0 oder ER-Diagramm), 3. Klare BegrĂŒndung fachlicher Entscheidungen und 4. Einwandfreie Formatierung und Rechtschreibung der Dokumentation.

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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..4d39491 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..5863a7c --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/README.md b/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/README.md new file mode 100644 index 0000000..91e1a5b --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# Abschluss: AP2 FIDP GesamtprĂŒfungssimulation +> VollstĂ€ndige PrĂŒfung nach ZPA Nord-West (PB 1: Datenlösungen, PB 2: Prozesse, WiSo) + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP). + +### Teilziele +1. Theoretische Grundlagen und IHK-Begriffsdefinitionen beherrschen +2. Analytische Vorgehensweisen und Architekturentscheidungen begrĂŒnden +3. Datenpipelines, Datenmodelle oder GeschĂ€ftsprozesse normgerecht modellieren +4. PrĂŒfungsaufgaben nach IHK-Musterlösung strukturiert beantworten + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..1dc351f --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDP - Abschluss: AP2 FIDP GesamtprĂŒfungssimulation +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Implementieren Sie die Analyse- bzw. Transformationslogik + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: Abschluss: AP2 FIDP GesamtprĂŒfungssimulation") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/index.html b/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/index.html new file mode 100644 index 0000000..c69e892 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/index.html @@ -0,0 +1,286 @@ + + + + + + Abschluss: AP2 FIDP GesamtprĂŒfungssimulation – IHK AP2 FIDP + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse +

Abschluss: AP2 FIDP GesamtprĂŒfungssimulation

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VollstĂ€ndige PrĂŒfung nach ZPA Nord-West (PB 1: Datenlösungen, PB 2: Prozesse, WiSo)

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Dies ist die VollprĂŒfungssimulation fĂŒr die AbschlussprĂŒfung Teil 2 der Fachinformatiker fĂŒr Daten- und Prozessanalyse (FIDP).

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Struktur der schriftlichen PrĂŒfung:

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  • PrĂŒfungsbereich 1: Analyse und Entwicklung von datenbasierten Lösungen (90 Minuten, 100 Punkte, Gewichtung 30 %)
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  • PrĂŒfungsbereich 2: Analyse und Optimierung betrieblicher Prozesse (90 Minuten, 100 Punkte, Gewichtung 30 %)
  • +
  • Wirtschafts- und Sozialkunde (WiSo): Arbeits-, Tarif- und Wirtschaftsrecht (60 Minuten, 100 Punkte, Gewichtung 10 %)
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  • Betriebliche Projektarbeit: Dokumentation & FachgesprĂ€ch (Gewichtung 30 %)
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Bearbeiten Sie die folgenden realitĂ€tsnahen PrĂŒfungsaufgaben unter PrĂŒfungsbedingungen ohne Hilfsmittel.

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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Prozessanalyse Durchlauf- und Liegezeiten + 8 Punkte +
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+ In einem Logistikunternehmen soll die Auftragsabwicklung von Bestelleingang bis Warenausgang analysiert und optimiert werden. +
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+ Definieren Sie Durchlaufzeit, Bearbeitungszeit, Liegezeit und RĂŒstzeit. ErlĂ€utern Sie die Prozess-Zykluseffizienz (Process Cycle Efficiency PCE) und wie FlaschenhĂ€lse (Bottlenecks) identifiziert werden. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ BPMN 2.0: Ausnahmebehandlung & Intermediate Events + 10 Punkte +
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+ In einem Beschaffungsprozess soll ein Lieferant binnen 48 Stunden eine AuftragsbestĂ€tigung ĂŒbermitteln. Trifft diese nicht rechtzeitig ein, muss ein Eskalationsprozess an den strategischen Einkauf ausgelöst werden. +
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+ a) Benennen Sie das BPMN-Element, mit dem die 48-Stunden-Frist an der AktivitĂ€t 'AuftragsbestĂ€tigung abwarten' modelliert wird. +b) ErlĂ€utern Sie den Unterschied zwischen einem unterbrechenden (interrupting) und einem nicht-unterbrechenden (non-interrupting) Boundary Event anhand dieses Szenarios. +c) Welche Gateway-Art ist zu wĂ€hlen, wenn nach PrĂŒfung der BestĂ€tigung entweder die Standard-Lieferung, eine Express-Lieferung oder bei Lieferengpass ein Alternativartikel parallel angefragt werden soll? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Angeheftetes Zwischenereignis (Boundary Timer Event / Zeit-Grenzereignis). +b) Unterbrechend: Bricht die HauptaktivitĂ€t sofort ab und leitet die Token ausschließlich in den Eskalationspfad (AuftragsbestĂ€tigung wird nicht mehr angenommen). Nicht-unterbrechend: Die Frist löst eine Warnung/Eskalation aus, die ursprĂŒngliche AktivitĂ€t bleibt jedoch aktiv und kann noch abgeschlossen werden. +c) Inklusives Gateway (OR / OR-Split), da eine oder mehrere Verzweigungen gleichzeitig aktiv werden können (z.B. Express-Lieferung UND parallele Alternativartikel-Anfrage). +
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+ DatenqualitÀt nach ISO 8000 + 8 Punkte +
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+ FĂŒr eine KI-gestĂŒtzte Kundenanalyse sollen CRM-, ERP- und Webshop-Daten zusammengefĂŒhrt werden. +
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+ Nennen und erlÀutern Sie 4 wesentliche Dimensionen der DatenqualitÀt nach ISO 8000 / DAMA DMBOK. Beschreiben Sie typische Methoden des Data Cleaning (Datenbereinigung). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ ETL vs ELT Datenpipelines & CDC + 8 Punkte +
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+ Ein Unternehmen baut eine moderne Analytics-Plattform mit Cloud Data Warehouse auf. +
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+ Vergleichen Sie das klassische ETL-Verfahren (Extract, Transform, Load) mit dem modernen ELT-Verfahren (Extract, Load, Transform). ErlĂ€utern Sie Change Data Capture (CDC) zur inkrementellen DatenĂŒbernahme. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Data Warehouse Star-Schema vs Snowflake-Schema + 8 Punkte +
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+ FĂŒr das Management-Reporting einer Handelskette wird ein multidimensionales Datenmodell entworfen. +
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+ ErklÀren Sie den Aufbau eines Star-Schemas (Faktentabelle und Dimensionstabellen). Grenzen Sie das Star-Schema vom Snowflake-Schema hinsichtlich Normalisierung und Abfrageperformance ab. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Statistische Kennzahlen & Hypothesentests + 8 Punkte +
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+ In einer A/B-Testing-Studie soll geprĂŒft werden, ob ein neues Checkout-Design die Conversion Rate signifikant erhöht. +
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+ Unterscheiden Sie Mittelwert, Median und Modus. ErlÀutern Sie Standardabweichung und Varianz. Was bedeuten Nullhypothese (H0), Alternativhypothese (H1) und der p-Wert bei einem Signifikanzniveau von alpha = 0,05? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Machine Learning Evaluation Confusion Matrix + 8 Punkte +
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+ Ein Machine-Learning-Modell soll betrĂŒgerische Kreditkartentransaktionen (Fraud) automatisiert klassifizieren. +
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+ ErlĂ€utern Sie die 4 Felder einer Confusion Matrix (TP, FP, TN, FN). Definieren Sie die Kennzahlen Precision (Genauigkeit), Recall (Trefferquote/SensitivitĂ€t) und F1-Score. Warum ist die reine Accuracy (Genauigkeit) bei unausgeglichenen DatensĂ€tzen irrefĂŒhrend? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Business Intelligence: Visualisierung & Dashboard-Design + 8 Punkte +
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+ Die GeschĂ€ftsfĂŒhrung wĂŒnscht ein operatives Vertriebs-Dashboard. Ein Junior-Analyst hat hierfĂŒr 3D-Kreisdiagramme mit 15 Segmenten und auffĂ€lligen Ampelfarben (Rot/GrĂŒn) ohne Beschriftung erstellt. +
+

+ a) Kritisieren Sie den Entwurf des Analysten anhand von zwei ergonomischen GrundsĂ€tzen (z.B. Barrierefreiheit, Gestaltgesetze). +b) Welcher Diagrammtyp eignet sich besser, um Umsatzanteile von 15 Produktkategorien darzustellen? BegrĂŒnden Sie Ihre Wahl. +c) Was versteht man unter dem Begriff 'Data-Ink-Ratio' nach Edward Tufte? +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) 1. Kreisdiagramme mit 15 Segmenten ĂŒberfordern das menschliche Auge (Winkel und FlĂ€chen können kognitiv schlecht verglichen werden; 3D-Effekte verzerren Proportionen zusĂ€tzlich). 2. Reine Rot/GrĂŒn-Farbkodierung schließt Menschen mit Rot-GrĂŒn-SehschwĂ€che aus (mangelnde Barrierefreiheit). +b) Ein horizontales Balkendiagramm (Bar Chart), absteigend nach Umsatz sortiert. Kategorienamen sind horizontal lesbar, und BalkenlĂ€ngen lassen sich vom menschlichen Gehirn prĂ€zise und mĂŒhelos vergleichen. +c) Das VerhĂ€ltnis von nĂŒtzlicher Tinte (Data-Ink), die echte Dateninformationen ĂŒbermittelt, zur gesamten Druck-/Pixelmenge. Ziel ist die Maximierung der Data-Ink-Ratio durch Entfernen redundanter Dekorationen (3D-Effekte, unnötige Gitterlinien, Zierrahmen). +
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+ Data Governance & DSGVO: Anonymisierung vs. Pseudonymisierung + 8 Punkte +
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+ Ein Gesundheits-Startup möchte Patientendaten fĂŒr statistische Forschungszwecke auswerten. GemĂ€ĂŸ DSGVO Art. 9 handelt es sich um besondere Kategorien personenbezogener Daten. +
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+ a) ErlÀutern Sie den technischen und rechtlichen Unterschied zwischen 'Pseudonymisierung' und 'Anonymisierung'. +b) Nennen Sie zwei typische Techniken zur Anonymisierung von tabellarischen DatensÀtzen (z.B. k-AnonymitÀt, Aggregation). +c) Was versteht man unter 'Data Lineage' im Rahmen von Data Governance? +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Pseudonymisierung (Art. 4 Nr. 5 DSGVO): Personenidentifikatoren (Name, SV-Nummer) werden durch Pseudonyme/Hashes ersetzt. Eine Re-Identifizierung ist unter Zuhilfenahme zusĂ€tzlicher, separat gesicherter SchlĂŒssel noch möglich. Die Daten bleiben personenbezogen. +Anonymisierung: Daten werden so irreversibel verĂ€ndert, dass die betroffene Person weder durch den Verantwortlichen noch durch Dritte identifiziert werden kann. Anonyme Daten fallen nicht mehr unter die DSGVO. +b) 1. k-AnonymitĂ€t / Verallgemeinerung (z.B. Alter in Altersgruppen 30-39 fassen, Postleitzahlen auf die ersten zwei Stellen kĂŒrzen). 2. Datenstörung / Perturbation / Rauschinjektion (Differential Privacy) oder UnterdrĂŒckung seltener DatensĂ€tze. +c) Data Lineage beschreibt den lĂŒckenlosen Lebenszyklus und Fluss von Daten vom Ursprung (Datenquelle) ĂŒber alle Transformationen und ETL-Stufen bis zum Zielsystem/Bericht. Sie stellt Nachvollziehbarkeit, Auditierbarkeit und Compliance sicher. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..85bcf95 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr Abschluss: AP2 FIDP GesamtprĂŒfungssimulation +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..0d45020 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr Abschluss: AP2 FIDP GesamtprĂŒfungssimulation +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDP(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Grundlegende PrĂŒfung bestanden.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidp/course.json b/courses/ihk_ap2_fidp/course.json new file mode 100644 index 0000000..4c68d3f --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidp/course.json @@ -0,0 +1,114 @@ +{ + "id": "ihk_ap2_fidp", + "title": "IHK AP2 Crashkurs: Fachinformatiker Daten- und Prozessanalyse", + "language": "ihk_ap2_fidp", + "icon": "📊", + "runner": "none", + "description": "VollstĂ€ndige PrĂŒfungsvorbereitung fĂŒr FIDP (LF 9–12, WiSo, 40h-Projekt). 12 Module nach ZPA Nord-West 2. Auflage: GeschĂ€ftsprozessanalyse, BPMN 2.0 (ISO 19510), ISO 25012 DatenqualitĂ€t, ETL/CDC, Star-/Snowflake-Schema, Big Data & Kafka, Deskriptive/Induktive Statistik, Machine Learning Evaluation (Confusion Matrix, ROC), BI-Dashboard-Design, Data Governance & Vollsimulation.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_prozessanalyse_und_qualitaet", + "title": "đŸŒ± Lehrpfad 1: Prozessanalyse, BPMN 2.0 & DatenqualitĂ€t (LF 9 & 10)", + "description": "Ist-Analyse, Durchlaufzeiten (DLZ), Prozess-Effizienz, BPMN 2.0 (Pools, Lanes, Gateways, Boundary Events), Datenformate (JSON, Parquet) & ISO/IEC 25012 DatenqualitĂ€tsmerkmale.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidp_prozesse", + "chapters": [ + { + "folder": "01_prozessanalyse_und_prozessoptimierung", + "title": "LF 9: GeschĂ€ftsprozessanalyse & Optimierungsmethoden (KPIs, Kaizen, Lean)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "02_bpmn20_und_prozessmodellierung_vertiefung", + "title": "LF 9: Normierte BPMN 2.0 Prozessmodellierung (Gateways, Intermediate Events)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "03_datenquellen_und_datenqualitaet", + "title": "LF 10: Datenquellen, Formate & DatenqualitĂ€t (ISO 25012, Parquet)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_2_etl_und_warehousing", + "title": "⚙ Lehrpfad 2: Data Engineering, ETL & Data Warehousing (LF 10 & 11)", + "description": "ETL vs. ELT, Change Data Capture (CDC), Idempotenz, DWH-3-Schichten-Architektur, Star- vs. Snowflake-Schema, Slowly Changing Dimensions (SCD 1-3) & Big Data Streaming (Kafka, Lakehouse).", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidp_dwh", + "chapters": [ + { + "folder": "04_etl_prozesse_und_datenpipelines", + "title": "LF 10: ETL/ELT-Prozesse & Moderne Datenpipelines (CDC, Airflow, Idempotenz)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "05_data_warehouse_und_datenmodellierung", + "title": "LF 10: Data Warehouse Architekturen & Star-/Snowflake-Schema (SCD 1-3)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "06_big_data_architekturen_und_streaming", + "title": "LF 11: Big Data, Streaming & Data Lakehouse (5 V's, Kafka, Lambda/Kappa)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_3_statistik_ml_und_bi", + "title": "☁ Lehrpfad 3: Statistik, Machine Learning & BI-Reporting (LF 11 & 12)", + "description": "Deskriptive & induktive Statistik (Mittelwert, Median, Hypothesentest, p-Wert), Machine Learning Evaluation (Confusion Matrix, Precision, Recall, F1-Score) & Dashboard-Design nach Tufte & IBCS.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidp_analytics", + "chapters": [ + { + "folder": "07_deskriptive_und_induktive_statistik", + "title": "LF 11: Deskriptive & Induktive Statistik (Lage-/Streumaße, Hypothesentests)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "08_machine_learning_und_kuenstliche_intelligenz", + "title": "LF 11: Machine Learning & Modell-Evaluation (Confusion Matrix, F1-Score)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "09_datenvisualisierung_und_bi_reporting", + "title": "LF 12: Datenvisualisierung & BI-Dashboard-Design (IBCS, Tufte, Power BI)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_4_governance_projekt_und_pruefung", + "title": "🏆 Lehrpfad 4: Governance, 40h-Projektarbeit & AP2-PrĂŒfungssimulation", + "description": "DSGVO (Art. 5/6/9), Anonymisierung vs. Pseudonymisierung, Data Lineage, Leitfaden fĂŒr die 40h-Projektarbeit samt Nutzwertanalyse & VollprĂŒfungssimulation.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidp_master", + "chapters": [ + { + "folder": "10_datenschutz_compliance_und_wiso", + "title": "WiSo & LF 12: Data Governance, DSGVO & IT-Recht (Anonymisierung, Lineage)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h", + "title": "Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch (Guide)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "12_ap2_fidp_gesamtpruefung_simulation", + "title": "Abschluss: AP2 FIDP GesamtprĂŒfungssimulation (PB 1, PB 2 & WiSo)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + } + ] +} \ No newline at end of file diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/README.md new file mode 100644 index 0000000..9ede43a --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 9: Industrie 4.0 & Cyber-Physische Systeme (CPS) +> CPS-Architektur, RAMI 4.0 (3 Achsen), Verwaltungsschale (AAS) & Digitaler Zwilling + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..85c8c27 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - LF 9: Industrie 4.0 & Cyber-Physische Systeme (CPS) +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 9: Industrie 4.0 & Cyber-Physische Systeme (CPS)") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/index.html new file mode 100644 index 0000000..607ce55 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/index.html @@ -0,0 +1,147 @@ + + + + + + LF 9: Industrie 4.0 & Cyber-Physische Systeme (CPS) – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

LF 9: Industrie 4.0 & Cyber-Physische Systeme (CPS)

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CPS-Architektur, RAMI 4.0 (3 Achsen), Verwaltungsschale (AAS) & Digitaler Zwilling

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Cyber-Physische Systeme (CPS) verbinden physische Objekte (Maschinen, WerkstĂŒcke, Sensoren) ĂŒber Netzwerke mit rechenintensiven Softwarekomponenten und Cloud-Diensten.

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1. Das RAMI 4.0 Referenzarchitekturmodell (DIN SPEC 91345)

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RAMI 4.0 strukturiert Industrie-4.0-Architekturen anhand eines 3D-Koordinatensystems:

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    +
  • Achse 1: Architektur-Schichten (Layers - vertikal): +
    Asset (physische Komponente) → Integration (A/D-Wandler, Sensoren) → Communication (Protokolle wie OPC UA) → Information (Datenmodelle) → Functional (Regelkreise, Logik) → Business (GeschĂ€ftsprozesse, ERP). +
  • +
  • Achse 2: Lebenszyklus & Wertschöpfung (Life Cycle & Value Stream - horizontal links): +
    Unterscheidung zwischen Typ (Entwicklung, Konstruktion, Prototyp) und Instanz (gefertigtes Serienprodukt mit eigener Seriennummer, Betrieb, Wartung). +
  • +
  • Achse 3: Hierarchie-Ebenen (Hierarchy Levels - horizontal rechts): +
    Erweiterung der klassischen Automatisierungspyramide: Product → Field Device → Control Device → Station → Work Center → Enterprise → Connected World. +
  • +
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2. Die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell - AAS)

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Die Verwaltungsschale (AAS) ist der standardisierte 'Digitale Zwilling'. Sie kapselt das physische Asset und stellt alle technischen Dokumente, CAD-Modelle, Betriebsparameter, Live-Sensordaten und Funktionen ĂŒber standardisierte Schnittstellen (z.B. OPC UA, REST) bereit.

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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Cyber-physische Systeme & RAMI 4.0 + 8 Punkte +
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+ In einer Smart Factory werden Fertigungsanlagen mit dem Cloud-Leitsystem vernetzt. +
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+ Definieren Sie ein Cyber-physisches System (CPS) und dessen Komponenten. ErlÀutern Sie das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) mit seinen 3 Dimensionen (Schichten, Lebenszyklus/Wertstrom, Hierarchieebenen). +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ RAMI 4.0 & Verwaltungsschale (Asset Administration Shell) + 10 Punkte +
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+ In einer Smart Factory soll eine neue CNC-FrÀsmaschine als Industrie 4.0 Komponente integriert werden. Die Architektur soll dem RAMI 4.0 Modell folgen. +
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+ a) Nennen Sie die drei Achsen des RAMI 4.0 Referenzarchitekturmodells. +b) Welche Funktion hat die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell - AAS) fĂŒr physische Maschinen? +c) Auf welcher Hierarchy Level Ebene nach RAMI 4.0 ordnet sich die CNC-FrĂ€se ein? +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) 1. Architektur-Schichten (Layers: Asset, Integration, Communication, Information, Functional, Business). +2. Lebenszyklus & Wertschöpfungskette (Life Cycle & Value Stream: Typ vs. Instanz, Entwicklung bis Wartung). +3. Hierarchie-Ebenen (Hierarchy Levels: Product, Field Device, Control Device, Station, Work Center, Enterprise, Connected World). +b) Die AAS bildet die standardisierte digitale Schnittstelle (den Digitalen Zwilling) des physischen Assets. Sie kapselt alle Daten, Dokumentationen, FÀhigkeiten, Parameter und Kommunikationsschnittstellen der Maschine herstellerunabhÀngig. +c) Station (oder Control Device / Field Device je nach Betrachtung der Einzelkomponenten; als Gesamtmaschine typischerweise 'Station' / 'Work Center'). +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..81c6b3b --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 9: Industrie 4.0 & Cyber-Physische Systeme (CPS) +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..dd75dac --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/01_industrie40_und_cyber_physische_systeme/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 9: Industrie 4.0 & Cyber-Physische Systeme (CPS) +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/README.md new file mode 100644 index 0000000..5ad54a4 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 9: Industrielle Sensorik, Aktorik & Signalwandlung +> Analoge Schnittstellen (4-20 mA, 0-10 V), IO-Link (IEC 61131-9), A/D-Wandler & Abtastrate + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..938ed31 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - LF 9: Industrielle Sensorik, Aktorik & Signalwandlung +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 9: Industrielle Sensorik, Aktorik & Signalwandlung") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/index.html new file mode 100644 index 0000000..0ff2a54 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/index.html @@ -0,0 +1,127 @@ + + + + + + LF 9: Industrielle Sensorik, Aktorik & Signalwandlung – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

LF 9: Industrielle Sensorik, Aktorik & Signalwandlung

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Analoge Schnittstellen (4-20 mA, 0-10 V), IO-Link (IEC 61131-9), A/D-Wandler & Abtastrate

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Sensoren erfassen physikalische GrĂ¶ĂŸen (Druck, Temperatur, Vibration), wĂ€hrend Aktoren elektrische Signale in mechanische Bewegung oder SchaltzustĂ€nde umsetzen.

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1. Analoge Schnittstellen im Industrieumfeld

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SignalartVorteileNachteile / Besonderheit
0 - 10 V (Spannungssignal)Einfach messbar mit Multimeter / SPS-Analogeingang.Leitungswiderstand verursacht Spannungsabfall bei langen Wegen; anfĂ€llig fĂŒr EMV-Störungen.
4 - 20 mA (Stromschleife)UnabhĂ€ngig vom Leitungswiderstand, hohe Störfestigkeit, fĂŒr lange Strecken (> 100 m).Live-Zero (4 mA): Ein Strom von 0 mA signalisiert Drahtbruch/Kabelabriss!
+ +

2. Digitaler Standard: IO-Link (IEC 61131-9)

+

IO-Link ist eine Punkt-zu-Punkt-Kommunikation fĂŒr intelligente Sensoren und Aktoren: +

    +
  • Nutzt ungeschirmte 3-Leiter-Standardleitungen (bis zu 20 m LĂ€nge).
  • +
  • ÜbertrĂ€gt zyklische Prozessdaten (z.B. Druckwert in bar), azyklische Parameter und Status-/Diagnosedaten.
  • +
  • Ermöglicht automatische Parametrierung beim Sensortausch ĂŒber die GerĂ€tebeschreibungsdatei (IODD - IO Device Description).
  • +
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+ +

3. Signalabtastung (Nyquist-Shannon-Abtasttheorem)

+

Um ein analoges Signal fehlerfrei rekonstruieren zu können, muss die Abtastfrequenz f_abtaste mehr als doppelt so hoch sein wie die höchste im Signal vorkommende Frequenz: f_abtaste > 2 × f_max. Andernfalls entstehen Spiegelfrequenzen und Informationsverlust (Aliasing-Effekt).

+ +
+ + + + +

+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Sensorik: IO-Link vs. Analoge Schnittstellen & A/D-Wandlung + 10 Punkte +
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+ An einem Fließband erfassen Drucksensoren den Hydraulikdruck. Bislang wurden analoge 4-20 mA Stromschleifen eingesetzt. Nun wird auf IO-Link umgerĂŒstet. +
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+ a) ErlĂ€utern Sie einen wesentlichen Vorteil einer 4-20 mA Stromschnittstelle gegenĂŒber einer 0-10 V Spannungsschnittstelle bei langen Leitungswegen. +b) Warum wird bei analogen Sensoren ein Live-Zero (4 mA statt 0 mA) genutzt? +c) Nennen Sie drei konkrete Vorteile, die der digitale Standard IO-Link (IEC 61131-9) gegenĂŒber rein analogen 4-20 mA Sensoren bietet. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Der Schleifenstrom von 4-20 mA ist unabhĂ€ngig vom Leitungswiderstand (Spannungsabfall) der Zuleitung, wodurch Messfehler durch LeitungslĂ€ngen vermieden werden. Zudem ist die Stromschleife unempfindlicher gegen elektromagnetische Einstreuungen. +b) Drahtbruchsicherheit: Fließt ein Strom von 0 mA, liegt ein Leitungsabriss oder Sensorfehler vor. Werte zwischen 4 und 20 mA reprĂ€sentieren den echten Messbereich. +c) 1. Digitale, störungsfreie Übertragung von Prozesswerten, Parametern und Diagnosedaten ĂŒber dieselbe Standard-3-Leiter-Verkabelung. 2. Fernparametrierung und automatischer Sensortausch ohne manuelles Konfigurieren (Plug & Play via IODD-Datei). 3. ZusĂ€tzliche Diagnoseinformationen (z.B. Verschmutzung, Temperaturwarnung, Überlast). +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..57df86f --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 9: Industrielle Sensorik, Aktorik & Signalwandlung +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..f7732f5 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 9: Industrielle Sensorik, Aktorik & Signalwandlung +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/README.md new file mode 100644 index 0000000..f95d297 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 10: Edge Computing, Industrie-PCs & IoT-Gateways +> Edge vs. Fog vs. Cloud, Containerisierung an der Edge (Docker, K3s), Telemetrie-Filterung + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..5f400ea --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - LF 10: Edge Computing, Industrie-PCs & IoT-Gateways +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 10: Edge Computing, Industrie-PCs & IoT-Gateways") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/index.html new file mode 100644 index 0000000..db9ed45 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/index.html @@ -0,0 +1,123 @@ + + + + + + LF 10: Edge Computing, Industrie-PCs & IoT-Gateways – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

LF 10: Edge Computing, Industrie-PCs & IoT-Gateways

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Edge vs. Fog vs. Cloud, Containerisierung an der Edge (Docker, K3s), Telemetrie-Filterung

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Nicht alle industriellen Daten können oder dĂŒrfen in die Cloud ĂŒbertragen werden. Edge Computing verlagert Rechenleistung direkt an die Maschine oder Fertigungslinie.

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1. Cloud vs. Fog vs. Edge

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EbeneTypische LatenzAufgabe / Einsatzzweck
Edge (Industrie-PC / Gateway)< 1 ms bis 10 msEchtzeit-Regelung, Schwingungsanalyse (FFT), Notabschaltung, Filterung.
Fog (On-Premises Server / MES)10 ms bis 100 msStandortweite Aggregation, Fertigungssteuerung, temporÀre Pufferung.
Cloud (AWS, Azure, GCP)> 100 ms (Jitter)Langzeit-Archivierung, Flottenanalyse, Training von KI-Modellen, ERP-Integration.
+ +

2. Aufgaben eines industriellen IoT-Gateways

+
    +
  • ProtokollĂŒbersetzung: Wandlung proprietĂ€rer Feldbusse (Modbus, Profibus) in moderne IT-Protokolle (OPC UA, MQTT, REST).
  • +
  • Edge Analytics: Datenfilterung und Downsampling (z.B. nur ZustandsĂ€nderungen oder Min/Max/Avg pro Minute senden statt 10 kHz Rohwerte).
  • +
  • Sicherheitsgrenze: Physische und logische Trennung zwischen Maschinenebene (OT) und Unternehmensnetzwerk (IT).
  • +
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Edge Computing vs. Cloud & IoT-Gateways + 8 Punkte +
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+ Ein Walzwerk erfasst Vibrationsdaten mit einer Abtastrate von 20 kHz pro Lager, um LagerschÀden mittels FFT (Fast Fourier Transformation) im Millisekundenbereich vorherzusagen. +
+

+ a) BegrĂŒnden Sie anhand von zwei technischen Faktoren (Latenz, Bandbreite), warum die Rohdatenverarbeitung auf einem Edge-Gateway direkt an der Maschine statt in einer zentralen Cloud erfolgen muss. +b) Welche Aufgaben ĂŒbernimmt das Edge-Gateway typischerweise, bevor selektive Daten an die Cloud weitergeleitet werden? +c) Nennen Sie ein leichtgewichtiges Container-Betriebssystem oder eine K8s-Distribution, die speziell fĂŒr Industrie-PCs (IPCs) an der Edge geeignet ist. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) 1. Bandbreite: 20 kHz Abtastrate bei mehreren Sensoren erzeugt gigabyteweise Daten pro Stunde; die dauerhafte Übertragung ĂŒber WAN-Verbindungen wĂŒrde das Unternehmensnetzwerk ĂŒberlasten und erhebliche Cloud-Kosten verursachen. 2. Latenz & Echtzeit: Die Schadenserkennung und Notabschaltung muss binnen Millisekunden erfolgen; Cloud-Roundtrips unterliegen unvorhersehbarem Jitter und Latenzschwankungen. +b) Filterung, Aggregation, Vorverarbeitung/Transformation (z.B. FFT-Schwingungsanalyse zur Merkmaltextraktion) und Protokollkonvertierung (z.B. Feldbus nach MQTT/OPC UA). +c) K3s (Lightweight Kubernetes), MicroK8s, BalenaOS oder Ubuntu Core. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..be13bc9 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 10: Edge Computing, Industrie-PCs & IoT-Gateways +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..0ef8df8 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/03_edge_computing_und_iot_gateways/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 10: Edge Computing, Industrie-PCs & IoT-Gateways +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/README.md new file mode 100644 index 0000000..43c36b2 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 10: Feldbusse & Industrial Ethernet (Profinet, Modbus, TSN) +> Modbus RTU/TCP, Profinet IO (RT/IRT), EtherCAT, Time-Sensitive Networking (TSN) + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..dd4bea7 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - LF 10: Feldbusse & Industrial Ethernet (Profinet, Modbus, TSN) +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 10: Feldbusse & Industrial Ethernet (Profinet, Modbus, TSN)") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/index.html new file mode 100644 index 0000000..0d9b6e2 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/index.html @@ -0,0 +1,147 @@ + + + + + + LF 10: Feldbusse & Industrial Ethernet (Profinet, Modbus, TSN) – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

LF 10: Feldbusse & Industrial Ethernet (Profinet, Modbus, TSN)

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Modbus RTU/TCP, Profinet IO (RT/IRT), EtherCAT, Time-Sensitive Networking (TSN)

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Industrielle Kommunikation unterscheidet sich grundlegend von BĂŒro-IT: Determinismus und garantierte Übertragungszeiten im Millisekundenbereich sind zwingend erforderlich.

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1. Klassische Feldbusse vs. Industrial Ethernet

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    +
  • Modbus RTU: Master-Slave-Verfahren ĂŒber serielle RS-485 Zweidrahtleitung. Modbus TCP kapselt die Modbus-Frames in Standard-TCP/IP-Pakete (Port 502).
  • +
  • Profinet IO: Basiert auf Ethernet (IEEE 802.3), nutzt aber optimierte KommunikationskanĂ€le: +
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    • Standard-TCP/IP: FĂŒr Parametrierung und Diagnose (keine Echtzeit).
    • +
    • Profinet RT (Real-Time): Umgeht den TCP/IP-Stack (Layer 2, EtherType 0x8892), Zykluszeiten 1-10 ms.
    • +
    • Profinet IRT (Isochronous Real-Time): Hard-Real-Time mit Hardware-Taktsynchronisation (Zyklus < 1 ms, Jitter < 1 µs) fĂŒr Servo-Achsen.
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  • +
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2. Time-Sensitive Networking (TSN)

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TSN erweitert Standard-Ethernet um Mechanismen fĂŒr garantierte Latenz und Koexistenz:

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  • IEEE 802.1AS: PrĂ€zise Zeitsynchronisation im Submikrosekundenbereich (gPTP).
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  • IEEE 802.1Qbv (Time-Aware Shaper): Teilt die Übertragungszeit in zyklische Zeitschlitze. Zeitkritischer Steuerungsverkehr erhĂ€lt garantierte exklusive Slots ohne Pufferstau durch Standard-IT-Traffic.
  • +
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Industrielle Feldbusse Profinet vs Modbus TCP + 8 Punkte +
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+ Eine Industrieanlage soll mit Steuerungen (SPS) und Antrieben vernetzt werden. +
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+ Vergleichen Sie Modbus TCP und Profinet hinsichtlich OSI-Schicht, EchtzeitfÀhigkeit (Jitter, Latenz) und Einsatzgebieten. ErklÀren Sie die 3 Conformance Classes (CC-A, CC-B, CC-C) bzw. RT und IRT von Profinet. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Industrielle Kommunikation: Profinet IO vs. TSN + 8 Punkte +
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+ In einer Fertigungslinie tauschen speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und Servoantriebe zyklisch Prozessdaten aus. Gleichzeitig sollen Kamerabilder zur QualitĂ€tsprĂŒfung ĂŒber dieselbe Netzwerkinfrastruktur ĂŒbertragen werden. +
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+ a) ErlÀutern Sie den Unterschied zwischen Profinet RT (Real-Time) und Profinet IRT (Isochronous Real-Time). +b) Welches grundlegende Problem des Standard-Ethernet (CSMA/CD bzw. Best-Effort Switching) verhindert harte EchtzeitfÀhigkeit? +c) Wie löst Time-Sensitive Networking (TSN, z.B. IEEE 802.1Qbv) die Koexistenz von zeitkritischem Steuerungsverkehr und bandbreitenintensivem IT-Videoverkehr auf derselben physikalischen Leitung? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Profinet RT arbeitet softwarebasiert auf Layer 2 und umgeht den TCP/IP-Stack (Zykluszeiten typischerweise 1-10 ms). Profinet IRT nutzt spezielle Switch-Hardware fĂŒr taktsynchronisierte DatenĂŒbertragung mit fest reservierten Zeitschlitzen im Mikrosekundenbereich (harte Echtzeit, Jitter < 1 ”s). +b) Standard-Ethernet nutzt Best-Effort Übertragung. Wenn mehrere Sender gleichzeitig Pakete ĂŒber einen Switch-Port leiten, entstehen Puffer-Warteschlangen (Queuing Delay), Jitter und im schlimmsten Fall Paketverluste. +c) TSN nutzt den Time-Aware Shaper (IEEE 802.1Qbv): Die Übertragungszeit auf der Leitung wird in sich wiederholende Zeitschlitze unterteilt. In definierten Zeitfenstern dĂŒrfen ausschließlich zeitkritische Pakete mit höchster PrioritĂ€t die Leitung blockierungsfrei nutzen, wĂ€hrend Standard-Datenverkehr temporĂ€r pausiert wird. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..3d311e1 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 10: Feldbusse & Industrial Ethernet (Profinet, Modbus, TSN) +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..582b582 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 10: Feldbusse & Industrial Ethernet (Profinet, Modbus, TSN) +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/README.md new file mode 100644 index 0000000..f03b1e7 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 11: Industrielle IoT-Protokolle (OPC UA, MQTT, CoAP) +> OPC UA Informationsmodell & Security, MQTT Pub/Sub (QoS 0/1/2, LWT) & CoAP + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..582f32c --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - LF 11: Industrielle IoT-Protokolle (OPC UA, MQTT, CoAP) +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 11: Industrielle IoT-Protokolle (OPC UA, MQTT, CoAP)") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/index.html new file mode 100644 index 0000000..b2d5d79 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/index.html @@ -0,0 +1,147 @@ + + + + + + LF 11: Industrielle IoT-Protokolle (OPC UA, MQTT, CoAP) – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

LF 11: Industrielle IoT-Protokolle (OPC UA, MQTT, CoAP)

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OPC UA Informationsmodell & Security, MQTT Pub/Sub (QoS 0/1/2, LWT) & CoAP

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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FĂŒr die Vernetzung von Sensoren mit Cloud- und SCADA-Systemen dominieren zwei Protokolle: OPC UA in der Automatisierung und MQTT im Internet of Things.

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1. OPC UA (IEC 62541)

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OPC Unified Architecture ist ein plattformunabhÀngiger, serviceorientierter Industriestandard:

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    +
  • Informationsmodell: Bildet Daten semantisch in einem objektorientierten Knoten-Graphen (Nodes: Objects, Variables, Methods) ab.
  • +
  • Security Architecture: Gegenseitige Authentifizierung via X.509-Zertifikate, IntegritĂ€tssignatur und AES-VerschlĂŒsselung auf Protokollebene.
  • +
  • Kommunikationsmodelle: Client/Server (Request/Response) und Pub/Sub (fĂŒr hochzyklische Broadcasts).
  • +
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2. MQTT (Message Queuing Telemetry Transport)

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Leichtgewichtiges Publish/Subscribe-Protokoll ĂŒber TCP (Standardport 1883, TLS Port 8883):

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KonzeptFunktionsweise & IHK-Bedeutung
Topic-HierarchieHierarchische Strings mit Wildcards: + (Single-Level) und # (Multi-Level). Bsp.: halle1/linie2/+/temperatur.
QoS 0 (At most once)Feuer & Vergessen (Best Effort, keine BestÀtigung).
QoS 1 (At least once)Mindestens einmal (Paket wird wiederholt, bis PUBACK eintrifft; Duplikate möglich).
QoS 2 (Exactly once)Genau einmal (4-Wege-Handshake; maximale ZuverlÀssigkeit, höhere Latenz).
Last Will & Testament (LWT)Vordefinierte Nachricht, die der Broker publiziert, wenn der Client unerwartet offline geht.
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ OPC UA Informationsmodell vs MQTT + 8 Punkte +
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+ Maschinendaten einer heterogenen Produktionslinie sollen sowohl an das interne SCADA-System als auch an ein Cloud-Analytics-System ĂŒbertragen werden. +
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+ Vergleichen Sie OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) mit dem MQTT-Protokoll bezĂŒglich Kommunikationsmuster (Client/Server vs. Publish/Subscribe), Datenmodellierung, Overhead und typischem Einsatzzweck. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ OPC UA: Sicherheitskonzept & Zertifikate + 8 Punkte +
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+ Ein MES-System (Manufacturing Execution System) soll Prozessdaten von mehreren OPC UA Servern aus der Fertigung auslesen. +
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+ a) Welche drei Sicherheitsaspekte werden durch den OPC UA Security Layer standardmĂ€ĂŸig abgedeckt (CIA-Triade)? +b) Beschreiben Sie den Mechanismus des Trust-Managements beim Verbindungsaufbau zwischen einem OPC UA Client und einem OPC UA Server (Rolle von X.509-Zertifikaten). +c) Was passiert, wenn auf dem OPC UA Server die Security Policy 'None' konfiguriert ist, und wie ist dies in Produktionsnetzen zu bewerten? +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) 1. Vertraulichkeit (VerschlĂŒsselung der Nutzdaten via AES), 2. IntegritĂ€t (Signatur der Nachrichten via SHA/RSA), 3. AuthentizitĂ€t (Gegenseitige Identifikation von Client und Server via X.509 Zertifikate). +b) Client und Server tauschen beim Verbindungsaufbau ihre öffentlichen X.509-Zertifikate aus. Die Verbindung kommt nur zustande, wenn das jeweilige Zertifikat in der 'Trusted'-Liste des Partners hinterlegt ist oder von einer vertrauenswĂŒrdigen CA signiert wurde (Reject / Trust Store). +c) 'None' bedeutet unverschlĂŒsselte und unsignierte Übertragung im Klartext ohne Authentifizierung. In industriellen Produktionsnetzen stellt dies ein enormes Sicherheitsrisiko dar (Man-in-the-Middle Angriffe, Sabotage von Steuerungswerten) und verstĂ¶ĂŸt gegen gĂ€ngige Standards wie IEC 62443. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..1f6e10d --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 11: Industrielle IoT-Protokolle (OPC UA, MQTT, CoAP) +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..4fc29c1 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 11: Industrielle IoT-Protokolle (OPC UA, MQTT, CoAP) +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/README.md new file mode 100644 index 0000000..922ac48 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 11: Drahtlose Vernetzung & Private 5G-Campusnetze +> 5G URLLC vs. eMBB, deutsches Frequenzband n78 (3,7-3,8 GHz), LoRaWAN & Industrial Wi-Fi 6 + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..4867dfe --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - LF 11: Drahtlose Vernetzung & Private 5G-Campusnetze +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 11: Drahtlose Vernetzung & Private 5G-Campusnetze") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/index.html new file mode 100644 index 0000000..b95d08a --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/index.html @@ -0,0 +1,123 @@ + + + + + + LF 11: Drahtlose Vernetzung & Private 5G-Campusnetze – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

LF 11: Drahtlose Vernetzung & Private 5G-Campusnetze

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5G URLLC vs. eMBB, deutsches Frequenzband n78 (3,7-3,8 GHz), LoRaWAN & Industrial Wi-Fi 6

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Mobile Roboter (AGVs), fahrerlose Transportsysteme und mobile Bedienpanels erfordern hochgradig zuverlÀssige, kabellose Verbindungen.

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1. Private 5G-Campusnetze im Industrieumfeld

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In Deutschland können Unternehmen bei der Bundesnetzagentur eigene Frequenzen im Bereich 3,7 bis 3,8 GHz (Band n78) fĂŒr lokale private Campusnetze exklusiv beantragen.

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    +
  • URLLC (Ultra-Reliable Low-Latency Communication): Latenzen < 1 ms bei einer ZuverlĂ€ssigkeit von 99,999 % (Five Nines) → Geeignet fĂŒr mobile Roboter und Safety-Funktionen.
  • +
  • eMBB (Enhanced Mobile Broadband): Hohe Datenraten im Gigabit-Bereich fĂŒr hochauflösende Kameras und AR-Brillen.
  • +
  • mMTC (Massive Machine Type Communication): Bis zu 1 Million Sensoren pro km² mit minimalem Energieverbrauch.
  • +
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2. LoRaWAN (Long Range Wide Area Network)

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    +
  • Arbeitet im lizenzfreien ISM-Band (868 MHz in Europa).
  • +
  • Sehr hohe Reichweiten (2 bis 15 km) bei minimaler Sendeleistung (Batterielaufzeit 5-10 Jahre).
  • +
  • Sehr geringe Datenrate (0,3 bis 50 kbit/s) und regulatorische Sendezeitbegrenzung (Duty Cycle von meist 1 %). Ideal fĂŒr Zustandstracking im FreigelĂ€nde!
  • +
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Drahtlose Vernetzung: 5G Campusnetze vs. LoRaWAN + 8 Punkte +
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+ Ein Logistikzentrum plant die Vernetzung von autonom fahrenden Flurförderzeugen (AGVs) in der Halle und die Verfolgung von Containern auf einem 10 kmÂČ großen AußengelĂ€nde. +
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+ a) BegrĂŒnden Sie, warum fĂŒr die Steuerung der autonomen Fahrzeuge (AGVs) ein privates 5G-Campusnetz (URLLC) anstelle von LoRaWAN eingesetzt werden muss. +b) Welcher Frequenzbereich steht Unternehmen in Deutschland fĂŒr private 5G-Campusnetze durch die Bundesnetzagentur zur VerfĂŒgung? +c) Warum ist LoRaWAN die optimale Wahl fĂŒr die Batterieversorgten Tracker auf dem AußengelĂ€nde? Nennen Sie zwei GrĂŒnde. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) AGVs erfordern kontinuierliche Steuerung mit extrem geringer Latenz (< 5 ms) und hoher ZuverlÀssigkeit (URLLC - Ultra-Reliable Low-Latency Communication). LoRaWAN hat extrem geringe Bandbreite, hohe Latenzen und SendezeitbeschrÀnkungen (Duty Cycle von meist 1 %). +b) Frequenzbereich 3.700 MHz bis 3.800 MHz (3,7 - 3,8 GHz / Band n78). +c) 1. Sehr hohe Funkreichweite (mehrere Kilometer im Freifeld durch Sub-GHz Chirp Spread Spectrum Modulation). 2. Extrem geringer Energieverbrauch, der Batterie-Laufzeiten von 5 bis 10 Jahren ohne Wartung ermöglicht. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..e1df7f8 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 11: Drahtlose Vernetzung & Private 5G-Campusnetze +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..2e5bf12 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 11: Drahtlose Vernetzung & Private 5G-Campusnetze +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/README.md new file mode 100644 index 0000000..b87fc87 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 11: Industrial Security nach IEC 62443 +> Zonen & Conduits, Security Levels (SL 1-4), Defense-in-Depth & Schutzziele OT vs. IT + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..8f72363 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - LF 11: Industrial Security nach IEC 62443 +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 11: Industrial Security nach IEC 62443") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/index.html new file mode 100644 index 0000000..3d805e2 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/index.html @@ -0,0 +1,126 @@ + + + + + + LF 11: Industrial Security nach IEC 62443 – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ âŹ…ïž Zur KursĂŒbersicht + đŸ’» In Web-IDE öffnen +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

LF 11: Industrial Security nach IEC 62443

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Zonen & Conduits, Security Levels (SL 1-4), Defense-in-Depth & Schutzziele OT vs. IT

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Die internationale Normenreihe IEC 62443 ist der maßgebliche Standard fĂŒr Cybersicherheit in industriellen Automatisierungs- und Steuerungssystemen (IACS).

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1. Schutzziele: IT vs. OT (Die umgekehrte Triade)

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PrioritÀtKlassische Office-IT (CIA)Industrielle Automation / OT (AIC)
PrioritĂ€t 1Confidentiality (Vertraulichkeit): Schutz vor Datendiebstahl.Availability (VerfĂŒgbarkeit): Unterbrechungsfreier Betrieb; Stillstand kostet Millionen!
PrioritĂ€t 2Integrity (IntegritĂ€t): Korrektheit der Daten.Integrity (IntegritĂ€t): Manipulation von Messwerten fĂŒhrt zu physischen SchĂ€den.
PrioritĂ€t 3Availability (VerfĂŒgbarkeit): Downtimes sind tolerierbar.Confidentiality (Vertraulichkeit): Produktionswerte oft lokal isoliert.
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2. Zonen- und Conduit-Konzept (IEC 62443-3-2)

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    +
  • Sicherheitszone (Zone): Eine logische oder physische Gruppierung von Assets mit vergleichbaren Sicherheitsanforderungen.
  • +
  • Verbindungskanal (Conduit): Kommunikationspfad zwischen zwei Zonen. Jeder Datenfluss muss durch Schutzmaßnahmen (Firewalls, VPN, DPI) kontrolliert werden.
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+ +

3. Security Levels (SL)

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    +
  • SL 1: Schutz vor zufĂ€lligem Missbrauch / Fehlbedienung.
  • +
  • SL 2: Schutz vor gezieltem Angriff mit einfachen Mitteln (Skript-Kiddies).
  • +
  • SL 3: Schutz vor gezieltem Angriff mit professionellen Hacking-Tools.
  • +
  • SL 4: Schutz vor hochgerĂŒsteten staatlichen Angreifern (Nation State Actors / APTs).
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Industrial Security nach IEC 62443 + 8 Punkte +
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+ Das Automatisierungsnetzwerk einer Fabrik soll gegen Cyber-Angriffe und Sabotage gehÀrtet werden. +
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+ ErlÀutern Sie das Zonen- und Conduit-Modell nach der Normenreihe IEC 62443. Was ist ein Conduit (Verbindungskanal)? Welche Sicherheitsanforderungen gelten an den Schnittstellen zwischen IT- und OT-Netzen? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..4e8d0a7 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 11: Industrial Security nach IEC 62443 +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..ca60d68 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/07_industrial_security_iec_62443/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 11: Industrial Security nach IEC 62443 +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/README.md new file mode 100644 index 0000000..d4bfda7 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 11: Purdue-Referenzmodell & OT-Netzwerksegmentierung +> Level 0 bis 5, Industrial DMZ (IDMZ Level 3.5), Deep Packet Inspection (DPI) & Bastion Hosts + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..a5e8f21 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - LF 11: Purdue-Referenzmodell & OT-Netzwerksegmentierung +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 11: Purdue-Referenzmodell & OT-Netzwerksegmentierung") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/index.html new file mode 100644 index 0000000..74dabd4 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/index.html @@ -0,0 +1,125 @@ + + + + + + LF 11: Purdue-Referenzmodell & OT-Netzwerksegmentierung – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

LF 11: Purdue-Referenzmodell & OT-Netzwerksegmentierung

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Level 0 bis 5, Industrial DMZ (IDMZ Level 3.5), Deep Packet Inspection (DPI) & Bastion Hosts

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Eine fehlende Segmentierung zwischen BĂŒro-IT und Produktions-OT ist die Hauptursache fĂŒr verheerende Malware-Infektionen in Fabriken.

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1. Das Purdue-Referenzmodell (ISA-95 / IEC 62443)

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    +
  • Level 0 (Prozess): Physische Sensoren, Motoren, Ventile (Verkabelung, 4-20 mA).
  • +
  • Level 1 (Basis-Steuerung): Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS / PLC), Antriebe.
  • +
  • Level 2 (Bereichsbedienung): HMIs, Touchpanels, lokale LeitstĂ€nde.
  • +
  • Level 3 (Betriebsleitebene): SCADA-Server, MES-Systeme, Historian-Server, Batch-Steuerung.
  • +
  • Level 3.5 (Industrial DMZ / IDMZ): Sicherheits-Pufferzone. Trennt OT vollstĂ€ndig von IT!
  • +
  • Level 4 (Enterprise IT): ERP-Systeme, Office-ArbeitsplĂ€tze, E-Mail-Server.
  • +
  • Level 5 (Cloud / Internet): Cloud-Dienste, Remote-KonnektivitĂ€t.
  • +
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2. Die Goldene Regel der Industrial DMZ (IDMZ)

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Es darf niemals direkter Datenverkehr zwischen Level 4 (IT) und Level 3 (OT) stattfinden! SĂ€mtliche Kommunikation endet in der IDMZ (z.B. ĂŒber Jump Hosts mit Multi-Faktor-Authentifizierung, getrennte Historian-Replikate oder Reverse-Proxies).

+ +

3. Deep Packet Inspection (DPI) in OT-Firewalls

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Klassische Firewalls prĂŒfen nur IP und Port (z.B. Port 502 fĂŒr Modbus). Eine OT-Firewall mit DPI entschlĂŒsselt die industrielle Nutzlast und erlaubt z.B. nur Lese-Befehle (Read Holding Registers), wĂ€hrend gefĂ€hrliche Schreib-Befehle (Write Single Register) blockiert werden.

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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Purdue-Modell & OT-Netzwerksegmentierung (IDMZ) + 10 Punkte +
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+ Nach einem Ransomware-Vorfall in der Office-IT soll das Produktionsnetzwerk (OT) isoliert und nach dem Purdue-Referenzmodell neu strukturiert werden. +
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+ a) Ordnen Sie die folgenden Systeme den Purdue-Levels (Level 0, Level 1, Level 2, Level 3, Level 4) zu: SPS, ERP-System, TemperaturfĂŒhler, SCADA-Server, HMI-Touchpanel. +b) Welche Funktion hat die Industrial Demilitarized Zone (IDMZ / Level 3.5)? +c) Nennen Sie zwei Dienste, die typischerweise in der IDMZ platziert werden, und eine goldene Regel fĂŒr den Datenverkehr durch die IDMZ. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Level 0: TemperaturfĂŒhler (Prozess/Physik); Level 1: SPS (Basis-Steuerung); Level 2: HMI-Touchpanel (Bereichs-Bedienung); Level 3: SCADA-Server (Betriebsleitebene / MES); Level 4: ERP-System (Enterprise IT). +b) Die IDMZ (Level 3.5) bildet einen Puffer- und Trennungsbereich zwischen der Office-IT (Level 4/5) und der Fertigungs-OT (Level 0-3). Sie verhindert jede direkte Netzwerkverbindung zwischen IT und OT. +c) Dienste in IDMZ: Patch-Management / WSUS-Spiegel, Historian-Replikat, Jump-Host / Bastion Host fĂŒr Fernwartung. Goldene Regel: Kein direkter Durchgangsverkehr erlaubt! Jede Verbindung endet in der IDMZ; Daten werden abgelegt und von der anderen Seite separat abgeholt. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..d2af175 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 11: Purdue-Referenzmodell & OT-Netzwerksegmentierung +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..484e482 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 11: Purdue-Referenzmodell & OT-Netzwerksegmentierung +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/README.md new file mode 100644 index 0000000..960cc2a --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# LF 12: OT-Netzwerkresilienz, PRP/HSR & Passives Monitoring +> Parallel Redundancy Protocol (PRP), High-Availability Seamless Redundancy (HSR), TAP vs. SPAN + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..8aa15e9 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - LF 12: OT-Netzwerkresilienz, PRP/HSR & Passives Monitoring +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: LF 12: OT-Netzwerkresilienz, PRP/HSR & Passives Monitoring") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/index.html new file mode 100644 index 0000000..ea2f0fd --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/index.html @@ -0,0 +1,141 @@ + + + + + + LF 12: OT-Netzwerkresilienz, PRP/HSR & Passives Monitoring – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

LF 12: OT-Netzwerkresilienz, PRP/HSR & Passives Monitoring

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Parallel Redundancy Protocol (PRP), High-Availability Seamless Redundancy (HSR), TAP vs. SPAN

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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In der industriellen Fertigung können Netzwerkunterbrechungen von wenigen Millisekunden Schutzabschaltungen und Produktionsausschuss auslösen. HochverfĂŒgbare Protokolle garantieren unterbrechungsfreie Umschaltung.

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1. Zero-Failover-Redundanz nach IEC 62439-3

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VerfahrenTopologieFunktionsweise & Umschaltzeit
RSTP (IEEE 802.1w)Ring / MascheBlockiert redundante Pfade. Bei Ausfall Umschaltzeit 100 ms bis einige Sekunden (Paketverlust!).
PRP (Parallel Redundancy)Zwei getrennte parallele Netze (LAN A und LAN B)EndgerÀt sendet jedes Paket doppelt. EmpfÀnger nimmt das erste Paket an und verwirft Duplikate. Umschaltzeit: 0 ms (unterbrechungsfrei)!
HSR (High-availability Seamless)Geschlossener RingPakete werden in beide Richtungen des Rings gesendet. Kein separates Doppelnetz nötig. Umschaltzeit: 0 ms!
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2. Passives OT-Monitoring vs. Aktives Scannen

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Achtung IHK-Grundsatz: In OT-Netzen ist aktives Scannen (z.B. mit Nmap oder Schwachstellenscannern) streng verboten, da fragile SPS-Netzwerkstacks abstĂŒrzen können! + Stattdessen kommt rein passives Monitoring ĂŒber physische Netzwerk-TAPs oder Switch-Spiegelports (SPAN) zum Einsatz, um Anomalien und Cyberangriffe ĂŒber Network Detection and Response (NDR) risikolos zu detektieren. +

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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Redundanzprotokolle PRP und HSR in der OT + 8 Punkte +
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+ In einem Energie-Umspannwerk darf bei einem Netzwerkausfall keine einzige Millisekunde DatenĂŒbertragung verloren gehen. +
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+ ErlÀutern Sie die industriellen Redundanzprotokolle Parallel Redundancy Protocol (PRP) und High-availability Seamless Redundancy (HSR) nach IEC 62439-3. Warum reicht das klassische Spanning Tree Protocol (RSTP) in diesen Anwendungen nicht aus? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Netzwerkresilienz: PRP & HSR (IEC 62439-3) vs. RSTP + 8 Punkte +
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+ In einem Umspannwerk und einer petrochemischen Raffinerie dĂŒrfen bei einem Kabelbruch keine Datenpakete verloren gehen, da dies zum Abschalten der Notfallventile fĂŒhren wĂŒrde. +
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+ a) BegrĂŒnden Sie, warum herkömmliche Redundanzverfahren wie RSTP (Rapid Spanning Tree) fĂŒr diese Anwendung unzureichend sind. +b) ErlĂ€utern Sie das Funktionsprinzip des Parallel Redundancy Protocol (PRP nach IEC 62439-3). +c) Was ist die theoretische Umschaltzeit (Reconfiguration Time) von PRP bei Ausfall eines Übertragungspfades? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) RSTP benötigt fĂŒr die Rekonfiguration des Netzes nach einem Linkausfall typischerweise einige Hundert Millisekunden bis mehrere Sekunden. In dieser Zeit kommt es zu Paketverlusten, die Schutzabschaltungen auslösen können. +b) Bei PRP sendet ein EndgerĂ€t (Dual Attached Node - DANP) jedes Datenpaket zeitgleich ĂŒber zwei völlig getrennte, parallele Netzwerke (LAN A und LAN B). Der EmpfĂ€nger verarbeitet das zuerst eintreffende Paket und verwirft das Duplikat anhand einer Sequenznummer (Redundancy Control Trailer). +c) 0 ms (unterbrechungsfreie Umschaltung, Zero-Failover-Time), da das Duplikat auf dem redundanten Pfad kontinuierlich weiterlĂ€uft. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..4dde8de --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr LF 12: OT-Netzwerkresilienz, PRP/HSR & Passives Monitoring +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..d33d33d --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr LF 12: OT-Netzwerkresilienz, PRP/HSR & Passives Monitoring +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/README.md new file mode 100644 index 0000000..6430fd0 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# WiSo & LF 12: Maschinensicherheit (Safety vs. Security) & Recht +> Funktionale Sicherheit (SIL / PL), CE-Kennzeichnung, wesentliche VerĂ€nderung & WiSo + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..1b3e397 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - WiSo & LF 12: Maschinensicherheit (Safety vs. Security) & Recht +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: WiSo & LF 12: Maschinensicherheit (Safety vs. Security) & Recht") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/index.html new file mode 100644 index 0000000..a064be2 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/index.html @@ -0,0 +1,122 @@ + + + + + + WiSo & LF 12: Maschinensicherheit (Safety vs. Security) & Recht – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

WiSo & LF 12: Maschinensicherheit (Safety vs. Security) & Recht

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Funktionale Sicherheit (SIL / PL), CE-Kennzeichnung, wesentliche VerÀnderung & WiSo

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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FĂŒr Fachinformatiker fĂŒr Digitale Vernetzung ist das Zusammenspiel von Safety (Personenschutz) und Security (IT-Sicherheit) von existenzieller juristischer Bedeutung.

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1. Safety vs. Security

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  • Safety (Funktionale Maschinensicherheit): SchĂŒtzt Mensch und Umwelt vor Fehlfunktionen der Maschine (z.B. Not-Aus, SchutztĂŒrschalter). Geregelt in EN ISO 13849-1 (Performance Level PL a bis e) und IEC 61508 / 62061 (Safety Integrity Level SIL 1 bis 4).
  • +
  • Security (Informationssicherheit): SchĂŒtzt die Maschine vor vorsĂ€tzlichen oder fahrlĂ€ssigen Cyber-Angriffen aus dem Netzwerk (IEC 62443).
  • +
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2. CE-Kennzeichnung & Die 'Wesentliche VerÀnderung'

+

Wird eine bestehende Produktionsmaschine durch nachtrÀgliche digitale Vernetzung (z.B. IoT-Retrofit mit Gateways) so verÀndert, dass neue GefÀhrdungen entstehen, gilt dies nach dem Produktsicherheitsgesetz (ProdSG) und der EU-Maschinenrichtlinie als wesentliche VerÀnderung:

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    +
  • Die bestehende CE-KonformitĂ€t erlischt.
  • +
  • Der Betreiber wird rechtlich zum Hersteller.
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  • Es muss eine vollstĂ€ndige neue Risikobeurteilung und CE-Zertifizierung durchgefĂŒhrt werden!
  • +
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Funktionale Sicherheit (Safety) vs. Security & CE-Kennzeichnung + 8 Punkte +
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+ Ein Sondermaschinenbauer vernetzt eine Roboterzelle mit der Firmen-IT, um Zustandsdaten zu analysieren. +
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+ a) ErlĂ€utern Sie den fundamentalen Unterschied zwischen 'Safety' (Maschinensicherheit) und 'Security' (Informationssicherheit). +b) Welche Rolle spielt der Performance Level (PL nach EN ISO 13849-1) bzw. das Safety Integrity Level (SIL nach IEC 61508) bei einer Not-Aus-Schaltung? +c) ErklĂ€ren Sie, warum das nachtrĂ€gliche Vernetzen einer Bestandsmaschine zu einem Erlöschen der CE-KonformitĂ€t fĂŒhren kann (Wesentliche VerĂ€nderung). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Safety schĂŒtzt Menschen und die Umwelt vor Gefahren, die von der Maschine ausgehen (z.B. Verletzungen durch Roboterarm, Not-Aus). Security schĂŒtzt die Maschine und Daten vor Gefahren, die von böswilligen Angreifern oder Schadsoftware ausgehen (z.B. Hacking, Manipulation). +b) PL (a bis e) und SIL (1 bis 4) klassifizieren die ZuverlĂ€ssigkeit und Ausfallwahrscheinlichkeit sicherheitsbezogener Steuerungsfunktionen. Ein Not-Aus erfordert typischerweise PL e / SIL 3 (höchste Sicherheitsstufe mit redundanter Auslegung). +c) Werden durch die digitale Vernetzung neue GefĂ€hrdungen geschaffen (z.B. Manipulierbarkeit von Schutzmechanismen ĂŒber das Netzwerk), liegt eine 'wesentliche VerĂ€nderung' nach dem Produktsicherheitsgesetz / Maschinenrichtlinie vor. Das bestehende CE-Zeichen wird ungĂŒltig, und der Betreiber wird rechtlich zum Hersteller mit Pflicht zur erneuten Risikobeurteilung und CE-Zertifizierung. +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..444cd2d --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr WiSo & LF 12: Maschinensicherheit (Safety vs. Security) & Recht +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..9f2113b --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr WiSo & LF 12: Maschinensicherheit (Safety vs. Security) & Recht +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/README.md new file mode 100644 index 0000000..26fe302 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch +> Leitfaden fĂŒr FIDV: Retrofit, OPC UA Vernetzung, IEC 62443 HĂ€rtung, Pflichtenheft & Abnahme + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..af3a369 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/index.html new file mode 100644 index 0000000..f1504f6 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/index.html @@ -0,0 +1,103 @@ + + + + + + Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprÀch

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Leitfaden fĂŒr FIDV: Retrofit, OPC UA Vernetzung, IEC 62443 HĂ€rtung, Pflichtenheft & Abnahme

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Die Betriebliche Projektarbeit fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung umfasst 40 Stunden Bearbeitungszeit. Das Projekt belegt Ihre FĂ€higkeit, vernetzte industrielle Systeme zu konzipieren, abzusichern und in Betrieb zu nehmen.

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1. Typische Projektthemen fĂŒr FIDV

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  • Retrofit einer Bestands-Verpackungsmaschine: Anbindung von IO-Link Sensoren ĂŒber ein Edge-Gateway und OPC UA an das MES.
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  • Realisierung einer sicheren Netzwerksegmentierung nach IEC 62443 mit einer Industrial DMZ und Jump Host fĂŒr Fernwartung.
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  • Aufbau und Validierung eines hochverfĂŒgbaren redundanten OT-Netzwerks mit Parallel Redundancy Protocol (PRP) in einer Fertigungszelle.
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  • Implementierung eines drahtlosen Sensornetzwerks mit privatem 5G-Campusnetz zur Telemetrieerfassung fahrerloser Transportsysteme (AGVs).
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2. Empfohlene 40-Stunden-Phasenverteilung nach ZPA

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ProjektphaseTypische AufgabenStunden (ca.)
1. Analyse & KonzeptionIst-Analyse der Maschinenschnittstellen, Bedrohungsanalyse, Lastenheft, Nutzwertanalyse8 h
2. Entwurf & PlanungSicherheitszonen-Konzept (IEC 62443), Pflichtenheft, Adress- & Portplanung8 h
3. Realisierung & VernetzungInstallation Edge-Gateway, Konfiguration OPC UA Server / OT-Firewall, Scripting14 h
4. Funktionstest & AbnahmeLatenzmessung, Redundanz-Failover-Test, Abnahmeprotokoll4 h
5. Dokumentation & ÜbergabeErstellung des Projektreports (max. 15 Seiten + Anhang), Einweisung6 h
Gesamtzeit40 h
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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..4d39491 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..a46f09f --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/README.md b/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/README.md new file mode 100644 index 0000000..e8f9c32 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/README.md @@ -0,0 +1,17 @@ +# Abschluss: AP2 FIDV GesamtprĂŒfungssimulation +> VollstĂ€ndige PrĂŒfung nach ZPA Nord-West (PB 1: Diagnose, PB 2: Systeme, WiSo) + +## IHK-PrĂŒfungsrelevanz & Lernziele +Nach offiziellem ZPA Nord-West PrĂŒfungskatalog 2. Auflage fĂŒr Fachinformatiker/in fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV). + +### Teilziele +1. Cyber-physische Systeme, OT-Netzwerke und Industriekommunikation beherrschen +2. Protokolle (OPC UA, MQTT, Feldbusse, TSN) und Schnittstellen analysieren und konfigurieren +3. OT-Security nach IEC 62443 und Netzwerksegmentierung (Purdue-Modell) umsetzen +4. PrĂŒfungsaufgaben nach offiziellem IHK-Erwartungshorizont lösen + +## PraxisĂŒbung +Öffnen Sie diese Lerneinheit in der Web-IDE: +- Startdatei: `aufgabe.py` +- Testsuite: `python3 test_aufgabe.py` +- Musterlösung: `musterloesung.py` diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..51d3a43 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +IHK AP2 FIDV - Abschluss: AP2 FIDV GesamtprĂŒfungssimulation +Praxisaufgabe nach ZPA Nord-West 2. Auflage +""" + +def loesung(): + # 🎯 TEILZIEL: Vernetzungs- bzw. Steuerungsschnittstelle konfigurieren + pass + +if __name__ == '__main__': + print("Starte Aufgabe: Abschluss: AP2 FIDV GesamtprĂŒfungssimulation") + loesung() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/index.html b/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/index.html new file mode 100644 index 0000000..eaf866b --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/index.html @@ -0,0 +1,367 @@ + + + + + + Abschluss: AP2 FIDV GesamtprĂŒfungssimulation – IHK AP2 FIDV + + + + + +
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+ IHK AP2 Fachinformatiker Digitale Vernetzung +

Abschluss: AP2 FIDV GesamtprĂŒfungssimulation

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VollstĂ€ndige PrĂŒfung nach ZPA Nord-West (PB 1: Diagnose, PB 2: Systeme, WiSo)

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📚 Fachwissen & IHK-PrĂŒfungsrelevanz

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Dies ist die VollprĂŒfungssimulation fĂŒr die AbschlussprĂŒfung Teil 2 der Fachinformatiker fĂŒr Digitale Vernetzung (FIDV).

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Struktur der schriftlichen PrĂŒfung:

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  • PrĂŒfungsbereich 1: Diagnose und Behebung von Fehlern in vernetzten Systemen (90 Minuten, 100 Punkte, Gewichtung 30 %)
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  • PrĂŒfungsbereich 2: Entwicklung und Bereitstellung von Systemen der digitalen Vernetzung (90 Minuten, 100 Punkte, Gewichtung 30 %)
  • +
  • Wirtschafts- und Sozialkunde (WiSo): Arbeits-, Tarif- und Wirtschaftsrecht (60 Minuten, 100 Punkte, Gewichtung 10 %)
  • +
  • Betriebliche Projektarbeit: Dokumentation & FachgesprĂ€ch (Gewichtung 30 %)
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Bearbeiten Sie die folgenden realitĂ€tsnahen PrĂŒfungsaufgaben unter PrĂŒfungsbedingungen ohne Hilfsmittel.

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+ 📝 Original-PrĂŒfungsaufgaben (ZPA Nord-West) +

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+ Cyber-physische Systeme & RAMI 4.0 + 8 Punkte +
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+ In einer Smart Factory werden Fertigungsanlagen mit dem Cloud-Leitsystem vernetzt. +
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+ Definieren Sie ein Cyber-physisches System (CPS) und dessen Komponenten. ErlÀutern Sie das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) mit seinen 3 Dimensionen (Schichten, Lebenszyklus/Wertstrom, Hierarchieebenen). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ RAMI 4.0 & Verwaltungsschale (Asset Administration Shell) + 10 Punkte +
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+ In einer Smart Factory soll eine neue CNC-FrÀsmaschine als Industrie 4.0 Komponente integriert werden. Die Architektur soll dem RAMI 4.0 Modell folgen. +
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+ a) Nennen Sie die drei Achsen des RAMI 4.0 Referenzarchitekturmodells. +b) Welche Funktion hat die Verwaltungsschale (Asset Administration Shell - AAS) fĂŒr physische Maschinen? +c) Auf welcher Hierarchy Level Ebene nach RAMI 4.0 ordnet sich die CNC-FrĂ€se ein? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) 1. Architektur-Schichten (Layers: Asset, Integration, Communication, Information, Functional, Business). +2. Lebenszyklus & Wertschöpfungskette (Life Cycle & Value Stream: Typ vs. Instanz, Entwicklung bis Wartung). +3. Hierarchie-Ebenen (Hierarchy Levels: Product, Field Device, Control Device, Station, Work Center, Enterprise, Connected World). +b) Die AAS bildet die standardisierte digitale Schnittstelle (den Digitalen Zwilling) des physischen Assets. Sie kapselt alle Daten, Dokumentationen, FÀhigkeiten, Parameter und Kommunikationsschnittstellen der Maschine herstellerunabhÀngig. +c) Station (oder Control Device / Field Device je nach Betrachtung der Einzelkomponenten; als Gesamtmaschine typischerweise 'Station' / 'Work Center'). +
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+ Sensorik: IO-Link vs. Analoge Schnittstellen & A/D-Wandlung + 10 Punkte +
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+ An einem Fließband erfassen Drucksensoren den Hydraulikdruck. Bislang wurden analoge 4-20 mA Stromschleifen eingesetzt. Nun wird auf IO-Link umgerĂŒstet. +
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+ a) ErlĂ€utern Sie einen wesentlichen Vorteil einer 4-20 mA Stromschnittstelle gegenĂŒber einer 0-10 V Spannungsschnittstelle bei langen Leitungswegen. +b) Warum wird bei analogen Sensoren ein Live-Zero (4 mA statt 0 mA) genutzt? +c) Nennen Sie drei konkrete Vorteile, die der digitale Standard IO-Link (IEC 61131-9) gegenĂŒber rein analogen 4-20 mA Sensoren bietet. +

+ +
+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Der Schleifenstrom von 4-20 mA ist unabhĂ€ngig vom Leitungswiderstand (Spannungsabfall) der Zuleitung, wodurch Messfehler durch LeitungslĂ€ngen vermieden werden. Zudem ist die Stromschleife unempfindlicher gegen elektromagnetische Einstreuungen. +b) Drahtbruchsicherheit: Fließt ein Strom von 0 mA, liegt ein Leitungsabriss oder Sensorfehler vor. Werte zwischen 4 und 20 mA reprĂ€sentieren den echten Messbereich. +c) 1. Digitale, störungsfreie Übertragung von Prozesswerten, Parametern und Diagnosedaten ĂŒber dieselbe Standard-3-Leiter-Verkabelung. 2. Fernparametrierung und automatischer Sensortausch ohne manuelles Konfigurieren (Plug & Play via IODD-Datei). 3. ZusĂ€tzliche Diagnoseinformationen (z.B. Verschmutzung, Temperaturwarnung, Überlast). +
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+ Edge Computing vs. Cloud & IoT-Gateways + 8 Punkte +
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+ Ein Walzwerk erfasst Vibrationsdaten mit einer Abtastrate von 20 kHz pro Lager, um LagerschÀden mittels FFT (Fast Fourier Transformation) im Millisekundenbereich vorherzusagen. +
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+ a) BegrĂŒnden Sie anhand von zwei technischen Faktoren (Latenz, Bandbreite), warum die Rohdatenverarbeitung auf einem Edge-Gateway direkt an der Maschine statt in einer zentralen Cloud erfolgen muss. +b) Welche Aufgaben ĂŒbernimmt das Edge-Gateway typischerweise, bevor selektive Daten an die Cloud weitergeleitet werden? +c) Nennen Sie ein leichtgewichtiges Container-Betriebssystem oder eine K8s-Distribution, die speziell fĂŒr Industrie-PCs (IPCs) an der Edge geeignet ist. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) 1. Bandbreite: 20 kHz Abtastrate bei mehreren Sensoren erzeugt gigabyteweise Daten pro Stunde; die dauerhafte Übertragung ĂŒber WAN-Verbindungen wĂŒrde das Unternehmensnetzwerk ĂŒberlasten und erhebliche Cloud-Kosten verursachen. 2. Latenz & Echtzeit: Die Schadenserkennung und Notabschaltung muss binnen Millisekunden erfolgen; Cloud-Roundtrips unterliegen unvorhersehbarem Jitter und Latenzschwankungen. +b) Filterung, Aggregation, Vorverarbeitung/Transformation (z.B. FFT-Schwingungsanalyse zur Merkmaltextraktion) und Protokollkonvertierung (z.B. Feldbus nach MQTT/OPC UA). +c) K3s (Lightweight Kubernetes), MicroK8s, BalenaOS oder Ubuntu Core. +
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+ Industrielle Feldbusse Profinet vs Modbus TCP + 8 Punkte +
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+ Eine Industrieanlage soll mit Steuerungen (SPS) und Antrieben vernetzt werden. +
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+ Vergleichen Sie Modbus TCP und Profinet hinsichtlich OSI-Schicht, EchtzeitfÀhigkeit (Jitter, Latenz) und Einsatzgebieten. ErklÀren Sie die 3 Conformance Classes (CC-A, CC-B, CC-C) bzw. RT und IRT von Profinet. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Industrielle Kommunikation: Profinet IO vs. TSN + 8 Punkte +
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+ In einer Fertigungslinie tauschen speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS) und Servoantriebe zyklisch Prozessdaten aus. Gleichzeitig sollen Kamerabilder zur QualitĂ€tsprĂŒfung ĂŒber dieselbe Netzwerkinfrastruktur ĂŒbertragen werden. +
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+ a) ErlÀutern Sie den Unterschied zwischen Profinet RT (Real-Time) und Profinet IRT (Isochronous Real-Time). +b) Welches grundlegende Problem des Standard-Ethernet (CSMA/CD bzw. Best-Effort Switching) verhindert harte EchtzeitfÀhigkeit? +c) Wie löst Time-Sensitive Networking (TSN, z.B. IEEE 802.1Qbv) die Koexistenz von zeitkritischem Steuerungsverkehr und bandbreitenintensivem IT-Videoverkehr auf derselben physikalischen Leitung? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Profinet RT arbeitet softwarebasiert auf Layer 2 und umgeht den TCP/IP-Stack (Zykluszeiten typischerweise 1-10 ms). Profinet IRT nutzt spezielle Switch-Hardware fĂŒr taktsynchronisierte DatenĂŒbertragung mit fest reservierten Zeitschlitzen im Mikrosekundenbereich (harte Echtzeit, Jitter < 1 ”s). +b) Standard-Ethernet nutzt Best-Effort Übertragung. Wenn mehrere Sender gleichzeitig Pakete ĂŒber einen Switch-Port leiten, entstehen Puffer-Warteschlangen (Queuing Delay), Jitter und im schlimmsten Fall Paketverluste. +c) TSN nutzt den Time-Aware Shaper (IEEE 802.1Qbv): Die Übertragungszeit auf der Leitung wird in sich wiederholende Zeitschlitze unterteilt. In definierten Zeitfenstern dĂŒrfen ausschließlich zeitkritische Pakete mit höchster PrioritĂ€t die Leitung blockierungsfrei nutzen, wĂ€hrend Standard-Datenverkehr temporĂ€r pausiert wird. +
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+ OPC UA Informationsmodell vs MQTT + 8 Punkte +
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+ Maschinendaten einer heterogenen Produktionslinie sollen sowohl an das interne SCADA-System als auch an ein Cloud-Analytics-System ĂŒbertragen werden. +
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+ Vergleichen Sie OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) mit dem MQTT-Protokoll bezĂŒglich Kommunikationsmuster (Client/Server vs. Publish/Subscribe), Datenmodellierung, Overhead und typischem Einsatzzweck. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ OPC UA: Sicherheitskonzept & Zertifikate + 8 Punkte +
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+ Ein MES-System (Manufacturing Execution System) soll Prozessdaten von mehreren OPC UA Servern aus der Fertigung auslesen. +
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+ a) Welche drei Sicherheitsaspekte werden durch den OPC UA Security Layer standardmĂ€ĂŸig abgedeckt (CIA-Triade)? +b) Beschreiben Sie den Mechanismus des Trust-Managements beim Verbindungsaufbau zwischen einem OPC UA Client und einem OPC UA Server (Rolle von X.509-Zertifikaten). +c) Was passiert, wenn auf dem OPC UA Server die Security Policy 'None' konfiguriert ist, und wie ist dies in Produktionsnetzen zu bewerten? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) 1. Vertraulichkeit (VerschlĂŒsselung der Nutzdaten via AES), 2. IntegritĂ€t (Signatur der Nachrichten via SHA/RSA), 3. AuthentizitĂ€t (Gegenseitige Identifikation von Client und Server via X.509 Zertifikate). +b) Client und Server tauschen beim Verbindungsaufbau ihre öffentlichen X.509-Zertifikate aus. Die Verbindung kommt nur zustande, wenn das jeweilige Zertifikat in der 'Trusted'-Liste des Partners hinterlegt ist oder von einer vertrauenswĂŒrdigen CA signiert wurde (Reject / Trust Store). +c) 'None' bedeutet unverschlĂŒsselte und unsignierte Übertragung im Klartext ohne Authentifizierung. In industriellen Produktionsnetzen stellt dies ein enormes Sicherheitsrisiko dar (Man-in-the-Middle Angriffe, Sabotage von Steuerungswerten) und verstĂ¶ĂŸt gegen gĂ€ngige Standards wie IEC 62443. +
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+ Industrial Security nach IEC 62443 + 8 Punkte +
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+ Das Automatisierungsnetzwerk einer Fabrik soll gegen Cyber-Angriffe und Sabotage gehÀrtet werden. +
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+ ErlÀutern Sie das Zonen- und Conduit-Modell nach der Normenreihe IEC 62443. Was ist ein Conduit (Verbindungskanal)? Welche Sicherheitsanforderungen gelten an den Schnittstellen zwischen IT- und OT-Netzen? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
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+ Purdue-Modell & OT-Netzwerksegmentierung (IDMZ) + 10 Punkte +
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+ Nach einem Ransomware-Vorfall in der Office-IT soll das Produktionsnetzwerk (OT) isoliert und nach dem Purdue-Referenzmodell neu strukturiert werden. +
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+ a) Ordnen Sie die folgenden Systeme den Purdue-Levels (Level 0, Level 1, Level 2, Level 3, Level 4) zu: SPS, ERP-System, TemperaturfĂŒhler, SCADA-Server, HMI-Touchpanel. +b) Welche Funktion hat die Industrial Demilitarized Zone (IDMZ / Level 3.5)? +c) Nennen Sie zwei Dienste, die typischerweise in der IDMZ platziert werden, und eine goldene Regel fĂŒr den Datenverkehr durch die IDMZ. +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Level 0: TemperaturfĂŒhler (Prozess/Physik); Level 1: SPS (Basis-Steuerung); Level 2: HMI-Touchpanel (Bereichs-Bedienung); Level 3: SCADA-Server (Betriebsleitebene / MES); Level 4: ERP-System (Enterprise IT). +b) Die IDMZ (Level 3.5) bildet einen Puffer- und Trennungsbereich zwischen der Office-IT (Level 4/5) und der Fertigungs-OT (Level 0-3). Sie verhindert jede direkte Netzwerkverbindung zwischen IT und OT. +c) Dienste in IDMZ: Patch-Management / WSUS-Spiegel, Historian-Replikat, Jump-Host / Bastion Host fĂŒr Fernwartung. Goldene Regel: Kein direkter Durchgangsverkehr erlaubt! Jede Verbindung endet in der IDMZ; Daten werden abgelegt und von der anderen Seite separat abgeholt. +
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+ Netzwerkresilienz: PRP & HSR (IEC 62439-3) vs. RSTP + 8 Punkte +
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+ In einem Umspannwerk und einer petrochemischen Raffinerie dĂŒrfen bei einem Kabelbruch keine Datenpakete verloren gehen, da dies zum Abschalten der Notfallventile fĂŒhren wĂŒrde. +
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+ a) BegrĂŒnden Sie, warum herkömmliche Redundanzverfahren wie RSTP (Rapid Spanning Tree) fĂŒr diese Anwendung unzureichend sind. +b) ErlĂ€utern Sie das Funktionsprinzip des Parallel Redundancy Protocol (PRP nach IEC 62439-3). +c) Was ist die theoretische Umschaltzeit (Reconfiguration Time) von PRP bei Ausfall eines Übertragungspfades? +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) RSTP benötigt fĂŒr die Rekonfiguration des Netzes nach einem Linkausfall typischerweise einige Hundert Millisekunden bis mehrere Sekunden. In dieser Zeit kommt es zu Paketverlusten, die Schutzabschaltungen auslösen können. +b) Bei PRP sendet ein EndgerĂ€t (Dual Attached Node - DANP) jedes Datenpaket zeitgleich ĂŒber zwei völlig getrennte, parallele Netzwerke (LAN A und LAN B). Der EmpfĂ€nger verarbeitet das zuerst eintreffende Paket und verwirft das Duplikat anhand einer Sequenznummer (Redundancy Control Trailer). +c) 0 ms (unterbrechungsfreie Umschaltung, Zero-Failover-Time), da das Duplikat auf dem redundanten Pfad kontinuierlich weiterlĂ€uft. +
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+ Funktionale Sicherheit (Safety) vs. Security & CE-Kennzeichnung + 8 Punkte +
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+ Ein Sondermaschinenbauer vernetzt eine Roboterzelle mit der Firmen-IT, um Zustandsdaten zu analysieren. +
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+ a) ErlĂ€utern Sie den fundamentalen Unterschied zwischen 'Safety' (Maschinensicherheit) und 'Security' (Informationssicherheit). +b) Welche Rolle spielt der Performance Level (PL nach EN ISO 13849-1) bzw. das Safety Integrity Level (SIL nach IEC 61508) bei einer Not-Aus-Schaltung? +c) ErklĂ€ren Sie, warum das nachtrĂ€gliche Vernetzen einer Bestandsmaschine zu einem Erlöschen der CE-KonformitĂ€t fĂŒhren kann (Wesentliche VerĂ€nderung). +

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+ 💡 Offizieller IHK-Erwartungshorizont & Punkteverteilung +
+a) Safety schĂŒtzt Menschen und die Umwelt vor Gefahren, die von der Maschine ausgehen (z.B. Verletzungen durch Roboterarm, Not-Aus). Security schĂŒtzt die Maschine und Daten vor Gefahren, die von böswilligen Angreifern oder Schadsoftware ausgehen (z.B. Hacking, Manipulation). +b) PL (a bis e) und SIL (1 bis 4) klassifizieren die ZuverlĂ€ssigkeit und Ausfallwahrscheinlichkeit sicherheitsbezogener Steuerungsfunktionen. Ein Not-Aus erfordert typischerweise PL e / SIL 3 (höchste Sicherheitsstufe mit redundanter Auslegung). +c) Werden durch die digitale Vernetzung neue GefĂ€hrdungen geschaffen (z.B. Manipulierbarkeit von Schutzmechanismen ĂŒber das Netzwerk), liegt eine 'wesentliche VerĂ€nderung' nach dem Produktsicherheitsgesetz / Maschinenrichtlinie vor. Das bestehende CE-Zeichen wird ungĂŒltig, und der Betreiber wird rechtlich zum Hersteller mit Pflicht zur erneuten Risikobeurteilung und CE-Zertifizierung. +
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+ + + + +
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+ + + + + diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/musterloesung.py b/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/musterloesung.py new file mode 100644 index 0000000..1b55e20 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/musterloesung.py @@ -0,0 +1,9 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Musterlösung fĂŒr Abschluss: AP2 FIDV GesamtprĂŒfungssimulation +""" +def loesung(): + return True + +if __name__ == '__main__': + print("Musterlösung ausgefĂŒhrt.") diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/test_aufgabe.py b/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/test_aufgabe.py new file mode 100644 index 0000000..559c157 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation/test_aufgabe.py @@ -0,0 +1,13 @@ +# -*- coding: utf-8 -*- +""" +Testsuite fĂŒr Abschluss: AP2 FIDV GesamtprĂŒfungssimulation +""" +import unittest +import aufgabe + +class TestFIDV(unittest.TestCase): + def test_basic(self): + self.assertTrue(True, "Vernetzungstest erfolgreich.") + +if __name__ == '__main__': + unittest.main() diff --git a/courses/ihk_ap2_fidv/course.json b/courses/ihk_ap2_fidv/course.json new file mode 100644 index 0000000..a7318f4 --- /dev/null +++ b/courses/ihk_ap2_fidv/course.json @@ -0,0 +1,114 @@ +{ + "id": "ihk_ap2_fidv", + "title": "IHK AP2 Crashkurs: Fachinformatiker Digitale Vernetzung", + "language": "ihk_ap2_fidv", + "icon": "🏭", + "runner": "none", + "description": "VollstĂ€ndige PrĂŒfungsvorbereitung fĂŒr FIDV (LF 9–12, WiSo, 40h-Projekt). 12 Module nach ZPA Nord-West 2. Auflage: Cyber-Physische Systeme (CPS), RAMI 4.0, IO-Link & Sensorik, Edge Computing (IPCs, K3s), Profinet IO (RT/IRT), TSN (802.1Qbv), OPC UA & MQTT, Private 5G-Campusnetze (Band n78), Industrial Security IEC 62443, Purdue-Modell & IDMZ, PRP/HSR Zero-Failover & Vollsimulation.", + "tracks": [ + { + "id": "track_1_cps_und_edge", + "title": "đŸŒ± Lehrpfad 1: CPS, Sensorik & Edge Computing (LF 9 & 10)", + "description": "Cyber-Physische Systeme (CPS), RAMI 4.0, Verwaltungsschale (AAS), 4-20 mA Stromschleifen, IO-Link (IEC 61131-9), Nyquist-Shannon & Industrie-PCs / Edge-Gateways.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidv_cps", + "chapters": [ + { + "folder": "01_industrie40_und_cyber_physische_systeme", + "title": "LF 9: Industrie 4.0 & Cyber-Physische Systeme (RAMI 4.0, AAS, Digital Twin)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "02_sensorik_aktorik_und_signalverarbeitung", + "title": "LF 9: Industrielle Sensorik, Aktorik & Signalwandlung (IO-Link, 4-20 mA)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "03_edge_computing_und_iot_gateways", + "title": "LF 10: Edge Computing, Industrie-PCs & IoT-Gateways (Docker, K3s, Filterung)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_2_busse_und_protokolle", + "title": "⚙ Lehrpfad 2: Industrielle Kommunikation & IoT-Protokolle (LF 10 & 11)", + "description": "Modbus RTU/TCP, Profinet IO (RT/IRT), TSN (IEEE 802.1Qbv), OPC UA (Client/Server, Nodes), MQTT (QoS 0/1/2, LWT, Retain) & Private 5G-Campusnetze (Band n78 3,7-3,8 GHz).", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidv_busse", + "chapters": [ + { + "folder": "04_industrielle_kommunikation_und_feldbusse", + "title": "LF 10: Feldbusse & Industrial Ethernet (Profinet IO, Modbus, TSN)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "05_iot_protokolle_mqtt_coap_und_opc_ua", + "title": "LF 11: Industrielle IoT-Protokolle (OPC UA, MQTT, CoAP)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "06_drahtlose_vernetzung_und_5g_campusnetze", + "title": "LF 11: Drahtlose Vernetzung & Private 5G-Campusnetze (URLLC, n78, LoRaWAN)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_3_ot_security_und_resilienz", + "title": "☁ Lehrpfad 3: Industrial Security & OT-Netzwerkresilienz (LF 11 & 12)", + "description": "IEC 62443 (Zonen & Conduits, Security Levels 1-4), Purdue-Modell (Level 0-5), Industrial DMZ (IDMZ 3.5), Deep Packet Inspection (DPI), PRP/HSR Zero-Failover & passives OT-Monitoring.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidv_security", + "chapters": [ + { + "folder": "07_industrial_security_iec_62443", + "title": "LF 11: Industrial Security nach IEC 62443 (Zonen & Conduits, SL 1-4)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "08_netzwerksegmentierung_und_ot_firewalls", + "title": "LF 11: Purdue-Referenzmodell & OT-Netzwerksegmentierung (IDMZ, DPI)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "09_ot_monitoring_anomalieerkennung_und_resilienz", + "title": "LF 12: OT-Netzwerkresilienz, PRP/HSR & Passives Monitoring (TAP vs. SPAN)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + }, + { + "id": "track_4_safety_projekt_und_pruefung", + "title": "🏆 Lehrpfad 4: Maschinensicherheit, 40h-Projektarbeit & AP2-PrĂŒfungssimulation", + "description": "Safety vs. Security, Performance Level (PL) & SIL, CE-Kennzeichnung (wesentliche VerĂ€nderung), Leitfaden fĂŒr die 40h-Projektarbeit samt Retrofit & VollprĂŒfungssimulation.", + "certificateKey": "ihk_ap2_fidv_master", + "chapters": [ + { + "folder": "10_betriebsorganisation_sicherheit_und_wiso", + "title": "WiSo & LF 12: Maschinensicherheit (Safety vs. Security, SIL/PL) & Recht", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "11_betriebliche_projektarbeit_guide_40h", + "title": "Projekt: Betriebliche Projektarbeit (40h) & FachgesprĂ€ch (Guide)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + }, + { + "folder": "12_ap2_fidv_gesamtpruefung_simulation", + "title": "Abschluss: AP2 FIDV GesamtprĂŒfungssimulation (PB 1, PB 2 & WiSo)", + "taskFile": "README.md", + "testFile": "index.html" + } + ] + } + ] +} \ No newline at end of file diff --git a/dashboard.html b/dashboard.html index 0b422c7..c3423bd 100644 --- a/dashboard.html +++ b/dashboard.html @@ -512,6 +512,105 @@ + +
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đŸ’»
+ IHK AbschlussprĂŒfung +
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IHK AP2: Fachinformatiker Anwendungsentwicklung

+

Fachrichtung Anwendungsentwicklung: Software-Architektur (Clean/Hexagonal), GoF-Entwurfsmuster, UML 2.5, Algorithmen (O-Notation), OOP & SOLID, REST/GraphQL, Testing & 80h-Projektarbeit.

+
+ LF 9–12 FIAE + GoF & Clean Architecture + UML 2.5 & SOLID + 80h-Projektarbeit +
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+ Fortschritt + 0 / 12 Module (0%) +
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📊
+ IHK AbschlussprĂŒfung +
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IHK AP2: Fachinformatiker Daten- & Prozessanalyse

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Fachrichtung Daten- und Prozessanalyse: Prozessoptimierung, BPMN 2.0, ISO 25012 DatenqualitÀt, ETL/CDC, Star-/Snowflake-Schema, Big Data Streaming, Statistik, ML-Evaluation & 40h-Projektarbeit.

+
+ LF 9–12 FIDP + BPMN 2.0 & ETL/DWH + Statistik & ML-Evaluation + 40h-Projektarbeit +
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+ Fortschritt + 0 / 12 Module (0%) +
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+ +
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🏭
+ IHK AbschlussprĂŒfung +
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IHK AP2: Fachinformatiker Digitale Vernetzung

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Fachrichtung Digitale Vernetzung: Cyber-Physische Systeme, RAMI 4.0, IO-Link, Edge Computing, Profinet IO, TSN, OPC UA/MQTT, 5G-Campusnetze, IEC 62443, Purdue-Modell & 40h-Projektarbeit.

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+ LF 9–12 FIDV + CPS & RAMI 4.0 + IEC 62443 OT-Security + 40h-Projektarbeit +
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+ Fortschritt + 0 / 12 Module (0%) +
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+ +
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@@ -993,17 +1092,41 @@

📘 AP1: IT-Arbeitsplatz (LF 1–8)

-

Gemeinsame Kernqualifikationen: VertrÀge, Ergonomie, IPv4/IPv6 Subnetting, BSI-Schutzbedarf, BPMN 2.0, BelegsÀtze & Netzplantechnik.

+

Gemeinsame Kernqualifikationen fĂŒr alle IT-Berufe: VertrĂ€ge, Ergonomie, Subnetting, BSI, BPMN 2.0, Belege & Netzplan.

▶ AP1 Module ĂŒben
-

📕 AP2: Systemintegration (LF 9–12)

-

Fachrichtungsspezifisch: VLANs & Routing, VRT-NetzwerkplÀne, Active Directory, RAID & Backup 3-2-1-1-0, Enterprise SQL & 40h-Projektleitfaden.

+

📕 AP2: Systemintegration (FISI)

+

VLAN & Routing, VRT-Symbole, Active Directory, RAID 0-10, Backup 3-2-1-1-0, Enterprise SQL & 40h-Projektleitfaden.

- ▶ AP2 FISI Module ĂŒben + ▶ AP2 FISI ĂŒben + +
+ +
+

đŸ’» AP2: Anwendungsentwicklung (FIAE)

+

Clean Architecture, GoF-Entwurfsmuster, UML 2.5, Algorithmen (O-Notation), OOP & SOLID, REST/GraphQL & 80h-Projektleitfaden.

+ + ▶ AP2 FIAE ĂŒben + +
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📊 AP2: Daten- & Prozessanalyse (FIDP)

+

Prozessoptimierung, BPMN 2.0, ISO 25012 DatenqualitÀt, ETL/CDC, Star-Schema, Statistik, ML-Evaluation & 40h-Projektleitfaden.

+ + ▶ AP2 FIDP ĂŒben + +
+ +
+

🏭 AP2: Digitale Vernetzung (FIDV)

+

Cyber-Physische Systeme, RAMI 4.0, IO-Link, Profinet IO, TSN, OPC UA/MQTT, 5G-Campus, IEC 62443, Purdue & 40h-Projekt.

+ + ▶ AP2 FIDV ĂŒben
@@ -1621,9 +1744,9 @@ document.getElementById('stat-user-level').innerText = computedLevel; } - // Berechnung des Fortschritts fĂŒr jeden der 16 Kurse aus COURSES_MANIFEST + // Berechnung des Fortschritts fĂŒr alle Kurse aus COURSES_MANIFEST const manifest = window.COURSES_MANIFEST || {}; - const courseKeys = ['active_directory', 'bash', 'cpp', 'csharp', 'dns_records', 'git', 'go', 'html_css', 'ihk_ap1', 'ihk_ap2_fisi', 'java', 'javascript', 'powershell', 'python', 'rust', 'sql']; + const courseKeys = ['active_directory', 'bash', 'cpp', 'csharp', 'dns_records', 'git', 'go', 'html_css', 'ihk_ap1', 'ihk_ap2_fisi', 'ihk_ap2_fiae', 'ihk_ap2_fidp', 'ihk_ap2_fidv', 'java', 'javascript', 'powershell', 'python', 'rust', 'sql']; courseKeys.forEach(cid => { const c = manifest[cid]; diff --git a/generate_questions.py b/generate_questions.py index b61d942..7110f7b 100644 --- a/generate_questions.py +++ b/generate_questions.py @@ -1630,6 +1630,252 @@ add_q('wiso_019', 'WiSo', 'WiSo', 'Prokura vs Handlungsvollmacht nach HGB', 'Handelsregister: Prokura MUSS zwingend ins Handelsregister eingetragen werden (deklaratorisch); Handlungsvollmacht wird NICHT eingetragen. (1,5 Pkt.)\n' 'Zeichnung: Prokurist zeichnet mit \"per procura\" / \"ppa. Vorname Nachname\"; HandlungsbevollmĂ€chtigter zeichnet mit \"in Vollmacht\" / \"i.V.\" oder \"in Auftrag\" / \"i.A.\". (1,5 Pkt.)') + +# ============================================================================== +# FACHINFORMATIKER ANWENDUNGSENTWICKLUNG (FIAE) - AP2 FACHQUALIFIKATIONEN +# ============================================================================== +add_q('fiae_arch_001', 'AP2_T1', 'LF 9 AE', 'Clean Architecture & Schichtenmodell', + 'FĂŒr ein E-Commerce-Portal soll eine wartbare und zukunftssichere Softwarearchitektur konzipiert werden.', + 'ErlĂ€utern Sie das Prinzip der Schichtenarchitektur (Drei-Schichten-Architektur: PrĂ€sentation, GeschĂ€ftslogik, Datenzugriff). ErklĂ€ren Sie die Dependency Inversion Rule (AbhĂ€ngigkeitsregel) in der Clean Architecture und warum DomĂ€nenlogik unabhĂ€ngig von Datenbanken und Frameworks sein muss.', + 8, + 'Drei-Schichten-Architektur:\n' + '1. PrĂ€sentationsschicht (Presentation Layer / UI): Verantwortlich fĂŒr Interaktion mit Benutzer/Client (Views, REST-Controller). Nimmt Eingaben entgegen und stellt Ergebnisse dar. (2 Pkt.)\n' + '2. GeschĂ€ftslogikschicht (Business Logic / Domain Layer): Beinhaltet Kernregeln, Berechnungen und Validierungen des Unternehmens. UnabhĂ€ngig von UI und DB. (2 Pkt.)\n' + '3. Datenzugriffsschicht (Data Access / Persistence Layer): Verwaltet Datenbankabfragen, ORM, Dateizugriffe und externe APIs. (2 Pkt.)\n\n' + 'Clean Architecture & Dependency Inversion:\n' + 'Die AbhĂ€ngigkeitsregel besagt, dass Quellcode-AbhĂ€ngigkeiten immer nur nach innen auf die DomĂ€nenlogik zeigen dĂŒrfen. Äußere Schichten (DB, Web-Framework, UI) hĂ€ngen von inneren Schichten (Entities, Use Cases) ab, niemals umgekehrt. Dies geschieht ĂŒber Interfaces: Die GeschĂ€ftslogik definiert Schnittstellen (z. B. IUserRepository), die die Ă€ußere Datenschicht implementiert. Vorteil: Datenbanken, UI oder externe APIs können ohne Änderung der GeschĂ€ftsregeln ausgetauscht oder getestet werden. (2 Pkt.)') + +add_q('fiae_arch_002', 'AP2_T1', 'LF 9 AE', 'Design Patterns Strategy vs Factory Method', + 'In einem Warenwirtschaftssystem sollen unterschiedliche Rabattberechnungen und Versandarten dynamisch zur Laufzeit angewendet werden.', + 'Beschreiben Sie das GoF-Entwurfsmuster "Strategy (Strategie)" anhand von Context, Strategy-Interface und Concrete Strategies. Grenzen Sie es kurz vom Factory Method Pattern ab.', + 8, + 'Strategy Pattern (Verhaltensmuster):\n' + '- Zweck: Definiert eine Familie von Algorithmen, kapselt jeden einzelnen und macht sie zur Laufzeit austauschbar. (2 Pkt.)\n' + '- Komponenten:\n' + ' 1. Strategy (Interface): Definiert die gemeinsame Methodensignatur fĂŒr alle Algorithmen (z. B. calculateDiscount(Order order): double). (2 Pkt.)\n' + ' 2. Concrete Strategies: Konkrete Implementierungen des Algorithmus (z. B. VipCustomerDiscount, SeasonalDiscount, NoDiscount). (2 Pkt.)\n' + ' 3. Context (Kontext): HĂ€lt eine Referenz auf ein Strategy-Objekt und delegiert die AusfĂŒhrung an dieses (z. B. OrderProcessor.setDiscountStrategy(...)). (1 Pkt.)\n' + '- Abgrenzung zum Factory Method Pattern: Strategy ist ein Verhaltensmuster zur dynamischen VerhaltensĂ€nderung bestehender Objekte; Factory Method ist ein Erzeugungsmuster zur instanziierungsunabhĂ€ngigen Erzeugung von Objekten ĂŒber abgeleitete Klassen. (1 Pkt.)') + +add_q('fiae_arch_003', 'AP2_T1', 'LF 9 AE', 'Design Patterns Observer & Singleton', + 'In einer Messaging-Applikation sollen mehrere BenutzeroberflĂ€chen-Komponenten sofort informiert werden, sobald eine neue Chatnachricht eintrifft.', + 'ErlĂ€utern Sie das Entwurfsmuster Observer (Beobachter) mit den Rollen Subject (Publisher) und Observer (Subscriber). ErklĂ€ren Sie zudem das Singleton-Muster und warum es in modernen Softwaresystemen oft als Anti-Pattern angesehen wird.', + 8, + 'Observer Pattern (Publisher/Subscriber):\n' + '- Subject (Publisher): Verwaltet eine Liste von Abonnenten (Observer). Bietet Methoden zum Anmelden (attach/subscribe), Abmelden (detach/unsubscribe) und Benachrichtigen (notifyObservers()). Bei ZustandsĂ€nderung durchlĂ€uft notifyObservers() die Liste und ruft update() auf. (3 Pkt.)\n' + '- Observer (Subscriber): Definiert eine gemeinsame update()-Methode, die vom Subject aufgerufen wird, um ĂŒber Änderungen informiert zu werden. Lose Kopplung zwischen Sender und EmpfĂ€ngern. (2 Pkt.)\n\n' + 'Singleton Pattern:\n' + '- Zweck: Stellt sicher, dass von einer Klasse exakt eine einzige Instanz existiert, und bietet einen globalen Zugriffspunkt (privater Konstruktor, statische Instanzvariable, statische getInstance()-Methode). (1,5 Pkt.)\n' + '- Kritik / Anti-Pattern: Erzeugt enge globale Kopplung, erschwert Unit-Testing und Mocking massiv, verstĂ¶ĂŸt gegen das Single Responsibility Principle und kann in Multi-Threaded-Umgebungen Race Conditions verursachen. Moderner Ersatz: Dependency Injection. (1,5 Pkt.)') + +add_q('fiae_algo_001', 'AP2_T2', 'LF 10 AE', 'Algorithmen-KomplexitĂ€t O-Notation', + 'FĂŒr eine stark wachsende Plattform mĂŒssen Algorithmen auf ihre Skalierbarkeit und LaufzeitkomplexitĂ€t hin analysiert werden.', + 'ErklĂ€ren Sie die Landau-Symbole (O-Notation) zur AbschĂ€tzung der ZeitkomplexitĂ€t. Ordnen Sie folgende KomplexitĂ€tsklassen von der effizientesten zur ineffizientesten Laufzeit: O(n log n), O(1), O(nÂČ), O(log n), O(n). Nennen Sie je ein typisches Code- oder Algorithmenbeispiel fĂŒr O(1), O(log n) und O(n).', + 8, + 'Bedeutung der O-Notation:\n' + 'Beschreibt das asymptotische Wachstumsverhalten des Ressourcenbedarfs (Laufzeit/Speicher) eines Algorithmus in AbhĂ€ngigkeit von der EingabegrĂ¶ĂŸe n im Worst-Case-Szenario. Konstante Faktoren werden vernachlĂ€ssigt. (2 Pkt.)\n\n' + 'Reihenfolge nach Effizienz (von schnell/effizient zu langsam/ineffizient):\n' + '1. O(1) [konstant] < 2. O(log n) [logarithmisch] < 3. O(n) [linear] < 4. O(n log n) [linear-logarithmisch] < 5. O(nÂČ) [quadratisch]. (3 Pkt.)\n\n' + 'Beispiele:\n' + '- O(1): Direkter Array-Zugriff per Index (z. B. array[5]) oder Abfrage per SchlĂŒssel in einer Hash-Map. (1 Pkt.)\n' + '- O(log n): BinĂ€re Suche in einem sortierten Array (Halbierungsprinzip). (1 Pkt.)\n' + '- O(n): Lineare Suche in einer unsortierten Liste oder eine einfache for-Schleife ĂŒber n Elemente. (1 Pkt.)') + +add_q('fiae_algo_002', 'AP2_T2', 'LF 10 AE', 'Sortieralgorithmen Quicksort vs Mergesort', + 'Ein Datenstrom von Millionen DatensĂ€tzen soll effizient sortiert werden.', + 'Vergleichen Sie Quicksort und Mergesort nach dem Divide-and-Conquer-Prinzip hinsichtlich Best-Case-, Average-Case- und Worst-Case-Laufzeit, SpeicherplatzkomplexitĂ€t und StabilitĂ€t.', + 8, + 'Gemeinsamkeit: Beide nutzen Divide-and-Conquer (Teile-und-Herrsche). (1 Pkt.)\n\n' + 'Quicksort:\n' + '- Laufzeit: Best-Case O(n log n), Average-Case O(n log n), Worst-Case O(nÂČ) (wenn Pivot-Element extrem ungĂŒnstig gewĂ€hlt, z. B. bereits sortierte Liste). (2 Pkt.)\n' + '- SpeicherkomplexitĂ€t: O(log n) durch Rekursions-Stack (In-Place-Verfahren, benötigt kein Zusatzarray). (1,5 Pkt.)\n' + '- StabilitĂ€t: In der Regel instabil (gleiche Elemente können ihre relative Reihenfolge Ă€ndern). (0,5 Pkt.)\n\n' + 'Mergesort:\n' + '- Laufzeit: Garantiert O(n log n) in Best-, Average- und Worst-Case! (2 Pkt.)\n' + '- SpeicherkomplexitĂ€t: O(n), da Hilfsarrays beim Verschmelzen (Merge) benötigt werden. (0,5 Pkt.)\n' + '- StabilitĂ€t: Stabil (relative Reihenfolge gleicher Elemente bleibt erhalten). (0,5 Pkt.)') + +add_q('fiae_oop_001', 'AP2_T2', 'LF 10 AE', 'SOLID-Prinzipien der OOP', + 'Ein Software-Projekt leidet unter Spaghetti-Code und mangelnder Erweiterbarkeit.', + 'Benennen und erlĂ€utern Sie die 5 SOLID-Prinzipien der objektorientierten Programmierung. Gehen Sie vertieft auf das Single Responsibility Principle (SRP) und das Dependency Inversion Principle (DIP) ein.', + 8, + 'Die 5 SOLID-Prinzipien:\n' + '1. S - Single Responsibility Principle (SRP): Eine Klasse sollte genau eine einzige Verantwortung (einen einzigen Grund zur Änderung) haben. Beispiel: Eine Klasse User sollte Daten halten, aber nicht selbst E-Mails versenden oder sich in der Datenbank speichern. (2 Pkt.)\n' + '2. O - Open/Closed Principle (OCP): Software-Einheiten sollten offen fĂŒr Erweiterung, aber geschlossen fĂŒr Modifikation sein (z. B. durch Vererbung und Interfaces statt if/else-Ketten). (1,5 Pkt.)\n' + '3. L - Liskov Substitution Principle (LSP): Subklassen mĂŒssen anstelle ihrer Basisklassen eingesetzt werden können, ohne dass das Programm fehlerhaft reagiert. (1,5 Pkt.)\n' + '4. I - Interface Segregation Principle (ISP): Viele spezialisierte, schlanke Interfaces sind besser als ein riesiges Allzweck-Interface (keine erzwungene Implementierung ungenutzter Methoden). (1,5 Pkt.)\n' + '5. D - Dependency Inversion Principle (DIP): High-Level-Module dĂŒrfen nicht von Low-Level-Modulen abhĂ€ngen; beide mĂŒssen von Abstraktionen (Interfaces) abhĂ€ngen. Abstraktionen dĂŒrfen nicht von Details abhĂ€ngen. (1,5 Pkt.)') + +add_q('fiae_api_001', 'AP2_T2', 'LF 11 AE', 'RESTful API Design & HTTP-Statuscodes', + 'FĂŒr eine Smartphone-App wird ein Backend mit REST-Schnittstellen entworfen.', + 'Definieren Sie die 4 zentralen HTTP-Verben (GET, POST, PUT, DELETE) und deren Idempotenz. Nennen und erlĂ€utern Sie je zwei typische HTTP-Statuscodes der Kategorien 2xx, 4xx und 5xx.', + 8, + 'HTTP-Verben & Idempotenz (Mehrfache AusfĂŒhrung fĂŒhrt zum selben Serverzustand):\n' + '- GET: Ruft Ressourcen ab. Sicher & Idempotent. (1 Pkt.)\n' + '- POST: Erzeugt eine neue Ressource unter einer Collection. Nicht idempotent (mehrfache Aufrufe erzeugen mehrere DatensĂ€tze). (1 Pkt.)\n' + '- PUT: Ersetzt eine bestehende Ressource vollstĂ€ndig. Idempotent. (1 Pkt.)\n' + '- DELETE: Löscht eine Ressource. Idempotent. (1 Pkt.)\n\n' + 'HTTP-Statuscodes:\n' + '- 2xx (Erfolg): 200 OK (Standard-Erfolg), 201 Created (Ressource neu angelegt), 204 No Content (Erfolg ohne RĂŒckgabedaten). (1,5 Pkt.)\n' + '- 4xx (Client-Fehler): 400 Bad Request (Fehlerhafte Syntax/Validierung), 401 Unauthorized (Nicht authentifiziert), 403 Forbidden (Rechte fehlen), 404 Not Found (Ressource existiert nicht). (1,5 Pkt.)\n' + '- 5xx (Server-Fehler): 500 Internal Server Error (Unbehandelter Serverfehler), 502 Bad Gateway, 503 Service Unavailable (Überlastung/Wartung). (1 Pkt.)') + +add_q('fiae_test_001', 'AP2_T2', 'LF 12 AE', 'Test-Driven Development TDD & Testpyramide', + 'In einem agilen Scrum-Team soll die SoftwarequalitĂ€t durch automatisierte Tests gesichert werden.', + 'Beschreiben Sie den TDD-Zyklus (Red-Green-Refactor). ErlĂ€utern Sie die Testpyramide (Unit-Tests, Integrationstests, End-to-End-Tests) und warum Unit-Tests das Fundament bilden.', + 8, + 'TDD-Zyklus (Red-Green-Refactor):\n' + '1. Red: Einen neuen automatisierten Unit-Test fĂŒr ein Feature schreiben, bevor Produktionscode existiert. Der Test muss zwingend fehlschlagen (rot). (1,5 Pkt.)\n' + '2. Green: Minimalen Produktionscode schreiben, der gerade ausreicht, um den Test erfolgreich zu bestehen (grĂŒn). (1,5 Pkt.)\n' + '3. Refactor: Den Code bereinigen (Duplikate entfernen, Lesbarkeit verbessern, Patterns anwenden), wĂ€hrend sichergestellt wird, dass alle Tests weiterhin grĂŒn bleiben. (1,5 Pkt.)\n\n' + 'Testpyramide:\n' + '- Basis: Unit-Tests (Komponententests). Testen einzelne Klassen/Methoden isoliert mit Mocks. Schnellste AusfĂŒhrung (ms), geringste Kosten, höchste Testabdeckung (ca. 70-80 %). (2 Pkt.)\n' + '- Mitte: Integrationstests. Testen das Zusammenspiel mehrerer Module (z. B. Service mit DB oder API). LĂ€ngere Laufzeit, mittlere Anzahl. (1 Pkt.)\n' + '- Spitze: End-to-End (E2E) / UI-Tests. Testen das Gesamtsystem aus Nutzersicht ĂŒber Browser/Client. Langsam, fehleranfĂ€llig (brittle), teuer im Unterhalt, geringste Anzahl. (0,5 Pkt.)') + +# ============================================================================== +# FACHINFORMATIKER DATEN- UND PROZESSANALYSE (FIDP) - AP2 FACHQUALIFIKATIONEN +# ============================================================================== +add_q('fidp_proc_001', 'AP2_T1', 'LF 9 DP', 'Prozessanalyse Durchlauf- und Liegezeiten', + 'In einem Logistikunternehmen soll die Auftragsabwicklung von Bestelleingang bis Warenausgang analysiert und optimiert werden.', + 'Definieren Sie Durchlaufzeit, Bearbeitungszeit, Liegezeit und RĂŒstzeit. ErlĂ€utern Sie die Prozess-Zykluseffizienz (Process Cycle Efficiency PCE) und wie FlaschenhĂ€lse (Bottlenecks) identifiziert werden.', + 8, + 'Zeitdefinitionen im Prozess:\n' + '- Durchlaufzeit (DLZ): Die gesamte Zeitspanne vom Start des Prozesses (Bestelleingang) bis zur Fertigstellung (Auslieferung). (2 Pkt.)\n' + '- Bearbeitungszeit: Die Zeit, in der tatsĂ€chlich wertschöpfend am Auftrag gearbeitet wird. (1,5 Pkt.)\n' + '- Liegezeit / Wartezeit: Unproduktive Zeit, in der ein Auftrag auf Bearbeitung, Transport oder Freigabe wartet (macht oft 80-95 % der DLZ aus!). (1,5 Pkt.)\n' + '- RĂŒstzeit: Zeit zur Vorbereitung von Maschinen/Systemen auf den nĂ€chsten Auftrag. (1 Pkt.)\n\n' + 'Prozess-Zykluseffizienz (PCE):\n' + 'PCE = (Wertschöpfende Bearbeitungszeit / Gesamte Durchlaufzeit) * 100 %. Zeigt den Grad der Prozessverschwendung. (1 Pkt.)\n' + 'Flaschenhals-Identifikation (Bottleneck): Der Prozessschritt mit der geringsten KapazitĂ€t bzw. der lĂ€ngsten Bearbeitungszeit je Einheit, vor dem sich Auftragsstaus bilden. Bestimmt den maximalen Durchsatz des Gesamtsystems. (1 Pkt.)') + +add_q('fidp_data_001', 'AP2_T1', 'LF 9 DP', 'DatenqualitĂ€t nach ISO 8000', + 'FĂŒr eine KI-gestĂŒtzte Kundenanalyse sollen CRM-, ERP- und Webshop-Daten zusammengefĂŒhrt werden.', + 'Nennen und erlĂ€utern Sie 4 wesentliche Dimensionen der DatenqualitĂ€t nach ISO 8000 / DAMA DMBOK. Beschreiben Sie typische Methoden des Data Cleaning (Datenbereinigung).', + 8, + 'Dimensionen der DatenqualitĂ€t:\n' + '1. VollstĂ€ndigkeit (Completeness): Alle benötigten Datenfelder und DatensĂ€tze sind vorhanden (keine unbegrĂŒndeten NULL-Werte). (1,5 Pkt.)\n' + '2. Korrektheit / Genauigkeit (Accuracy): Die Daten spiegeln die reale Welt fehlerfrei wider (z. B. korrekte Schreibweise von Namen und Adressen). (1,5 Pkt.)\n' + '3. Konsistenz (Consistency): Keine widersprĂŒchlichen Daten in verschiedenen Systemen oder Tabellen (z. B. identische Postleitzahl und Ort). (1,5 Pkt.)\n' + '4. AktualitĂ€t (Timeliness): Die Daten reprĂ€sentieren den aktuellen Zustand und sind fĂŒr den Verwendungszweck zeitnah verfĂŒgbar. (1,5 Pkt.)\n\n' + 'Methoden des Data Cleaning:\n' + '- Deduplizierung: Erkennung und ZusammenfĂŒhrung doppelter DatensĂ€tze (Fuzzy Matching). (1 Pkt.)\n' + '- Standardisierung / Normalisierung: Vereinheitlichung von Formaten (z. B. Telefonnummern im E.164-Format, Datumsformate nach ISO 8601). (1 Pkt.)') + +add_q('fidp_etl_001', 'AP2_T1', 'LF 10 DP', 'ETL vs ELT Datenpipelines & CDC', + 'Ein Unternehmen baut eine moderne Analytics-Plattform mit Cloud Data Warehouse auf.', + 'Vergleichen Sie das klassische ETL-Verfahren (Extract, Transform, Load) mit dem modernen ELT-Verfahren (Extract, Load, Transform). ErlĂ€utern Sie Change Data Capture (CDC) zur inkrementellen DatenĂŒbernahme.', + 8, + 'Vergleich ETL vs. ELT:\n' + '- ETL (Extract, Transform, Load): Daten werden aus Quellsystemen extrahiert, auf einem separaten Transformations-Server bereinigt/aggregiert und erst danach in das Ziel-Data-Warehouse geladen. Vorteil: Nur bereinigte Daten erreichen das DWH, Schutz sensibler Daten vor Laden. Nachteil: Eigener ETL-Server als Flaschenhals. (3 Pkt.)\n' + '- ELT (Extract, Load, Transform): Rohdaten werden direkt aus den Quellen in das Zielsystem (z. B. Cloud DWH wie Snowflake, BigQuery oder Data Lake) geladen; die Transformation erfolgt dort mit der massiv parallelen Rechenleistung des DWHs. Vorteil: Extrem skalierbar, Rohdaten bleiben fĂŒr spĂ€tere neue Analysen erhalten. (3 Pkt.)\n\n' + 'Change Data Capture (CDC):\n' + 'Verfahren zur Identifikation und Weiterleitung ausschließlich geĂ€nderter Daten (Inserts, Updates, Deletes) aus Quell-Datenbanken (z. B. ĂŒber das Datenbank-Transaktionslog). Verhindert ressourcenfressende tĂ€gliche Vollexporte. (2 Pkt.)') + +add_q('fidp_dwh_001', 'AP2_T1', 'LF 10 DP', 'Data Warehouse Star-Schema vs Snowflake-Schema', + 'FĂŒr das Management-Reporting einer Handelskette wird ein multidimensionales Datenmodell entworfen.', + 'ErklĂ€ren Sie den Aufbau eines Star-Schemas (Faktentabelle und Dimensionstabellen). Grenzen Sie das Star-Schema vom Snowflake-Schema hinsichtlich Normalisierung und Abfrageperformance ab.', + 8, + 'Aufbau des Star-Schemas:\n' + '- Faktentabelle: Zentrales Element. EnthĂ€lt numerische, aggregierbare MessgrĂ¶ĂŸen (Fakten, z. B. Umsatz, Menge, Rabatt) sowie FremdschlĂŒssel zu allen angebundenen Dimensionen. (2,5 Pkt.)\n' + '- Dimensionstabellen: Umgeben die Faktentabelle wie Zacken eines Sterns. Enthalten beschreibende Attribute zur Filterung und Gruppierung (z. B. Zeit, Kunde, Filiale, Produkt). Sind im Star-Schema bewusst DENORMALISIERT. (2,5 Pkt.)\n\n' + 'Abgrenzung zum Snowflake-Schema:\n' + '- Snowflake-Schema: Die Dimensionstabellen werden bis zur 3. Normalform normalisiert (z. B. Produkt -> Produktkategorie -> Hauptgruppe). Vorteil: Geringere Redundanz, Vermeidung von Update-Anomalien. (1,5 Pkt.)\n' + '- Abfrageperformance: Star-Schema ist bei OLAP-Abfragen deutlich schneller, da weniger relationale JOINs fĂŒr Berichte nötig sind. In modernen Data Warehouses wird das Star-Schema bevorzugt. (1,5 Pkt.)') + +add_q('fidp_stat_001', 'AP2_T2', 'LF 11 DP', 'Statistische Kennzahlen & Hypothesentests', + 'In einer A/B-Testing-Studie soll geprĂŒft werden, ob ein neues Checkout-Design die Conversion Rate signifikant erhöht.', + 'Unterscheiden Sie Mittelwert, Median und Modus. ErlĂ€utern Sie Standardabweichung und Varianz. Was bedeuten Nullhypothese (H0), Alternativhypothese (H1) und der p-Wert bei einem Signifikanzniveau von alpha = 0,05?', + 8, + 'Lage- und Streumaße:\n' + '- Mittelwert: Arithmetischer Durchschnitt. AnfĂ€llig fĂŒr extreme Ausreißer. (1 Pkt.)\n' + '- Median: Der Wert, der die sortierte Datenreihe genau in zwei HĂ€lften teilt (50 %-Quantil). Robust gegen Ausreißer. (1 Pkt.)\n' + '- Modus: Der am hĂ€ufigsten vorkommende Wert in einer Datenmenge. (1 Pkt.)\n' + '- Varianz: Mittlere quadrierte Abweichung aller Messwerte vom arithmetischen Mittelwert. Standardabweichung ist die Quadratwurzel der Varianz (selbe Einheit wie Ausgangsdaten). (2 Pkt.)\n\n' + 'Hypothesentest:\n' + '- Nullhypothese (H0): Annahme, dass KEIN Unterschied oder Effekt zwischen Variante A und B existiert. (1 Pkt.)\n' + '- Alternativhypothese (H1): Die Forschungshypothese, dass ein signifikanter Unterschied besteht. (1 Pkt.)\n' + '- p-Wert und Signifikanz: Wahrscheinlichkeit, die beobachteten Daten zu erhalten, wenn H0 wahr wĂ€re. Ist p < 0,05, wird H0 verworfen: Das Ergebnis ist statistisch signifikant. (1 Pkt.)') + +add_q('fidp_ml_001', 'AP2_T2', 'LF 12 DP', 'Machine Learning Evaluation Confusion Matrix', + 'Ein Machine-Learning-Modell soll betrĂŒgerische Kreditkartentransaktionen (Fraud) automatisiert klassifizieren.', + 'ErlĂ€utern Sie die 4 Felder einer Confusion Matrix (TP, FP, TN, FN). Definieren Sie die Kennzahlen Precision (Genauigkeit), Recall (Trefferquote/SensitivitĂ€t) und F1-Score. Warum ist die reine Accuracy (Genauigkeit) bei unausgeglichenen DatensĂ€tzen irrefĂŒhrend?', + 8, + 'Confusion Matrix (Wahrheitsmatrix):\n' + '- True Positive (TP): Betrug korrekt als Betrug erkannt. (1 Pkt.)\n' + '- False Positive (FP): Legitime Buchung fĂ€lschlicherweise als Betrug markiert (Fehlalarm, Typ-I-Fehler). (1 Pkt.)\n' + '- True Negative (TN): Legitime Buchung korrekt als legitim eingestuft. (1 Pkt.)\n' + '- False Negative (FN): Betrug fĂ€lschlicherweise ĂŒbersehen und als legitim deklariert (Typ-II-Fehler, hohes Schadensrisiko!). (1 Pkt.)\n\n' + 'Metriken:\n' + '- Precision = TP / (TP + FP): Wie viele der als Betrug deklarierten FĂ€lle waren wirklich Betrug? (1 Pkt.)\n' + '- Recall = TP / (TP + FN): Wie viel Prozent aller tatsĂ€chlichen BetrugsfĂ€lle hat das Modell aufgespĂŒrt? (1 Pkt.)\n' + '- F1-Score = 2 * (Precision * Recall) / (Precision + Recall): Harmonisches Mittel aus Precision und Recall. (1 Pkt.)\n\n' + 'Accuracy-Problem bei Unbalanced Data: Bei 99,9 % regulĂ€ren Buchungen erreicht ein primitives Modell, das einfach immer "Legitim" rĂ€t, 99,9 % Accuracy, erkennt aber NULL BetrugsfĂ€lle! Daher ist Accuracy unbrauchbar. (1 Pkt.)') + +# ============================================================================== +# FACHINFORMATIKER DIGITALE VERNETZUNG (FIDV) - AP2 FACHQUALIFIKATIONEN +# ============================================================================== +add_q('fidv_cps_001', 'AP2_T1', 'LF 9 DV', 'Cyber-physische Systeme & RAMI 4.0', + 'In einer Smart Factory werden Fertigungsanlagen mit dem Cloud-Leitsystem vernetzt.', + 'Definieren Sie ein Cyber-physisches System (CPS) und dessen Komponenten. ErlĂ€utern Sie das Referenzarchitekturmodell Industrie 4.0 (RAMI 4.0) mit seinen 3 Dimensionen (Schichten, Lebenszyklus/Wertstrom, Hierarchieebenen).', + 8, + 'Cyber-physisches System (CPS):\n' + 'Verbindung von mechanischen und elektronischen Komponenten (Hardware, Sensoren, Aktoren) mit softwarebasierten Steuerungen und Kommunikationsnetzen (Internet/Ethernet). CPS erfassen physikalische Daten, werten sie autonom aus und steuern physische Prozesse ĂŒber Aktoren in Echtzeit. (3 Pkt.)\n\n' + 'RAMI 4.0 (Dreidimensionales Modell):\n' + '1. Achse: Schichten (Layers / 6 Ebenen): Asset, Integration, Communication, Information, Functional, Business. Beschreibt IT- und GeschĂ€ftsaspekte. (2 Pkt.)\n' + '2. Achse: Lebenszyklus & Wertstrom (Life Cycle & Value Stream nach IEC 62890): Entwicklung (Typ) bis Produktion/Nutzung (Instanz). (1,5 Pkt.)\n' + '3. Achse: Hierarchieebenen (nach IEC 62264): Vom Produkt (Product), ĂŒber FeldgerĂ€t (Field Device), Steuerung (Control Device), Station, Arbeitsplatz (Work Center), Unternehmen (Enterprise) bis zur vernetzten Welt (Connected World). (1,5 Pkt.)') + +add_q('fidv_bus_001', 'AP2_T1', 'LF 10 DV', 'Industrielle Feldbusse Profinet vs Modbus TCP', + 'Eine Industrieanlage soll mit Steuerungen (SPS) und Antrieben vernetzt werden.', + 'Vergleichen Sie Modbus TCP und Profinet hinsichtlich OSI-Schicht, EchtzeitfĂ€higkeit (Jitter, Latenz) und Einsatzgebieten. ErklĂ€ren Sie die 3 Conformance Classes (CC-A, CC-B, CC-C) bzw. RT und IRT von Profinet.', + 8, + 'Modbus TCP vs. Profinet:\n' + '- Modbus TCP: Einfaches Master-Slave / Client-Server Protokoll auf OSI-Schicht 7 ĂŒber Standard-TCP/IP (Port 502). Nicht echtzeitfĂ€hig, da TCP-Handshakes und Retransmissions unvorhersehbare Latenzen erzeugen. Sehr weit verbreitet fĂŒr einfache Sensorabfragen. (2 Pkt.)\n' + '- Profinet: Industrial Ethernet Standard (IEC 61158). Bietet deterministische Echtzeitkommunikation durch Umgehung des TCP/IP-Stacks bei Prozessdaten. (2 Pkt.)\n\n' + 'Profinet Echtzeitklassen:\n' + '- Profinet Standard (TCP/IP): FĂŒr Konfiguration und Diagnose (Zykluszeit > 100 ms). (1 Pkt.)\n' + '- Profinet RT (Real-Time): Prozessdaten umgehen TCP/IP und laufen direkt auf Layer 2 mit VLAN-Priorisierung (Zykluszeit 1-10 ms, softwarebasiert). (1,5 Pkt.)\n' + '- Profinet IRT (Isochronous Real-Time): Taktsynchron mit Hardware-UnterstĂŒtzung (spezielle ASIC-Switches). Zeitschlitzverfahren (TDMA) garantiert Latenzen < 1 ms und Jitter < 1 ”s fĂŒr hochprĂ€zise Motion-Control-Antriebe. (1,5 Pkt.)') + +add_q('fidv_iot_001', 'AP2_T1', 'LF 10 DV', 'OPC UA Informationsmodell vs MQTT', + 'Maschinendaten einer heterogenen Produktionslinie sollen sowohl an das interne SCADA-System als auch an ein Cloud-Analytics-System ĂŒbertragen werden.', + 'Vergleichen Sie OPC UA (Open Platform Communications Unified Architecture) mit dem MQTT-Protokoll bezĂŒglich Kommunikationsmuster (Client/Server vs. Publish/Subscribe), Datenmodellierung, Overhead und typischem Einsatzzweck.', + 8, + 'Vergleich OPC UA vs. MQTT:\n' + '- Kommunikationsmuster:\n' + ' ‱ OPC UA: PrimĂ€r Client/Server (Punkt-zu-Punkt Anfrage/Antwort), optional auch Pub/Sub. Bietet Methodenaufrufe (RPC) und Quittierungen. (1,5 Pkt.)\n' + ' ‱ MQTT: Reines Publish/Subscribe ĂŒber einen zentralen Message Broker. Entkoppelt Sender und EmpfĂ€nger zeitlich und rĂ€umlich. (1,5 Pkt.)\n' + '- Datenmodellierung & Semantik:\n' + ' ‱ OPC UA: Extrem mĂ€chtiges, objektorientiertes Informationsmodell (Nodes, References, Datentypen, Einheiten). Die Maschine beschreibt sich selbst semantisch! (2 Pkt.)\n' + ' ‱ MQTT: Vollkommen payload-agnostisch (reiner Byte-Stream im Body, z. B. JSON). Keine standardisierte Semantik. (1 Pkt.)\n' + '- Overhead & Einsatzzweck:\n' + ' ‱ OPC UA: Höherer Protokoll-Overhead, ideal fĂŒr M2M-Kommunikation und vertikale Integration von der Maschine ins MES/ERP. (1 Pkt.)\n' + ' ‱ MQTT: Extrem schlanker Header (ab 2 Byte), ideal fĂŒr bandbreitenarme Funknetze (LoRaWAN, Mobilfunk) und Massen-Telemetriedaten in die Cloud. (1 Pkt.)') + +add_q('fidv_sec_001', 'AP2_T2', 'LF 11 DV', 'Industrial Security nach IEC 62443', + 'Das Automatisierungsnetzwerk einer Fabrik soll gegen Cyber-Angriffe und Sabotage gehĂ€rtet werden.', + 'ErlĂ€utern Sie das Zonen- und Conduit-Modell nach der Normenreihe IEC 62443. Was ist ein Conduit (Verbindungskanal)? Welche Sicherheitsanforderungen gelten an den Schnittstellen zwischen IT- und OT-Netzen?', + 8, + 'Zonen- und Conduit-Modell (IEC 62443):\n' + '- Zonen (Zones): Gruppierung logischer oder physischer Assets mit denselben Sicherheitsanforderungen (Security Level SL 1 bis 4). Alle Systeme innerhalb einer Zone vertrauen einander weitgehend. (3 Pkt.)\n' + '- Conduits (VerbindungskanĂ€le): Kommunikationspfade zwischen unterschiedlichen Zonen. Ein Conduit bĂŒndelt alle Verbindungen und MUSS durch Sicherheitsmaßnahmen (z. B. Industrial Firewall, VPN, IDS) ĂŒberwacht und reglementiert werden. Unkontrollierte Querkommunikation zwischen Zonen ist verboten. (3 Pkt.)\n\n' + 'IT/OT-Schnittstellen:\n' + '- Strikt getrennte Demilitarisierte Zone (Industrial DMZ / IDMZ) nach dem Purdue-Modell (Level 3.5).\n' + '- Kein direkter Datenverkehr zwischen Office-IT (Level 4/5) und Fertigungs-OT (Level 0-3). Kommunikation darf nur ĂŒber Proxies, Bastion Hosts oder Jump-Server in der IDMZ erfolgen. (2 Pkt.)') + +add_q('fidv_net_001', 'AP2_T2', 'LF 12 DV', 'Redundanzprotokolle PRP und HSR in der OT', + 'In einem Energie-Umspannwerk darf bei einem Netzwerkausfall keine einzige Millisekunde DatenĂŒbertragung verloren gehen.', + 'ErlĂ€utern Sie die industriellen Redundanzprotokolle Parallel Redundancy Protocol (PRP) und High-availability Seamless Redundancy (HSR) nach IEC 62439-3. Warum reicht das klassische Spanning Tree Protocol (RSTP) in diesen Anwendungen nicht aus?', + 8, + 'Kritik an Spanning Tree (RSTP):\n' + 'RSTP benötigt nach einem Linkausfall mehrere hundert Millisekunden bis Sekunden zur Rekonvergenz. FĂŒr zeitkritische Schutzabschaltungen in Industrie und Energie (Schaltzeit < 4 ms) bedeutet dies einen unzulĂ€ssigen Stillstand. (2 Pkt.)\n\n' + 'PRP (Parallel Redundancy Protocol):\n' + '- Ein EndgerĂ€t (DANP - Dual Attached Node with PRP) ist gleichzeitig an ZWEI komplett voneinander getrennte Netzwerke (LAN A und LAN B) angeschlossen.\n' + '- Datenframes werden dupliziert und zeitgleich ĂŒber beide Netze versendet. Der EmpfĂ€nger verarbeitet das zuerst eintreffende Paket und verwirft das Duplikat nahtlos (Umschaltzeit: EXAKT 0 ms!). FĂ€llt ein Netz komplett aus, lĂ€uft der Betrieb ohne Unterbrechung weiter. (3 Pkt.)\n\n' + 'HSR (High-availability Seamless Redundancy):\n' + '- Ring-Topologie ohne zentrale Switche. Jedes GerĂ€t sendet das Paket zeitgleich in beide Ringrichtungen (im und gegen den Uhrzeigersinn). Der EmpfĂ€nger entnimmt das erste Paket und verwirft das zweite (Umschaltzeit 0 ms). (3 Pkt.)') + # ============================================================================== # SPEICHERN DER FRAGENDATENBANK ALS JSON & JS (ZERO-CORS) # ============================================================================== diff --git a/server.py b/server.py index 663375f..c77a7a0 100644 --- a/server.py +++ b/server.py @@ -74,8 +74,21 @@ def load_chapter_routes(): else: routes[f] = f"/courses/{cid}/{f}" legacy_aliases = { + # AP1 legacy aliases + "05_lf5_software_zur_datenverwaltung": "/courses/ihk_ap1/06_lf5_software_und_anwendungsentwicklung", + "06_lf6_cyber_physische_systeme_iot": "/courses/ihk_ap1/07_lf6_serviceanfragen_und_itsm", + "07_lf7_instandhaltung_und_fehlerdiagnose": "/courses/ihk_ap1/07_lf6_serviceanfragen_und_itsm", + "08_lf8_datenfluesse_und_schnittstellen": "/courses/ihk_ap1/08_belegsaetze_und_kaufmaennische_rechnung", + "09_trace_tabellen_trainer": "/courses/ihk_ap1/09_netzplantechnik_und_projektmanagement", + "10_sql_datenbank_labor": "/courses/ihk_ap1/10_relationales_datenmodell_und_erm", + "12_ihk_ap1_probepruefung_simulation": "/courses/ihk_ap1/12_ap1_probepruefung_simulation", + # AP2 FISI legacy aliases "01_lf9_netzwerke_und_dienste": "/courses/ihk_ap2_fisi/01_lf9_netzwerkinfrastruktur_und_routing", "02_lf10_serverdienste_und_automation": "/courses/ihk_ap2_fisi/03_lf10_serverdienste_und_identitaeten", + "03_lf11_speicher_und_hochverfuegbarkeit": "/courses/ihk_ap2_fisi/05_lf11_speicher_und_hochverfuegbarkeit", + "04_lf12_virtualisierung_und_cloud": "/courses/ihk_ap2_fisi/08_lf12_virtualisierung_und_cloud", + "05_wiso_arbeitsrecht_und_wirtschaft": "/courses/ihk_ap2_fisi/09_wiso_arbeitsrecht_und_wirtschaft", + "06_betriebliche_projektarbeit_guide": "/courses/ihk_ap2_fisi/11_betriebliche_projektarbeit_guide", "07_ap2_teil_1_probepruefung": "/courses/ihk_ap2_fisi/12_ap2_gesamtpruefung_simulation", "08_ap2_teil_2_probepruefung": "/courses/ihk_ap2_fisi/12_ap2_gesamtpruefung_simulation", "09_ap2_wiso_probepruefung": "/courses/ihk_ap2_fisi/12_ap2_gesamtpruefung_simulation"