Project planning and preparation - Exam

Aufgabe 1)

Kontext: Du bist als Projektleiter für die Planung eines neuen Physiklabors an Deiner Universität verantwortlich. Das Projekt beinhaltet die Entwicklung und den Aufbau von neuen Laboreinrichtungen sowie die Implementierung fortschrittlicher Experimentiertechnik. Um den Projekterfolg sicherzustellen, müssen klare und präzise Ziele gesetzt werden, die den SMART-Kriterien entsprechen.

a)

Formuliere ein Hauptziel und mindestens zwei Zwischenziele für das Projekt 'Entwicklung des neuen Physiklabors', die den SMART-Kriterien entsprechen. Erläutere, wie jedes Ziel spezifisch, messbar, akzeptiert, realistisch und terminiert ist. Achte darauf, dass Deine Ziele sowohl die zeitlichen Rahmenbedingungen berücksichtigen als auch die benötigten Ressourcen bedenken.

Lösung:

Hauptziel: Entwicklung und Inbetriebnahme des neuen Physiklabors bis zum 31. Dezember 2024

• Spezifisch: Das Ziel ist klar definiert und umfasst die komplette Entwicklung und Inbetriebnahme eines neuen Physiklabors.
• Messbar: Der Erfolg kann daran gemessen werden, ob das Labor vollständig eingerichtet und betriebsbereit ist.
• Akzeptiert: Das Ziel wird von der Universitätsverwaltung und den beteiligten Professoren und Forschern unterstützt.
• Realistisch: Die gegebenen Ressourcen (Budget, Personal, Zeit) sind ausreichend, um dieses Ziel zu erreichen.
• Terminiert: Das Ziel hat eine klare Frist: 31. Dezember 2024.

• Spezifisch: Abschluss aller baulichen Maßnahmen im Laborraum.
• Messbar: Erfolgreicher Abschluss der Bauarbeiten und Abnahme durch eine Prüfkommission.
• Akzeptiert: Dieses Ziel wird von den beteiligten Bauunternehmen und der Universitätsverwaltung unterstützt.
• Realistisch: Angemessenes Bau-Budget und Zeitplan vorhanden.
• Terminiert: Fertigstellungsdatum ist der 30. Juni 2023.

• Spezifisch: Anschaffung und Installation aller notwendigen Geräte und Laboreinrichtungen.
• Messbar: Alle Geräte sind funktionsfähig und getestet.
• Akzeptiert: Ziel wird von den beteiligten Techniklieferanten und dem Universitätsmanagement unterstützt.
• Realistisch: Die Lieferzeiten und Budgets sind realistisch eingeplant.
• Terminiert: Stichtag ist der 30. September 2024.

b)

Betrachte das Zwischenziel: 'Installation und Kalibrierung neuer Experimentiergeräte innerhalb der ersten drei Monate'. Berechne die geschätzte Zeit (in Stunden) für die Installation und Kalibrierung eines Experimentiergerätes, wenn Dir bekannt ist, dass ein Techniker für die Installation eines Geräts durchschnittlich 4 Stunden und für die Kalibrierung durchschnittlich 2 Stunden benötigt. Zudem steht Dir ein Team von 5 Technikern zur Verfügung, die 8 Stunden pro Tag arbeiten. Überprüfe, ob das Zwischenziel realistisch ist, indem Du die Gesamtdauer berechnest und mit dem vorgegebenen Zeitraum (3 Monate) vergleichst.

Lösung:

Zwischenziel:Installation und Kalibrierung neuer Experimentiergeräte innerhalb der ersten drei Monate

• Bekannte Daten:
• Installationszeit pro Gerät: 4 Stunden
• Kalibrierungszeit pro Gerät: 2 Stunden
• Anzahl der Techniker: 5
• Arbeitszeit pro Tag pro Techniker: 8 Stunden
• Zeitrahmen für das Zwischenziel: 3 Monate (90 Tage)
• Berechnung der benötigten Zeit pro Gerät:
• Gesamtzeit pro Gerät = Installationszeit + Kalibrierungszeit = 4 Stunden + 2 Stunden = 6 Stunden
• Gesamtarbeitszeit des Teams pro Tag:
• Anzahl der Techniker * Arbeitszeit pro Tag = 5 Techniker * 8 Stunden = 40 Stunden/Tag
• Gesamtarbeitszeit des Teams in 3 Monaten:
• Gesamtarbeitszeit = 40 Stunden/Tag * 90 Tage = 3600 Stunden
• Maximale Anzahl der Geräte, die in 3 Monaten installiert und kalibriert werden können:
• Maximale Anzahl = Gesamtarbeitszeit / Zeit pro Gerät = 3600 Stunden / 6 Stunden pro Gerät = 600 Geräte
• Überprüfung:
• Das Zwischenziel erscheint realistisch für bis zu 600 Geräte innerhalb von 3 Monaten, vorausgesetzt alle Techniker arbeiten durchgängig an dieser Aufgabe.

c)

Diskutiere, wie Du sicherstellen würdest, dass die Haupt- und Zwischenziele von allen Beteiligten akzeptiert werden. Welche Maßnahmen würdest Du ergreifen, um die Akzeptanz sicherzustellen und mögliche Widerstände gegen die Ziele zu überwinden?

Lösung:

Sicherstellung der Akzeptanz der Haupt- und Zwischenziele:

• Transparente Kommunikation:
• Regelmäßige Meetings: Führe regelmäßige Projekt- und Teammeetings durch, um alle Beteiligten über den Fortschritt zu informieren und Feedback einzuholen. Dies fördert das Verständnis und Engagement für die Ziele.
• Klare Dokumentation: Stelle sicher, dass alle Ziele, Pläne und Fortschritte klar dokumentiert und für alle Beteiligten zugänglich sind. Dies schließt Berichte und Protokolle von Meetings ein.
• Offene Tür Politik: Ermutige die Teammitglieder und Beteiligten, jederzeit Fragen zu stellen und Bedenken zu äußern. Dies fördert ein offenes Kommunikationsklima.
• Einbindung der Beteiligten:
• Frühzeitige Beteiligung: Binde die wichtigsten Stakeholder von Anfang an in den Planungsprozess ein. Dies sorgt dafür, dass ihre Meinungen und Interessen berücksichtigt werden.
• Mitbestimmung: Gib den Beteiligten die Möglichkeit, ihre Ideen und Vorschläge aktiv in das Projekt einzubringen, um ein Gefühl der Mitverantwortung zu schaffen.
• Schulung und Weiterbildung:
• Schulungen: Organisiere Schulungen und Workshops, um das notwendige Wissen und die Fähigkeiten zu vermitteln, die zur Erreichung der Ziele erforderlich sind.
• Erweiterte Möglichkeiten: Biete Möglichkeiten zur beruflichen Weiterbildung an, um die Motivation und das Engagement der Beteiligten zu steigern.
• Anerkennung und Belohnung:
• Leistungsanerkennung: Anerkenne und würdige regelmäßig die Leistungen und Fortschritte des Teams und der einzelnen Mitglieder. Dies kann durch Lob, Zertifikate oder kleine Belohnungen geschehen.
• Belohnungssystem: Implementiere ein Belohnungssystem für das Erreichen von Zwischenzielen und Etappen des Projekts. Dies motiviert die Beteiligten, sich weiter zu engagieren.
• Umgang mit Widerständen:
• Frühzeitige Identifikation: Sei aufmerksam und identifiziere Widerstände und Bedenken frühzeitig. Dies kann durch regelmäßige Gespräche und Feedback-Runden geschehen.
• Aktives Zuhören: Höre aktiv zu und zeige Verständnis für die Sorgen der Teammitglieder. Suche nach gemeinsamen Lösungen und Kompromissen.
• Flexibilität: Sei flexibel und bereit, Pläne anzupassen, wenn berechtigte Bedenken und Vorschläge geäußert werden. Dies zeigt, dass Du die Beteiligten ernst nimmst.

Aufgabe 2)

Du bist Projektleiter eines Forschungsprojekts zum Thema 'Klimasimulationen für die Energiewende'. Dein Ziel ist es, ein umfassendes Verständnis der klimatischen Auswirkungen verschiedener Energieszenarien zu entwickeln. Um dieses Projekt systematisch zu planen, soll ein Projektstrukturplan (PSP) erstellt werden.

a)

Erkläre den Unterschied zwischen der Top-down- und Bottom-up-Vorgehensweise bei der Erstellung eines Projektstrukturplans. Diskutiere, welche Vor- und Nachteile jede Methode hat und welche du in diesem Projekt bevorzugen würdest.

Lösung:

Bei der Erstellung eines Projektstrukturplans (PSP) gibt es zwei grundlegende Vorgehensweisen: die Top-down- und die Bottom-up-Methode.

• Top-down-Vorgehensweise:Bei dieser Methode wird das gesamte Projekt in seine Hauptkomponenten zerlegt und dann zunehmend detaillierter aufgeteilt.
• Vorteile:
  • Klarheit und Struktur: Du hast eine klare Übersicht über die Hauptziele und die Gesamtstruktur.
  • Einheitlichkeit: Die Struktur bleibt konsistent, da sie von einem übergeordneten Plan ausgeht.
  • Geringere Komplexität zu Beginn: Du startest mit dem Großen und Allgemeinen und gehst dann in die Details.
• Nachteile:
  • Wenig Flexibilität: Es kann schwieriger sein, Änderungen oder neue Erkenntnisse zu integrieren.
  • Potenzielle Übersehen von Details: Wichtigere kleinere, aber kritische Aufgaben oder Komponenten könnten übersehen werden.
• Bottom-up-Vorgehensweise:Diese Methode beginnt mit der Identifizierung der kleinsten Arbeitspakete und baut diese dann zu größeren Komponenten und schließlich zur Gesamtstruktur auf.
• Vorteile:
  • Detailgenauigkeit: Jedes kleine Detail wird von Anfang an berücksichtigt, weniger Gefahr, etwas zu übersehen.
  • Flexibilität: Anpassungen und Änderungen sind einfacher einzubauen, da man von den Details ausgeht.
• Nachteile:
  • Komplexität: Kann schwieriger zu handhaben sein, da man mit vielen Einzelheiten beginnt.
  • Weniger klare Struktur zu Beginn: Kann anfangs unübersichtlich erscheinen, bis die Gesamtstruktur entsteht.
  • Gefahr der Fragmentierung: Die Struktur könnte uneinheitlich und inkonsistent werden.

Für Dein Projekt 'Klimasimulationen für die Energiewende' würde ich die Top-down-Vorgehensweise bevorzugen. Warum? Das Projekt ist komplex und erfordert eine klare Struktur und Übersicht. Mit der Top-down-Methode kannst Du zunächst die Hauptziele und -komponenten festlegen und dann systematisch in die Details gehen, was zu einer konsistenten und klar strukturierten Projektübersicht führt. Dies wird besonders nützlich sein, um das Verständnis der klimatischen Auswirkungen verschiedener Energieszenarien zu entwickeln.

b)

Erstelle einen hierarchischen Projektstrukturplan für das Projekt 'Klimasimulationen für die Energiewende'. Das Projekt soll mindestens die folgenden Bereiche umfassen:

• Forschung und Entwicklung
• Datenanalyse
• Erstellung von Simulationsmodellen
• Ergebnispräsentation
Baue einen detaillierten PSP bis auf die dritte Ebene (Arbeitspakete) auf.

Lösung:

Projektstrukturplan (PSP) für das Projekt 'Klimasimulationen für die Energiewende'

• 1. Forschung und Entwicklung
  • 1.1 Literaturrecherche
    • 1.1.1 Analyse bestehender Studien
    • 1.1.2 Sammlung relevanter wissenschaftlicher Artikel
    • 1.1.3 Erstellung eines Literaturverzeichnisses
  • 1.2 Entwicklung neuer Methoden
    • 1.2.1 Methodenentwicklung zur Klimaanalyse
    • 1.2.2 Validierung der Methoden
    • 1.2.3 Dokumentation der Verfahren
  • 1.3 Interdisziplinäre Zusammenarbeit
    • 1.3.1 Zusammenarbeit mit Klimaexperten
    • 1.3.2 Austausch mit Energieingenieuren
    • 1.3.3 Workshops und Seminare
• 2. Datenanalyse
  • 2.1 Datensammlung und -aufbereitung
    • 2.1.1 Bezug von historischen Klimadaten
    • 2.1.2 Aufbereitung und Bereinigung der Daten
    • 2.1.3 Speicherung der Daten
  • 2.2 Datenanalyse-Tools und -Techniken
    • 2.2.1 Auswahl geeigneter Analysetools
    • 2.2.2 Anpassung der Tools an Projektanforderungen
    • 2.2.3 Schulung des Teams im Umgang mit Tools
  • 2.3 Durchführung der Datenanalyse
    • 2.3.1 Explorative Datenanalyse
    • 2.3.2 Identifikation von Trends und Mustern
    • 2.3.3 Vorbereitung der Daten für Simulation
• 3. Erstellung von Simulationsmodellen
  • 3.1 Modellierungsansätze
    • 3.1.1 Auswahl und Bewertung von Modellen
    • 3.1.2 Entwicklung von Modellierungsstrategien
    • 3.1.3 Definition von Modellparametern
  • 3.2 Implementierung der Modelle
    • 3.2.1 Programmierung der Modelle
    • 3.2.2 Testen der Modelle
    • 3.2.3 Optimierung der Modelle
  • 3.3 Simulationen durchführen
    • 3.3.1 Durchführung von Basisszenarien
    • 3.3.2 Durchführung von alternativen Szenarien
    • 3.3.3 Auswertung und Dokumentation der Simulationsergebnisse
• 4. Ergebnispräsentation
  • 4.1 Ergebnisdokumentation
    • 4.1.1 Erstellen eines Abschlussberichts
    • 4.1.2 Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse
    • 4.1.3 Grafische Darstellung der Daten
  • 4.2 Präsentation und Veröffentlichung
    • 4.2.1 Vorbereitung von Präsentationen
    • 4.2.2 Organisation eines Abschlussevents
    • 4.2.3 Veröffentlichung in wissenschaftlichen Journalen
  • 4.3 Weitergabe an Interessengruppen
    • 4.3.1 Zusammenstellung eines Ergebnisberichts für Stakeholder
    • 4.3.2 Workshops für Entscheidungsträger
    • 4.3.3 Öffentlichkeitsarbeit und Kommunikation

c)

Die Teilprojekte im Projektstrukturplan müssen klare Verantwortlichkeiten haben. Wähle für jedes Arbeitspaket im erstellten PSP eine passende Rolle oder Verantwortlichen aus und begründe deine Wahl. Beachte dabei die typischen Rollen innerhalb eines Forschungsteams.

Lösung:

Projektstrukturplan (PSP) mit Verantwortlichkeiten für das Projekt 'Klimasimulationen für die Energiewende'

• 1. Forschung und Entwicklung
  • 1.1 Literaturrecherche
    • 1.1.1 Analyse bestehender Studien - Literaturrecherche-TeamDie Mitglieder dieses Teams sind Experten in der Datenbankrecherche und wissenschaftlichen Analyse, daher am besten geeignet für diese Aufgabe.
    • 1.1.2 Sammlung relevanter wissenschaftlicher Artikel - Literaturrecherche-Team
    • 1.1.3 Erstellung eines Literaturverzeichnisses - Literaturrecherche-Team
  • 1.2 Entwicklung neuer Methoden
    • 1.2.1 Methodenentwicklung zur Klimaanalyse - MethodenentwicklerForschungsexperten mit Erfahrung in der Entwicklung neuer Analyseverfahren sollten diese Aufgabe übernehmen.
    • 1.2.2 Validierung der Methoden - Qualitätssicherungs-TeamExperten für Qualitätssicherung und Validierung sind am besten geeignet, um Methoden zu testen und zu validieren.
    • 1.2.3 Dokumentation der Verfahren - Methodenentwickler
  • 1.3 Interdisziplinäre Zusammenarbeit
    • 1.3.1 Zusammenarbeit mit Klimaexperten - ProjektmanagerDer Projektmanager übernimmt die Koordination mit verschiedenen Experten, um eine reibungslose Zusammenarbeit zu gewährleisten.
    • 1.3.2 Austausch mit Energieingenieuren - Projektmanager
    • 1.3.3 Workshops und Seminare - Projektmanager
• 2. Datenanalyse
  • 2.1 Datensammlung und -aufbereitung
    • 2.1.1 Bezug von historischen Klimadaten - DatenanalystenDatenanalysten sind Experten im Umgang mit großen Datensätzen und deren Beschaffung.
    • 2.1.2 Aufbereitung und Bereinigung der Daten - Datenanalysten
    • 2.1.3 Speicherung der Daten - Datenbank-AdministratorVerantwortlich für die sichere und effiziente Speicherung der Daten.
  • 2.2 Datenanalyse-Tools und -Techniken
    • 2.2.1 Auswahl geeigneter Analysetools - Datenanalysten
    • 2.2.2 Anpassung der Tools an Projektanforderungen - Datenanalysten
    • 2.2.3 Schulung des Teams im Umgang mit Tools - Technische TrainerSpezialisten in der Schulung und Einführung neuer Software-Tools.
  • 2.3 Durchführung der Datenanalyse
    • 2.3.1 Explorative Datenanalyse - Datenanalysten
    • 2.3.2 Identifikation von Trends und Mustern - Datenanalysten
    • 2.3.3 Vorbereitung der Daten für Simulation - Datenanalysten
• 3. Erstellung von Simulationsmodellen
  • 3.1 Modellierungsansätze
    • 3.1.1 Auswahl und Bewertung von Modellen - ModelliererSpezialisten in der Erstellung und Bewertung von Simulationsmodellen.
    • 3.1.2 Entwicklung von Modellierungsstrategien - Modellierer
    • 3.1.3 Definition von Modellparametern - Modellierer
  • 3.2 Implementierung der Modelle
    • 3.2.1 Programmierung der Modelle - Modellierer
    • 3.2.2 Testen der Modelle - Qualitätssicherungs-Team
    • 3.2.3 Optimierung der Modelle - Modellierer
  • 3.3 Simulationen durchführen
    • 3.3.1 Durchführung von Basisszenarien - SimulationsspezialistenExperten, die in der Lage sind, komplexe Simulationen durchzuführen und zu interpretieren.
    • 3.3.2 Durchführung von alternativen Szenarien - Simulationsspezialisten
    • 3.3.3 Auswertung und Dokumentation der Simulationsergebnisse - Simulationsspezialisten
• 4. Ergebnispräsentation
  • 4.1 Ergebnisdokumentation
    • 4.1.1 Erstellen eines Abschlussberichts - DokumentationsteamExperten in der Erstellung und Strukturierung von wissenschaftlichen Berichten.
    • 4.1.2 Zusammenfassung der wichtigsten Ergebnisse - Dokumentationsteam
    • 4.1.3 Grafische Darstellung der Daten - GrafikdesignerVerantwortlich für die visuelle Aufbereitung der Ergebnisse.
  • 4.2 Präsentation und Veröffentlichung
    • 4.2.1 Vorbereitung von Präsentationen - KommunikationsteamExperten in der Erstellung und Durchführung von Präsentationen.
    • 4.2.2 Organisation eines Abschlussevents - Event-Management-TeamSpezialisten in der Organisation und Durchführung von Events.
    • 4.2.3 Veröffentlichung in wissenschaftlichen Journalen - ForschungsteamVerantwortlich für das Einreichen und Veröffentlichen von Artikeln.
  • 4.3 Weitergabe an Interessengruppen
    • 4.3.1 Zusammenstellung eines Ergebnisberichts für Stakeholder - Projektmanager
    • 4.3.2 Workshops für Entscheidungsträger - Kommunikationsteam
    • 4.3.3 Öffentlichkeitsarbeit und Kommunikation - Kommunikationsteam

d)

Berechne den Gesamtaufwand und die Kosten für das Arbeitspaket 'Erstellung von Simulationsmodellen'. Gegeben sind folgende Daten:

• Arbeitsaufwand: 5 Personen, jeweils 120 Stunden
• Kosten pro Person und Stunde: 50 €
• Zusätzliche Materialkosten: 2000 €
Ermittle die Gesamtkosten dieses Arbeitspakets.

Lösung:

Berechnung der Gesamtkosten für das Arbeitspaket 'Erstellung von Simulationsmodellen'

Um die Gesamtkosten zu berechnen, betrachten wir sowohl die Personalkosten als auch die zusätzlichen Materialkosten. Die Schritte zur Berechnung sind wie folgt:

• Personalkosten:Geben sind:
  • 5 Personen
  • 120 Stunden pro Person
  • 50 € pro Person und Stunde

Die Gesamtkosten für das Personal berechnen sich wie folgt:

• Personalkosten pro Person = 120 Stunden * 50 € = 6000 €
• Gesamtkosten für 5 Personen = 5 * 6000 € = 30000 €
• Materialkosten:Zusätzliche Materialkosten: 2000 €
• Gesamtkosten:
• Gesamtkosten = Personalkosten + Materialkosten
• Gesamtkosten = 30000 € + 2000 € = 32000 €

Die Gesamtkosten für das Arbeitspaket 'Erstellung von Simulationsmodellen' betragen somit 32000 €.

Aufgabe 3)

Du bist als Projektmanager für ein großes Forschungsprojekt an der Universität Erlangen-Nürnberg verantwortlich. Im Rahmen der Planung und Vorbereitung des Projekts hast Du die Aufgabe, potenzielle Projektrisiken zu erfassen und zu analysieren. Um die Auswirkungen der Risiken auf das Projekt zu minimieren, müssen verschiedene Schritte und Werkzeuge des Risikomanagements angewendet werden.

• Risikoregister: Dokument zur Erfassung identifizierter Risiken
• Risikobewertung: Risiken nach Eintrittswahrscheinlichkeit und Auswirkung bewerten
• Risikomatrix: Visualisierung der Risiken, um Prioritäten zu setzen
• Risikostrategien: Vermeiden, Vermindern, Transferieren, Akzeptieren
• Laufende Überwachung: Regelmäßige Updates und Anpassungen im Risikomanagementplan

a)

Teilaufgabe A: Erstelle ein detailliertes Risikoregister für das Forschungsprojekt. Identifizieren und beschreibe mindestens fünf potenzielle Risiken, die das Projekt gefährden könnten. Für jedes Risiko sollst Du Folgendes angeben:

• Eine Beschreibung des Risikos
• Die Eintrittswahrscheinlichkeit (in Prozent)
• Die mögliche Auswirkung auf das Projekt (Skala von 1 bis 5, wobei 1 eine geringe Auswirkung und 5 eine sehr starke Auswirkung darstellt)
• Mögliche Maßnahmen zur Risikominderung

Lösung:

Hier ist ein detailliertes Risikoregister für das Forschungsprojekt:

• R1: Verzögerungen bei der Beschaffung von Forschungsgeräten
• Beschreibung: Lieferanten könnten nicht rechtzeitig liefern, was die Projektmeilensteine gefährden könnte.
• Eintrittswahrscheinlichkeit: 40%
• Mögliche Auswirkung: 4
• Maßnahmen zur Risikominderung: Verträge mit mehreren Lieferanten abschließen, regelmäßige Updates zur Liefersituation einholen, alternative Beschaffungsoptionen vorbereiten.
• R2: Ausfall eines wichtigen Teammitglieds
• Beschreibung: Durch Krankheit oder andere unvorhergesehene Ereignisse könnte ein Schlüsselmitglied des Forschungsteams ausfallen.
• Eintrittswahrscheinlichkeit: 30%
• Mögliche Auswirkung: 5
• Maßnahmen zur Risikominderung: Vertretungspläne erstellen, Wissenstransfer innerhalb des Teams fördern, Teammitglieder zu Schulungen schicken.
• R3: Unzureichende Finanzierung
• Beschreibung: Es könnte zu Budgetkürzungen kommen oder zusätzliche finanzielle Mittel könnten nicht bereitgestellt werden.
• Eintrittswahrscheinlichkeit: 25%
• Mögliche Auswirkung: 5
• Maßnahmen zur Risikominderung: Alternativfinanzierungen prüfen, Sponsoren und Kooperationen suchen, Ausgaben regelmäßig überprüfen und anpassen.
• R4: Ethik- und Compliance-Verstöße
• Beschreibung: Das Projekt könnte gegen ethische Richtlinien oder rechtliche Bestimmungen verstoßen.
• Eintrittswahrscheinlichkeit: 15%
• Mögliche Auswirkung: 4
• Maßnahmen zur Risikominderung: Schulungen zur Ethik und Compliance durchführen, regelmäßige Audits und Überprüfungen einplanen, spezielle Ansprechpartner für Compliance-Fragen benennen.
• R5: Technische Herausforderungen
• Beschreibung: Unerwartete technische Schwierigkeiten könnten die Forschungsergebnisse beeinträchtigen.
• Eintrittswahrscheinlichkeit: 20%
• Mögliche Auswirkung: 3
• Maßnahmen zur Risikominderung: Risikobasierte Testpläne entwickeln, regelmäßige technische Reviews durchführen, externe Experten konsultieren.

b)

Teilaufgabe B: Basierend auf dem in Teilaufgabe A erstellten Risikoregister, benutze eine Risikomatrix, um die Prioritäten der identifizierten Risiken grafisch darzustellen. Wähle dafür eine geeignete Skala für die Achsen der Matrix (z.B. Eintrittswahrscheinlichkeit auf der x-Achse und Auswirkung auf der y-Achse). Beschreibe anschließend für ein ausgewähltes, hohes Risiko eine geeignete Risikostrategie, die Du anwenden möchtest, und begründe Deine Entscheidung.

Lösung:

Basierend auf dem in Teilaufgabe A erstellten Risikoregister, erstellen wir eine Risikomatrix, um die Prioritäten der identifizierten Risiken grafisch darzustellen. Wir wählen eine Skala von 1 bis 5 für die Achsen der Matrix, wobei die Eintrittswahrscheinlichkeit (in Prozent) auf der x-Achse und die Auswirkung auf der y-Achse dargestellt werden.

• R1: Verzögerungen bei der Beschaffung von Forschungsgeräten
  • Eintrittswahrscheinlichkeit: 40% (Skala: 2)
  • Auswirkung: 4
• R2: Ausfall eines wichtigen Teammitglieds
  • Eintrittswahrscheinlichkeit: 30% (Skala: 2)
  • Auswirkung: 5
• R3: Unzureichende Finanzierung
  • Eintrittswahrscheinlichkeit: 25% (Skala: 1)
  • Auswirkung: 5
• R4: Ethik- und Compliance-Verstöße
  • Eintrittswahrscheinlichkeit: 15% (Skala: 1)
  • Auswirkung: 4
• R5: Technische Herausforderungen
  • Eintrittswahrscheinlichkeit: 20% (Skala: 1)
  • Auswirkung: 3

Anhand dieser Werte ergibt sich folgende Risikomatrix:

Eintrittswahrscheinlichkeit	1 (0-20%)	2 (21-40%)	3 (41-60%)	4 (61-80%)	5 (81-100%)
Auswirkung	Risikoniveau
5	R3	R2
4	R4	R1
3	R5
2
1

Ausgewähltes hohes Risiko: R2: Ausfall eines wichtigen Teammitglieds

Geeignete Risikostrategie: Vermindern

Begründung: Der Ausfall eines wichtigen Teammitglieds hat eine sehr hohe Auswirkung auf das Projekt (5), und die Eintrittswahrscheinlichkeit liegt bei 30% (2). Um das Risiko zu vermindern, sollten vertretungspläne erstellt, Wissenstransfer innerhalb des Teams gefördert und Teammitglieder zu Schulungen geschickt werden. Diese Maßnahmen stellen sicher, dass im Fall eines Ausfalls die anderen Teammitglieder in der Lage sind, die Arbeit nahtlos fortzusetzen.

Aufgabe 4)

Du planst ein Forschungsprojekt im Bereich der experimentellen Physik, das die Auswirkungen verschiedener Temperaturen auf die elektrischen Eigenschaften eines neuartigen Halbleitermaterials untersucht. Es ist bekannt, dass die Leitfähigkeit von Halbleitern stark temperaturabhängig ist und du möchtest diese Abhängigkeit quantitativ beschreiben.

a)

Formuliere eine konkrete, präzise und testbare Hypothese für dein Forschungsprojekt unter Berücksichtigung der bekannten Abhängigkeit der Halbleiterleitfähigkeit von der Temperatur. Achte darauf, die Forschungsfrage weder zu breit noch zu vage zu formulieren.

Lösung:

• Hypothese: Die elektrische Leitfähigkeit des neuartigen Halbleitermaterials steigt exponentiell mit der Temperatur an.
• Begründung: Basierend auf der bekannten Physik von Halbleitermaterialien, die besagt, dass mit steigender Temperatur die Anzahl der freien Ladungsträger (Elektronen und Löcher) zunimmt, was zu einer Erhöhung der Leitfähigkeit führt.
• Formulierung der Forschungsfrage: In welchem Maße verändert sich die elektrische Leitfähigkeit des neuartigen Halbleitermaterials, wenn die Temperatur in einem Bereich von 100 K bis 400 K erhöht wird?
• Messbare Variablen: - Unabhängige Variable: Temperatur (in Kelvin) - Abhängige Variable: Elektrische Leitfähigkeit (in S/m oder Siemens pro Meter)
• Konkreter Test: Führe Experimente durch, bei denen die Leitfähigkeit des Materials bei verschiedenen, kontrollierten Temperaturen im genannten Bereich gemessen wird, und überprüfe, ob die Ergebnisse eine exponentielle Beziehung zwischen Temperatur und Leitfähigkeit zeigen.

b)

Identifiziere und definiere klar die unabhängigen und abhängigen Variablen in deinem Forschungsprojekt. Berücksichtige dabei die spezifischen Bedingungen des Experiments und wie du diese variablen messen kannst.

Lösung:

• Unabhängige Variable: - Temperatur: Die Temperatur, auf die das Halbleitermaterial erhitzt oder abgekühlt wird. Diese Variable wird in Kelvin (K) gemessen und im Experiment systematisch variiert, um den Effekt auf die elektrische Leitfähigkeit zu untersuchen.
• Abhängige Variable: - Elektrische Leitfähigkeit: Die Fähigkeit des Halbleitermaterials, elektrischen Strom zu leiten. Diese Variable wird in Siemens pro Meter (S/m) gemessen und ist abhängig von der eingestellten Temperatur.
• Messmethoden: - Temperaturmessung: Ein präzises Thermometer oder Thermoelement wird verwendet, um die Temperatur des Halbleitermaterials während des Experiments genau zu messen und zu kontrollieren. - Leitfähigkeitsmessung: Ein Vierpunkt-Messgerät oder ein ähnliches Instrument wird verwendet, um die elektrische Leitfähigkeit des Halbleitermaterials bei unterschiedlichen Temperaturen zu messen.

c)

Recherchiere und beziehe dich auf bestehende Literatur, die frühere Studien zur Temperaturabhängigkeit der Halbleiterleitfähigkeit untersucht hat. Analysiere, wie diese Studien deine Hypothese und das Design deines Experiments beeinflussen und unterstütze. Nutze spezifische und messbare Begriffe, um die Relevanz der vorhandenen Forschung für dein Projekt zu verdeutlichen.

Lösung:

• Bestehende Literatur: Es gibt zahlreiche Studien, die sich speziell mit der Temperaturabhängigkeit der Leitfähigkeit von Halbleitern auseinandersetzen:
• Physics of Semiconductor Devices von Sze und Ng (2006): Diese Arbeit bietet eine umfassende Analyse der physikalischen Prinzipien, die der Leitfähigkeit von Halbleitern zugrunde liegen, und beschreibt detailliert die Einflüsse der Temperatur auf diese Eigenschaften.
• Semiconductor Physics and Devices von Neamen (2003): Dieses Buch gibt tiefe Einblicke in die Zusammenhänge zwischen Temperatur und Leitfähigkeit, einschließlich der Anwendung der Arrhenius-Gleichung an Halbleitermaterialien.
• Studie von Kim und Choi (2010): The Impact of Temperature on Electrical Conductivity of Silicon: Diese Untersuchung bekräftigt die Exponentialabhängigkeit der Leitfähigkeit von der Temperatur und bestätigt damit das etablierte Verständnis für Silizium.
• Einfluss auf die Hypothese: Die Literatur bestätigt eine stark exponentielle Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Temperatur, was Deine Hypothese unterstützt: Die elektrische Leitfähigkeit des neuartigen Halbleitermaterials steigt exponentiell mit der Temperatur an. Diese Beziehung kann durch die Arrhenius-Gleichung formalisiert werden: \[\sigma(T) = \sigma_0 e^{-\frac{E_a}{kT}}\] wobei \(\sigma(T)\) die Leitfähigkeit bei der Temperatur \(T\), \(\sigma_0\) der Präexponentialfaktor, \(E_a\) die Aktivierungsenergie und \(k\) die Boltzmann-Konstante sind.
• Einfluss auf das Experimentdesign: Aufgrund dieser Forschungsergebnisse kannst Du spezifische Temperaturbereiche festlegen, wie zum Beispiel 100 K bis 400 K, um eine detaillierte Analyse zu ermöglichen. Empfohlene Methoden zur Messung der Leitfähigkeit beinhalten die Nutzung eines Vierpunkt-Messgeräts, das präzise Daten liefert. Ein Thermoelement oder ein ähnliches präzises Temperaturmessgerät ermöglicht die genaue Kontrolle und Messung der Temperatur.
• Relevanz der bestehenden Forschung: Die vorhandene Literatur zeigt klar die Beziehung zwischen Temperatur und Leitfähigkeit in Halbleitern und bietet ein solides theoretisches Fundament für Dein Projekt. Dies erleichtert es, fundierte Annahmen über das Verhalten des neuen Materials zu treffen und die experimentellen Bedingungen präzise zu planen. Durch die bestehenden Studien kannst Du vorausberechnen, wie sich Änderungen in der Temperatur voraussichtlich auf die Leitfähigkeit auswirken werden, was zur Verifizierung Deiner Hypothese beiträgt.