ABSTRACTS Hochschultage Berufliche
Bildung Fachtagung 10 (Metalltechnik)
Priv.-Doz. Dr. Jürgen
Roßmann,
EFR-Systems GmbH Dortmund:
Digitale Fabriken -
Einstieg in die
virtuelle Facharbeit?
Studiendirektor
Dipl.-Ing. Franz
Krämer, Nicolaus-August-Otto-Berufskolleg Köln:
Von der hochmodernen
Karosseriefertigung zur fachgerechten Reparatur - ein weiter Weg!
Prof.
Dr. Willi Bruns, Universität
Bremen:
Lernen und arbeiten in
virtuellen
und realen Welten
Frank
Musekamp (MBA), Institut
Technik und Bildung, Universität Bremen:
Der Kfz-Servicemechaniker:
Hält ein
Zweijähriger, was er verspricht?
Prof. Dr.
Matthias Becker,
Berufsbildungsinstitut Arbeit und Technik Universität Flensburg:
Diagnosezugänge zum
vernetzten
Fahrzeug - Wege zur Lernfeldumsetzung
Dr.
Dieter Müller, Prof. Dr. Willi
Bruns, Universität Bremen:
Mixed Reality - Labore und
ihre
Bedeutung für Team- und Systemkompetenz
Prof. Dr.
Alois Knoll, Technische
Universität München
Von und mit Robotern
lernen – Neue
Lernfelder und Methoden für die Aus- und Weiterbildung in den Metall-
und
Elektroberufen
T.
Berben, H. Montaldo-Ventsam, A.
Schmidt u. a., Gewerbeschule 2, Hamburg:
Die Umsetzung der
Lernfelder des
ersten Ausbildungsjahres für den Beruf Anlagenmechaniker/in (Industrie)
Thomas
Scheib, Institut Technik und
Bildung, Universität Bremen:
Ganzheitliche
Leistungsmessung durch
erweiterte Verhaltensbeobachtung
Dr. Bernd
Haasler, Institut Technik
und Bildung, Universität Bremen:
Zwischen Facharbeit und
Sozialpolitik
– Zwischenergebnisse der Evaluation des neuen Einfachberufes
Kfz-Servicemechaniker für die Zielgruppe benachteiligter Jugendlicher
Dr.
Ulrich Karras, Festo Didactic:
Cosimir Factory – Reale
Fabrikplanung
und virtuelle Produktion auf dem PC
Andy
Richter, Wilhelm Thermat,
Institut für Berufs- und Betriebspädagogik,
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg:
Kompetenzentwicklung durch
virtuell-interaktive Arbeitsumgebungen am Beispiel eines
Gießereiprozesses
Roland
Karassek, Technisches
Bildungszentrum Bremen-Mitte:
Umsetzung von Lernfeldern
in
industriellen Metallberufen - Lernsituation I
Theodor
Börchers, Technisches Bildungszentrum
Bremen-Mitte:
Umsetzung von Lernfeldern
in
industriellen Metallberufen - Lernsituation II
Prof. Dr.
Jens Siemon, Universität
Hamburg:
Virtual Reality – Wege zum
selbst
gesteuerten Lernen in metalltechnischen Berufen
Digitale Fabriken -
Einstieg
in die virtuelle Facharbeit?
Priv.-Doz. Dr. Jürgen Roßmann,
EFR-Systems GmbH Dortmund
Der Begriff der „Digitalen
Fabrik“
wird häufig wie folgt erläutert: „Die Digitale Fabrik ist der
Oberbegriff für ein umfassendes Netzwerk von digitalen Modellen und
Methoden. Ihr Zweck ist die ganzheitliche Planung, Realisierung,
Steuerung und laufende Verbesserung aller wesentlichen
Produktionsprozesse und -ressourcen in Verbindung mit dem Produkt“.
Moderne Planungsmethoden der Digitalen Fabrik bauen dabei u.a. auf
Techniken der Virtuellen Realität (VR) zur intuitiven Visualisierung
von Abläufen und Zusammenhängen sowie zur Interaktion mit dem komplexen
und vielschichtigen digitalen Modell. Die „Virtualisierungswerkzeuge“,
die zu diesem Zweck zum Einsatz kommen erleichtern aber nicht nur den
Planern, Programmierern und Verfahrenstechnikern die Arbeit. Neue
Entwicklungen auf dem Gebiet der VR-Systeme erlauben die
Mahrfachverwendung der Modelle, die zunächst in der Planungsphase
entwickelt wurden, um z.B. schon Facharbeiter am virtuellen Modell zu
trainieren. Bevor die erste Schraube einer neuen Installation geliefert
wurde können Facharbeiter an der virtualisierten Anlage trainieren und
somit auch ihr spezifisches Know-How zur Verbesserung des Prozesses
einbringen.
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Abbildung 1:
Zwei
Beispiele für typische Applikationen aus dem Bereich der Systeme für
virtuelle Realität aus den Bereichen „3D-Fabriksimulation“ sowie
„Arbeitsmaschinensimulation“, beide realisiert mit dem
3D-Simulationssystem COSIMIR®
Der Vortrag zeigt
aktuelle
Entwicklungen und Trends auf diesem Gebiet anhand verschiedener
Beispiele. Angefangen bei der Weltraumrobotik als Motor vieler dieser
Entwicklungen, über die Fabriksimulation bis zu dem neuen Feld der
Arbeitsmaschinensimulation und zum „virtuellen Menschen“ werden
Beispielapplikationen gezeigt und in ihren Chancen und Risiken
bewertet. Applikationen mit dem 3D-Simulationssystem COSIMIR®
(www.cosimir.com) werden als
Beispiel genutzt, um zu zeigen, welche
Ansätze und Technologien in den nächsten Jahren in den
Produktionsalltag einziehen werden und wie z.B. durch neue Techniken
der Mensch-Maschine-Interaktion der Arbeitsalltag auf allen Ebenen
eines Unternehmens positiv beeinflusst wird.
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Jürgen, Roßmann
Priv.-Doz. Dr.-Ing., EFR-Systems GmbH
Joseph-von-Fraunhofer-Str. 20, 44227
Dortmund
Tel.: 0231 9700-770, Fax: 0231
9700-771
E-mail: rossmann@efr-systems.de
Von der hochmodernen
Karosseriefertigung zur fachgerechten Reparatur - ein weiter Weg!
Studiendirektor Dipl.-Ing. Franz
Krämer, Nicolaus-August-Otto-Berufskolleg Köln
Heute werden in der Triade
(Westeuropa, Nordamerika und Japan) 38 Millionen Neufahrzeuge
gehandelt, für den Rest der Welt 11 Millionen. Im Jahre 2020 sieht das
Verhältnis 42 Millionen zu 38 Millionen aus.
Vergleicht man die Kosten je
Arbeitsstunde in der Automobilproduktion, so liegt Deutschland
mit 33 EURO um 20% über Amerika und Japan, zum übrigen Westeuropa 50%
und gar nicht zu reden von den neuen EU-Ländern in Osteuropa mit 550 %.
Ein weiterer wichtiger Faktor für die Effizienz der Produktion wird
durch den Zeitaufwand für die Herstellung bestimmt. Von 50 min
bis zu 28 min geht die Bandbreite. Ein Premium Hersteller wie BMW
verlangt für das Modell 530i aus seiner 5er-Reihe rund 52 000,- EURO.
Die reinen Fertigungskosten betragen für das Fahrzeug 17 000,- EURO, in
den nächsten 2 Jahren sollen diese noch einmal um 2000,- EURO
vermindert werden. Dies kann nur mit ausgefeilten Produktionsabläufen
erreicht werden. So liefern Zulieferer unter anderem komplette Module
(Armaturenbrett + Heizung + Klima) an die Produktionsstätten und zwar
dann, wenn sie gebraucht werden. Das längst bekannte Stichwort hier
lautet just-in-time.
Aktive und passive
Sicherheitseinrichtungen bestimmen heute maßgeblich den Aufbau einer
Karosserie. Hatte man bis vor 20 Jahren 3 verschiedene Stahlgüten
mit einer Bruchfestigkeit von 300 MPa im Einsatz, so werden heute 10
verschiedene Stahlgüten bis zu einer Bruchfestigkeit von 1500 MPa
eingesetzt. Hybridbauweisen, neue Fügetechniken wie Nieten, Kleben und
Laserschweißen erfordern genaue Fachkenntnisse über die Werkstoffe und
deren Verarbeitung.
Es stellt sich daher die Frage, wie
diese rasanten Herausforderungen bei Reparatur- und
Instandsetzungsarbeiten erfüllt werden können. Zurzeit darf ein jeder
eine Karosserieinstandsetzung durchführen. Eine Kontrolle der
ausgeführten Arbeiten durch eine unabhängige Instanz, wie die Dekra
oder den TÜV, findet bisher nicht statt. Hier sind die
Berufskollegs gefordert. Damit die Ausbildung zum Karosserie- und
Fahrzeugbaumechaniker/-in bzw. Mechaniker für Karosserie- und
Instandhaltungstechnik den gestiegenen Ansprüchen auch gerecht werden
kann, sind neue Unterrichtskonzepte Grundvorrausetzung.
Im Nicolaus-August-Otto-Berufskolleg
Köln wurde diese Entwicklung frühzeitig erkannt und man überlegte, wie
eine Verbesserung der Ausbildung hinsichtlich neuer Reparaturkonzepte
erreicht werden kann. Die Planung erstreckte sich dabei auf 3
theoretische Lernbereiche:
1.
Strukturbereiche und Außenhaut aus Stahl
2. Rückverformung
von Stahl und Aluminium
3.
Oberflächenbearbeitung mit verbesserten Schleifscheiben
Um den notwendigen Praxisbezug zu
erhalten, wurde eine Zusammenarbeit mit dem Deutschen Verband für
Schweißtechnik (DVS), dem größten Schweißmaschinenhersteller
Deutschlands, der Firma EWM, und einem Schleifmittelhersteller,
vereinbart. Durch das Vorhandensein einer Crash-Anlage (eine
Eigenentwicklung der Techniker) wurden gezielte
Festigkeitsuntersuchungen von Lötverbindungen durchgeführt. Beim
Ausbeulen wurde ein völlig neues Konzept entwickelt, welches
mittlerweile patentiert ist. Bei der Oberflächenbearbeitung wird durch
eine so genannte Sichtscheibe ein gezielter Werkstoffabtrag erreicht.
Im Rahmen meines Vortrages möchte
ich nun Reparaturszenarien exemplarisch aufgreifen und entsprechende
Lösungsansätze aufzeigen.
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Krämer, Franz
Studiendirektor Dipl.-Ing.,
schulfachliche Koordinierung des Bereichs Karosserie- und
Fahrzeugbautechnik
Beratungstätigkeiten im Rahmen der
Karosseriefertigung und Reparatur
Mitwirkung bei der Entwicklung neuer
Lehrpläne
Nicolaus-August-Otto-Berufskolleg
Köln
Eitorfer Str. 16
50679 Köln
(+49 (0)221) 221-91160
Lernen und arbeiten in
virtuellen
und realen Welten
Prof. Dr. Wilhelm Bruns, Universität
Bremen
Informatikerinnen gehen mit
abstrakten Zeichensystemen auf logischer Ebene um, bringen sie im
Computer zum Prozessieren und kümmern sich manchmal auch darum, wie
diese Zeichen wieder in die reale Welt hinein wirken und wie sie auf
Veränderungen der Außenwelt reagieren.
Maschinenbauer gehen mit
Wirkmechanismen auf physikalischer Ebene um und bauen Wirkungsketten,
die Energie und Material in spezifischer Weise transportieren und
transformieren. Damit Maschinen das tun, was sie sollen, nämlich
Energie wandeln oder Material verändern, werden sie vom Menschen
gesteuert oder in einem technischen Regelkreis an den Sollzustand
herangeführt.
Informatik und Maschinenbau berühren
sich, wenn der Steuerungs- und Regelungs¬mechanismus über digitale
Zeichenprozesse realisiert wird. Das ist zunehmend der Fall. Es
berühren sich dann zwei Arbeits- und Denkgewohnheiten, die ziemlich
unterschiedlich sind: der präzise Umgang mit Logik und Berechenbarkeit
und der unscharfe Umgang mit Physik und Naturveränderung.
Spannend wird es, wenn die
Informatik mit ihren präzisen Zeichen versucht, die unscharfe reale
Welt abzubilden und den Schein physikalischer oder natürlicher Prozesse
zu erzeugen. Den umgekehrten Versuch, mit physikalischen Prozessen
präzise Zeichenprozesse zu erzeugen, gibt es seit dem Verschwinden der
Analogrechner gegenwärtig nur noch selten.
Je nach dem Verständnis von virtuell
ergeben sich aus dieser Feststellung zwei verschiedene
Untersuchungsfelder.
1. Virtuell, im
materialen Sinn verstanden als prozessierende Zeichen in einem
Computer, also als Computerinnenwelt in Abgrenzung und Verbindung zur
Realität als Computeraußenwelt, führt zu der Frage nach der Verbindung
von Logik und Physik, nach den technischen Schnittstellen, aber auch
nach den unterschiedlichen Denk- und Handlungsweisen und ihres Erwerbs.
Lernen und arbeiten in gemischten Umgebungen mit starkem Anteil
informatischer und starkem Anteil physikalischer Aspekte.
2. Virtuell, im
effektiven Sinn verstanden als Erzeugung von Schein, als Verdoppelung
natürlicher und technischer Phänomene der realen Welt, führt zu den
nicht neuen Fragen der Möglichkeiten und Grenzen des Lernens und
Arbeitens am Simulator oder an der Realmaschine. Interessant ist hier,
welche neuen Möglichkeiten sich durch eine Steigerung der visuellen,
auditiven und haptischen Illusionserzeugung ergeben und welche
grundsätzlichen Probleme bestehen bleiben. Neu ist in diesem Bereich
auch, dass zunehmend virtuelle Komponenten eines Systems sowohl zur
Steuerung der Realmaschine als auch einer Simulationsmaschine genutzt
werden können. Hier verschwimmen also Schein und Realität.
Es soll ein Konzept der Mixed
Reality vorgestellt werden, mit dem beide Untersuchungs-felder, wie mit
einem geschärften Pflug, neu bearbeitet werden können und sich
gleichzeitig Handlungsfelder erweiterter beruflicher Praxis auftun.
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Bruns, Wilhelm
Dr., Professor für
Produktionsinformatik/Gestaltung von Arbeit und Technik an der
Universität Bremen im Fachbereich Mathematik/Informatik und im
Forschungszentrum artec/artecLab (Laboratory for Art, Work, Technology)
Art-Work-Technology Lab (artecLab)
Enrique-Schmidt-Straße (SFG)
D-28334 Bremen
bruns@artec.uni-bremen.de
Frank Musekamp (MBA),
Institut
Technik und Bildung, Universität Bremen:
Der Kfz-Servicemechaniker: Hält ein
Zweijähriger, was er verspricht?
Die Einführung zweijähriger
Ausbildungsberufe wird quer durch alle politischen und
sozialpartnerschaflichen Lager kontrovers diskutiert. Die Argumente für
und wider die „Schmalspur-Ausbildung“ stehen sich dabei scheinbar
unvereinbar gegenüber: „strukurelle Zementierung von Benachteiligung
statt deren Behebung“ klingt es aus der einen Ecke, „mehr
Chancengleichheit durch mehr (zweijährige) Ausbildungsplätze“ aus der
anderen. Die Verfechter der ersten Position führen ins Feld, dass eine
ernst gemeinte Förderung Lernschwacher eine verlängerte Ausbildung
bedürfe anstatt einer verkürzten. Außerdem münde eine vorhandende
Benachteiligung vor der Erstausbildung durch eine verkürzte Ausbildung
gar in eine verstärkte Benachteiligung, weil die Beschäftigungschancen
für Personen mit Einfachberufen überproportional schlechter seien als
bei 3 ½-jährigen Berufsausbildungen. Die Befürworter verkürzter
Ausbildungsberufe argumentieren dagegen, dass Jugendliche mit
schlechten schulischen Leistungen offenbar den Anforderungen bestimmter
Berufe grundsätzlich nicht gewachsen sind, und dass darum mit der
Schaffung von Berufen mit geringeren Anforderungen der Sprung ins
Berufsleben unterstützt werden kann.
Welche der hier vereinfacht
wiedergegebenen Argumentationsketten der Wirklichkeit eher entspricht,
darüber gibt es kaum empirische Befunde. Es ist offen, ob zweijährige
Ausbildungsberufe tatsächlich zielführend sind und helfen können,
einerseits die Misere auf dem deutschen Ausbildungsmarkt zu entschärfen
und andererseits diejenigen Jugendlichen zu fördern, für die keine 3
½-jährigen Ausbildungsplätze zur Verfügung stehen. Die Argumente, die
auf politischer Ebene und auf Ebene der Sozialpartner so vehement
vertreten werden, sind demnach wissenschaftlich gesehen offene Fragen:
Ergreifen Jugendliche mit so genannten „schlechten Startchancen“ eher
zweijährigen Berufe, und überwinden sie dadurch tatsächlich ihre
Lernschwäche? Wird tatsächlich eine Beschäftigungsfähigkeit der
Auszubildenden erreicht, und existiert eine Nachfrage für derartig
qualifizierte Facharbeiter auf dem Arbeitsmarkt? Wie entwickeln sich in
einer Branche das bisherige Lehrstellenangebot und dessen Nachfrage,
wenn verkürzte Ausbildungen eingeführt werden?
In diesem Beitrag wird auf
empirischer Basis zu diesen und anderen Argumenten im Streit um
verkürzte Ausbildungen Stellung genommen. Grundlage sind die ersten
Ergebnisse des Kfz-Servicemechaniker-Projektes, dass seit Juli 2005 den
Erfolg des im Jahre 2004 zur Erprobung verordneten Berufes
„Kfz-Servicemechaniker“ evaluiert.
Der Beitrag gibt zunächst einen
Überblick über den Stand der Forschung zur verkürzten Ausbildung,
stellt das Evaluationsprojekt in seinen Grundzügen vor und liefert
erste Ergebnisse aus der Vollerhebung der auszubildenden
Kfz-Servicemechaniker in Nordrhein-Westfalen und Schleswig Holstein.
Diese Daten werden mit Erkenntnissen aus einer Mechatroniker Stichprobe
kontrastiert, um so erste Aussagen zur Zusammensetzung der
Auszubildenden und zu deren biografischen Hintergrund treffen zu
können. Darüber hinaus sind Erkenntnisse zum Bewerbungsverlauf der
Auszubildenden sowie zu ihren Vorstellungen über sich selbst im Beruf
zu erwarten.
Von besonderem Interesse ist die
Frage, ob sich die Auszubildenden zum Kfz-Servicemechaniker von den
Auszubildenden zum Kfz-Mechatroniker in Ihrer Kompetenzentwicklung
unterscheiden, denn nur dann lässt sich die Einführung
unterschiedlicher Berufe als Mittel zur Förderung der Lernschwächeren
sinnvoll begründen. Im Kfz-Servicemechaniker-Projekt werden zur
Beantwortung dieser Frage zu Beginn und gegen Ende der Ausbildung so
genannte Evaluationsaufgaben eingesetzt, mit denen die Herangehensweise
der Auszubildenden an berufliche Arbeitsaufgaben bewertet werden kann.
Zum Zeitpunkt des Beitrages sind Aussagen darüber möglich, inwieweit
Unterschiede zwischen den Auszubildenden des 2- und 3 ½-jährigen
Kfz-Berufes zu Beginn der Ausbildung existieren.
Durch die Veröffentlichung
empirischer Ergebnisse aus dem Kfz-Servicemechaniker-Projekt möchte
dieser Beitrag helfen, die Wirkungsbeziehungen und Dynamiken der
zahlreichen betroffenen Akteure bei der Einführung verkürzter
Ausbildungsberufe nachvollziehbar zu machen und damit die
gesamtgesellschaftliche Diskussion über zweijährige Berufsausbildungen
zu versachlichen.
________________________________________
Musekamp, Frank
Studium International Management mit
den Schwerpunkten Arbeits- und Organisationspsychologie sowie Personal
und Organisation in Flensburg. Seit August 2005 ist er
wissenschaftlicher Mitarbeiter am Institut Technik und Bildung der
Universität Bremen und dort Koordinator des Projektes zur Evaluation
des Berufes Kfz-Servicemechaniker.
Dr.
Bernd Haasler, Institut Technik
und Bildung, Universität Bremen:
Zwischen Facharbeit und
Sozialpolitik — Zwischenergebnisse der Evaluation des neuen
Einfachberufes Kfz-Servicemechaniker für die Zielgruppe benachteiligter
Jugendlicher
Der Kfz-Service stellt ein
bedeutendes Segment im Arbeitsmarkt in Deutschland dar. Der 3 ½-jährige
Ausbildungsberuf Kfz-Mechatroniker sichert dabei den qualifizierten
Bedarf an Fachkräften für dieses Aufgabengebiet ab. Immer mehr
Jugendliche erhalten aufgrund fehlender fachlicher oder sozialer
Voraussetzungen heute allerdings keinen Zugang mehr zur Erstausbildung
im Kfz-Sektor. Da gleichzeitig ein gewichtiger Anteil der Facharbeit
aus weniger komplexen Service- und Instandhaltungsaufgaben an
Fahrzeugen besteht, wurde das Berufsbild des Kfz-Servicemechanikers mit
einer zweijährigen Ausbildungsdauer entwickelt. Seit 2004 wird dieser
Ausbildungsberuf in zwei Bundesländern erprobt und wissenschaftlich
begleitet. Dabei zeigt sich im Spannungsfeld eine zentrale kontroverse
Forschungsfrage:
Berücksichtigt der neue
Berufszuschnitt die Arbeits- und Organisationskonzepte der Facharbeit
im Kfz-Sektor oder stehen vor allem sozialpolitische Aspekte im
Vordergrund, um zusätzliche Ausbildungsplätze zu schaffen um
benachteiligten Jugendlichen Chancen auf einen Ausbildungsplatz
einzuräumen?
Im Forschungsvorhaben wurde zunächst
der Stand des Kompetenzniveaus der jugendlichen Berufsanfänger zum
Kfz-Servicemechaniker erhoben. Der Gruppe der Hauptschüler an der
ersten Schwelle von der Allgemeinbildung zum Berufseintritt werden
durch viele Schulleistungstests (z. B. TIMSS, PISA) große Defizite
attestiert (z. B. in der Lesekompetenz und in
mathematisch-naturwissenschaftlichen Wissensbeständen). Inwieweit die
Jugendlichen in der Lage sind, die Anforderungen zum Erlernen eines
gewerblich-technischen Berufes zu bewältigen, kann allerdings nicht
direkt aus solchen Schulleistungstests der Allgemeinbildung abgeleitet
werden. Um das Kompetenzniveau für die Berufliche Bildung zu erfassen,
ist es ratsam, adäquate Instrumente zur Kompetenzerfassung einzusetzen,
die die Anforderungen im Beruf in den Fokus nehmen. Daher wurde das
Instrument beruflicher Entwicklungsaufgaben angewandt, mit dem bereits
in anderen Forschungs- und Entwicklungsprojekten beachtliche Ergebnisse
erzielt worden sind. Die Evaluationsergebnisse können Aufschluss
darüber geben, ob für die Zielgruppe wirklich eine eigene
Qualifikationsebene entwickelt werden muss oder ob sie nicht auch, z.
B. unterstützt durch Fördermaßnahmen, geeignet sind, den »Vollberuf«
erfolgreich zu erlernen und in ihm eine Berufsperspektive zu haben.
Auf der Frühjahrstagung sollen
Zwischenergebnisse der Evaluation vorgestellt und diskutiert werden.
Welche Auswirkungen die Etablierung eines anerkannten
Ausbildungsberufes unterhalb des Vollberufes im Kfz-Sektor haben
könnte, liegt auf der Hand: Diese neue Qualifikationsebene würde
Auswirkungen beispielsweise auf die Lohndifferenzierung, die
Arbeitsaufbau- und Ablauforganisation in den Betrieben und nicht
zuletzt auf das gesamte Berufsbildungssystem der Erstausbildung in
Deutschland haben, wenn zu jedem Beruf auch eine »Leichtvariante«
entwickelt würde.
________________________________________
Haasler, Bernd
Dr, Institut Technik und Bildung,
Universität Bremen
Am Fallturm 1, 28359 Bremen
bhaasler@uni-bremen.de
Prof.
Dr. Matthias Becker,
Berufsbildungsinstitut Arbeit und Technik Universität Flensburg:
Diagnosezugänge zum vernetzten
Fahrzeug - Wege zur Lernfeldumsetzung
Die Vernetzung von Systemen
im
Fahrzeug nimmt von Jahr zu Jahr zu und immer massiver stellt sich die
Frage, wie Schülerinnen und Schülern der Zugang zu den komplexen
Systemen ermöglicht werden kann. Oft verstellt die Fokussierung auf
diese recht schwierige Frage den Blick für die eigentliche Zielsetzung
des Lernens; die Realisierbarkeit wird vor das Ziel der „Entwicklung
von Handlungskompetenz“ (KMK 2003, S. 4) gestellt.
Der Beitrag befasst sich mit
verschiedenen Lösungen für den Unterricht, die derzeit durch Lehrkräfte
in den beruflichen Schulen sowie durch Lehrmittel- und
Automobilhersteller erarbeitet und angeboten werden und stellt diese
zur Diskussion. Dabei stehen die derzeitigen Herausforderungen in der
beruflichen Praxis und die pädagogische Zielsetzung der Vermittlung
einer umfassenden beruflichen Handlungskompetenz im Umgang mit dem
vernetzten Fahrzeug im Mittelpunkt.
Insbesondere wird darauf
eingegangen, wie eine Umsetzung der Lernfelder aussieht, wenn bestimmte
Lerninhalte durch unterschiedliche Schwerpunktsetzungen, Medien und
Ausstattungskonzeptionen vorgeprägt sind. Das Lernfeld 12 des
Rahmenlehrplans für Kfz-Mechatroniker/innen in den Schwerpunkten Pkw-
und Nfz-Technik „Informations- und Diagnosetechnik zur Instandsetzung
von vernetzten Systemen anwenden“ sowie „Prüfen und Instandsetzen von
vernetzten Systemen“ im Schwerpunkt Fahrzeugkommunikationstechnik wird
dabei vertieft betrachtet.
In der beruflichen Praxis sind
folgende Schwerpunktsetzungen zu beobachten, auf die daher eingegangen
werden soll:
• Behandlung der
Datenkommunikation in Bussystemen (Theoretischer Zugang mit Fokus auf
fachsystematische Zusammenhänge);
• Simulation von
Fehlern und Diagnose an Lehrsystemen (Theoretischer Zugang mit Fokus
auf handlungsrelevante Zusammenhänge);
• Diagnose von
Fehlern am Fahrzeug und Visualisierung von Systemzuständen mit Hilfe
von Messtechnik und Prozessvisualisiation (Praktischer Zugang mit Fokus
auf die Reflexion beruflichen Handelns);
• Durchführen der
Diagnose mit branchenüblichen Diagnose- und Informationssystemen
(Praktischer Zugang mit Fokus auf die Werkstattpraxis und praktisches
Wissen).
Mit dem Beitrag soll die Diskussion
im Arbeitskreis Kraftfahrzeugtechnik auf den Hochschultagen 2004 in
Darmstadt fortgesetzt werden, die sich bereits mit den vernetzten
Fahrzeugarchitekturen in den neuen fahrzeugtechnischen Berufen befasst
hat.
KMK (2003): Rahmenlehrplan für den
Ausbildungsberuf
Kraftfahrzeugmechatroniker/Kraftfahrzeugmechatronikerin. Beschluss der
Kultusministerkonferenz vom 16.05.2003.
________________________________________
Becker, Matthias
Prof. Dr., Berufliche Fachrichtung
Metalltechnik/Systemtechnik
Universität Flensburg, biat -
Berufsbildungsinstitut Arbeit und Technik
Auf dem Campus 1, 24943 Flensburg
Mail: becker@biat.uni-flensburg.de
Dr.
Dieter Müller, Prof. Dr. Wilhelm
Bruns, Universität Bremen:
Mixed Reality - Labore und ihre
Bedeutung für Team- und Systemkompetenz
Mixed Reality ist eine
Technologie,
die in besonderer Weise reale technische Objekte mit virtuellen
Modellen verknüpft. Sie geht über den Einsatz von Simulatoren als
verkürzende oder manchmal auch erweiternde Abbildung von Realprozessen
hinaus, indem sie eine enge Kopplung zwischen realen technischen
Phänomenen und virtuellen Repräsentationen unterstützt und damit
Fortsetzungen ermöglicht. Energieprozesse, Signalprozesse und
Zeichen¬operationen werden so verbunden, dass eine Gesamtfunktionalität
eines Systems beliebig auf reale oder virtuelle Komponenten verteilt
werden kann. Dies erlaubt ein flexibles Wandern zwischen Realität und
Virtualität und enthält damit ein großes Potential für die Entwicklung
von Team- und Systemkompetenz.
Wir zeigen am Beispiel zweier Labore
unterschiedliche Konzepte dieser Mischung realer und virtueller
Komponenten:
Marvel - Virtual Laboratory in
Mechatronics: Access to Remote and Virtual e-Learning
http://www.marvel.uni-bremen.de/
deriveSERVER – Mixed Reality Web
Service for Mechatronics
http://lab.artec.uni-bremen.de/deriveSERVER/index.php
als Komponente des EU-Projektes Lab@Future – Labore der Zukunft
http://www.labfuture.net/
Reale Systeme haben mehr oder
weniger feste Orte und ermöglichen die natürliche Kommunikation und
Kooperation der lokal Anwesenden mit ihnen und über sie, beschränken
aber, wegen ihrer Geschlossenheit, die analytische Durchdringung der
Komponenten und ihrer Zusammen¬hänge. Virtuelle Systeme erlauben die
Verteilung auf beliebige Orte und unterstützen den variablen Fokus auf
innere Strukturen und das freie Experimentieren damit, erfordern aber
neue Formen der Kommunikation und Kooperation örtlich verteilt
Handelnder. Wünschenswert ist eine Kombination verschiedener Umgebungen
und Handlungsmodi, der örtlichen mit der verteilten, der realen mit der
virtuellen, der rationalen mit der sinnlichen, der analytischen
mit der konstruktiven.
Zukünftige mechatronische Systeme
werden einen hohen Grad der Integration mechanischer, elektrischer,
informatischer Realisierung ihrer Funktionalität haben. Systementwurf,
Installation, Optimierung und Wartung derartiger Anlagen erfordert neue
Formen der Zusammenarbeit verschiedener Disziplinen mit neuen Sprachen,
neuen Werkzeugen und neuen Methoden. In unserem Beitrag zeigen wir
erste Ansätze in diesen drei Richtungen.
________________________________________
Müller, Dieter
Dr. Akademischer Oberrat,
Wissenschaftler am Forschungszentrum artec/artecLab (Laboratory for
Art, Work, Technology)
Enrique-Schmidt-Straße (SFG)
D-28334 Bremen
mueller@artec.uni-bremen.de
Bruns, Wilhelm (s. o.)
Prof.
Dr. Alois Knoll, Technische
Universität München:
Von und
mit Robotern lernen – Neue
Lernfelder und Methoden für die Aus- und Weiterbildung in den Metall-
und Elektroberufen
Anwendungen der mobilen
Robotik
finden sich im zunehmenden Maße im öffentlichen, privaten und
industriellen Umfeld (Transportsysteme, mobile Manipulatoren,
Serviceroboter, Assistenzsysteme bis hin zu einfachen Anwendungen wie
selbständige Staubsauger).
Es wird erwartet, dass die Anzahl
der Anwendungen und die Komplexität der Systeme in Zukunft stark
steigen, so dass sich hier ein sehr wichtiges, lohnenswertes und
attraktives Feld für die Vermittlung interdisziplinärer, zeitgemäßer
Lerninhalte entwickelt.
Der Vortrag gibt einen Überblick
über den Stand der mobilen Robotik und einen Ausblick auf mögliche,
zukünftige Entwicklungen.
________________________________________
Knoll, Alois
Prof. Dr., Institut für Informatik
Verbeek, Christian
Dr., Institut für Informatik
Lehreinheit VI 'Robotics and
Embedded Systems'
Technische Universität München
Boltzmannstraße 3
D - 85748 Garching bei München
089 289-18106/18104
Dr.
Ulrich Karras, Festo Didactic:
Cosimir
Factory – Reale
Fabrikplanung und virtuelle Produktion auf dem PC
1
Einleitung
Um die Planungs- und
Steuerungsaktivitäten eines produzierenden Unternehmens zu beschreiben,
finden üblicherweise Begriffe wie ERP, MRP und PPS Verwendung. Die ERP-
oder auch MRP- Systeme decken dabei vorwiegend nur die Planung der
Ressourcen der Fertigungsprozesse ab, die Steuerung ist nicht Inhalt
dieser Systeme. Im PPS findet sich zwar der Begriff der Steuerung
wieder, aber die derzeit am Markt vorhandenen Softwareprodukte
beinhalten nahezu keine Steuerungsfunktionalitäten. Die Fertigung
selbst wird nur am Rande betrachtet.
Eines haben alle diese
Softwareprodukte gemeinsam: Sie planen weit weg vom eigentlichen
Geschehen der Fertigungsprozesse, so dass vielfach eine vertikale
Integration von Büro- und Maschinenwelt nicht vorhanden ist. Doch
gerade diese Lücke zu schließen, muss Ziel jedes Unternehmens sein, das
seine Produktivität, Flexibilität und Wettbewerbsfähigkeit steigern
will.
Ein Begriff etabliert sich in diesem
Zusammenhang seit einiger Zeit auch im deutschsprachigen Raum immer
mehr: der des Manufacturing-Execution-Systems, kurz MES genannt. Auf
der CEBIT 2005 wird es eine ganze Halle geben, in der MES Systeme in
allen Varianten vorgestellt werden. Als integratives Zwischenstück
verbinden MES-Systeme die kommerzielle Auftragsbearbeitung und Planung
der ERP Ebene mit den Steuerungssystemen der Produktionswelt.
Die Manufacturing Execution Systems
Assoziation (MESA) definiert die Bedeutung von MES wir folgt:
Manufacturing-Execution-Systeme liefern Informationen, die eine
Optimierung von Produktionsabläufen vom Anlegen des Auftrags bis hin
zum fertigen Produkt ermöglichen. Durch den Gebrauch von aktuellen und
exakten Daten führt MES die Fertigungsaktivitäten mit der Konzentration
auf die Reduzierung von Tätigkeiten aus, die keine Wertschöpfung
erbringen. Mit anderen Worten, MES soll das Werkzeug liefern, um die
„Schraube“ zur Verbesserung des OEE – Wertes ( Overall Equipment
Effectiveness) in die richtige Richtung zu drehen. OEE ist eine
Messgröße, die sich aus den Daten zur Maschinenverfügbarkeit,
Fertigungslinieneffizienz und Produktions-qualität zusammensetzt.
2 Kann man MES
lernen ?
MES ist nicht nur einfach ein
IT-Produkt, sondern eine Konzeption in der Fertigungs-automatisierung.
Eine solche Konzeption kann nur erfolgreich werden, wenn alle
Mitarbeiter die Zielsetzung akzeptieren und ihre Umsetzung
praktizieren. Dies erfordert Wissen und eine gewisse
Basisqualifikation. Reale Fertigungsanlagen sind zu komplex und
erlauben es aus Kostengründen nicht, experimentell ein MES Konzept zu
analysieren und zu optimieren. Seit vielen Jahren bietet Festo Didactic
weltweit automatisierte und modulare Fertigungsanlagen mit einem
MES-System zu Trainingszwecken an. Diese Fertigungsanlagen können
kundenspezifisch aus verschiedenen Automatisierungszellen , wie
z.B. Transportsysteme, Roboter-montagezellen, CNC Bearbeitungszellen,
Lagersysteme, Handarbeitsstationen usw. aufgebaut werden. Diese
Arbeitszellen bestehen aus Industriekomponenten, aber sind so
ausgelegt, dass sie einfach in Laborräume aufgebaut und in Betrieb
genommen werden können.
Die Zellen haben eigenständige
industrielle Steuerungssysteme, die über Ethernet an ein MES
System gekoppelt sind.
Zahlreiche Qualifizierungsmaßnahmen
an solchen Systemen haben jedoch gezeigt, dass selbst die technische
Komplexität dieser didaktischen Fertigungsanlagen zu aufwendig ist, um
die notwendige experimentelle Freiheit in der Gestaltung des MES
Systems für eine erfolgreiche Qualifizierung zu gewährleisten. Diese
Lücke kann durch eine virtuelle Fertigungsanlage geschlossen werden,
d.h. die Laboranlage wird durch eine 3D-Simulation so ersetzt, dass die
vorhandene MES Anwendung die virtuelle Anlage steuern und aus ihr die
notwendigen Daten entnehmen und evaluieren kann. Zur Realisierung einer
solchen virtuellen Lernumgebung für MES wurde in Kooperation mit dem
IRF ( Institut für Roboterforschung ) an der Universität Dortmund das
Soft-wareprodukt COSIMIR® Factory entwickelt.
3
Was ist COSIMIR®
Factory ?
Das Softwareprodukt besteht aus vier
verschiedenen Komponenten:
3D-Layouteditor:
•
Bibliothek
bestehend aus 3D-Arbeitszellen wie z.B. Hoch-regallager, CNC
Bearbeitungs-maschinen, Roboter zur Be- und Entladung von CNC
Maschinen, Roboter Montage-stationen, Transportsysteme usw.
• Die
Arbeitszellen besitzen integrierte SPS bzw. Roboter-steuerungen mit
vorbereiteten Programmen, die optional jederzeit modifiziert oder
er-weitert werden können.
• Mittels
einfacher Mausklicks kann der Anwender nach Auswahl von
Bibliotheks-elementen sich eine eigene Fertigungsanlage aufbauen.
Factory Simulation:
• Zur Simulation
ist die volle Simulationsfunktionalität des sehr leistungsfähigen
indus-triellen 3D- Simulationsent-wicklungssystems COSIMIR®
Professional verfügbar.
• 3D-Navigation,
Sensor-simulation ( vom einfachen induktiven Sensor bis zur Kamera ),
Prozesssimulation.
•
Echtzeitsteuerung im Multi-taskingbetrieb von verschiede-nen
integrierten Roboter- und SPS-Steuerungen.
Factory Control:
• Automatische
Generierung einer MES-Anwendung für eine mit dem Layouteditor erstellte
virtuelle Fertigungsanlage inkl. einer Prozessvisualisierung .
•
Bedienerschnittstelle zum Start von einfachen Prozessabläufen und
eingeplanten Auftrags-listen.
•
Entwicklungswerkzeug zur Optimierung und Erweiterung des
vorbereiteten MES-Systems.
Factory Production Manager:
• MS Datenbank ,
auf die Factory Control zugreift, um notwen-dige Daten für die
Produktion zu erhalten oder Daten zur Auswertung zurückmeldet.
•
Lagerverwaltungssystem
•
Datenbankformular zum Anlegen von Ressourcen und Produkten mit
Stückliste und Arbeitsplan.
•
Datenbankformular zur manuellen Planung von Fertigungsaufträgen.
Die ersten Schritte zur Arbeit mit
COSIMIR® Factory lassen sich sehr einfach aus der oben beschriebenen
Funktionalität der einzelnen Softwarekomponenten ableiten:
• Nach
Erstellung
einer virtuellen Fertigungsanlage wird durch einen xml-Datentransfer
das Layout dem Factory Control bekannt gemacht.
• Hierzu wird
automatisch eine MES Anwendung generiert, die über den integrierten
virtuellen Gerätetreiber PARSIFAL (Parallel Simulation of Factory
Automation Layer) mit der virtuellen Fertigungsanlage kommuniziert.
• Das Lager wird
mit einer vordefinierten Belegung initialisiert. Diese Belegung kann
jederzeit über die Datenbankschnittstelle manuell verändert werden.
4 Lernen mit
COSIMIR® Factory
Nach dem Einstieg hat der Anwender
ein sehr breites leistungsfähiges Lernumfeld, um sich an Hand
verschiedener Lernszenarien ein fundiertes Verständnis über die
Anforderungen und Konzeption von MES Systemen zu verschaffen. Es bieten
sich hierzu zwei grundlegende Inhaltsschwerpunkte an:
•
Steuerungsfunktionalität von MES Systemen
•
Produktionskennzahlen
Zum Einstieg in die
Steuerungsfunktionalität von MES Systemen liefert COSIMIR® Factory
zusätzlich eine einfache grafische Benutzeroberfläche , um ohne
Kenntnisse der Prozessplansprache einfache Produktionsabläufe zu
erstellen und auszutesten. Ein leistungsfähiges und komfortables
Testwerkzeug hilft, um die ersten Hürden zu meistern.
Nach einer ersten vertieften
Einarbeitung können dann Lernziele wie z.B.
• die Gestaltung
einer effizienten HMI Bedienoberfläche,
• die Optimierung
oder Neugestaltung der Lagerverwaltung
• die Optimierung
von Produktionsprozessen,
• die Realisierung
von Parallelprozessen und ihrer Fehlerbehandlung
in der virtuellen Lernumgebung von
COSIMIR® Factory ohne Sicherheitsprobleme und aufwendiger technischer
Wartung erreicht werden. Insbesondere ist zu beachten, dass allein
durch Austausch des PARSIFAL Gerätetreibers durch entsprechende
Gerätetreiber für die realen Arbeitszellen, die MES Anwendung ohne
jegliche Änderung mit der realen Fertigungslinie kommuniziert.
Zum Einstieg in die
Produktionsorientierte Sichtweise ermöglicht das vorbereitete MES
System ohne weitere Kenntnisse direkt die Durchführung einfacher
Produktionsprozesse, die dann schon aufgrund der Echtzeitsimulation
bzgl. Durchlaufzeiten und Kostenkal-kulation analysiert werden können.
Es können einfache Auftragslisten erstellt werden oder es können
Aufträge zeitlich manuell eingeplant werden. Hierbei stößt man
insbesondere sofort auf die Problematik der rechtzeitigen Verfügbarkeit
von notwendigen Materialkomponenten. Durch die einfache
Änderungsmöglichkeit der Anlagenkonfi-guration ist es insbesondere dann
auch möglich, Analysen über die geeignete Auslegung von
Fertigungslinien durchzuführen.
Als optionale Erweiterung zur
Datenbankschnittstelle wird auch die Integration eines
mittelständischen ERP Systems angeboten, so dass damit eine
vollständige vertikale Integration für die Lernumgebung verfügbar ist.
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Karras, Ulrich
Priv.-Doz. Dr. rer. nat.,
Produktmanager Festo Didactic GmbH & Co. KG
1983 – 87 Professor für Mathematik
an der Universität Dortmund
1987 – 90 Projektleiter für die
Entwicklung eines hochpräzisen Roboters (Bodenseewerk)
Seit 1990 Entwicklungsleiter und
Poduktmanager bei Festo Didactic GmbH & Co.KG
Andy
Richter, Wilhelm Thermat,
Institut für Berufs- und Betriebspädagogik,
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg:
Kompetenzentwicklung durch
virtuell-interaktive Arbeitsumgebungen am Beispiel eines
Gießereiprozesses
Betriebliche
Produktionsprozesse
können heutzutage realitätsnah virtuell-interaktiv simuliert werden.
Darüber hinaus ist es möglich, dieses Medium als Lernumgebungen zu
nutzen, um beispielsweise technische Fachkräfte in der beruflichen
Weiterbildung dahingehend zu schulen, mit welchen konkreten Maßnahmen
eine reflektierte Gestaltung von Produktionsprozessen im Sinne der
durch die UN-„Agenda 21“ geforderten nachhaltigen Entwicklung möglich
ist.
Zu diesem Themenkomplex wurde ein
Modellversuch gestartet, welcher den Titel trägt: „Förderung des
nachhaltigen Handelns von mittleren Führungskräften – Entwicklung
fachbezogener und -übergreifender Kompetenzen zum nachhaltigen
Gestalten von Produktionsprozessen mit Hilfe computersimulierter
Produktionsszenarien“. Beteiligt sind das Institut für Berufs- und
Betriebspädagogik der Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, das
Fraunhofer-Institut für Fabrikbetrieb und -automatisierung (IFF) in
Magdeburg, die Fachhochschule Aalen sowie das Bildungszentrum der
Wirtschaft am Niederrhein (BZN) in Duisburg.
Ausgangspunkt des
Untersuchungsansatzes ist die Entwicklung, Erprobung und Evaluation
virtuell-interaktiven Darstellungen realer Produktionsabläufe als
Grundlage für Lernprozesse. Innerhalb dieser simulierten
Arbeitsumgebungen sollen die Lernenden durch verschiedene
Entscheidungs- und Eingriffsmöglichkeiten Einfluss auf die Gestaltung
der (virtuell-interaktiven) Prozesse nehmen. Somit eröffnen sich
vielfältige Möglichkeiten, ganzheitliche und realitätsnahe Erfahrungen
zu gewinnen, ohne eventuell auftretende negative Konsequenzen tragen
und verantworten zu müssen.
Ergebnis der bisherigen Arbeit im
Modellversuch ist eine Systemmodellierung des Gießereiprozesses. Die
Ergebnisse dieser Analyse bilden zugleich die Schnittstellen für die
Lernsoftware auf der Basis der Simulation des Gießereiprozesses. Das
didaktisch-methodisches Konzept folgt der Annahme, dass den Lernenden
durch verschiedene Simulationsdurchläufe aufgezeigt werden kann, dass
ein nachhaltiges Gestalten von Produktionsprozessen weit über eine
übliche Prozessoptimierung hinausgeht. Auf diesen Grundlagen wurde eine
virtuell-interaktive Lernsoftware exemplarisch realisiert.
Im Rahmen des Vortrages wird das
Prozessmodell, das didaktisch-methodische Konzept sowie die
exemplarische Realisierung in Form einer virtuell-interaktive
Simulation ausgewählter Einflussgrößen eines Gießereiprozesses unter
dem Ziel der Entwicklung beruflicher Handlungskompetenz zum
nachhaltigen Gestalten von Produktionsprozessen vorgestellt
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Richter, Andy
Dipl.-Gwl., Wissenschaftlicher
Mitarbeiter Fachdidaktik Metalltechnik, Institut für Berufs- und
Betriebspädagogik, Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Tel.: 0391
67-16621, E-Mail: andy.richter@gse-w.uni-magdeburg.de
Termath, Wilhelm
Dipl.-Päd., Wissenschaftlicher
Mitarbeiter, Institut für Berufs- und Betriebspädagogik,
Otto-von-Guericke-Universität Magdeburg, Tel.: 0391 67-16623, E-Mail:
wilhelm.termath@gse-w.uni-magdeburg.de
Prof. Dr. Jens Siemon, Universität
Hamburg:
Virtual Reality – Wege zum selbst
gesteuerten Lernen in metalltechnischen Berufen
Beim selbst gesteuerten
Lernen soll
der Lernende die Möglichkeit erhalten, seinen Lernbedarf sowie seine
Interessen und Vorstellungen zu bestimmen und daraus Lern- und
Handlungsziele zu formulieren. Er entscheidet über die Ressourcen, die
Lernwege, das Lerntempo und die Lernorte weitestgehend selbst. Er wählt
geeignete Lernmethoden aus und evaluiert letztendlich die Lernerfolge
und deren Transferierbarkeit. Das Ziel des selbst gesteuerten Lernens
ist neben dem Erlangen fachbezogener Kompetenzen die Bereitschaft,
Fähigkeit und Fertigkeit, eigene Lernprozesse zu initiieren, zu planen,
sie durchzuführen und zu bewerten. Dass diese Ziele bedeutsam sind und
noch an Bedeutung gewinnen, wir mit der Veränderung der Arbeitswelt,
der tendenziellen Auflösung traditioneller Beruflichkeit oder der
beschleunigten Wissensveralterung begründet, die zusammengenommen mehr
Eigeninitiative bei der Aneignung neuen Wissens und neuer Fähigkeiten
einfordern.
Problematisch ist u. a., dass beim
selbst gesteuerten Lernen die Voraussetzungen (Fähigkeit selbst
gesteuert zu lernen) und das Ziel identisch sind. Auflösen lässt sich
dieses Problem durch didaktische Arrangements, die den Lernenden
bezogen auf fachliche wie außerfachliche Lerninhalte genau die
Lernhilfen bereitstellen, die er für den jeweiligen Lernprozess
benötigt und ihm die Möglichkeit schafften, alle fachlichen und
lernprozessbezogenen Entscheidungen zu realisieren, zu evaluieren und
zu reflektieren.
Die damit einhergehende
Individualisierung der Lernaktivitäten verändert sowohl die Rolle der
Lehrperson als auch die Anforderungen an die Lernumgebung. Bezogen auf
letztere wurden im Rahmen des durch das fünfte Forschungsrahmenprogramm
der EU geförderte Projekt VIRTOOL (CRAFT-1999-70292) der Versuch
unternommen, eine Lernumgebung für zerspanende Berufe des Berufsfeldes
Metalltechnik auf der Basis von virtual reality zu schafften, die
diesen Anforderungen gerecht wird.
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Siemon, Jens
Prof. Dr. rel. pol., Juniorprofessur
mit dem Schwerpunkt „Didaktik der beruflichen Informatik sowie der IT-
und Medienberufe“ am Institut für Berufs- und Wirtschaftspädagogik
(IBW) des Fachbereichs Erziehungswissenschaft der Universität Hamburg
Forschungsschwerpunkte: Entwicklung
und Evaluation komplexer Lehr-Lern-Arrangements, Einsatz neuer Medien
in der beruflichen Aus- und Weiterbildung, der Modellierung von
Geschäfts- bzw. Arbeitsprozessen und deren Aufarbeitung für
unterrichtliche Zwecke
Curriculumentwicklung für die
kaufmännische sowie IT- und medienbezogene Berufsausbildung.
T.
Berben, H. Montaldo-Ventsam, A.
Schmidt u. a., Gewerbeschule 2, Hamburg:
Die
Umsetzung der Lernfelder des
ersten Ausbildungsjahres für den Beruf Anlagenmechaniker/in (Industrie)
Auf Basis der
lernfeldorientierten
Rahmenlehrpläne für den Anlagenmechaniker wurden an der Gewerbeschule 2
in Hamburg komplexe und arbeitsprozessorientierte Lernsituationen
erarbeitet. Die Lernsituationen basieren auf bewährten
Unterrichtsprojekten, die vor dem Hintergrund der Neuordnung
aktualisiert und weiter entwickelt wurden.
Vom ersten Tag an werden die
Auszubildenden mit komplexen Problemstellungen konfrontiert, die sich
an beruflichen Aufgabenstellungen orientieren und auf die ganzheitliche
Förderung der beruflichen Hand¬lungs¬kom¬pe¬tenz sowie ein schrittweise
selbstständigeres Lernen zielen. Teile der Lernsituationen werden
lernortübergreifend mit Unterstützung der Ausbildungsbetriebe
realisiert, um für den berufspraktischen Anteil die Ressourcen und
Kompetenzen der dualen Partner zu nutzen.
Die Lernsituationen wurden im
Bildungsgangteam erarbeitet, im Unterricht erprobt und werden zurzeit
im Rahmen einer schulischen Fortbildungsmaßnahme evaluiert,
weiterentwickelt und dokumentiert. Der Beitrag stellt anhand von
exemplarischen Lernsituationen die didaktischen Grundzüge der Umsetzung
vor. Dabei werden zum einen die Gestaltungsmomente, Chancen und
Schwierigkeiten von arbeitsprozessorientierten Lernsituationen
deutlich. Zum anderen werden die Dimensionen, Instrumente und
Dokumentationsformen eines didaktischen Konzepts für die Umsetzung
lernfeldorientierter Rahmenlehrpläne vorgestellt, das innerhalb der
Fortbildung genutzt wird.
Der Beitrag kann insofern als
Praxisbeispiel in die Diskussion über die Umsetzung der Neuordnung
eingebracht werden und stellt darüber hinaus Elemente eines
didaktischen Umsetzungskonzepts vor.
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Berben, Montaldo-Ventsam, Schmidt et
al.
Staatliche Gewerbeschule
Installationstechnik (G02)
Bundesstraße 58
20146 Hamburg
Tel.: 42 89 58-0 , Fax: 42 89 58-10
e-Mail: G2@bbs.hamburg.de
Thomas
Scheib, Institut Technik und
Bildung, Universität Bremen:
Ganzheitliche
Leistungsmessung durch
erweiterte Verhaltensbeobachtung
Mit Inkrafttreten der
Neuordnung der
industriellen Metallberufe am 1. August 2004 wurde auch deren
Prüfungsstruktur geändert. Ein Ziel war dabei u. a. die Prüfungen
arbeits- und geschäftsprozessorientiert zu gestalten und stärker auf
das Prüfen beruflicher Handlungskompetenz auszurichten. Analog zu den
beruflichen Abschlussprüfungen in den IT-Berufen und bei den
Mechatronikern wurde als „Variante 1“ ein „betrieblicher
Arbeitsauftrag“ – vorzugsweise ein „echter Kundenauftrag“ – als
Prüfungsform festgelegt. Die Prüfungsform ist somit zwar determiniert,
aber außer der Dokumentation des Auftrages und der Durchführung eines
Fachgespräches werden keine weiteren Vorgaben zur Leistungsmessung und
-bewertung des „betrieblichen Arbeitsauftrag“ gemacht.
Leistungsmessung soll – dies wurde
vom Bundesverfassungsgericht bestätigt – sowohl das Leistungsergebnis
als auch das Leistungsverhalten berücksichtigen. In den bisherigen
„authentischen“ Abschlussprüfungen anderer Berufe (s. o.) wurde
versucht, dieser Forderung durch die Beurteilung der Dokumentation
genüge zu tun. In ihr sollten sowohl Leistungsverhalten als auch
Leistungsergebnis, die in den Ausführungen des Auszubildenden zu Tage
treten (sollen), kombiniert gemessen werden. Dass dieser Zugang nicht
geeignet ist, zeigen die jeweiligen Evaluationsergebnisse des
Bundesinstitutes für Berufsbildung, welche die Bewertung der
Dokumentation besonders in Frage stellen.
Der intendierte Vortrag stellt daher
das Verfahren der erweiterten Verhaltensbeobachtung zur
Leistungsmessung des „betrieblichen Arbeitsauftrags“ vor. Hierbei
handelt es sich um ein Konzept einer ganzheitlichen Leistungsmessung,
in dem neben der Beobachtung des Verhaltens auch die Dokumentation, das
Fachgespräch und das Arbeitsprodukt (Handlungsprodukt) einbezogen
werden. Eine wesentliche Intention, der dem Vortrag zu Grunde liegenden
Arbeit war dabei, eine praxisrelevante und praxistaugliche (nützliche)
Lösung zu entwickeln und zu belegen. Zunächst werden das Verfahren
selbst sowie Erfahrungen und Evaluationsergebnisse bei dessen Einsatz
vorgestellt. Die Erprobung wurde im Rahmen des Modellversuches
„Verbesserung der Zielgenauigkeit und Effizienz der Ausbildung durch
mehrdimensionale Flexibilisierung und Erfolgsrückmeldung“ der Degussa
AG (Marl) durchgeführt.
Zur (tatsächlichen) Messung
beruflicher Handlungskompetenz – das heißt zur Gewährleistung der
Validität der Prüfung – reicht die alleinige Veränderung des Verfahrens
der Leistungsmessung nicht aus. Vielmehr gilt es gemäß des Ansatzes der
Kriterienorientierung vorher geeignete Kriterien/ Indikatoren einer
„guten“ Leistung festzulegen. Daher sollen auch (exemplarisch) die im
Rahmen des Promotionsprojektes 1 entwickelten, erprobten und
evaluierten Kriterien/Indikatoren für den neugeordneten Beruf des
Industriemechanikers vorgestellt und erläutert werden.
Im Blickpunkt des Vortrages stehen
auch die Probleme, die die oben angesprochenen Evaluationen anderer
Abschlussprüfungen aufzeigten. So ist beispielsweise aus
organisatorischen Gründen keine kontinuierliche Beobachtung durch den
Prüfer möglich, da sie bei einem „betrieblichen Arbeitsauftrag“ nicht
über 30 Stunden hinweg die Arbeit eines Prüflings begleiten können.
Abgesehen davon würde dadurch die geforderte Authentizität durch die
permanente Begleitung des Prüfers stark eingeschränkt. Daher sollten
neben den Verhaltensbeobachtungen der Prüfer auch Beobachtungen Dritter
integriert werden. Im Sinne der Kundenorientierung ist bspw. die Sicht
des Kunden mit einzubeziehen. Das Bundesinstitut für Berufsbildung
stellt dies allerdings in Frage, da nach ihrer Einschätzung ein
„Projekt, das zur Zufriedenheit des Kunden ausgeführt wurde kaum
negativ bewertet werden kann“ (Ebbinghaus 2003, S. 12)2. Die Ergebnisse
– aus Interviews mit der Ausbildern/Prüfern des oben dargestellten
Modellversuchs, aus Gruppendiskussionen mit Berufsbildungsexperten
sowie Befragungen von Ausbildern der DaimlerChrysler AG – belegen
allerdings, dass die „Aussagen Dritter“ seitens der Ausbilder als
zulässig, wichtig und sogar unverzichtbar angesehen werden.
Voraussetzung ist jedoch, dass diese messenden und nicht bewertenden
Charakter besitzen bzw. sich an vorher definierten Kriterien
orientieren. Eine Interessenbeeinflussung oder Dominanz einzelner
Gewährspersonen und eine daraus resultierende Objektivitätsverringerung
werden nicht befürchtet. Neben diesem Aspekt sollen abschließend auch
die Ergebnisse der eigenen Forschung hinsichtlich der Transparenz (für
Auszubildende) und des Zeitbedarfes der Leistungsmessung dargestellt
werden.
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Scheib, Thomas
Dr. Dipl.-Ing. u. Gewerbelehramt,
(1992-1998) Entwicklungszusammenarbeit. Ab 2000 wissenschaftlicher
Mitarbeiter an den Universitäten Karlsruhe, später Dortmund am
Lehrstuhl für Technik und ihre Didaktik (bis zum 31.12.2005) Februar
2005 Promotion mit dem Thema „Indikatoren für die ganzheitliche
Leistungsmessung beruflicher Handlungskompetenz in
Produktionsprozessen“ Seit 15.02.2006 Mitarbeiter des Institutes
Technik und Bildung der Universität Bremen
Roland
Karassek, Technisches
Bildungszentrum Bremen-Mitte:
Umsetzung
von Lernfeldern in
industriellen Metallberufen - Lernsituation I
Vorgestellt wird die
Durchführung
und das Ergebnis einer Lernsituation aus dem Lernfeld 2 für
Zerspanungsmechaniker: Fertigen von Bauelementen mit Maschinen. Die
Bedingungen der Lehrplanumsetzung in dem dualen Ausbildungssystem
werden beispielhaft gezeigt. Eine Dokumentation der Lernsituation kann
im Curricularen Content-Management www.lehrplan.bremen.de herunter
geladen werden: Zerspanungsmechaniker, Lernfeld 2, Inhalte: Hinweise ...
________________________________________
Karassek, Roland
Technisches Bildungszentrum Bremen
Mitte
Theodor Börchers, Technisches
Bildungszentrum Bremen-Mitte:
Umsetzung
von Lernfeldern in
industriellen Metallberufen - Lernsituation II
Beispiel LF9, vorbeugende
Instandhaltung, Getriebemontage
Im Rahmen des Vortrages soll
eine
erprobte Lernsituation und die damit gewonnenen Erfahrungen bei der
Umsetzung vorgestellt werden. Am Beispiel des Lernfeldes 9 des zweiten
Ausbildungsjahres Industriemechaniker, sollen unter Einbeziehung
moderner thermografischer Prüfverfahren vorbeugender Instandhaltung ein
betrieblicher Störfall (defektes Lager, mit weitergehenden
Zahnradschäden) simuliert werden.
Die Schüler sollen in
handlungsorientierten Arbeitssituationen den Schadensfall analysieren,
die Demontage nach Zeichnung planen und strukturieren. Unter
Einbeziehung einer begleitenden Powerpointdokumentation können im
Rahmen selbsttätigen Lernens einzelne Arbeitsschritte überprüft werden.
In betriebsnahen
Unterrichtssituationen sind die auszuwechselnden Bauteile zu begründen
und zu listen, die fachgerechte Montage zu planen und durchzuführen.
Eingesetzt werden Schneckengetriebe
der Firma Gunt mit umfangreichen Zeichnungssätzen und Dokumentationen.
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Börchers, Theodor
Dipl.-Ing. Schiffsbetriebstechnik,
Studienrat am Technischen Bildungszentrum Mitte, S.f.B.W. Bremen
Schwerpunkt Technische Informatik,
Steuerungstechnik.
Wissenschaftliche Begleitung des
Modellversuches „Implementation der CAD-Technologie in den Lehrplan der
Teilzeitberufschule zur beruflichen Erstqualifikation des Technischen
Zeichners“, 1990, Bremen
Empirische Feldstudie – CAD in der
beruflichen Erstausbildung von Technischen Zeichnern und in der
Anpassungsfortbildung, 1991, Bremen