Digitale Vernetzung der Facharbeit: gewerblich-technische Berufsbildung in einer Arbeitswelt des Internets der Dinge

Der Sammelband umfasst Beiträge zur Digitalisierung der Arbeitswelt in Industrie und Handwerk. Die Autorinnen und Autoren diskutieren sowohl die gesellschaftspolitischen Herausforderungen als auch die Einflüsse digitaler Technologien auf Facharbeit und Berufsausbildung. Zentrale Themen sind die Planung und Anpassung beruflicher Kompetenzen, in denen auch die Mediennutzung eine immer größere Rolle spielt. Da Berufsausbildung in der Arbeitswelt 4.0 mehr Medienkompetenz verlangt, müssen Qualifikationsprofile angepasst werden. Entsprechend brauchen die Lehrenden in Schule und Betrieb mediale Querschnittskompetenzen und neue fachdidaktische Zugänge.The anthology comprises articles on the digitalisation of workplaces in industry and trade. The authors discuss both the sociopolitical challenges as well as the impacts of digital technologies on specialist work and vocational training. The key topics addressed in this paper are the coordination and adaptation of professional competencies such as media usage, which continues to rise in significance. In the age of industry 4.0, vocational training programmes demand higher levels of media literacy. For this reason, qualification profiles must be adapted. As a consequence, schools and companies are in need of lecturers with profound media expertise and subject-didactic approaches

Problemlösekompetenz in komplexen technischen Systemen – Möglichkeiten der Entwicklung und Förderung im Unterricht der Berufsschule mit Hilfe computergestützter Modellbildung und Simulation. Theoretische und empirische Analyse in der gewerblich-technischen Berufsbildung

Immer wieder ist zu beobachten, wie schwierig es für Lernende im gewerblich-technischen Bereich ist, einen verständnisvollen Zugang zu komplexen technischen Systemen zu finden und wie schwer es ihnen fällt, geeignete mentale Modelle mit ausreichend großer Reichweite zum erfolgreichen Umgang mit komplexem Systemverhalten für ihren späteren Beruf zu entwickeln. Vor dem Hintergrund dieser unterrichtspraktischen Relevanz thematisiert der vorliegende Beitrag als übergeordnetes Ziel, mit Hilfe computergestützter Modellbildung und Simulation (CMS) das Erfassen und Beherrschen komplexer technischer Systeme zum Aufbau beruflicher Handlungskompetenz als wesentlicher Bestandteil des Bildungsauftrags der Berufsschule in verstärktem Maße unterrichtlich etablieren zu können. Eine vorrangige Aufgabe dabei ist es, Lehrenden bei der praktischen Gestaltung geeigneter Lernsituationen Hilfestellung zu leisten bei der Entscheidung, ob und in welcher Form computergestützte Modellbildung und Simulation zum Zwecke ihrer unterrichtlichen Entwicklung sowie einer geeigneten Diagnostik geeignet ist. Den Lehrenden im Bereich der gewerblichen Bildung soll so eine Möglichkeit aufgezeigt werden, wie die Entwicklung und Förderung dieser bereichsübergreifenden Kompetenzen angelegt sein sollte und wie sie diese in ihrem Unterricht entwickeln und nutzen können. Dabei wird offensichtlich, dass komplexe Problemlösekompetenz durch lediglich einen einzigen, umfassenden Indikator nicht bestimm- beziehungsweise darstellbar ist. Die Befähigung zum Lösen komplexer Probleme ist jeweils nur in einem Bündel einzelner Kompetenzen darstellbar. Im konkreten Einzelfall ist jedoch recht gut beschreibbar, welche Komponenten zu diesem Bündel gehören. Eine allgemeine, Domänen unabhängige komplexe Problemlösekompetenz, die in spezifischen Kontexten und unterschiedlichen Berufsfeldern flexibel eingesetzt werden könnte, gibt es nicht. Der Grund liegt u. a. darin, dass Wissen als auch Fähigkeiten und Kompetenzen kontextgebunden sind. Erst über mannigfaltige und zeitintensive Einübungen können sie zunehmend bereichsübergreifend verallgemeinert werden. Mit der im empirischen Teil vorgestellten Untersuchung wird versucht, zur bislang im gewerblich-technischen Bereich nur sehr gering ausgeprägten experimentellen Fundierung der Entwicklung und Erfassung von Kompetenzen mit computergestützter Modellbildung und Simulation (CMS) beizutragen. Hauptanliegen der quasiexperimentellen und explorativen Studie war es, in der beruflichen Erstausbildung an einem ausgewählten regelungstechnischen Beispiel zu prüfen, ob Lernenden über CMS unter der Verwendungsperspektive als so genanntes „Kognitives Tool“ eine (alternative) Zugangs- beziehungsweise Erschließungsmöglichkeit für den erfolgreichen Umgang mit komplexen technischen Systemen ermöglicht werden kann. An dem ausgewählten regelungstechnischen Beispiel wurde untersucht, ob Auszubildenden der Berufsschule, die über keine Kenntnisse in höherer Mathematik verfügen, ein solcher Zugang zu komplexem Systemverhalten gelingen kann. Im Rahmen der empirischen Untersuchungen der Arbeit konnte gezeigt werden, dass computergestützte Modellbildung und Simulation, wenn sie unter bestimmten Konstruktionsbedingungen entwickelt und unter bestimmten Implementationsbedingungen eingesetzt wird, Lernergebnisse erbringt, die den theoretischen Anforderungen an Entwicklung und Erfassung einer komplexen Problemlösekompetenz genügen. In diesem Zusammenhang konnte auch aufgezeigt werden, dass sich eine komplexe Problemlösekompetenz in einer beruflichen Domäne operationalisieren und es sich beobachten lässt, ob bei den Auszubildenden eine Bewegung in Richtung auf den Aufbau entsprechender Fähigkeiten festzustellen ist. Genau so wichtig ist es aber auch zu zeigen, dass der Einsatz computergestützter Modellbildung undSimulation kein Selbstläufer ist, sondern vielmehr seitens der Lehrenden ein didaktisches Expertenwissen voraussetzt. Das Problem der notwendigen Balance zwischen (Lerner-)Konstruktion und (Lehrer-)Instruktion wurde in der Arbeit ausführlich dargestellt. Sind diese Bedingungen gegeben, so führt die Gestaltung computerbasierter Lernumgebungen durch Modellbildung und Simulation bei der unterrichtlichen Förderung einer Problemlösekompetenz zum erfolgreichen Umgang mit komplexen technischen Systemen zu einer tiefen Elaboration von Konzepten und Zusammenhängen

Entwerfen Entwickeln Erleben 2016 - Beiträge zur virtuellen Produktentwicklung und Konstruktionstechnik: Dresden, 30. Juni – 1. Juli 2016

Die Konferenz Entwerfen – Entwickeln – Erleben bietet ein besonderes Podium zum Austausch von Wissenschaftlern und Praxisvertretern aus den zentralen Bereichen der Produktentwicklung. Der vorliegende Band enthält Beiträge der EEE2016 unter anderem zu Industrie 4.0, Cyber-Physical Systems und Virtual Reality in vielfältigen Anwendungsbereichen des Maschinenbaus, zu Innovationsmanagement, Konstruktionsmethodik und Product Lifecycle Management sowie zu Reverse Engineering und generativen Verfahren. Die Technische Universität Dresden und technischesdesign.org ermöglichten in Kooperation mit der Gruppe Virtuelle Produktentwicklung der Wissenschaftlichen Gesellschaft für Produktentwicklung (WiGeP) und dem Rat für Formgebung die fachübergreifende Diskussion des Schwerpunkt- Themas inmitten der interdisziplinären Dresdner Wissenschaftslandschaft. In diesem Band sind die Beiträge zur Konstruktionstechnik und zur Virtuellen Produktentwicklung enthalten, ein weiterer Band (ISBN 978-3-95908-061-3, herausgegeben von Jens Krzywinski et al.) fasst die Beiträge zum Industrial Design zusammen.:Big Data Analytics für die Produktentwicklung Alfred Katzenbach · Holger Frielingsdorf 15 Das Industrial Internet – Engineering Prozesse und IT-Lösungen Martin Eigner 25 Nutzbarmachung des Potentials naturfaserbasierter Werkstoffe als Leichtbau- bzw. Konstruktionsmaterial Timo Kuntzsch · Frank Miletzky 39 Erarbeitung eines Beziehungssystems zur Entwicklung eigenschaftsoptimierter Karosseriekonzepte in Mischbauweise Jan Hasenpusch · Andreas Hillebrand · Thomas Vietor 51 Faserverbundleichtbau in der Großserie: Chancen und Herausforderungen für den Produktentwickler Olaf Helms 63 Gestaltung eines alltagstauglichen Hocheffizienz-Konzeptfahrzeugs Richard Eiletz · Enno Block · Christoph Warkotsch · Klaus Post 73 Entwicklung kompakter, gepulster Elektro-Dipolmagnete für die laserbasierte Protonentherapie Michael Schürer · Thomas Herrmannsdörfer · Leonhard Karsch · Florian Kroll · Umar Masood · Jörg Pawelke 91 Der Panzer des Helmwasserflohs: Erfolgreiches adaptives Design in der Natur Hans-Peter Prüfer 97 Anforderungen des Nicht-Elektrischen Explosionsschutzes im Produktentwicklungsprozess Sabrina Herbst · Frank Engelmann · Karl-Heinrich Grote 113 Begleitung des Entwicklungsprozesses durch einen Generalisten und der „Faktor Mensch“ als Erfolgspotential Michael Bader · Harald Lang 127 Agile PLM Strategy Development – Methods and Success Factors Dietmar Trippner · Karsten Theis 143 Quo vadis „Additive Manufacturing“ Heinz Simon Keil 161 ProVIL – Produktentwicklung im virtuellen Ideenlabor Albert Albers · Nikola Bursac · Benjamin Walter · Carsten Hahn · Jan Schröder 185 Organisatorische Unterstützung der Produktentwicklung mit SysMLModellen Johannes Kößler · Kristin Paetzold 199 Personal Resource Management (PRM) in der modernen Produktentwicklung Bettina Schleidt 213 SkiPo – Ein skizzen- und portbasiertes Modell für die Entwicklung von mechanischen Systemen Martin Grundel · Jutta Abulawi 223 Benutzer- und aufgabenorientiertes virtuelles Modell für die Produktentwicklung Christian Weber · Heidi Krömker · Stephan Husung · Stephan Hörold · Atif Mahboob · Andreas Liebal 239 Konzept zur internationalen Einführung vernetzter Virtual Obeya-Räume zur standortverteilten Produktentwicklung Michael Abramovici · Stefan Adwernat · Matthias Neges 253 Innovation in der Orthopädie- und Rehatechnik, 3D-Digitalisierung und CAD/CAM-Nutzung Thomas Mitzenheim · Christoph Knoch-Weber 265 Nutzerintegration bei der Produktentwicklung am Beispiel der Medizintechnik Axel Boese · Michael Friebe · Christoph Arens · Fabian Klink · Karl-H. Grote 283 NC-gestützte Fertigung von Bohrschablonen für die dentale Implantation Daniel Ellmann · Andreas Klar · Philipp Sembdner · Stefan Holtzhausen · Christine Schöne · Ralph Stelzer 293 Optimierung der Schaftkomponente von Kurzschaftendoprothesen mittels Finite-Elemente-Analyse Claudia Kleinschrodt · Hans-Georg Simank · Bettina Alber-Laukant · Frank Rieg 303 Wissensbasierter Aufbau konstruktions-begleitender Finite-Elemente-Analysen durch ein FEA-Assistenzsystem Philipp Kestel · Sandro Wartzack 315 Fertigungsrestriktionsmodell zur Unterstützung des algorithmisierten PEP fertigungsgerechter Blechprodukte Katharina Albrecht · Thiago Weber Martins · Reiner Anderl 331 Prozessgebundene Berechnungs-Baugruppen: Ein Ansatz zur Lösung komplexer Entscheidungs- und Berechnungsabläufe Denis Polyakov · Willi Gründer 345 Elektronenstrahlschmelzen – ein pulverbettbasiertes additives Fertigungsverfahren Burghardt Klöden · Alexander Kirchner · Thomas Weißgärber · Bernd Kieback · Michael Süß · Christine Schöne · Ralph Stelzer 359 Produktarchitekturgestaltung unter Berücksichtigung additiver Fertigungsverfahren Timo Richter · Hagen Watschke · David Inkermann · Thomas Vietor 375 Additive Fertigung von Metallen – Einsatz des LaserCUSING®s im Bereich Automotive Lisa Pastuschka · Peter Appel 393 Methoden zur Absicherung simulationsgerechter Produktmodelle René Andrae · Peter Köhler 403 Ein Doppelschneckenextruder zur Materialdosierung in einem Rapid Prototyping-Prozess Tobias Flath · Jörg Neunzehn · Michael C. Hacker · Hans-Peter Wiesmann · Michaela Schulz-Siegmund · Fritz Peter Schulze 419 Kosteneffiziente Technologien zur geometrischen Datenaufnahme im digitalen Reverse Engineering Tim Katzwinkel · Bhavinbhai Patel · Alexander Schmid · Walter Schmidt · Justus Siebrecht · Manuel Löwer · Jörg Feldhusen 429 3-D-Oberflächenerfassung- und 3-D-Druck-Potentiale für gerichtsverwertbare kriminaltechnische Untersuchungen Rainer Schubert · Marcus Mittasch 451 Das FEA-Assistenzsystem – Analyseteil FEdelM Tobias C. Spruegel · Sandro Wartzack 463 Entwicklung eines Doppelkolbenmotors – Konzept, Simulation und Prüfstandversuche Pascal Diwisch · Daniel Billenstein · Frank Rieg · Bettina Alber-Laukant 475 Interaktive Initialisierung eines Echtzeit 3D-Trackings für Augmented Reality auf Smart Devices mit Tiefensensoren Matthias Neges · Jan Luca Siewert 487 Virtuelle und experimentelle Methoden bei der Produktentwicklung einer Handhabungseinheit zur automatisierten Ablage technischer Textilien Marvin Richrath · Jan Franke · Jan-Hendrik Ohlendorf · Klaus-Dieter Thoben 503 Optimierung von Druckbehältern unterschiedlicher Geometrien und Werkstoffe Thomas Guthmann · Frank Engelmann 515 Customized Fabrication – Mass Customizing mit 3D-Druck Frank Lamack 527 Virtual Reality und Augmented Reality als Werkzeug in der Aufstellplanung Jens Mögel 537 XENOKAT – Biofilter für Xenobiotika in der Ressource Wasser Anett Werner · Ralf Hauser · Thomas Bley 549 Konzept für ein VR-System zur intuitiven Modellierung durch natürliche Interaktion Marius Fechter · Sandro Wartzack 561 Ansätze zur Betriebsdauerverlängerung von Suzlon Windkraftanlagen Jan Brökel 571 Augmented Reality Assistenzsystem mit graphenbasierter Zustandsanalyse für Produkte im Internet der Dinge Matthias Neges · Mario Wolf · Michael Abramovici 581 Datenqualität in Rapid Prototyping Prozessen Carsten Haugwitz 597 Erlebbarkeit von Anlagenkomponenten im Kontext Virtuelle Inbetriebnahme in virtuellen Umgebungen Andreas Geiger · Ingolf Rehfeld · Uwe Rothenburg · Rainer Stark 609 Management von Produktinformationen aus Entwicklungs- und Betriebsphase Stephan Günter Arndt · Bernhard Saske · Ralph Stelzer 62