Mit digitalen Medien kann einigen Herausforderungen der Schweißausbildung begegnet werden: An Simulatoren kann ein Bewusstsein für Ergonomie geschaffen werden. Feedback während der Übungsausführung führt zu besserem Prozessverständnis. Training von Extremsituationen erzeugt Erfahrung und kann langfristig Stress reduzieren. Mit digitalen Medien werden auch junge Menschen erreicht. Durch Umschalten der Spracheinstellungen können sie helfen Sprachbarrieren zu überwinden. Durch Simulation können Ressourcen eingespart werden. Schweißsimulatoren erlauben ein engeres Betreuungsverhältnis und können ein individuelles Training fördern.

1. Trainingssimulatoren für
Schweißer – Neue Chancen in der
Ausbildung
Benjamin Knoke, 06.12.2017

2. 2Bremen, 06.12.2017 BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH Benjamin Knoke
BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH

3. Folie 3
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Benjamin Knoke
Das BIBA
 Gegründet 1981 als erstes An-Institut der
Universität Bremen
 Zwei Forschungsbereiche:
 IKAP: Informations- und
Kommunikationstechnische
Anwendungen in der Produktion
 IPS: Intelligent Produktions- und
Logistiksysteme
 150 Mitarbeiter
Prof. Dr.-Ing.
Klaus-Dieter Thoben
(IKAP)
Prof. Dr.-Ing.
Michael Freitag
(IPS)

4. ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument
4Benjamin KnokeBIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH
MESA
Medieneinsatz in der Schweißausbildung

5. Folie 5
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MESA Projekt
 Name: MESA – Medieneinsatz in der Schweißausbildung
 Laufzeit: 01.08.2015 - 31.01.2018
 Programm: Digitale Medien in der beruflichen Bildung
 Ziel: Erforschung von digitalen Medien zur Qualifizierung von
Schweißer/innen, Fokus auf Trainingssimulatoren
 Koordination: Benjamin Knoke, BIBA – Bremer Institut für Produktion
und Logistik GmbH
 Weitere Informationen auf: http://mesa-projekt.de

6. Folie 6
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 Ausgangssituation und Annahmen
 Trainingssimulatoren für Schweißer
 Geräte mit Virtual-Reality-Technologie
 Geräte mit Augmented-Reality-Technologie
 Relevante Merkmale der Technologie und erlernbare
Fähigkeiten
 Vor- und Nachteile von Trainingssimulatoren
 Einsatzmöglichkeiten
 Erlernbare Fähigkeiten und Fertigkeiten
 Zusammenfassung
Gliederung

7. Folie 7
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 Ein grundlegendes Verfahren zum unlösbaren Verbinden
von Bauteilen.
 Vorteile gegenüber automatisierten Prozessen:
 Höhere Flexibilität
 Geringere Investitionskosten
 Nacharbeiten sind möglich
 Zunehmende Individualisierung und Customizing
erzeugen eine wachsende Variantenvielfalt, die manuelle
Schweißprozesse begünstigt.
 In vielen Bereichen der metallverarbeitenden Industrie
bleiben qualifizierte Schweißern erforderlich.
Warum manuell Schweißen?

8. Folie 8
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 Verletzungsgefahr
 Schweißer und Brennschneider sind eine Berufsgruppe mit
einem überdurchschnittlichen Anteil an
Berufsunfähigkeitsfällen, durch:
o langfristige motorische Belastungen1,
o langfristige Exposition gegenüber der verwendeten Materialien
und entstehende Dämpfe2.
 Die Mehrheit der Schweißer übt daher ihren Beruf nicht bis
zum Pensionsalter aus3.
Industrielle Problemstellungen (1/4)
1: Liebers, F., Caffier, G. (2009). Berufsspezifische Arbeitsunfähigkeit
durch Muskel-Skelett-Erkrankung in Deutschland. Bundesanstalt für
Arbeitsschutz und Arbeitsmedizin.
http://www.baua.de/de/Publikationen/Fachbeitraege/F1996.html
2: Lundin, J., Checkoway, H., Criswell, S., Hobson, A., Seixas, N., Evanoff,
B., Sheppard, L. & Racette, B. (2011). Increased risk of Parkinsonism
associated with cumulative hours of welding. Occupational and
Environmental Medicine, 68(1).
3: Sepp, R. (2006). 50plus: Ältere Mitarbeiter/-innen–Ein neues
betriebliches Erfolgspotenzial. WISO Wirtschafts-und Sozialpolitische
Zeitschrift, 1(2006), 83-107.

9. Folie 9
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 Geringe Prozesskontrolle:
 Schweißprozesse erfordern üblicherweise einen stark
verdunkelnden Sichtschutz, welcher Beobachtungen der
Körperhaltung und Bewegungen stark erschwert.
 Demzufolge wird die Arbeit häufig am Ergebnis
(Schweißnaht und Dauer) beurteilt. Der Arbeitsprozess
selbst bleibt oft unbeobachtet1.
 Leistungsdruck:
 Im Gegensatz zu vergleichbar geschulten Fachkräften
werden die Arbeitsergebnisse von vielen Schweißern sehr
streng überprüft2.
1: DVS – Deutscher Verband für Schweißen und verwandte Verfahren e.V. (2012). Schweißtrainer – Eine „Revolution“ in der
fügetechnischen Ausbildung?. DVS Magazin Ausgabe 01/2012.
2: Mutch, A. (2002). The impact of information technology on ‘traditional’occupations: the case of welding. New Technology, Work
and Employment, 13(2), 140-149.
Industrielle Problemstellungen (2/4)

10. Folie 10
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 Demografischer Wandel:
 Der Anteil der sozialpflichtig beschäftigten Schweißer mit
einem Alter über 50 Jahren lag im Januar 2013 bei 46%1,
 Zum Jahr 2060 wird ein Rückgang der Menschen im
erwerbsfähigen Alter von ca.50 Mio. auf ca.33 Mio. erwartet2.
 Sprachbarrieren:
 Der Ausländeranteil unter den sozialversicherungspflichtigen
Arbeitnehmern lag im Januar 2013 bei 19%1,
 Der Fachkräftemangel führt zum Einsatz von Personal mit
fehlenden Sprachkenntnissen3,
 Kommunikationsprobleme sind die Folge.
Industrielle Problemstellungen (3/4)
1: BA – Bundesagentur für Arbeit (2013b). Sozialversicherungspflichtig Beschäftigte nach der Klassifikation der Berufe (KldB 2010).
Online Ressource: http://statistik.arbeitsagentur.de/cae/servlet/contentblob/13850/normal/48/xls.gif. Abruf am 02.10.2013.
2: VMVBS (2013). Bericht über die Wohnungs- und Immobilienwirtschaft in Deutschland.
http://www.bmvi.de/SharedDocs/DE/Anlage/BauenUndWohnen/immobilien-und-wohnungsmarkt-bericht.pdf
3: BMWi – Bundesministerium für Wirtschaft und Technologie (2011). Schlussbericht zur Kurzstudie zur Erweiterung der
Grundlagenarbeit aus der Machbarkeitsstudie zum Aufbau eines berufs- und länderübergreifenden Informationsportals (Datenbank)
zur Erschließung der Beschäftigungspotenziale von Migrantinnen und Migranten

11. Folie 11
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 Hoher Zertifizierungs- und Weiterbildungsaufwand:
 Im gesetzlich geregelten Bereich ist die Anwendung der
Kenntnisse halbjährig durch den Arbeitgeber zu bestätigen,
 Nach DIN EN 1090 muss zusätzlich eine theoretische und
praktische Prüfung 2-jährig abgelegt werden.
 Kostendruck:
 Die aktuellen Kosten für einen Schweißlehrgang liegen bei
ca. 16€ pro Stunde,
 Wesentliche Anteile entfallen auf Materialkosten (z.B.
Halbzeuge, Werkzeuge) und Infrastruktur (z.B.
Absauganlage, Schweißkabine)
Industrielle Problemstellungen (4/4)

12. Folie 12
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Begriffsklärung: AR/VR Technik
AR: Erweiterte Realität (Augmented Reality)
Computergestützte, durch Informationen erweiterte Realität
VR: Virtuelle Realität (Virtual Reality)
Computergenerierte, interaktive und virtuelle Umgebung

13. Folie 13
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 Geräte mit Virtual-Reality-Technologie
 Simulieren ein virtuelles Schweißverfahren in einer virtuellen
Umgebung.
 Ein haptischer Widerstand wird bei einigen Geräten über
Bauteile in Fixpositionen simuliert.
Schweißsimulatoren (1/2)
Quelle: C + P Bildung GmbH

14. Folie 14
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 Geräte mit Augmented-Reality-Technologie
 Simulieren ein virtuelles Schweißverfahren und stellen die
reale Umgebung dar.
 Die Simulation kann in einer beliebigen Arbeitsumgebung
durchgeführt werden.
 Das Bauteil kann beliebig positioniert werden.
Schweißsimulatoren (2/2)

15. Folie 15
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Verfügbare Systeme und Technologien
 Die Brennerposition und Orientierung wird optisch erfasst.
 Abgebildet werden u. A.: Brennerabstand, Anstellwinkel,
Brennerwinkel, Laufweg, und Geschwindigkeit.
www.slv-halle.de
C+P Bildung GmbH
http://seabery.es www.lincolnelectric.com
https://www.ewm-group.comhttps://www.fronius.com

16. Folie 16
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 Variation der Schwierigkeit möglich,
 Individuelle Aufgabenstellungen sind möglich,
 Sensorgestütztes Feedback mindert soziale Spannungen,
 Einzel- Gruppen-, oder Klassenraumübungen,
 Übungsdurchführung in kontrollierter Umgebung,
 Feedback wird während und nach der Übungsausführung gegeben,
 Wiederholbarkeit der Übungen bei hoher Übungsfolge,
 Einsparung von Ressourcen (Bleche, Schutzgas).
 Investitionskosten entstehen,
 Tracking der Geräte ist nicht immer zuverlässig,
 Anwender müssen Medienkompetenz und Bereitschaft mitbringen.
Vor- und Nachteile von Simulatoren

17. Folie 17
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 Beispiel zur Kombination verschiedener Medientechnologien
 Gegenseitiges Filmen und gezielte Reflexion während Übungen an
Simulatoren
 Fördert das Ergonomie-Bewusstsein
 Liefert einen neuen Blickwinkel auf die eigene Haltung
 Erhöht den Fokus auf den Prozess
 Überbrückt Wartezeiten in größeren Übungsgruppen
Videoanalyse am Simulator

18. Folie 18
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 Schweißen in Zwangshaltungen lässt sich mit AR-
Simulatoren mit geringem Aufwand gezielt trainieren.
 Die Simulation gibt Rückmeldungen zur Brennerhaltung,
Ausbilder/in kann zusätzlich die Körperhaltung korrigieren.
 Training von Extremsituationen reduziert den Stress im
Normalbetrieb, schafft Bewusstsein für ergonomische
Arbeitsweise und beugt Haltungsschäden vor.
Simulation von Zwangshaltungen

19. Folie 19
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 Der Lerneffekt der Trainingssimulatoren für Schweißer ist bereits in
mehreren Studien nachgewiesen worden.
 Technische und funktionale Fertigkeiten:
 Die wesentlichen Prozessparameter werden trainiert.
 Zusätzlich besteht enormes Potential im Ergonomietraining.
 Problemlösungs- und Entscheidungsfähigkeit:
 Gefahrlose Manipulation der Prozessparameter ist möglich und
die Folgen können beobachtet werden.
 Kann im Klassenraum (Berufsschule) angewendet werden.
 Zwischenmenschliche Kommunikationsfertigkeit:
 Nebeneffekt, wird durch Gruppenarbeit oder informalen Wettstreit
gefördert,
 Sprachbarrieren werden u. A. durch Symbolik überbrückt.
Erlernbare Fähigkeiten und Fertigkeiten

20. Folie 20
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 Mit digitalen Medien kann einigen Herausforderungen der
Schweißausbildung begegnet werden:
 An Simulatoren kann ein Bewusstsein für Ergonomie geschaffen
werden.
 Feedback während der Übungsausführung führt zu besserem
Prozessverständnis.
 Training von Extremsituationen erzeugt Erfahrung und kann
langfristig Stress reduzieren.
 Mit digitalen Medien werden auch junge Menschen erreicht.
 Durch Umschalten der Spracheinstellungen können sie helfen
Sprachbarrieren zu überwinden.
 Durch Simulation können Ressourcen eingespart werden.
 Schweißsimulatoren erlauben ein engeres Betreuungsverhältnis und
können ein individuelles Training fördern.
Zusammenfassung

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