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Trainingssimulatoren für Schweißer – Neue Chancen in der Ausbildung

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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.

Veröffentlicht in: Wissenschaft
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Trainingssimulatoren für Schweißer – Neue Chancen in der Ausbildung

  1. 1. Trainingssimulatoren für Schweißer – Neue Chancen in der Ausbildung Benjamin Knoke, 06.12.2017
  2. 2. 2Bremen, 06.12.2017 BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH Benjamin Knoke BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH
  3. 3. Folie 3 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument 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. 4. ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument 4Benjamin KnokeBIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH MESA Medieneinsatz in der Schweißausbildung
  5. 5. Folie 5 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke 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. 6. Folie 6 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 7. Folie 7 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 8. Folie 8 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 9. Folie 9 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 10. Folie 10 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 11. Folie 11 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 12. Folie 12 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke 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. 13. Folie 13 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 14. Folie 14 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 15. Folie 15 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke 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. 16. Folie 16 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 17. Folie 17 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 18. Folie 18 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 19. Folie 19 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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. 20. Folie 20 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke  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
  21. 21. Page 21 ©BIBAAlleRechtevorbehalten.VertraulichesundgeschütztesDokument Benjamin Knoke Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit BIBA - Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH an der Universität Bremen Postanschrift: Postfach P.O.B. 33 05 60 · D-28335 Bremen / Germany Geschäftssitz: Hochschulring 20 · D-28359 Bremen / Germany USt-ID: DE814890109 Amtsgericht Bremen HRB 24505 HB Tel: +49 (0) 421/218-02 +49(0)421/218 - 50031 E-Mail: info@biba.uni-bremen.de · Internet: www.biba.uni-bremen.de Geschäftsführer: Prof. Dr.-Ing. K.-D. Thoben Benjamin Knoke BIBA – Bremer Institut für Produktion und Logistik GmbH at the University of Bremen IKAP - Collaborative Business in Enterprise networks Hochschulring 20, D-28359 Bremen, Germany phone: +49 (0)421-218 50185 fax: +49 (0)421-218 50007 mailto: kno@biba.uni-bremen.de http://www.biba.uni-bremen.de

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