Учебная фабрика
Обучающиеся фабрики представляют собой реалистичную производственную среду для образования , обучения и исследований . За последние десятилетия в академических кругах и промышленности было построено множество фабрик обучения. [1]
Определение
[ редактировать ]Термин «фабрика обучения» состоит из двух слов. Слово « обучение » указывает на развитие компетенций , а слово « фабрика » определяет реалистичную производственную среду. [2] Общепринятое определение было согласовано в рамках CWG CIRP и опубликовано в Энциклопедии CIRP: [3] По данным Международной академии производственного инжиниринга (CIRP), обучающаяся фабрика определяется как
- процессы , включающие несколько станций и включающие в себя как технические, так и организационные аспекты, аутентичные
- изменяемая настройка напоминает реальную цепочку создания стоимости ,
- физический продукт, который производится, и
- дидактическая концепция, включающая формальное, неформальное и неформальное обучение, обеспечиваемое собственными действиями обучающихся в рамках подхода к обучению на месте.
В зависимости от цели фабрики обучения обучение происходит посредством преподавания , тренингов и/или исследований . Следовательно, результатами обучения могут быть развитие компетенций и/или инновации. , Желательна операционная модель обеспечивающая устойчивую работу обучающейся фабрики. [4]
Разница между фабриками обучения и фабриками моделей заключается в том, что фабрики обучения предоставляют дидактическую концепцию и операционную модель для обучения.
История
[ редактировать ]Термин «обучающаяся фабрика» впервые был придуман в США в 1994 году, когда Национальный научный фонд (NSF) наградил консорциум Университета штата Пенсильвания. Отраслевые дизайнерские проекты получили поддержку на площади 2000 м. 2 помещение со станками, инструментами и материалами. Реальные проблемы отрасли могут быть решены в реальных условиях. В 2006 году программа получила премию Гордона Национальной инженерной академии за инновации в инженерном образовании. За последнее десятилетие в Европе создавалось все больше и больше обучающих фабрик. Одной из первых обучающихся фабрик этой волны является «Центр промышленной производительности», основанный Институтом управления производством, технологиями и станками (Технический университет Дармштадта), созданный в 2007 году (см. раздел 3). [1] В 2011 году на Первой конференции по обучающимся фабрикам в Дармштадте (Германия) была основана инициатива «Европейские обучающиеся фабрики». [5] Инициатива привела к европейскому сотрудничеству по теме обучения фабрик. В 2017 году инициатива решила включить обучающие фабрики со всех континентов и переименовала себя в «Международную ассоциацию обучающихся фабрик».
Примеры существующих обучающих фабрик [6]
[ редактировать ]Обучающиеся фабрики в академических кругах
[ редактировать ]Технический университет Дармштадта: Фабрика процессного обучения CiP
[ редактировать ]В Фабрике процессного обучения CiP Технического университета Дармштадта основное внимание уделяется развитию компетенций в области бережливого производства и Индустрии 4.0 . Он был создан в 2007 году. Поставка сырья, механическая обработка, контроль качества, сборка, упаковка и косвенные процессы моделируются аналогично малому и среднему предприятию . Помимо восьми вариантов пневматического цилиндра , на участке бережливой обработки реализуются индивидуальные требования заказчика к различным размерам. Примерно на 500 м. 2 учащиеся применяют бережливые методы и решают проблемы на собственном опыте. Фабрика обучения может отображать различные сценарии: от расточительной и несбалансированной производственной среды до бережливого и цифрового бережливого состояния. 15 различных учебных модулей структурированы по основам бережливого производства, основным элементам бережливого производства и бережливому мышлению. В рамках учебного модуля практический опыт чередуется с теоретическим обучением. Фабрика процессного обучения CiP является частью центра компетенции малого и среднего бизнеса в регионе Рейн-Майн, финансируемого Федеральным министерством экономики и энергетики Германии. С новыми внедренными технологиями Индустрии 4.0 концепция бережливого производства расширяется. Внедряются различные технологии, например отслеживание продукции, помощь работникам, цифровое управление цехами, профилактическое обслуживание, Milk Run 4.0 и AGV. С каждой внедренной технологией интегрируются новые темы для учебных модулей. Кроме того, действующий институт создал множество учебных центров для научных кругов и промышленности по всему миру. [5] [6] [7]
Венский технологический университет: Пилотный завод
[ редактировать ]В TU Wien Pilot Factory основное внимание уделяется Индустрии 4.0. Это реалистичная тестовая среда с реальными машинами, реальными производственными цепочками и реальным продуктом. На 900 м 2 Выпускается 3D-принтер, использующий принцип моделирования методом наплавления. Размеры принтера могут быть настроены по требованию заказчика. Интегрированы различные концепции «Индустрии 4.0», например, адаптивность процессов и компоновки, высокая степень взаимодействия человека и машины, а также использование анализа данных для прозрачности и оптимизации. Транспортировка AGV соединяет производство со сборочным участком. Материал пополняется автоматически. Кроме того, операторам помогают коллаборативные роботы, вспомогательные системы, сенсорные технологии и обработка изображений. [5] [6] [8]
Стелленбошский университет: Стелленбосская учебная фабрика
[ редактировать ]Стелленбошская учебная фабрика Стелленбошского университета проводит тренинги по бережливому производству, эргономике и является исследовательской платформой для Индустрии 4.0. Целевыми группами являются отраслевые партнеры и студенты, изучающие промышленное машиностроение. Новые разработки включают получение двойной степени магистра наук. Программа с Ройтлингенским университетом . Немецкие студенты имеют возможность посетить летнюю школу. На учебном предприятии интегрирована система RFID-отслеживания и визуализация ключевых показателей эффективности в реальном времени. Продукт Стелленбошского университета — поезд О-масштаба. [5]
Виндзорский университет: iFactory
[ редактировать ]iFactory Виндзорского университета имеет интегрированные продукты по основным темам – системное обучение и Индустрия 4.0. На площади 200 кв.м. собраны настольные комплекты и натяжители автомобильных ремней. Отслеживание процессов и планирование и планирование производственных операций возможно с помощью RFID-меток. Вся система является модульной и может быть реконфигурирована с использованием оборудования FESTO Didactic. Основная цель учебной фабрики — исследования, обучение и демонстрация для студентов и промышленности. Фабрика обучения была создана в 2011 году и является первой в своем роде в Северной Америке. [5] [6]
Университет Люксембурга: Лаборатория производственного совершенства
[ редактировать ]Лаборатория производственного совершенства Люксембургского университета — это место, где промышленные партнеры могут получить практический опыт работы с инструментами бережливого производства и продемонстрировать новые технологии, связанные с «Индустрией 4.0». Примерами новых технологий являются интеграция RFID, дополненной реальности и цифровых руководств. Кроме того, проходят обучение магистранты инженерного дела. Фабрика обучения — это платформа для модернизации новых технологических функций с целью разработки, анализа и проверки их применимости на линиях сборки или разборки. Продукт обучающей фабрики — дырокол. [5]
Технический университет Мюнхена: Учебная фабрика бережливого производства (LSP)
[ редактировать ]В центре внимания Фабрики обучения бережливому производству (LSP) при Техническом университете Мюнхена – бережливое производство. Выпускаемый продукт представляет собой настоящую коробку передач, имеющую 24 варианта исполнения. Объект состоит из сборочного цеха, мастер-класса по кайдзен и помещения для теоретического обучения. Отмечены процессы логистики, сборки, контроля качества и упаковки. В ходе курса воссоздается типичное бережливое путешествие: от неудовлетворительной ситуации к бережливому состоянию. Теория преподается в слотах теоретических уроков. Ежегодно проводится от четырех до шести тренингов. Мобильное оборудование можно транспортировать в любое место. [5] [6]
Рурский университет в Бохуме: Фабрика обучения LPS
[ редактировать ]Основными темами LPS Learning Factory являются бережливое производство, Индустрия 4.0 и эффективность использования ресурсов. Он был основан в 2009 году Рурским университетом Бохума . Крышки для бутылок, держатели для бутылочных крышек и различные изделия на заказ производятся на 1800 м. 2 . Производственная среда включает в себя различные станки, грузовые транспортеры, станции ручной сборки и различных промышленных роботов. Основные темы — бережливое производство, «Индустрия 4.0» и ресурсоэффективность. Ежегодно упражнения выполняют 900 студентов. Производятся реальные продукты, которые закупаются для промышленности. Кроме того, на фабрике обучения реализуются многочисленные исследовательские проекты, например, модель зрелости «Индустрия 4.0», системы помощи и обучения, киберфизические производственные системы и промышленная робототехника. С 2018 года обучающая фабрика является частью центра компетенции SME 4.0 Siegen. [5] [6] [9]
Ройтлингенский университет: Werk150
[ редактировать ]Werk150 бизнес - (ранее называвшаяся ESB Logistics Learning Factory) в школе ESB — это настоящая среда обучения, развития и исследований. Запущенный в 2014 году объект предоставляет современную инфраструктуру для обучения и повышения квалификации студентов. Кроме того, также рассматриваются актуальные вопросы прикладных исследований, разрабатываются и тестируются новые методы, инструменты и технологии будущего, а также методы управления адаптируемыми системами работы и логистики. Результаты прикладных исследований постоянно интегрируются в учебную деятельность. Werk150 представляет собой образцовую производственную компанию со всей ее производственной цепочкой создания стоимости и меняющимся портфелем продуктов и услуг. В частности, процессы в области разработки продуктов и рабочих систем, поступления товаров, хранения, комплектации заказов, производства, сборки и аддитивного производства, а также распределения воспроизводятся и рассматриваются во всей их полноте.
В Werk150 требования и влияние Индустрии 4.0 исследуются и передаются на курсах обучения и повышения квалификации. У него есть цифровой двойник или образ, связанный с реальным заводом с помощью информационных и коммуникационных технологий. Таким образом, как продукты, так и производство можно планировать и моделировать виртуально, производство контролировать в цифровом формате, а состояние и локализацию заказов, деталей и ресурсов контролировать в режиме реального времени.
Дрезденский технологический университет: лаборатория обработки заказов (P2O-Lab)
[ редактировать ]P2O-Lab — это 110-метровая лаборатория. 2 учебная фабрика на территории Дрезденского технологического университета . [10] Основываясь на подходах к решениям в области модульности , оцифровки и искусственного интеллекта , P2O-Lab исследует следующие шаги по обслуживанию сильно изменчивых рынков с почти бинарными жизненными циклами продуктов . [11] P2O Lab задается вопросом, какие требования, модели, методы и инструменты должны быть для этого выполнены. Целью сопутствующей UserStory является получение, оценка и реализация подходящего процесса из существующих модулей завода непосредственно из заказа на продукцию. Результаты текущего исследования впоследствии используются в преподавании на факультете электротехники Дрезденского технического университета . Кроме того, студенты, а также внешние лица имеют возможность получить практический опыт в P2O-Lab в рамках семинаров и стажировок.
Обучение фабрикам в промышленности
[ редактировать ]Учебная платформа MPS
[ редактировать ]С 2011 года предприятие MPS Lernplattform концерна Daimler AG производит различную продукцию на 3000 м. 2 с основной темой бережливого производства. Используются оригинальные компоненты производства, а также модели 1:10 с несколькими симуляциями. Смоделированы прессовый цех, кузовной цех, покрасочный цех, сборка и логистика как части автомобильной промышленности. Собранные изделия можно использовать повторно после обучения: например, блоки управления крышей, солнцезащитные козырьки, чехлы, напольные коврики или разрывы помещения. Обучение проводят квалифицированные сотрудники, имеющие дидактические знания и многолетний опыт работы в производственной сфере. Обучение состоит из 20% теории и 80% практики. Участникам, которые привносят важные идеи в свою повседневную работу, предлагается более десяти различных учебных модулей. MPS Lernplattform все больше полагается на сотрудничество с внешними партнерами, такими как TU Darmstadt. [6]
Учебный завод Festo в Шарнхаузене
[ редактировать ]Учебная фабрика Festo в Шарнхаузене находится под управлением Festo AG с 2014 года и занимается четырьмя различными направлениями: механическая обработка (1), сборка клапанов и пневмоостровов (2), автоматизация и совершенствование процессов (4), администрирование учебной фабрики (4). Пневматические клапаны и пневмоострова производятся на площади 220 м² в четырех помещениях. Более сорока учебных модулей предлагаются на четырнадцати различных рабочих местах. Участники – исключительно представители Festo, специально для обучения новых операторов и повышения квалификации действующих работников. Каждый руководитель бригады или квалифицированный специалист бригады самостоятельно обучает операторов. Поэтому были разработаны модули «Обучение тренеров». Тренинги постоянно совершенствуются. Интегрируются новые продукты, новые процессы, новое производственное оборудование. [6]
| Имя | Оператор | Страна | Продукт | Основные темы |
|---|---|---|---|---|
| Фабрика процессного обучения CiP | Технический университет Дармштадта | Германия | Пневматический цилиндр | Бережливое производство и Индустрия 4.0 |
| Демонстрационная фабрика DFA | RWTH Ахен | Германия | Электромобили | Индустрия 4.0, прототипы и индустриализация |
| Лернфабрик | ТУ Брауншвейга | Германия | Разнообразный | Устойчивое производство, CPPS, городское производство |
| E|Драйв-Центр | Университет Фридриха Александра Эрланген, Нюрнберг | Германия | Электрические двигатели | Технология производства |
| Работа150 (бывшая фабрика обучения логистике ESB) | Бизнес-школа ESB Университета Ройтлингена | Германия | Городской самокат и аксессуары | Проектирование, внедрение, оптимизация и оцифровка частично автоматизированных систем сборки и логистики. |
| ЭТА-Фабрика | PTW, ТУ Дармштадта | Германия | Плита управления гидронасосом, комбинация вал-шестерня | Энергоэффективность, энергетическая гибкость |
| Учебный завод Festo в Шарнхаузене | Фесто АГ | Германия | Пневматические клапаны и пневмоострова | Обучение, ориентированное на рабочее место, Индустрия 4.0 и бережливое производство |
| iFactory | Виндзорский университет | Канада | Столы, натяжитель ремня | Интегрированные продукты – системное обучение, Индустрия 4.0 |
| IFA-Обучающаяся фабрика | Университет Лейбница в Ганновере | Германия | Вертолет и комплектующие | Планирование производства, бережливое производство, PPC |
| Фабрика интегрированного обучения | Рурский университет Бохума | Германия | Ударно-сверлильный станок | Сотрудничество в разработке и производстве продукции |
| СВИНЦОВЫЙ Завод | Технологический университет Граца | Австрия | Скутер | Бережливое управление, Энергоэффективность, Гибкие операции, Цифровизация |
| LEAN-Завод | Фраунгофера ИПК, ТУ Берлина, ITCL GmbH | Германия | Фармацевтические таблетки | Бережливое управление |
| Фабрика обучения и инноваций (ЛИФ) | ТУ Вена | Австрия | Игровой автомобиль | Комплексное планирование продукции и процессов, оптимизация производственных и сборочных операций. |
| Обучение фабрике АИП | Штутгартский университет | Германия | Набор настольных инструментов | Бережливое производство и управление качеством |
| Learning Factory Global Production Карлсруэ | Технологический институт Карлсруэ | Германия | Электропривод | Бережливое производство, планирование сборки, Индустрия 4.0 |
| Учебная фабрика бережливого производства (LSP) | ТУ Мюнхен | Германия | Шестерни | Философия бережливого производства, Бережливая сборка |
| Завод ЛМС | Университет Патры | Греция | Разнообразный | Обучение, образование |
| Фабрика обучения LPS | Рурский университет Бохума | Германия | Крышка для бутылки, держатель крышки для бутылки, различные изделия на заказ. | Бережливое производство, Индустрия 4.0, эффективность использования ресурсов, участие работников, труд 4.0 |
| Учебная платформа MPS | Даймлер АГ | Германия | Различные продукты | Наклонять |
| Учебная фабрика MTA Sztaki в Дьёре | МТА Штаки | Венгрия | Заготовки манекена, подлежащие вторичной переработке | Аспекты CPPS |
| Лаборатория производственного совершенства | Университет Люксембурга | Люксембург | Дырокол | Бережливое производство, Индустрия 4.0 |
| Пилотный завод Индустрия 4.0 | ТУ Вена | Австрия | 3D printer | Виртуализация производства, адаптивное производство, киберфизическая сборка и логистика |
| Умная мини-фабрика | Свободный университет Больцано | Италия | Пневматический цилиндр, пневматический ударный гайковерт | Умные производственные системы, автоматизация |
| Фабрика умного обучения - Скопье | SS. Университет Кирилла и Мефодия в Скопье | Северная Македония | Дидактическая часть по автомобильной промышленности | Бережливое производство, Индустрия 4.0 |
| Стелленбосская учебная фабрика | Стелленбосский университет | ЮАР | Набор поездов в масштабе O | Бережливое производство, эргономика, Индустрия 4.0 |
| Лаборатория обработки заказов (P2O-Lab) | Дрезденский технологический университет | Германия | Водоросли, различные химические продукты | Модульность, цифровизация и искусственный интеллект в перерабатывающей промышленности |
Подход к компетентностно-ориентированному планированию и проектированию
[ редактировать ]Концепция «фабрик обучения» предлагает потенциал прежним дидактическим и техническим подходам. Благодаря реалистичной среде учащиеся становятся более мотивированными и облегчается развитие компетенций. проблем , проектов Возможно обучение на основе или исследований. Обучение, ориентированное на действие, дает значительные преимущества по сравнению с традиционными методами обучения. [12] Методы, инновации и технологии легче переносить в отрасль. Изучая фабрики, учащиеся могут применять методы в реальной производственной среде без негативных последствий остановки производственных линий на собственном предприятии. [13]
Фабрики обучения спроектированы на трех уровнях: [6]
- На макроуровне проектируется полная образовательная программа и физическая фабричная среда с фабричными элементами. Она включает в себя социально-техническую инфраструктуру (производственную среду, производственные процессы, продукцию и сотрудников). В процесс проектирования должны быть включены цели обучения, целевые группы и другие заинтересованные стороны.
- Различные учебные модули разработаны на мезоуровне. Каждый учебный модуль может использовать разные части среды фабрики обучения. Процесс обучения должен быть структурирован на этом уровне проектирования.
- Микроуровень фокусируется на сценариях обучения в рамках учебного модуля. Сценарии обучения подразделяются на исследовательскую, экспериментальную, систематизирующую или рефлексивную части. Цели обучения определяют сценарий обучения. На этом уровне проектирования следует учитывать подготовку самой фабрики обучения, а также поддержку обучения, учебные материалы, среду обучения и продукт обучения.
Более подробно о процессе проектирования обучающихся фабрик можно прочитать в диссертации Майкла Тиша на тему «Модельно-ориентированная методология компетентностно-ориентированного проектирования обучающихся фабрик для бережливого производства». [14]
Ограничения обучающихся фабрик
[ редактировать ]Концепция обучающей фабрики также ограничена. Планирование, развитие, строительство и эксплуатация обучающихся фабрик требуют финансовых и кадровых ресурсов. Фабрикам физического обучения необходимо место в помещении. Машины, рабочие места и другие элементы завода необходимо приобретать и обслуживать. Партнеры и персонал должны быть готовы и иметь возможность участвовать в обучающейся фабрике. Устойчивость должна быть обеспечена посредством операционной модели. Более того, обучающиеся фабрики отображают ограниченные участки производственной среды. Одна обучающая фабрика не способна обеспечить подходящую общую среду для решения всех задач в академических кругах и промышленности. Рассматриваются конкретные отрасли промышленности, рассматриваемые темы, отдельные производственные процессы, подразделения компании и целевые группы. Возможности картографирования обучающихся фабрик ограничены. [13]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Jump up to: а б Абеле Э., Криссолурис Г., Зин В., Меттерних Дж., Эльмараги Х., Селигер Г., Сивард Г., Эльмараги В., Хаммел В., Тиш М., Зайферманн С., «Обучающиеся фабрики для перспективных исследований и образования в производстве», Анналы CIRP – Технология производства (на немецком языке) (66-е изд.), стр. 803–826.
- ^ Вагнер П., Принц С., Ванноффель М., Краймайер Д., «Обучающаяся фабрика для управления, организации и участия работников», 5-я конференция по обучающимся фабрикам, спонсируемая CIRP, Procedia CIRP (на немецком языке) (32-е изд.), стр. 115– 119
- ^ Анеле Э., «Фактор обучения», Энциклопедия производственной инженерии CIRP (на немецком языке)
- ^ Абеле Э., Меттерних Дж., Тиш М., Криссолурис Г., Сихн В., Эльмараги Х., Хаммель В., Ранц Ф., «Обучающиеся фабрики для исследований, образования и обучения», 5-я конференция по обучающимся фабрикам, спонсируемая CIRP, Procedia CIRP (на немецком языке) ), нет. 32, стр. 1–6.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час «Сайт МАФА» . Международная ассоциация обучающихся фабрик . 21 августа 2019 г.
- ^ Jump up to: а б с д и ж г час я дж Абеле Э., Меттерних Дж., Тиш М. (20 октября 2018 г.), Фабрики обучения – концепции, рекомендации, примеры передового опыта (на немецком языке), Springer, ISBN 978-3-319-92260-7
- ^ Энке Дж., Гласс Р., Кресс А., Хамбах Дж., Тиш М., Меттерних Дж. (2018), «Индустрия 4.0 – Компетенции для современной производственной системы: учебная программа для обучающихся фабрик», Procedia Manufacturing (на немецком языке), вып. 23, стр. 276–272.
- ^ Зихн В., Герхард Д., Блейхер Ф. (2012), «Видение и реализация фабрики обучения и инноваций Венского технологического университета», в книге Зихн В., Ягер А. (ред.), 2-я конференция по обучающимся фабрикам — конкурентоспособное производство в Европа через образование и обучение (на немецком языке), стр. 160–177.
- ^ Краймайер Д., Принц К., Морлок Ф. (2012), «Обучающиеся фабрики в Германии: практическое обучение в производственной среде для обучения целостным производственным системам», Журнал экономического управления предприятием (ZWF) (на немецком языке), № 108, стр. 724–727
- ^ «Обзор исследования» . Технический университет Дрездена . Проверено 9 июня 2023 г.
- ^ Фогт, Лукас; Пельцер, Флориан; Клозе, Ансельм; Хадыров Валентин; Ланге, Ханнес; Видт, Изабель; Урбас, Леон; Мэдлер, Джонатан (2023). «P2O-Lab: фабрика обучения цифровизации и модульности» . Электронный журнал ССРН . дои : 10.2139/ssrn.4456423 . ISSN 1556-5068 . S2CID 258882125 .
- ^ Качай Дж., Веннемер Дж., Абеле Э., Тенберг Р. (2012), «Исследование ориентированного на действие обучения с использованием подхода фабрики обучения», Procedia — Социальные и поведенческие науки (на немецком языке), вып. 55, стр. 1144–1153.
- ^ Jump up to: а б Тиш М., Меттерних Дж. (2017), «Потенциалы и пределы обучения фабрик в исследованиях, передаче инноваций, образовании и обучении», Procedia Manufacturing (на немецком языке), вып. 9, стр. 1355–1375.
- ^ Тиш М. (2018), Модельная методология компетентностно-ориентированного проектирования обучающихся предприятий для бережливого производства (на немецком языке), Shaker Verlag, ISBN 978-3-8440-5824-6