Flexibilität, Variabilität, Erweiterbarkeit

Obwohl die Planungs- und Bauphase eines Gebäudes verglichen mit seiner potentiellen Lebensdauer relativ gering ist, wurde ihr in den 1960er und 1970er Jahren oftmals eine größere Aufmerksamkeit geschenkt als dem ausgeführten Bauwerk. Strategien zur Optimierung der Planung und zur Rationalisierung des Bauprozesses prägen die Architektur der "Boomjahre". Je nach Bauaufgabe ist der Einfluss dieser Strategien auf das geplante Objekt größer als jener baulicher Vorläufer, gesellschaftlicher und sozialer Ansprüche oder des seinerzeit vorhandenen Wissens um bewährte Materialien, Konstruktionen und Bautechniken. Flexibilität, Variabilität und Erweiterbarkeit waren häufig formulierte Planungsgrundlagen, die helfen sollten neben den bestehenden Anforderungen auch eine Reaktion auf veränderte Rahmenbedingungen, Einflussfaktoren und mögliche Entwicklungen zuzulassen. Heute stehen die Bauten der Boomjahre infolge bautechnischer Mängel, hoher Unterhaltkosten und veränderter ästhetischer Präferenzen häufig in der Kritik. Gleichwohl erlauben die verwirklichten Grundprinzipien Flexibilität, Variabilität und Erweiterbarkeit auch heute die Anpassung an veränderte Rahmenbedingungen.

Automatische visuelle Datensammlung aus Materialflusssystemen und ihre Anwendung in Simulationsmodellen

Simulation ist heute eine unentbehrliche Komponente bei der Planung und Analyse von modernen Materialflusssystemen. Ihr Nutzen hängt in hohem Maße davon ab, wie akkurat sie das physikalische System modellieren kann. In diesem Artikel wird ein Kamera-basiertes System vorgestellt, welches in bestimmten Einsatzfällen bei der Datensammlung behilflich sein kann. Vor- und Nachteile des Systems werden diskutiert und die Einsatzfälle abgegrenzt. Am Ende des Artikels wird das Kamera-basierte Datensammlungssystem an Beispielen verdeutlicht und es wird gezeigt, wie die Ergebnisse in Simulationsmodellen angewendet werden können.

Prozessoptimierung des SLM-Prozesses mit hoch-reflektiven und thermisch sehr gut leitenden Materialien durch systematische Parameterfindung und begleitende Simulationen am Beispiel von Silber

Additive Manufacturing durch Aufschmelzen von Metallpulvern hat sich auf breiter Front als Herstellverfahren, auch für Endprodukte, etabliert. Besonders für die Variante des Selective Laser Melting (SLM) sind Anwendungen in der Zahntechnik bereits weit verbreitet und der Einsatz in sensitiven Branchen wie der Luftfahrt ist in greifbare Nähe gerückt. Deshalb werden auch vermehrt Anstrengungen unternommen, um bisher nicht verarbeitete Materialien zu qualifizieren. Dies sind vorzugsweise Nicht-Eisen- und Edelmetalle, die sowohl eine sehr hohe Reflektivität als auch eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit aufweisen – beides Eigenschaften, die die Beherrschung des Laser-Schmelzprozesses erschweren und nur kleine Prozessfenster zulassen. Die Arbeitsgruppe SLM des Lehr- und Forschungsgebietes Hochleistungsverfahren der Fertigungstechnik hat sich unter der Randbedingung einer kleinen und mit geringer Laserleistung ausgestatteten SLM Maschine der Aufgabe gewidmet und am Beispiel von Silber die Parameterfelder für Einzelspuren und wenig komplexe Geometrien systematisch untersucht. Die Arbeiten wurden von FEM Simulationen begleitet und durch metallographische Untersuchungen verifiziert. Die Ergebnisse bilden die Grundlage zur schnellen Parameterfindung bei komplexen Geometrien und bei Veränderungen der Zusammensetzung, wie sie bei zukünftigen Legierungen zu erwarten sind. Die Ergebnisse werden exemplarisch auf unterschiedliche Geometrien angewandt und entsprechende Bauteile gezeigt.

3D-Druck von Kunststoff-Medizinprodukten

Das Additive Manufacturing gewinnt im Bereich der Medizintechnik zur Herstellung von Prototypen bis hin zu Endprodukten zunehmend an Bedeutung. Ein großes Hemmnis stellen allerdings die relativ hohen Fertigungskosten dar. Hier bietet der verstärkte Einsatz der 3D-Drucktechnologie (3D Printing) ein erhebliches Potential zur Reduktion der Kosten. Aus dieser Motivation heraus wurde ein 3D-Druckverfahren zur Herstellung biokompatibler, sterilisierbarer Kunststoffmodelle entwickelt. Beim 3D-Druck-Verfahren handelt es sich um einen pulverbasierten Prozess zur schichtweisen Herstellung von Modellen direkt aus Computerdaten. Dabei werden dünne Schichten eines Pulvers auf eine Grundplatte aufgebracht, die dann durch gezielte Binderzugabe entsprechend des aktuellen Bauteilquerschnitts verfestigt werden. Ausgangsmaterial für diesen Prozess ist ein Granulatgemisch auf Basis von PMMA (Polymethylmethacrylat). Als Binderflüssigkeit wird ein Lösungsmittel eingesetzt. Die 3D gedruckten Modelle werden nach einer entsprechenden Trocknungszeit im Pulverbett entpackt und warmgelagert, um das Abdampfen des Lösungsmittels zu beschleunigen. Der Nachweis der Biokompatibilität der hergestellten Modelle erfolgte durch einen Test nach DIN EN ISO 10993-5. In Kooperation mit Anwendern wurden verschiedene Anwendungsbeispiele wie Bohrschablonen, Otoplastiken, Gebissmodelle und Modelle für die präoperative Planung realisiert und charakterisiert.

Aufbau hochfunktionaler Intralogistik-Knoten mittels kleinskaliger Module als Cognitive Conveyor

Kleinskalige, multifunktionale Module haben ein hohes Potential bei der wirtschaftlichen und flexiblen Gestaltung intralogistischer Systeme mit hoher Funktionalität. Durch dezentrale Steuerung und eigener Intelligenz der Module ist das System frei skalierbar und der Installationsaufwand wird minimiert. Mittels eines neuartigen Konzeptes der Datenkommunikation für Stetigförderer erfolgt der Informationsaustausch drahtlos mit Hilfe optoelektrischer Elemente. Die Kleinskaligkeit der Transportmodule gegenüber der Transporteinheit im Zusammenhang mit dem Steuerungskonzept erlaubt eine selektive Beschaltung der Module nach Bedarf und damit eine optimierte Energieausnutzung im Betrieb. Prototypen auf Basis von Schwenkrollen mit integrierter Antriebstechnik und Steuerung lassen das Potential des Prinzips erkennen. Das neu entwickelte Konzept der Schrägscheibe hilft bei der anspruchsvollen Integration der Antriebstechnik in das Modul durch das Prinzip der koaxialen Aktoren. Durch omnidirektionalen Funktionsumfang der Module entsteht im Zusammenschluss zu einer Modulmatrix ein hochflexibel einsetzbares Intralogistik-Modul. Die Vernetzung dieser hochfunktionalen Knoten durch einfache Fördertechnik bietet die Möglichkeit einfacher Planung flexibler Logistiksysteme.

Systematisierung, Bewertung und Modellierung der Unsicherheiten in der Leercontainerlogistik

Dieser Beitrag beschreibt Unsicherheiten in den Prozessen der Leercontainerlogistik und beinhaltet einen Systematisierungsansatz, der die Akteure bei der operativen Planung unterstützen soll. Weiterhin werden ausgewählte Modellierungskonzepte zur Berücksichtigung von Unsicherheiten vorgestellt und hinsichtlich ihrer Eignung zum Einsatz in mathematischen Optimierungsmodellen für das Leercontainermanagement analysiert. An einem konkreten Fallbeispiel wird der mögliche Einbezug der sogenannten Grey-Zahlen verdeutlicht.

Agentenbasiertes Planungsmodell für die Grobplanung von Kommissioniersystemen

Rechnergestützte Modellansätze, die Logistiksysteme gestalten und generieren, sind eine hochkomplexe Aufgabenstellung. Die bisher in der Praxis existierenden Planungs- und Steuerungsmodelle für Intralogistiksysteme weisen für die aktuellen und zukünftigen Anforderungen wie der Komplexitätsbewältigung, Reaktionsschnelligkeit und Anpassungsfähigkeit Schwachstellen auf. – Ein innovativer Ansatz, diesen Ansprüchen gerecht zu werden, stellen Multiagentensysteme dar. Mit ihrem dezentralen und modularen Charakter sind sie für ein komplexes Problem mit einem geringen Grad an Strukturiertheit geeignet. Außerdem ermöglichen diese computergestützten intelligenten Systeme den Anwendern eine einfache und aufwandsarme Handhabung.

Klassifizierung der Methoden eines Ganzheitlichen Produktionssystems unter Berücksichtigung der Anforderungen indirekter Bereiche

Seit den 50er Jahren des Zwanzigsten Jahrhunderts erfährt das Konzept der schlanken Produktion stetig Erweiterungen und Renaissancen [Fau09]. Zielt das Ursprungskonzept noch überwiegend auf eine Effizienzsteigerung im Bereich der Fertigung ab, so werden im Rahmen eines Ganzheitlichen Produktionssystems verstärkt auch die indirekten Bereiche, wie z. B. Konstruktion, Forschung und Entwicklung, Planung oder Vertrieb einbezogen. Im folgenden Beitrag werden die Rahmenbedingungen eines Produktionssystems im indirekten Bereich dargestellt und Empfehlungen hinsichtlich einer strukturellen Erweiterung aktuell bestehender Ordnungsrahmen gegeben.

E-Learning, E-Teaching und E-Assessment in der Hochschullehre

Wie lässt sich die Qualität des Lernens, Lehrens und Prüfens durch den Einsatz neuer Medien steigern? Übertragen auf die Komponenten und Bausteine des E-Education-Prozesses heißt das: - Mit welchen digitalen Materialien und Komponenten ist eine effiziente computergestützte Inhaltserschließung möglich? - Mit welcher Organisationsform der Lehre kann ein maximaler Qualitätsgewinn für die traditionelle Präsenzlehre erzielt werden? - Wie lassen sich traditionelle Prüfungsformen durch digitale Medien bereichern und mit technischer Hilfe auswerten? - Wie müssen digitale Inhalte beschaffen sein, um einen Mehrwert für den Lehr- und Lernprozess, möglicherweise in Selbstlernszenarien, zu erzielen? - Wie muss eine Lernplattformaufgebaut sein, um E-Education in ihrer gesamten Breite zu unterstützen und eine hohe Akzeptanz zu erreichen? Die Autoren sind Hauptakteure des Marburger „Linguistik Engineering Teams“, das in sich das gesamte Know-How für die Entwicklung und Nutzung verschiedener Lehr- und Lernszenarien vereinigt: von der Konzeption über die Programmierung bis hin zur Nutzung in allen denkbaren Varianten. Ihr Buch ist ein Leitfaden, der aufzeigt, wie mit einem komplexen E-Education-System nicht nur Qualitäts-, sondern auch Kapazitätsgewinne sowie erhebliche Aufwandsreduktionen erreicht werden können.

Mobile Learning – Begriff, Modelle, Forschung

Der vorliegende Übersichtsartikel betrachtet Mobile Learning aus einer pädagogisch-psychologischen und didaktischen Perspektive. Mobile Learning (M-Learning), das seit Mitte der 1990er in unterschiedlichsten Kontexten Einzug in den Bildungssektor hielt, ist ein dynamisches und interdisziplinäres Feld. Dynamisch, weil M-Learning durch die rasche Entwicklung im Bereich der Informations- und Kommunikationstechnologie, wie kaum ein anderes Forschungsfeld, einem derart großen Wandel unterworfen ist. Interdisziplinär, weil durch das Zusammentreffen von mobiler Technik und Lernen auch unterschiedliche Fachdisziplinen betroffen sind. Die verschiedenen Sichtweisen und auch die Komplexität des Feldes haben dazu geführt, dass bis heute keine einheitliche Definition des Begriffs besteht. Ziel dieses Übersichtsartikels ist es, den aktuellen Forschungsstand aus didaktischer und pädagogisch-psychologischer Sicht aufzuzeigen. Dazu werden zunächst wichtige Komponenten des M-Learning-Begriffs herausgearbeitet und daran anschließend didaktisch bedeutsame theoretische Ansätze und Modelle vorgestellt sowie kritisch betrachtet. Basierend auf dieser theoretischen Ausgangslage wird dann ein Rahmen gezeichnet, der verdeutlichen soll, wo empirische Forschung aus didaktischer und pädagogisch-psychologischer Sicht ansetzen kann. Entsprechende empirische Studien werden ebenfalls vorgestellt, um einen Eindruck des aktuellen empirischen Forschungsstandes zu geben. Dies alles soll als Ausgangspunkt für den zukünftigen Forschungsbedarf dienen.

Geänderte Zielsetzungen bei der Konfiguration und dem Betrieb von Fließmontagesystemen und deren Berücksichtigung in der Fachliteratur

Ursprünglich zielte die Gestaltung von Montagesystemen in Form von Fließsystemen auf eine gleichmäßig hohe Stückzahl eines einzelnen Produkts bei hohem Automatisierungsgrad ab. Aus Gründen wie z.B. ständig zunehmende Anforderungen durch Kundenwünsche oder Absatzveränderungen sind die Montageprozesse fortwährend an die veränderten Rahmenbedingungen anzupassen. In diesem Zusammenhang gewinnen Gesichtspunkte wie Flexibilität, höhere Verfügbarkeit bzw. Nutzungsgrade, Energieeffizienz und Wirtschaftlichkeit stärker an Bedeutung. Die Konfiguration und Planung von Fließmontagesystemen erfolgt i.d.R. durch die Zerlegung der gesamten Planungsprobleme in kleine Teilprobleme, die durch unterschiedliche Planungsmaßnahmen bzw. systematische Planungs-schritte lösbar sind. Mit den vorstehenden Hinweisen ist außerdem nur ein Teil der Gesichtspunkte aufgeführt, die aus heutiger Sicht zu geänderten (ergänzten) Zielsetzungen führen. Der Beitrag wird diese Veränderungen durch Darstellung eines sinnvollen zielführenden Katalogs von Zielsetzungen und dessen Abgleich mit der Fachliteratur nachvollziehbar machen.

MOOCs – Massive Open Online Courses

Massive Open Online Courses (MOOCs) bezeichnen Kurse, die online stattfinden und auf Grund fehlender Zugangsbeschränkungen und kostenfreien Zugangs sehr hohe Teilnehmerzahlen erreichen. Der erste MOOC wurde 2011 durch Sebastian Thrun, Professor für Informatik an der Stanford University, zum Thema der Künstlichen Intelligenz angeboten und hatte 160.000 Teilnehmende. In der Folge wurden MOOCs als die revolutionäre Lehr-/Lerninnovation gepriesen, immer mehr Unternehmen gründeten MOOCs-Plattformen. Seit Ende 2012 bieten auch in Deutschland erste Institutionen eigene Plattformen mit MOOCs an. Man unterscheidet im Wesentlichen zwei Varianten – xMoocs und cMOOCs: xMoocs bieten auf Video aufgezeichnete Vorlesungen, die durch Tests und Fragen unterbrochen und zu denen Aufgaben ausgeteilt werden. Sie werden ergänzt durch Foren. cMOOCs orientieren sich eher an der Form eines Seminars oder Workshops, in ihnen können die Teilnehmenden die Inhalte selbst miterarbeiten und -gestalten. Um die Potenziale, aber auch die Schwächen der MOOCs bewerten zu können, bedarf es aber einer differenzierten Betrachtung, als sie bisher stattgefunden hat. Dieser Band stellt Erfahrungsberichte und Beispiele aus deutschen Hochschulen oder mit deutscher Beteiligung vor und reflektiert das Phänomen der MOOCs unter didaktischen, historischen und bildungspolitischen Aspekten.

Methodik für Wirtschaftswissenschaftler

Das vorgestellte Buch zeigt ein grosses Spektrum didaktischer Methoden, die sich trotz des Titels nicht nur für die Wirtschaftswissenschaften und nicht nur für Hochschulen eignen. Zum Teil stellen die Herausgeberinnen auch unkonventionelle Ansätze dar. Die vorliegende Rezension konzentriert sich auf jene vorgestellten Methoden, die elektronische Medien einbeziehen.

Konzept eines ultraleichten Elektrohängebahnsystems für innerbetriebliche Beförderung

Die inhaltliche Schwerpunktlegung des Konzepts besteht in Entwurf, Planung und Durchführung eines intelligenten und ultraleichten Elektrohängebahnsystems, welches für leichte Lasten (bis 20 kg) ausgelegt ist und auf einem Seilsystem basiert. Aufgrund dessen soll eine hohe Flexibilität des Systems erreicht werden, sodass dieses jederzeit an die besonderen Gegebenheiten und Aufgabenfelder angepasst werden kann. Es soll insbesondere der Erleichterung der innerbetrieblichen Beförderung dienen. Zielstellung ist die Entwicklung eines Prototyps.

Action Research and Learning Analytics in Higher Education

Teaching is a dynamic activity. It can be very effective, if its impact is constantly monitored and adjusted to the demands of changing social contexts and needs of learners. This implies that teachers need to be aware about teaching and learning processes. Moreover, they should constantly question their didactical methods and the learning resources, which they provide to their students. They should reflect if their actions are suitable, and they should regulate their teaching, e.g., by updating learning materials based on new knowledge about learners, or by motivating learners to engage in further learning activities. In the last years, a rising interest in ‘learning analytics’ is observable. This interest is motivated by the availability of massive amounts of educational data. Also, the continuously increasing processing power, and a strong motivation for discovering new information from these pools of educational data, is pushing further developments within the learning analytics research field. Learning analytics could be a method for reflective teaching practice that enables and guides teachers to investigate and evaluate their work in future learning scenarios. However, this potentially positive impact has not yet been sufficiently verified by learning analytics research. Another method that pursues these goals is ‘action research’. Learning analytics promises to initiate action research processes because it facilitates awareness, reflection and regulation of teaching activities analogous to action research. Therefore, this thesis joins both concepts, in order to improve the design of learning analytics tools. Central research question of this thesis are: What are the dimensions of learning analytics in relation to action research, which need to be considered when designing a learning analytics tool? How does a learning analytics dashboard impact the teachers of technology-enhanced university lectures regarding ‘awareness’, ‘reflection’ and ‘action’? Does it initiate action research? Which are central requirements for a learning analytics tool, which pursues such effects? This project followed design-based research principles, in order to answer these research questions. The main contributions are: a theoretical reference model that connects action research and learning analytics, the conceptualization and implementation of a learning analytics tool, a requirements catalogue for useful and usable learning analytics design based on evaluations, a tested procedure for impact analysis, and guidelines for the introduction of learning analytics into higher education.