Offenes Baukastensystem zur effizienten Dimensionierung von Materialflusssystemen

Die optimale Gestaltung logistischer Systeme und Prozesse bekommt eine immer größere Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Für Einzelkomponenten von Materi-alflusssystemen sind neben exakten analytischen Verfahren auch Näherungslösungen und Ersatzmodelle in Form von Polynomen, neuronalen Netzen oder zeitdiskreten Verfahren vorhanden, mit denen eine gute Nachbildung des Verhaltens dieser Komponenten möglich ist. Ziel des Baukastensystems ist es, für diese Vielzahl von Methoden mit ihren spezifischen Ein- und Aus-gangsgrößen eine übergeordnete, einheitliche Kommunikations- und Datenschnittstelle zu definieren. In einem grafischen Editor kann ein Modell eines Materialflusssystems aus solchen Bausteinen gebildet und parametriert werden. Durch Verbindungen zwischen den Bausteinen werden Informationen ausge-tauscht. Die Berechnungen der Bausteine liefern Aussagen zu Auslastungen, Warteschlangen bzw. Warte-zeiten vor den Bausteinen sowie Flussgrößen zur Beschreibung der Abgangströme. The optimal arrangement of logistical systems and operations gets an increased importance for the economicalness and competitiveness of enterprises. For individual components of material flow systems there are also existing approximate solutions and substitute models besides exact analytical calculations in the form of polynomials, neural nets or time-discrete analysis which allows a good analytical description of the behaviour of these components. It is aim of the module system to define a superordinate and unified communication and data interface for all of these variety of methods with her specific input and output quantities. By using a graphic editor, the material flow system can be modelled of such components with specified functions and parameters. Connections between the components allows exchange of information. The calculations of the components provide statements concerning utilization, queue size or waiting time ahead of the components as well as parameters for the description of the departure process. Materialflusssysteme sind Träger innerbetrieblicher Transportprozesse und elementarer Bestandteil logistischer Systeme. Die optimale Gestaltung logistischer Systeme und Prozesse bekommt eine immer größere Bedeutung für die Wirtschaftlichkeit und Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen. Die effiziente Dimensionierung von Materialflusssystemen ist für Planer, Hersteller und Betreiber solcher Anlagen von grundsätzlicher Bedeutung. Für viele bei der Planung materialflusstechnischer Anlagen auftretende Fragestellungen steht noch immer kein Berechnungsverfahren oder -werkzeug zur Verfügung, welches allen drei folgenden Anforderungen gleicherma-ßen gerecht wird: Die Handhabung soll einfach, unkompliziert und schnell sein. Die Berechnungsergebnisse sollen eine hohe Genauigkeit haben. Die Berechnung soll allgemein gültige Ergebnisse liefern. Dabei handelt es sich um Fragestellungen, die durchaus grundlegender Natur sind. Beispielsweise nach den (statistisch) zu erwartenden minimalen und maximalen Auftragsdurchlaufzeiten, nach dem Einfluss von Belas-tungsschwankungen auf die Anlagenleistung, nach vorzusehenden Puffern (Stauplätze) und Leistungsreserven (Auslastung). Für die oben genannten Aufgaben der Materialflussplanung stehen heute hauptsächlich drei Verfahren zur Verfügung (Abb. 1): Faustformeln (gekennzeichnet mit f) sind einfach aber ungenau. Das Systemverhalten von Materialfluss-komponenten beschreiben sie selten über den gesamten Bereich möglicher Betriebsbedingungen und Konfi-gurationen. Das Verhalten von gesamten Materialflusssystemen ist zu komplex, als dass es mit Faustformeln adäquat beschreibbar wäre. Bedienungstheoretische Ansätze erlauben die Beschreibung von Materialflusskomponenten (kleines b) sehr genau und sehr umfassend, soweit Standardmethoden und -modelle der Bedienungstheorie anwendbar sind. Ist diese Voraussetzung nicht gegeben, kann der Aufwand zur Modellbildung schnell erheblich werden. Die Beschreibung von Materialflusssystemen (großes B) als Bedienungsnetzwerke ist nur unter (zum Teil stark) vereinfachenden Annahmen möglich. Solche Vereinfachungen gehen zu Lasten von Genauigkeit und All-gemeingültigkeit der Aussagen. Die Methoden sind häufig sehr komplex, ihre Anwendung erfordert vertief-te Kenntnisse in der Statistik und Stochastik. Simulationsuntersuchungen liefern für Materialflusskomponenten (kleines s) und für Materialflusssysteme (großes S) gleichermaßen genaue Aussagen. Der für die Untersuchungen erforderliche Aufwand hängt dabei weit weniger von den Eigenschaften und der Größe des Systems ab, als es bei bedienungstheoretischen An-sätzen der Fall ist. Die Aussagen der Simulation sind nie universell. Sie betreffen immer nur ein System in einer bestimmten Konfiguration. Die Anwendung der Simulation erfordert Spezialsoftware und vertiefte Kenntnisse in der Modellierung und Programmierung. Verfahren, die genaue und allgemein gültige Aussagen über das Verhalten komplexer Materialflusssysteme liefern können, sind insbesondere in der Phase der Angebotserstellung bzw. in der Phase der Grobplanung von besonderer Wichtigkeit. Andererseits sind heute verfügbare Verfahren aber zu kompliziert und damit unwirt-schaftlich. Gerade in der Phase der Systemgrobplanung werden häufig Änderungen in der Struktur des Systems notwendig, welche z.B. beim Einsatz der Simulation zu erheblichem Änderungsaufwand am Modell führt. Oftmals können solche Änderungen nicht schnell genug ausgeführt werden. Damit bleiben in der Praxis oft erhebliche Planungsunsicherheiten bestehen. Der Grundgedanke des Baukastensystems besteht in der Modularisierung von Materialflusssystemen in einzelne Bausteine und Berechnungen zum Verhalten dieser Komponenten. Die betrachteten Module sind Materialfluss-komponenten, die eine bestimmte logistische Funktion in einer konstruktiv bzw. steuerungstechnisch bedingten, definierten Weise ausführen. Das Verhalten einer Komponente wird durch Belastungen (Durchsatz) und techni-sche Parameter (Geschwindigkeit, Schaltzeit o.ä.) beeinflusst und kann durch ein adäquates mathematisches Modell quantifiziert werden. Das offene Baukastensystem soll dabei vor allem einen konzeptionellen Rahmen für die Integration derartiger Modellbausteine bilden. Es umfasst neben der Bausteinmodularisierung die Problematik der Kommunikation zwischen den Bausteinen (Schnittstellen) sowie Möglichkeiten zur Visualisierung von Ergebnissen. Das daraus abgeleitete softwaretechnische Konzept berücksichtigt neben der einheitlichen Integration der zum Teil stark unterschiedlichen Berechnungsverfahren für einzelne Materialflusskomponenten auch einheitliche Definitionen zur Beschreibung von benötigten Eingangsparametern einschließlich der Randbedingungen (Defini-tionsbereich) und Plausibilitätskontrollen sowie zur Ergebnisbereitstellung. Äußerst wichtig war die Zielstellung, das System offen und erweiterbar zu gestalten: Prototypisch wurden zwar einzelne vorliegende Bausteine integ-riert, es ist aber jederzeit möglich, weitere Verfahren in Form eines Bausteines zu implementieren und in das Baukastensystem einzubringen. Die Ergebnisse der Berechnungen für ein einzelnes Element (Output) fließen zugleich als Input in das nachfol-gende Element ein: Genau wie im realen Materialflusssystem durch Aneinanderreihung einzelner fördertechni-scher Elemente der Materialfluss realisiert wird, kommt es im Baukasten durch Verknüpfung der Bausteine zur Übertragung der relevanten Informationen, mit denen der Fluss beschrieben werden kann. Durch die Weitergabe der Ergebnisse kann trotz Modularisierung in einzelne Bausteine das Verhalten eines gesamten Materialflusssys-tems bestimmt werden. Daher sind auch hier einheitliche Festlegungen zu Art und Umfang der Übergabeparame-ter zwischen den Bausteinen erforderlich. Unter einem Baustein soll ein Modell einer Materialflusskomponente verstanden werden, welches das Verhalten dieser Komponente beim Vorliegen bestimmter Belastungen beschreibt. Dieses Verhalten ist insbesondere gekennzeichnet durch Warteschlangen und Wartezeiten, die vor der Komponente entstehen, durch Auslastung (Besetztanteil) der Komponente selbst und durch die Verteilung des zeitlichen Abstand (Variabilität) des die Komponente verlassenden Stroms an Transporteinheiten. Maßgeblich bestimmt wird dieses Verhalten durch Intensität und Variabilität des ankommenden Stroms an Transporteinheiten, durch die Arbeitsweise (z.B. stetig / unstetig, stochastisch / deterministisch) und zeitliche Inanspruchnahme der Komponente sowie durch Steuerungsregeln, mit denen die Reihenfolge (Priorisierung / Vorfahrt) und/oder Dauer der Abarbeitung (z.B. Regalbediengerät mit Strategie „Minimierung des Leerfahrtan-teils“) verändert werden. Im Grunde genommen beinhaltet ein Baustein damit ein mathematisches Modell, das einen oder mehrere an-kommende Ströme von Transporteinheiten in einen oder mehrere abgehende Ströme transformiert (Abb. 2). Derartige Modelle gibt es beispielsweise in Form von Bedienmodellen ([Gnedenko1984], [Fischer1990 u.a.]), zeitdiskreten Modellen ([Arnold2005], [Furmans1992]), künstlichen neuronalen Netzen ([Schulze2000], [Markwardt2003]), Polynomen ([Schulze1998]). Die zu Grunde liegenden Verfahren (analytisch, simulativ, numerisch) unterscheiden sich zwar erheblich, genü-gen aber prinzipiell den genannten Anforderungen. Die Fixierung auf ein mathematisches Modell ist aber nicht hinreichend, vielmehr bedarf es für einen Baustein auch definierter Schnittstellen, mit denen der Informationsaustausch erfolgen kann (Abb. 3). Dazu zählen neben der einheitlichen Bereitstellung von Informationen über die ankommenden und abgehenden Materialströme auch die Berücksichtigung einer individuellen Parametrierung der Bausteine sowie die Möglichkeit zur Interaktion mit dem Bediener (Anordnung, Parametrierung und Visualisierung). Das offene Konzept erlaubt das eigenständige Entwickeln und Aufnehmen neuer Bausteine in den Baukasten. Dazu ergibt sich als weitere Anforderung die einfache Konfigurierbarkeit eines Bausteins hinsichtlich Identifika-tion, Aussehen und Leistungsbeschreibung. An einen Baustein innerhalb des Baukastensystems werden weiter-hin die folgenden Anforderungen gestellt: Jeder Baustein ist eine in sich abgeschlossene Einheit und kann nur über die Ein- und Ausgänge mit seiner Umgebung kommunizieren. Damit ist ausgeschlossen, dass ein Baustein den Zustand eines ande-ren Bausteins beeinflussen kann. Das führt zu den beiden Lokalitätsbedingungen: Es gibt keine �����bergeordnete Steuerung, die in Abhängigkeit vom aktuellen Systemzustand dispositive Entscheidungen (z.B. zur Routenplanung) trifft. Blockierungen in Folge von Warteschlangen haben keine Auswirkungen auf die Funktion an-derer Bausteine. Bausteine beinhalten in sich abgeschlossene Verfahren zur Dimensionierung einer Komponente (Klas-se) des Materialflusssystems (z.B. Einschleusung auf einen Sorter, Drehtisch als Verzweigungselement oder als Eckumsetzer). Dabei werden auf Grund von technischen Parametern, Steuerungsstrategien und Belastungsannahmen (Durchsatz, Zeitverteilungen) Ergebnisse ermittelt. Ergebnisse im Sinne dieses Bausteinkonzepts sind Auslastungen, Warteschlangen bzw. Wartezeiten vor dem Baustein sowie Flussgrößen zur Beschreibung des Abgangstroms. Als Beschreibung eignen sich sowohl einzelne Kennwerte (Mittelwert, Varianz, Quantile) als auch statische Verteilungsfunktionen. Die Lokalitätsbedingungen stellen Einschränkungen in der Anwendbarkeit des Baukastensystems dar: Systeme mit übergeordneten Steuerungsebenen wie Routenplanung oder Leerfahrzeugsteuerung, die Entscheidungen auf Grund der vorhandenen Transportaufträge und des aktuellen Systemzustands treffen (Fahrerlose Transportsys-teme, Elektrohängebahn), können mit dem Baukasten nicht bearbeitet werden. Diese auf Unstetigförderern basierenden Systeme unterscheiden sich aber auch in ihren Einsatzmerkmalen grundlegend von den hier betrach-teten Stetigförderersystemen. Das Problem der Blockierungen vorgelagerter Bereiche durch zu große Warteschlangen kann dagegen bereits mit dem Baukasten betrachtet und zumindest visualisiert werden. Dazu ist den Verbindungen zwischen den Bausteinen eine Kapazität zugeordnet, so dass durch Vergleich mit den berechneten Warteschlangenlängen eine generelle Einschätzung zur Blockierungsgefahr möglich wird: Ist die Streckenkapazität kleiner als die mittlere Warteschlange, muss von einer permanenten Blockierung ausgegangen werden. In diesem Fall kann der vorhergehende Baustein seine gerade in Bearbeitung befindli-che Transporteinheit nach dem Ende der „Bedienung“ nicht sofort abgeben und behindert damit auch seine weiteren ankommenden Transporteinheiten. Für die Transporteinheiten bedeutet das eine Verlustzeit, die auch nicht wieder aufgeholt werden kann, für das gesamte Transportsystem ist von einer Leistungsminde-rung (geringerer Durchsatz, größere Transport- / Durchlaufzeit) auszugehen. Da bei der Berechnung der Bausteine von einer Blockierfreiheit ausgegangen wird, sind die Berechnungser-gebnisse in aller Regel falsch. Ist die Streckenkapazität zwar größer als die mittlere Warteschlange, aber kleiner als beispielsweise das 90%-Quantil der Warteschlange, ist mit teilweisen Blockierungen (in dem Fall mit mehr als 10% Wahr-scheinlichkeit) zu rechnen. Dann tritt der o.g. Effekt nur zeitweise auf. Die Ergebnisse der Berechungen sind dann zumindest für einzelne Bausteine ungenau. In beiden Fällen wird das Problem erkannt und dem Anwender signalisiert. Es wird davon ausgegangen, dass die geplante Funktionalität und Leistungsfähigkeit des Materialflusssystems nur dann gewährleistet ist, wenn keine Blockierungen auftreten. Durch Änderung der Parameter des kritischen Bausteins, aber auch durch Änderung der Materialströme muss daher eine Anpassung vorgenommen werden. Erst bei Vorliegen der Blockierfreiheit ist die Voraussetzung der Lokalität der Berechnungen erfüllt. Die Berechnungsverfahren in den Bausteinen selbst können wegen der Modularisierung (Lokalität) sehr unter-schiedlicher Art sein. Dabei ist es prinzipiell möglich, die einzelnen Ergebnisse eines Bausteins mit verschiede-nen Verfahren zu ermitteln, insbesondere dann, wenn auf Grund eines eingeschränkten Definitionsbereichs der Eingangsparameter die Anwendung eines bestimmten Verfahrens nicht zulässig ist. Bausteine, die einen Materialfluss auf Grund äußerer, nicht aus dem Verhalten des Bausteins resultierende Einflüsse generieren (Quelle) oder verändern (Service-Station), sind durch eine Flussgröße  parametriert. Die Flussgröße ist eine statistische Verteilungsfunktion zur Beschreibung der Ankunfts- und Abgangsströme (Zwi-schenankunftszeiten). In der Praxis, insbesondere in der Planungsphase, ist aber eine solche Verteilungsfunktion meist nicht bekannt. Zudem erweist sich das Rechnen mit Verteilungsfunktionen als numerisch aufwändig. Untersuchungen in [Markwardt2003] haben gezeigt, dass eine Parametrisierung als Abstraktion über statistische Verteilungsfunktionen mit gleichen Erwartungswerten, Minima und Streuungen ausreichend genaue Ergebnisse liefert. Daher wird die Flussgröße beschrieben durch die Parameter Ankunftsrate (=Durchsatz), Mindestzeitabstand tmind und Variationskoeffizient c (als Maß für die Variabilität des Stroms). Zur Visualisierung der Ergebnisse kann die dreiparametrige Gammaverteilung zu Grunde gelegt werden, die eine gute Anpassung an reale Prozessverläufe bietet und durch die genannten Parameter eindeutig beschrieben ist: Weitere leistungsbestimmende Größen wie technische Parameter, Zeitbedarfe u.ä. werden als Parametertupel (k) der jeweiligen Klasse zugeordnet. So ist z.B. bei einer Einschleusung auf einen Sorter zu garantieren, dass der Strom auf der Hauptstrecke nicht angehalten wird. Das erfordert bei einer Einschleusung von der Nebenstrecke eine Lücke im Gutstrom auf der Hauptstrecke mit der Länge Mindestabstand und Fördergeschwindigkeit sind Parameter der ankommenden Förderstrecken, demnach ist lediglich die Größe ttr als Transferzeit ein leistungsbestimmender Parameter der Einschleusung. Förderstrecken stellen die Verbindungen zwischen den Bausteinen her und realisieren den eigentlichen Material-fluss durch das System. Die technische Realisierung kann dabei prinzipiell durch verschiedenartige Bauformen von Stetig- und Unstetigförderern erfolgen. Systeme, die aber vollständig auf der Basis von Unstetigförderern arbeiten wie fahrerlose Transportsysteme (FTS) oder Elektrohängebahn (EHB), werden im Rahmen des Baukas-tens nicht betrachtet, weil die Lokalitätsbedingungen nicht gelten und beispielsweise eine übergeordnete Sys-temsteuerung (Fahrzeugdisposition, Leerfahrtoptimierung) einen erheblichen Einfluss auf die Leistungsfähigkeit des Gesamtsystems hat. Förderstrecken im hier verwendeten Sinne sind Rollen-, Ketten-, Bandförderer oder ähnliches, deren maximaler Durchsatz im Wesentlichen durch zwei Parameter bestimmt wird: Fördergeschwindigkeit (vF) und Mindestab-stand zwischen den Transporteinheiten (smind). Der Mindestabstand ergibt sich aus der Länge der Transportein-heit in Transportrichtung (sx) und einem Sicherheitsabstand (s0), der für ein sicheres und gefahrloses Transportie-ren erforderlich ist. Die Mindestzeit tmind,S zwischen zwei Fördereinheiten auf einer Förderstrecke bestimmt sich demnach zu Ist das verbindende Förderelement nicht staufähig (nicht akkumulierend, z.B. Gurtbandförderer), so kann sich der Abstand zwischen den Fördergütern während des Förder- oder Transportvorgangs nicht verändern: Muss das Band angehalten werden, weil eine Abgabe an das nachfolgende Förderelement nicht möglich ist, bleiben alle Einheiten stehen. In diesem Fall ist es also nicht möglich, die Lücken im Transportstrom zu schließen, die bereits bei der Aufgabe auf das Förderelement entstehen. Für die Berechnung der Mindestzeit tmind,S bedeutet das, dass dann auch die Mindestzeit tmind,B des vorhergehenden Bausteins berücksichtigt werden muss. Die Mindestzeit des Streckenelements nach (6) bzw. (7) wird als einer der Parameter der Flussgröße zur Be-schreibung des am nachfolgenden Baustein ankommenden Stroms verwendet. Als Parameter der Förderstrecke werden neben der Fördergeschwindigkeit daher auch Angaben zum Transportgut (Abmessungen, Sicherheitsab-stand, Transportrichtung) benötigt. Es bot sich ferner an, eine Typisierung der Förderstrecken hinsichtlich ihrer technischen Realisierung (Rollenförderer, Kettenförderer, Bandförderer usw. mit zugeordneten Parametern) vorzunehmen, um den Aufwand für die Beschreibung der Förderstrecken gering zu halten. Weitere Parameter der Förderstrecken dienen der Aufnahme der Berechnungsergebnisse von vor- bzw. nachge-lagerten Bausteinen und beinhalten: die Länge der Warteschlange (einzelne Kenngrößen wie Mittelwert, 90%-, 95% bzw. 99%-Quantil oder - falls ermittelbar - als statistische Verteilung) die Wartezeit (ebenfalls Kenngrößen oder statistische Verteilung) die (Strecken-)Auslastung Variationskoeffizient für den Güterstrom Für die Darstellung des Materialflusses in einem System werden jeweils einzelne Materialfluss-Relationen betrachtet. Dabei wird angenommen, dass jede Relation an einer Quelle beginnt, an einer Senke endet, dabei mehrere Materialfluss-Komponenten (Bausteine) durchläuft und über den gesamten Verlauf in seiner Größe (Transportmenge) konstant bleibt. Einziger leistungsbestimmender Parameter einer Materialfluss-Relation ist die Transportmenge. Sie wird als zeitabhängige Größe angegeben und entspricht damit dem Durchsatz. Mindestabstand und Variationskoeffizient werden vom erzeugenden Baustein (Quelle) bestimmt, von den weiteren durchlaufenen Bausteinen verändert und über die Förderstrecken jeweils an den nachfolgenden Baustein übertragen. Die verbindenden Förderstrecken werden mit dem jeweiligen Durchsatz „belastet“. Bei Verbindungen, die von mehreren Relationen benutzt werden, summieren sich die Durchsätze, so dass sich unterschiedliche Strecken- und Bausteinbelastungen ergeben. Im Kontext des Baukastensystems werden Metadaten1 verwendet, um die in einem Baustein enthaltenen Infor-mationen über Anwendung, Verfahren und Restriktionen transparent zu machen. Ziel des Baukastensystems ist es je gerade, einfache und leicht handhabbare Berechnungsmodule für einen breiteren Anwenderkreis zur Verfü-gung zu stellen. Dazu sind Beschreibungen erforderlich, mit denen das Leistungsspektrum, mögliche Ergebnisse und Anwendungs- bzw. Einsatzkriterien dokumentiert werden. Aufgabe der Baustein-Bibliothek ist die Sammlung, Verwaltung und Bereitstellung von Informationen über die vorhandenen Bausteine. Damit soll dem Nutzer die Möglichkeit gegeben werden, für seine konkret benötigte Materialflusskomponente einen geeigneten Baustein zur Abbildung zu finden. Mit der Entwicklung weiterer Bausteine für ähnliche Funktionen, aber unterschiedliche Realisierungen (z. B. Regalbediengerät: einfach- oder doppeltiefe Lagerung, mit oder ohne Schnellläuferzone usw.) wächst die Notwendigkeit, die Einsatz- und Leis-tungsmerkmale des Bausteins in geeigneter Weise zu präsentieren. Die Baustein-Bibliothek enthält demnach eine formalisierte Beschreibung der vorhandenen und verfügbaren Bausteine. Die Informationen sind im Wesentlichen unter dem Aspekt einer einheitlichen Identifikation, Infor-mation, Visualisierung und Implementierung der unterschiedlichen Bausteine zusammengestellt worden. Einige der in der Baustein-Bibliothek enthaltenen Metadaten lassen sich durchaus mehreren Rubriken zuordnen. Identifikation und Information Ein Baustein wird durch eine eindeutige Ident-Nummer fixiert. Daneben geben Informationen zum Autor (Ent-wicklung und/oder Implementierung des Verfahrens) und eine Funktionsbeschreibung eine verbale Auskunft über den Baustein. Zusätzlich ist jeder Baustein einem bestimmten Typ zugeordnet entsprechend der Baustein-Klassifizierung (Bearbeiten, Verzweigen, Zusammenführen usw.), über den die Baustein-Auswahl eingegrenzt werden kann. Visualisierung Die Parameter für die Visualisierung beschreiben die Darstellung des Bausteins innerhalb des Baukastensystems (Form, Farbe, Lage der Ein- und Ausgänge des Bausteins, Icons). Implementierung Der Klassenname verweist auf die Implementierung des Bausteins. Zusätzlich benötigte Programm-Ressourcen (externe Bibliotheken wie *.dll , *.tcl o.ä.) können angegeben werden. Weiterhin sind Bezeichnungen und Erläuterungen der erforderlichen technischen Parameter für den Eingabedialog enthalten. Für die Förderstrecken wird ebenfalls eine formalisierte Beschreibung verwendet. Sie verweist jedoch nicht wie die Baustein-Bibliothek auf Software-Ressourcen, sondern enthält nur eine Reihe technischer Parameter, die für das Übertragungsverhalten der Förderstrecke eine Rolle spielen (Fördergeschwindigkeit, Arbeitsweise akkumu-lierend, Ausrichtung des Transportguts). Die Einträge lassen sich als Musterdatensätze (Template) für die Bau-stein-Verbindungen auffassen, um bestimmte, häufig vorkommende fördertechnische Lösungen diesen Verbin-dungen in einfacher Weise zuordnen zu können. Die Angaben sind aber im konkreten Anwendungsfall änderbar. Angaben zum Transportgut beschränken sich auf die Abmessungen der Transporteinheiten (Länge, Breite) und den erforderlichen Sicherheitsabstand (s0). Als Grundform wird von einer Standard-Euro-Palette (1200x800 mm) ausgegangen, es lassen sich aber auch Güter mit anderen Maßen hinzufügen. Die Angaben zum Transportgut werden in Verbindung mit den Parametern der Förderstrecken (Ausrichtung des Gutes längs oder quer) ausgewertet, so dass sich die jeweiligen Mindestabstände (Gleichung 6 bzw. 7) sowie der maximale Durchsatz Qmax als Grundlage für die Berechnung der Streckenauslastung bestimmen lassen. Das Gesamtkonzept des Baukastensystems ist in Abbildung 4 dargestellt. Es besteht im Wesentlichen aus drei Bereichen: Bausteinerstellung Bausteinverwaltung (Bibliotheken) Baukasten (Benutzeroberfläche) Dabei ist der Bereich der Bausteinerstellung nicht unmittelbarer Bestandteil der realisierten Lösung. Sie ist vielmehr die Quelle für die Bausteine, die über die jeweiligen Metadaten in einer Baustein-Bibliothek verwaltet und bereitgestellt werden. Die Verwaltung von Bausteinen und Förderstrecken ist die Umsetzung der Baustein-Bibliothek und (im erwei-terten Sinne) der Definitionen für die Förderstrecken. Der Modellbaukasten selbst stellt die Grafische Nutzeroberfläche dar (Abb. 11) und enthält den interaktiven, grafischen Modelleditor, die Auswahlelemente (Werkzeugkoffer bzw. -filter) für Bausteine und Förderstrecken, tabellarische Übersichten für alle Bausteine, Förderstrecken und Materialflussrelationen sowie Eingabedialoge für Bausteine, Förderstrecken und Materialflussrelationen. Die Entwicklung eines Modells mit dem Baukastensystem erfolgt prinzipiell in drei Schritten: Schritt eins umfasst die Anordnung und Definition der Bausteine. Der Modellbaukasten bietet die Möglich-keit, einen bestimmten Baustein direkt (z.B. Ausschleusung) oder unter Nutzung eines Bausteinfilters (z.B. alle Verzweigungselemente) auszuwählen und im grafischen Editor mittels Mausklick zu platzieren . An-schließend erfolgt im Dialog die notwendige Parametrierung des Bausteins. Dies beinhaltet sowohl die An-gaben zur Visualisierung (Drehung, Spiegelung) als auch die für die Dimensionierung erforderlichen techni-schen Parameter. Die für jeden Baustein benötigten Leistungsanforderungen (Durchsatz, lokale Transport-matrix) werden allerdings nicht direkt angegeben, sondern aus den Beziehungen zu den vor- und nachgela-gerten Bausteinen automatisch ermittelt (Übertragungsfunktion der Förderstrecken). Danach erfolgt in einem zweiten Schritt die Definition von Verbindung zwischen den Bausteinen (Förder-strecken): Das Erzeugen der Bausteinverbindungen ist ebenfalls ganz einfach zu realisieren. Nach Auswahl der zu Grunde liegenden Fördertechnik (z.B. Rollenförderer) wird durch Ziehen des Mauszeigers von einem nicht belegten Ausgang zu einem nicht belegten Eingang eines Bausteins die entsprechende Förderstrecke erzeugt. In einem abschließenden Dialog können die gewählten Voreinstellungen zum Transportgut, zum Förderertyp usw. bestätigt oder gegebenenfalls korrigiert werden. Außerdem kann die Kapazität der Förder-strecke definiert werden. Dabei geht es weniger um die Länge des Förderers als viel mehr um die Anzahl der vorgesehenen Puffer- oder Stauplätze im Zusammenhang mit den zu berechnenden Warteschlangenlän-gen. Abschließend wird im dritten Schritt der Materialfluss definiert: Ein Materialstrom ist jeweils eine Relation, die an einer Quelle beginnt, an einer Senke endet und dabei mehrere Bausteine durchläuft. Da die Förder-strecken zu diesem Zeitpunkt bereits definiert sein müssen, kann automatisch ein möglicher Weg zwischen Quelle und Senke gefunden werden. Ähnlich wie bei Routenplanungssystemen kann dabei durch zusätzliche Angabe von Zwischenpunkten (via) der automatisch vorgeschlagene Transportweg verändert und angepasst werden (Abb. 5). Nach Bestätigung des Transportweges und damit der unterwegs zu passierenden Bausteine erfolgt in einem Dialog die Parametrierung (Transportmenge pro Stunde) für diese Relation. Die Elemente des Transportweges (die benutzten Förderstrecken) werden mit dem entsprechenden Durchsatz „belastet“. Nach Abschluss der Modellierung kann die Berechnung ausgeführt werden. Im Ergebnis werden Kennzahlen bestimmt und im Baukasten in verschiedener Form visualisiert, um eine Bewertung der Ergebnisse vornehmen zu können. Eine Übersicht Fehlermeldungen listet die Problemelemente auf. Dabei wird die Schwere eines Problems farb-lich hervorgehoben: fataler Fehler (rot): entsteht z.B. bei Überlastung eines Bausteins – die geforderte Leistung für einen Bau-stein (und damit die des Gesamtsystems) kann nicht erbracht werden. lokaler Fehler (orange): entsteht z.B. bei permanenter Blockierung – die mittlere Warteschlange vor einem Baustein ist größer als dessen vorgesehene Kapazität. Warnung (hellgelb): bei teilweiser Blockierung – das 90%-Quantil der Warteschlange ist größer als die Ka-pazität der Förderstrecke, es ist daher zeitweise mit Blockierungen (und damit Behinderungen des vorherge-henden Bausteins) zu rechnen. Information (weiß): wird immer dann erzeugt, wenn Erwartungswerte für die Wartezeit oder Warteschlange mit einem G/G/1-Bedienmodell berechnet werden. Die Lösungen dieser Näherungsgleichungen sind im All-gemeinen nicht sehr genau, dienen aber als Abschätzung für die sonst fehlenden Kennwerte. Entsprechend der berechneten Auslastung werden die Bausteine im Modelleditor mit einer Farbabstufung von Grün nach Rot markiert, Bausteine und Förderstrecken leuchten rot bei Überlastung. Die dargestellten Ergebnisse im Modelleditor zu Bausteinen und Förderstrecken sind umschaltbar durch den Nutzer (Abb. 6). Je nach den in den Bausteinen hinterlegten Berechnungen sind jedoch nicht immer alle Kenn-größen verfügbar. Die Implementierung des Baukastensystems wurde mit Java (Release 1.5) vorgenommen. Für das Kernsystem wird dabei das in Abbildung 7 dargestellte Klassen-Konzept umgesetzt. Ausgehend von einer allgemeinen Klasse (Object3D) für Visualisierung von und Interaktionen mit grafischen Objekten wurden für Bausteine (AbstractNode) und Förderstrecken (Connection) die jeweiligen Klassen abgelei-tet. Für die Förderstecken ergibt sich dabei eine weitgehend einheitliche Beschreibungsform, die lediglich durch die Parametrierung (Vorlagen in der Förderstrecken-Bibliothek als XML-Datei) auf den konkreten Einsatz im Modell des Materialflusssystems angepasst werden muss. Anders verhält es sich mit den Bausteinen: Durch die mögliche Vielfalt von Bausteinen und den ihnen zu Grunde liegenden Berechnungsverfahren muss es auch eine Vielzahl von Klassen geben. Um jedoch für jeden belie-bigen Baustein den Zugriff (Bereitstellung von Eingangsdaten, Berechnung und Bereitstellung der Ergebnisse) in einer identischen Weise zu gewährleisten, muss es dafür eine nach außen einheitliche Schnittstelle geben. Die Java zu Grunde liegende objektorientierte Programmierung bietet mit dem Konzept der „abstrakten Klasse“ eine Möglichkeit, dies in einfacher Weise zu realisieren. Dazu wird mit AbstractNode quasi eine Vorlage entwi-ckelt, von der alle implementierten Baustein-Klassen abgeleitet sind. AbstractNode selbst enthält alle Methoden, mit denen Baustein-Daten übernommen oder übergeben, die jeweiligen Visualisierungen vorgenommen, die baustein-internen Verbindungen (lokale Transportmatrix) verwaltet und Ein- und Ausgänge mit den zugehörigen Förderstrecken verbunden werden. Die für den Aufruf der eigentlichen Berechnungen in den Bausteinen ver-wendeten Methoden sind deklariert, aber nicht implementiert (sogenannte abstrakte Methoden). Ein Baustein wird von AbstractNode abgeleitet und erbt damit die implementierten Methoden, lediglich die abstrakten Methoden, die die Spezifik des Bausteins ausmachen, sind noch zu implementieren. Um neue Bausteine zu erzeugen, wird Unterstützung in Form eines Bildschirmdialogs angeboten (Abb. 8). Danach sind die entsprechenden Angaben zu den Metadaten, zur Struktur und zur Visualisierung des Bausteins, die Eingangsparameter (Name und Erläuterung) sowie die berechenbaren Ergebnisse (z.B. Auslastung, Quantile der Warteschlangenlänge, aber keine Aussage zu Wartezeiten usw.) anzugeben. Nach Bestätigung der Daten und diversen Syntax- bzw. Semantik-Kontrollen wird der Baustein in der Bibliothek registriert, ein Sourcecode für den neuen Baustein generiert und kompiliert. Der Baustein selbst ist damit formal korrekt und kann sofort verwendet werden, liefert aber noch keine verwertbaren Ergebnisse, weil natürlich die Implementierung des Berechnungsverfahrens selbst noch aussteht. Das muss in einem zweiten Schritt im Rah-men der üblichen Software-Entwicklung nachgeholt werden. Dazu sind die Berechnungsverfahren zu implemen-tieren und die Bausteinschnittstellen zu bedienen. Der generierte Java-Code enthält in den Kommentaren eine Reihe von Hinweisen für den Programmierer, so dass sich problemlos die Schnittstellen des Bausteins program-mieren lassen (Abb. 9). In einem Beispiel werden ein Hochregallager (3 Regalbediengeräte) und zwei Kommissionierplätze durch ein Transportsystem verbunden. Mit der Einlastung von Kommissionieraufträgen werden im Simulationsmodell die entsprechenden Transportaufträge generiert und abgearbeitet (Abb. 10). Dabei können Systemzustände (z.B. Warteschlangen) protokolliert und statistisch ausgewertet werden. Ein entsprechendes Modell für den Baukasten ist in Abbildung 11 dargestellt. Der Vorteil des Baukastensystems liegt selbst bei diesem recht einfachen Beispiel im Zeitvorteil: Für Erstellung und Test des Simulationsmodells und anschließende Simulationsläufe und Auswertungen wird ein Zeitaufwand von ca. 4-5 Stunden benötigt, das Baukastenmodell braucht für Erstellung und korrekte Parametrierung weniger als 0,5 Stunden, die Rechenzeit selbst ist vernachlässigbar gering. Sollte im Ergebnis der Untersuchungen eine Änderung des Materialflusssystems notwendig werden, so führt das im Simulationsmodell teilweise zu erheblichen Änderungen (Abläufe, Steuerungsstrategien, Auswertungen) mit entsprechendem Zeitaufwand. Im Baukasten können dagegen in einfacher Weise zusätzliche Bausteine eingefügt oder vorhandene ersetzt werden durch Bausteine mit geänderter Funktion oder Steuerung. Strukturelle Änderungen am Materialflusssys-tem sind also mit deutlich geringerem Aufwand realisierbar. In [Markwardt2003] werden für mehrere Strukturen von Materialflusskomponenten Fehlerbetrachtungen über die Genauigkeit der mittels neuronaler Netze untersuchten Systeme gegenüber den Simulationsergebnissen vorge-nommen. Danach ergibt sich beispielsweise für das 90%-Quantil der Warteschlange eine Abweichung, die mit 90% Sicherheit kleiner als 0,3 Warteplätze ist. Bei den Variationskoeffizienten des Abgangsstroms betragen die absoluten Abweichungen mit 90% Sicherheit nicht mehr als 0,02 bis 0,05 (in Abhängigkeit vom betrachteten Baustein). Daraus wird die Schlussfolgerung abgeleitet, dass die durch Verknüpfung neuronaler Netze gewonne-nen Aussagen sehr gut mit statistischen Ergebnissen diskreter Simulation übereinstimmen und eine Planungssi-cherheit ermöglichen, die für einen Grobentwurf von Materialflusssystemen weit über die heute gebräuchlichen statischen Berechnungsverfahren hinausgehen. Im konkreten Beispiel wurde die Zahl der Pufferplätze vor den Kommissionierern (Work1 bzw. Work2) zu-nächst auf 3 begrenzt. Die Berechnung im Baukasten ergab dabei in beiden Fällen Fehlermeldungen mit dem Hinweis auf Blockierungen (Abb. 12, links). Diese bestätigten sich auch im Simulationsmodell (Abb. 12, rechts). Nach Vergr��ßerung der Pufferstrecken auf 7 Plätze ist die Blockierungsgefahr auf ein vertretbares Minimum reduziert, und die mit dem Baukasten berechneten Kenngrößen können durch die Simulation prinzipiell bestätigt werden. it dem offenen Baukastensystem ist eine schnelle, einfache, sichere und damit wirtschaftlichere Dimensionie-rung von Materialflusssystemen möglich. Für den Anwender sind sofort statistisch abgesicherte und ausreichend genaue Ergebnisse ohne aufwändige Berechnungen verfügbar, womit sich die Planungsqualität erhöht. Besonde-re Anforderungen an Hard- und Software sind dabei nicht erforderlich. Für die Dimensionierung der einzelnen Bausteine stehen Informationen aus der Bedienungstheorie, Simulati-onswissen und numerische Verfahren direkt und anwendungsbereit zur Verfügung. Es erlaubt eine deutlich vereinfachte Berechnung von statistischen Kenngrößen wie Quantile (statistische Obergrenzen) der Pufferbelegung, Auslastung von Einzelelementen und mittlere Auftragsdurchlaufzeit bei gleichzeitig erhöhter Genauigkeit. Ferner ist das Baukastensystem offen für eine Erweiterung um neue Bausteine, die neue oder spezielle fördertechnische Elemente abbilden oder zusätzliche Informationen liefern können. Da auch komplexe Materialflusssysteme immer wieder aus einer begrenzten Anzahl unterschiedlicher Kompo-nenten bestehen, können durch die Verknüpfung der Einzelbausteine auch Gesamtsysteme abgebildet werden. Die Verknüpfung der Bausteine über eine einheitliche Schnittstelle erlaubt Aussagen über das Verhalten der Gesamtanlage. Bei Einsatz des Baukastensystems sind in einer solchen Verknüpfung jederzeit Parameterände-rungen möglich, deren Folgen sofort sichtbar werden. Die Zeit bis zum Vorliegen gesicherter, ausreichend genauer Ergebnisse wird dadurch drastisch verkürzt. Damit erwächst Variantenuntersuchungen bereits in frühen Planungsphasen neues Potential und kann zum entscheidenden Wettbewerbsvorteil werden.

Schlanke Logistik im Druckmaschinenbau – Wechselwirkungen und Voraussetzungen

Die Bestandteile des Lean Thinking stellen für die moderne Produktion substantielle Prinzipien und Methoden für die Gestaltung effektiver wie auch gleichzeitig effizienter Systeme bereit. Ein unterstützendes Element bilden hier die Ansätze der Schlanken Logistik. Insbesondere die linienorientierte, variantenreiche Großserienproduktion im Automobilbau ist ein wesentlicher Treiber der Entwicklung. Die permanente Adaption auf mehrstufige Produktionssysteme, wie sie speziell im Druckmaschinenbau vorzufinden sind, erscheint dabei konsequent und sinnvoll. Der vorliegende Artikel stellt dabei wesentliche Voraussetzungen für die erfolgreiche Implementierung heraus und beschreibt die jeweiligen Interdependenzen. Schließlich werden ausgewählte Methoden mittels eines kennzahlenbasierten Messmodells anhand eines Fallbeispiels aus dem Druckmaschinenbau quantifiziert bewertet.

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.

A Fast Platform for Interactive E-Learning Systems

Modern e-learning systems represent a special type of web information systems. By definition, information systems are special computerized systems used to perform data operations by multiple users simultaneously. Each active user consumes an amount of hardware resources. A shortage of hardware resources can be caused by growing number of simultaneous users. Such situation can result in overall malfunctioning or slowed-down system. In order to avoid this problem, the underlying hardware system gets usually continuously upgraded. These upgrades, typically accompanied with various software updates, usually result in a temporarily increased amount of available resources. This work deals with the problem in a different way by proposing an implementation of a web e-learning system with a modified software architecture reducing resource usage of the server part to the bare minimum. In order to implement a full-scale e-learning system that could be used as a substitute to a conventional web e-learning system, a Rich Internet Application framework was used as basis. The technology allowed implementation of advanced interactivity features and provided an easy transfer of a substantial part of the application logic from server to clients. In combination with a special server application, the server part of the new system is able to run with a reasonable performance on a hardware with very limited computing resources.

Blended Learning in der Musiklehrerbildung. Erfahrungen und Perspektiven am Beispiel eines Praxisprojekts

In der Lehrerbildung zu Beginn des 21. Jahrhunderts wird einem hohen Bezug zum Berufsfeld Schule, phasenübergreifender Zusammenarbeit und lebenslangem Lernen zunehmend Bedeutung geschenkt. Mehr und mehr kommt in Veröffentlichungen und auf den Internetseiten von Lehrerbildungszentren deutscher Universitäten ein umfassendes Verständnis von Lehrerbildung zum Ausdruck, das alle Phasen der Aus- und Fortbildung von Lehrkräften einschließt: Studium, Vorbereitungsdienst („Referendariat“) und Fortbildungen für Lehrkräfte im Schuldienst. Wenn Lehrerbildung in diesem Sinne gestaltet und nicht reduziert wird auf eine Phase der Ausbildung, die der Tätigkeit im Schuldienst vorangeht, wenn neben den Qualifizierungsmaßnahmen in Studium und Vorbereitungsdienst auch Fortbildungsangebote für bereits im Beruf stehende Lehrkräfte als Selbstverständlichkeit im Rahmen eines lebenslangen Lernprozesses aufgefasst werden, eröffnet die Implementierung digitaler Medien besondere Chancen – etwa im Hinblick auf kooperatives Lernen sowie auf die Arbeit mit und den Zugriff auf Unterrichtsmaterialien. Am Beispiel eines interdisziplinär angelegten Projekts, dessen Ausgangspunkt und Zentrum das Fach Musik bildet und in dem phasenverbindendes und lebenslanges Lernen einen hohen Stellenwert einnehmen, thematisiert dieser Beitrag Möglichkeiten, Perspektiven und Herausforderungen von Blended Learning in der Lehrerbildung. Es handelt sich um einen Einblick in die Verknüpfung von Präsenz- und Online-Anteilen des Projekts und in erste Ergebnisse aus der Projektevaluation. Vorgestellt werden Teilergebnisse aus einer explorativen Studie zur Bedeutung von Kooperationen und phasenübergreifender Vernetzung, im Rahmen derer unter anderem die Akzeptanz und die Relevanz des E-Learning-Angebots thematisiert wird.

[Second victim : Critical incident stress management in clinical medicine]

BACKGROUND Critical incidents in clinical medicine can have far-reaching consequences on patient health. In cases of severe medical errors they can seriously harm the patient or even lead to death. The involvement in such an event can result in a stress reaction, a so-called acute posttraumatic stress disorder in the healthcare provider, the so-called second victim of an adverse event. Psychological distress may not only have a long lasting impact on quality of life of the physician or caregiver involved but it may also affect the ability to provide safe patient care in the aftermath of adverse events. METHODS A literature review was performed to obtain information on care giver responses to medical errors and to determine possible supportive strategies to mitigate negative consequences of an adverse event on the second victim. An internet search and a search in Medline/Pubmed for scientific studies were conducted using the key words "second victim, "medical error", "critical incident stress management" (CISM) and "critical incident stress reporting system" (CIRS). Sources from academic medical societies and public institutions which offer crisis management programs where analyzed. The data were sorted by main categories and relevance for hospitals. Analysis was carried out using descriptive measures. RESULTS In disaster medicine and aviation navigation services the implementation of a CISM program is an efficient intervention to help staff to recover after a traumatic event and to return to normal functioning and behavior. Several other concepts for a clinical crisis management plan were identified. CONCLUSIONS The integration of CISM and CISM-related programs in a clinical setting may provide efficient support in an acute crisis and may help the caregiver to deal effectively with future error events and employee safety.

One-year evaluation of a neonatal screening program for cystic fibrosis in Switzerland

BACKGROUND From January 2011 onward, the Swiss newborn screening (NBS) program has included a test for cystic fibrosis (CF). In this study, we evaluate the first year of implementation of the CF-NBS program. METHODS The CF-NBS program consists of testing in two steps: a heel prick sample is drawn (= Guthrie test) for measurement of immunoreactive trypsinogen (IRT) and for DNA screening. All children with a positive screening test are referred to a CF center for further diagnostic testing (sweat test and genetic analysis). After assessment in the CF center, the parents are given a questionnaire. All the results of the screening process and the parent questionnaires were centrally collected and evaluated. RESULTS In 2011, 83 198 neonates were screened, 84 of whom (0.1%) had a positive screening result and were referred to a CF center. 30 of these 84 infants were finally diagnosed with CF (positive predictive value: 35.7%). There was an additional infant with CF and meconium ileus whose IRT value was normal. The 31 diagnosed children with CF correspond to an incidence of 1 : 2683. The average time from birth to genetically confirmed diagnosis was 34 days (range: 13-135). 91% of the parents were satisfied that their child had undergone screening. All infants receiving a diagnosis of CF went on to receive further professional care in a CF center. CONCLUSION The suggested procedure for CF-NBS has been found effective in practice; there were no major problems with its implementation. It reached high acceptance among physicians and parents.

Bildungsstandards - eine kritische Einführung

'Bildungsstandards'' sind seit dem politischen Erfolg der Pisa-Studien zu einem zentralen Steuerungsinstrument bildungs- und schulpolitischer Entwicklungen geworden. In Bildungsstandards wird festgelegt, über welche ''Kompetenzen'' Schüler am Ende einer bestimmten Jahrgangsstufe verfügen sollen. In der bildungspolitischen Praxis hat sich das Konzept der ''Bildungsstandards'' als Leitidee weitgehend durchgesetzt; in der erziehungswissenschaftlichen Diskussion ist es jedoch umstritten geblieben, und in der schulischen Wirklichkeit konkurriert es weiterhin mit den inhaltsorientierten Lehrplänen. Der Band untersucht kritisch die Möglichkeiten und Grenzen dieses Konzepts der ''Bildungsstandards'' im internationalen Vergleich, er beleuchtet die politischen Rahmenbedingungen seiner Implementierung und betrachtet die praktischen Probleme, die sich bei seiner Umsetzung stellen.

Internetbasierte Therapien

In den letzten Jahren wurde ein breites Spektrum an internetbasierten Interventionen bei psychischen Problemen und Erkrankungen entwickelt. Angebote reichen von internetbasierten Selbsthilfeprogrammen zu E-Mail-Therapien, von Prävention über Beratung und Behandlung zu Nachsorge- und Rückfallpräventionsprogrammen, und von Interventionen, die internetvermittelte Teile in hauptsächlich Face-to-Face durchgeführte Interventionen integrieren bis hin zu vollständig via Internet durchgeführte Therapien. In diesem Vortrag wird schwerpunktmäßig auf internetbasierte therapeutengeleitete und ungeleitete Selbsthilfeprogramme bei Angststörungen und Depressionen eingegangen. Dabei geht es neben Fragen zur Wirksamkeit um die Rolle des therapeutischen Kontaktes, um Merkmale von Menschen, die internetbasierte Therapieangebote nutzen und um Prädiktoren des Therapieerfolgs und Wirkmechanismen. Im Weiteren werden Vor- und Nachteile, neuere Entwicklungen und Fragen zur Implementierung entsprechender Ansätze in die Regelversorgung diskutiert.

Geschlecht, Bildung und Kunst. Chancengleichheit in Unterricht und Schule

Die Herausgeber präsentieren Beiträge zu aktuellen Sichtweisen auf Möglichkeiten, die Lehrenden aber auch Lernenden zur Verfügung stehen, Unterricht geschlechtergerecht zu gestalten und durch aktives Handeln die große Herausforderung zu meistern, allen Beteiligten gleiche Chancen auf Wissen und Bildung zu ermöglichen. Die neuen Perspektiven, die sich zum Beispiel durch die Implementierung der Variabel Geschlecht in den Beobachtungszusammenhang Didaktik und Pädagogik verschiedenster Bereiche (Naturwissenschaften, Religion und Kunst) eröffnen, werden sowohl theoretisch als auch durch Beispiele aus der Praxis erörtert.

Lernprozesse dokumentieren, reflektieren und beurteilen. Lerntagebuch und Portfolio in Bildungsforschung und Bildungspraxis

Die Beiträge greifen "den Wandel von einer Lehr- hin zu einer Lernkultur" auf und konzentrieren sich dabei auf "zwei Indikatoren dieses Wandels: die Einführung von Lerntagebüchern und die Implementierung von Portfolios im Bildungsbereich, und zwar im schulischen Unterricht, in der Lehrer-Grundausbildung sowie in der Weiterbildung. Der Lerntagebuch- und Portfolio-Ansatz implizieren eine bestimmte Haltung gegenüber dem Lernen und Lehren. Der Einsatz von Tagebüchern und Portfolios führt Lehrende dazu, ihren Unterricht für neue Zugänge zu öffnen und ihre Rolle als Lernbegleiter/innen und -berater/innen zu professionalisieren. Andererseits erfordern Tagebücher und Portfolios von Lernenden eine aktive, selbstreflexive und eigenverantwortliche Auseinandersetzung mit ihrem Lernprozess. In diesem Band werden zum einen praxisbezogene Erfahrungen, zum anderen aktuelle Erkenntnisse aus der Forschung zum Potenzial des Lerntagebuch- und Portfolio-Ansatzes präsentiert. Jeweils drei bis fünf Beiträge zum Kontext Schule, Hochschule und Weiterbildung sind drei Hauptteilen zugeordnet: 1. Grundüberlegungen zur neuen Lernkultur und zur Arbeit mit Lerntagebuch bzw. Portfolio; 2. Lerntagebücher in Forschung und Praxis; 3. Portfolios in Forschung und Praxis.

Unterrichtliche Konzepte individueller Lernförderung. Theoretische Impulse für die individualisierte und bildungsstandardbezogene Lernförderung auf Mikro-Ebene: ein Lehr-Lern-Modell zur Ko-Konstruktion im Unterricht

Im vorliegenden Beitrag wird versucht, den [Lehr-Lern-Prozess] in Hinblick auf individualisierten Unterricht genauer zu klären und auf die aktuelle Diskussion zur wirksamen Implementierung von Bildungsstandards zu beziehen. Dabei wird ein lehr-lerntheoretisches Modell dargestellt, das Orientierungshilfen für die lern-wirksame Gestaltung von unterrichtlichen Prozessen bieten soll. Es wird im Weiteren auf die folgenden Qualitätsmerkmale guten Unterrichts bezogen: das Fördern einer positiven Lernatmosphäre, das Herstellen einer (bildungsstandardbezogenen) Zielorientierung und die Berücksichtigung von Lernvoraussetzungen durch pädagogische Diagnostik, die mit aufgabenbasierten und protokollierten Lernförderungskreisläufen gekoppelt ist. Abschließend werden Anwendungsmöglichkeiten dieses Modells insbesondere in der Unterrichtsgestaltung und -evaluation kurz aufgezeigt und kritisch diskutiert.

Chancengleichheit in Unterricht und Schule - Perspektiven auf eine Herausforderung des 21. Jahrhunderts

Trotz aller Bemühungen um Gleichstellung von Männern und Frauen in den Ländern der Europäischen Union und Implementierung des Gender Mainstreaming Ansatzes in Gesellschaft und Politik, sind auch zu Beginn des 21. Jahrhunderts in zahlreichen Bereichen immer noch gravierende Ungleichheiten zwischen den Geschlechtern vorhanden und meist zeigen die Zahlen eine Verteilung zuungunsten von Frauen. Nur in den Bereichen Bildung, Ausbildung und Weiterbildung- die seit jeher als klassische Aufgabengebiete der Gleichstellungspolitik gelten — scheinen Mädchen und Frauen mittlerweile aufgeholt zu haben bzw. sogar auf der überholspur zu sein. Als Belege für diesen Befund wird der hohe Anteil an weiblichen Lehrpersonen unter dem Lehrpersonal an den Schulen angeführt sowie der rasante Anstieg von Frauen unter den Studienanfängerinnen an den Universitäten. Und in der Tat: In fast allen EU-Staaten ist die Mehrzahl der Lehrkräfte weiblich. In der Grundschule findet sich ein Anteil von mehr als 70 % Frauen (österreich 90,5 % und Deutschland 82,4 %) und auch in den höheren Bildungsstufen sind mehr Frauen anzutreffen (vgl. Eurydice Report 2005).

Partnerschaft in der zweiten Lebenshälfte – Herausforderungen, Verluste und Gewinne: Studiendesign und methodisches Vorgehen

Die Forschungsarbeit greift ein wissenschaftlich wie praktisch relevantes Thema auf. Im Zentrum dieser Langzeitstudie steht die bisher kaum erforschte Vielfalt der Partnerschaften in der zweiten Lebenshälfte. Das vorliegende Forschungsdossier will Einblick geben in die methodische Konzipierung und Durchführung der Studie. Wie daraus ersichtlich wurde, stellen die grosse Stichprobe sowie die Vielfalt der erhobenen Variablen stellen eine gute Grundlage dar, um aussagekräftige und generalisierbare Resultate zu erhalten. Wie die hohe Rücklaufquote bei der 2. Befragung zeigt, ist das Committment der Studienteilnehmenden hoch. Die Untersuchung verschiedener Verlaufskurven von Vulnerabilität und Wachstum nach kritischen Lebensereignissen, welche indirekt oder direkt mit der Partnerschaft zusammenhängen, schliesst einige Forschungslücken über die Bedeutung der Zeit, der Persönlichkeit und des sozialen Kontextes auf die psychische Adaptation von Personen im mittleren und hohen Alter. Die bislang durchgeführten Analysen erbrachten in der Tat spannende Ergebnisse, die in hochrangigen wissenschaftlichen Journals publiziert wurden ( z.B. Perrig-Chiello, Hutchison & Morselli, 2014; Spahni et al., 2015; Perrig-Chiello, Knöpfli & Gloor, 2013) – viele Artikel sind in Vorbereitung oder eingereicht. Daneben stiessen die Ergebnisse auch auf grosses mediales Interesse. Dies alles sind gute Perspektiven für die 2. Phase des Projektes (2015-2018). Die erste Zielsetzung umfasst die Fortführung Langzeiterhebung mit einer dritten Befragung 2016. Eine besondere Stärke dieses Projekts stellt beachtliche Anzahl Personen (N=620) dar, welche zum Zeitpunkt der 1. Welle kurz nach einem kritischen Lebensereignis befanden (Trennung oder Tod des Partners in den letzten 12 Monaten). Daraus ergibt sich die Möglichkeit, die Verläufe der psychologischen Anpassung unmittelbar nach einem kritischen Lebensereignis zu verfolgen. Ab 2015 ist nicht nur die Weiterführung der Fragebogenerhebung, sondern auch die Implementierung einer kontrollierten online Interventionsstudie für Personen mit einer komplizierten Trauer geplant.

Lernzielkatalog für die studentische Lehre im Fachbereich „Geriatrie“ an Fakultäten für Humanmedizin.

Zusammenfassung Die Betreuung geriatrischer Patientinnen und Patienten setzt, nebst einer entsprechenden Haltung, fundierte Kenntnisse in Diagnostik und Behandlung praktisch aller medizinischen Fachgebiete voraus. Daher ist es wichtig, dass die Kompetenz von Studierenden der Humanmedizin im Bereich Geriatrie entsprechend gefördert wird. Bis heute hat jedoch die studentische Ausbildung im Fach Geriatrie an vielen europäischen Universitäten einen unklaren oder untergeordneten Stellenwert. Als ersten Schritt zur Förderung der Lehre in der Geriatrie hat die Europäische Facharztvereinigung Geriatrie (UEMS-GMS) in einem Delphi-Prozess einen Lernzielkatalog entwickelt. Dieser Katalog enthält die Mindestanforderungen mit spezifischen Lernzielen (Wissen, Fertigkeiten und Haltungen), welche die Studierenden der Humanmedizin bezüglich Geriatrie bis zum Abschluss des Medizinstudiums erwerben sollen. Zur Förderung der Implementierung dieses neuen, kompetenzbasierten Lernzielkatalogs an den deutschsprachigen Universitäten wurde eine an den Sprachgebrauch des „DACH-Raums“ (Deutschland, Österreich und Schweiz) angepasste deutsche Version erstellt. Im vorliegenden Beitrag wird diese Übersetzung vorgestellt. Die Fachgesellschaften für Geriatrie aus Deutschland, Österreich und der Schweiz empfehlen den medizinischen Fakultäten der jeweiligen Länder, diesen Katalog umzusetzen.