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Methodik zur Erweiterung von Lernfabriken um das Thema Ressourceneffizienz

Weyand, Astrid (2024)
Methodik zur Erweiterung von Lernfabriken um das Thema Ressourceneffizienz.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00027589
Ph.D. Thesis, Primary publication, Publisher's Version

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Item Type: Ph.D. Thesis
Type of entry: Primary publication
Title: Methodik zur Erweiterung von Lernfabriken um das Thema Ressourceneffizienz
Language: German
Referees: Weigold, Prof. Dr. Matthias ; Thiede, Prof. Dr. Sebastian
Date: 8 July 2024
Place of Publication: Darmstadt
Collation: X, 165 Seiten
Date of oral examination: 12 June 2024
DOI: 10.26083/tuprints-00027589
Abstract:

Im Zuge des Klimawandels und der globalen Bestrebungen für ein nachhaltiges Leben auf der Erde gerät auch die Ressourceneffizienz, also der effiziente Umgang mit vorhandenen Ressourcen, zunehmend in den Fokus der Industrie. Dafür ist die Vermittlung von Kompetenzen von Nöten, wofür sich sogenannte Lernfabriken bewährt haben. Dennoch ist Ressourceneffizienz in Lernfabriken nach wie vor weniger verbreitet als etwa Themen der Digitalisierung oder Lean Production. Die vorliegende Arbeit verfolgt das Ziel, systematisch zu erarbeiten, wie bestehende Lernfabriken um das Thema Ressourceneffizienz erweitert werden können. Dafür werden zunächst relevante Begrifflichkeiten abgegrenzt und in einer systematischen Literaturanalyse ermittelt, welche Kompetenzen im Kontext Ressourceneffizienz in der Industrie zu vermitteln sind. Diese Kompetenzen werden anschließend mit typischen Vorgehensweisen zur Steigerung von Ressourceneffizienz abgeglichen und in Bezug zu den Vorteilen von Lernfabriken gesetzt. Daraus ergeben sich drei Aspekte, die bei der entwickelten Methodik im Fokus stehen. Zum einen ist das die Vermittlung von Methodenkompetenz hinsichtlich sogenannter Hotspotanalysemethoden. Mit diesen können kritische Stellen (Hotspots) im Produktionsprozess identifiziert werden. Im Anschluss können als zweiter Aspekt Ressourceneffizienzmaßnahmen für diese Stellhebel gesucht und in der Lernfabrik veranschaulicht werden. Und zum dritten werden die Teilaspekte in einem ganzheitlichen Vorgehen zusammengeführt. Die resultierende Methodik beinhaltet insgesamt fünf Schritte. Zunächst müssen Randbedingungen wie das vorhandene Budget für die Erweiterung oder die bereits vorhandene Infrastruktur analysiert werden, wobei ein entsprechender Fragebogen unterstützen kann. Im nächsten Schritt wird passend zu diesen Randbedingungen ermittelt, welche Hotspotanalysemethode oder auch -methoden geschult werden sollen. Dafür wurde ein adaptierbares Vergleichstool entwickelt. Analog gilt dies auch für den dritten Schritt; die Auswahl der Ressourceneffizienzmaßnahmen, die in der Lernfabrik gezeigt werden sollen. Auch hierfür wurde im Rahmen der Arbeit ein Maßnahmentool entwickelt, welches knapp 120 Ressourceneffizienzmaßnahmen systematisch kategorisiert und dabei auch lernfabrik-spezifische Kriterien wie den Umbauaufwand berücksichtigt. Im vierten Schritt werden basierend auf den zuvor getroffenen Entscheidungen Kompetenzen und die für die Vermittlung notwendige Infrastruktur abgeleitet. Im fünften Schritt erfolgt dann parallel die Umsetzung der Kompetenzen in entsprechenden Lernmodulen und, nach Abgleich mit der vorhandenen Infrastruktur, die Umsetzung der technischen Anforderungen. Die entwickelte Methodik konnte in zwei Lernfabriken in Darmstadt sowie in einer Lernfabrik in Aachen angewendet und evaluiert werden. Die Evaluationsergebnisse konnten die Erfüllung der zuvor aufgestellten Anforderungen belegen und Anhaltspunkte für zukünftige Arbeiten aufzeigen.

Alternative Abstract:
Alternative AbstractLanguage

In the wake of climate change and global efforts to achieve a sustainable life on earth, resource efficiency, i.e. the efficient use of existing resources, is becoming the focus also for the industry. This requires the imparting of competencies, for which so-called learning factories have proven to be suitable. Nevertheless, resource efficiency is still less widespread in learning factories compared to other topics such as digitalization or lean production. The aim of this dissertation is to systematically examine how existing learning factories can be expanded to include the topic of resource efficiency. Therefore, relevant terms are first defined and a systematic literature analysis is carried out to determine which competencies need to be taught in the context of resource efficiency in industry. These competencies are then compared with typical approaches to increase resource efficiency and connected to the benefits of learning factories. This results in three aspects that are the focus of the developed methodology. The first is the teaching of methodological competencies in regard to so-called hotspot analysis methods. These can be used to identify critical spots (hotspots) in the production process. Secondly, resource efficiency measures for these hotspots can then be researched and demonstrated in the learning factory. And thirdly, the sub-aspects are brought together in a holistic approach.

The resulting methodology comprises a total of five steps. First, boundary conditions such as the budget for the expansion or the existing infrastructure must be determined. A corresponding questionnaire can be used in this step. The next step is to determine which hotspot analysis method or - methods should be trained based on these boundary conditions. For this purpose, an adaptable tool was developed. The same applies to the third step; the selection of resource efficiency measures to be demonstrated in the learning factory. Another tool was also developed for this purpose, which systematically categorizes almost 120 resource efficiency measures and takes into account learning factory-specific categories such as the reconstruction effort. In the fourth step, competencies and the infrastructure required for teaching these competencies are derived based on the decisions made previously. In the fifth step, the competencies are then implemented in corresponding learning modules and in parallel, after the alignment with the existing infrastructure, the technical requirements are implemented. The methodology developed was applied and evaluated in two learning factories in Darmstadt and in a learning factory in Aachen. The evaluation results confirm the previously established requirements and provide an outlook for future work.

English
Status: Publisher's Version
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-275898
Classification DDC: 600 Technology, medicine, applied sciences > 620 Engineering and machine engineering
600 Technology, medicine, applied sciences > 670 Manufacturing
Divisions: 16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Production Technology and Machine Tools (PTW)
16 Department of Mechanical Engineering > Institute of Production Technology and Machine Tools (PTW) > ETA Energy Technologies and Applications in Production
Date Deposited: 08 Jul 2024 09:34
Last Modified: 16 Jul 2024 08:52
URI: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/id/eprint/27589
PPN: 519648102
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