SMARTER

  Studierende beim gemeinsamen Lernen Urheberrecht: © Martin Braun

  

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SiMulAtionsbasieRTe ExploRation des Systemverhaltens von Produktionssystemen in einem digitalen Planungsansatz

 

Steckbrief

Eckdaten

Laufzeit:
01.05.2020 bis 28.02.2021
Forschungsbereich:
Modellierung und Simulation von komplexen Arbeitsprozessen und -systemen
Status:
Abgeschlossen

Kontakt

Name

Susanne Mütze-Niewöhner

Abteilungsleitung Arbeitsorganisation

Telefon

work
+49 241 80 99451

E-Mail

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Kurzbeschreibung

Das Projekt SMARTER wird im Rahmen des Exploratory Teaching Space (ETS) gefördert. Der ETS ist ein von der RWTH Aachen University konstituiertes Projekt zur Förderung von Projekten der Lehrstühle zur Verbesserung der Lehre. Ziel des Projekts SMARTER war es, die Lehre des Moduls „Dynamische Unternehmensmodellierung und -simulation“ praxisnäher zu gestalten. Für die in zahlreiche Masterstudiengänge verankerte Lehrveranstaltung wurde eine realitätsnahe Fallstudie aufbereitet, dessen Problemstellung von den Studierenden mithilfe aktueller 3D-Simulationssoftware modelliert und simuliert werden sollte. Im Mittelpunkt dieses Vorhabens stand die Entwicklung wichtiger Schlüsselkompetenzen, die durch den Umgang mit der Software und der Konfrontation typischer Herausforderungen in der Praxis gefördert werden sollen.

Herausforderungen

Im heutigen volatilen Marktumfeld gewinnt die digitalisierte (Um-)Planung von Produktionssystemen mit Software der 3D-Materialflusssimulation zunehmend an Bedeutung. Die aktuellen technologischen Entwicklungen ermöglichen es, verschiedene Fertigungsszenarien im virtuellen Raum zu explorieren und digitale Zwillinge der Produktionssysteme zu erstellen. Diese neuen Möglichkeiten bringen auch neue Herausforderungen für (angehende) Ingenieur*innen mit sich, da diese Softwaretools oft verschiedene Programmierkenntnisse erfordern, die den Studierenden nur zum Teil im Studium vermittelt werden können. Bisher wurden die in der Lehrveranstaltung „Dynamische Unternehmensmodellierung und -simulation“ vermittelten Methoden der Prozessmodellierung mit der „Paper and Pencil“-Methode erlernt. Somit besteht eine große Herausforderung der Studierenden darin, sich selbständig in eine neue Software einzuarbeiten und die erlernten Methoden der Prozessmodellierung mit der Materialflusssimulation zu koppeln.

Zielsetzung

Ziel war es daher, im Rahmen der Lehrveranstaltung „Dynamische Unternehmensmodellierung und -simulation“ erstmalig die Möglichkeit zu bieten, in einer digital gestützten Case Study die praktische Anwendung von aktueller Software der Materialflusssimulation zu erlernen. Hierzu sollen in Kleingruppen Problemstellungen, modelliert und simuliert werden. Diese didaktisch aufbereiteten und an der betrieblichen Praxis angelehnten Problemstellungen sollen mithilfe eigenständig entwickelter 3D-Simulationsmodelle gelöst werden. Dazu sollen die Ergebnisse in Bezug auf vorgegebene ökonomische und humanorientierte Anforderungen beurteilt werden, um letztendlich Handlungsempfehlungen für die Gestaltung des betrachteten Produktionssystems abzuleiten.

Vorgehen

  1. Entwicklung eines Lernkonzepts zur Anwendung der Materialflusssimulation

    Zur Einarbeitung in das Simulationstool wurden den Studierenden digitale Schulungsunterlagen zur Erklärung der grundlegenden Softwarefunktionen bereitgestellt. Zusätzlich wurden entsprechende Übungsaufgaben entwickelt, die zur Vertiefung und Erweiterung dieser Kenntnisse von den Studierenden genutzt werden konnten. Zur Unterstützung der Studierenden zur selbstständigen Erarbeitung der Übungsaufgaben wurden Hilfestellungen in Form von Screenshots oder Tutorial-Videos angeboten.
  1. Entwicklung eines Fallbeispiels zur praktischen Methodenanwendung

    Das Fallbeispiel zielte auf die Auswahl, Planung und das Controlling eines Entwicklungsprojekts im Maschinenbau ab. Es wurde den Studierenden vorlesungsbegleitend zur Verfügung gestellt. Durch die praktische Anwendung der theoretischen Kenntnisse wurden Schlüsselkompetenzen der Studierenden gefördert. In der Gruppenarbeit lernten die Studierenden, sich als Gruppe selbst zu organisieren. Zudem analysierten und verarbeiteten sie gemeinsam zahlreiche Informationen und trafen entsprechende Rückschlüsse und Entscheidungen. Dabei lernten die Studierenden mit Unsicherheiten in der betrieblichen Praxis umzugehen und zu planen, indem sie Wahrscheinlichkeiten diskutierten, plausible Annahmen trafen und Szenarien definierten, mit deren Hilfe sie auf Basis ihrer Simulationsergebnisse Handlungsempfehlungen ableiten konnten. Zum Abschluss sollten die Ergebnisse von den Studierenden aufbereitet und in einer Abschlussveranstaltung präsentiert werden.

Ergebnisse

Mit dem Fallbeispiel im Rahmen der Veranstaltung „Dynamische Unternehmensmodellierung und -simulation“ wurde eine Schnittstelle zwischen den theoretischen Inhalten der Vorlesungsreihe und ihrer praktischen Anwendung geschaffen. Die Studierenden wurden befähigt, die vermittelten Modellierungs- und Simulationsmethoden auf Fragestellungen der betrieblichen Praxis anzuwenden. Darüber hinaus wurden sie mit dem aktuellen Stand der Technik zu Simulationssoftware vertraut gemacht und mit dessen Möglichkeiten und Grenzen konfrontiert. Anhand ökonomischer und humanorientierter Kriterien konnten die Studierenden zuletzt Empfehlungen für die Gestaltung des betrachteten Produktionssystems ableiten.

Förderung

Das Projekt SMARTER wird durch den Exploratory Maschi-Teching Space (EMTS) gefördert. Der EMTS stellt eine RWTH-interne Plattform dar, in der neue digitale Lehr- und Lernkonzepte gefördert werden.