IE_EP_KS

Geschäfts- und arbeitsprozessbezogene, dual-kooperative Ausbildung in
ausgewählten Industrieberufen mit optionaler Fachhochschulreife (GAB)
Berufsgruppe
Standort
Industrieelektroniker
Kassel
Fehlersuche in Produktionsanlagen
der Fertigung und Montage
Expertenprojekt im Modellversuch GAB
Bearbeitet von
Hartmut Schäfer, Bettina Wilhelms, Stefan Matthias
Volkswagen Coaching GmbH, Niederlassung Kassel
und
Lothar Opfermann
Oskar-von-Miller-Schule, Kassel
Inhaltsverzeichnis
1
Beschreibung der betrieblichen Aufgabe ........................................................3
1.1
Art und Umfang der Arbeiten ..........................................................................4
1.2
Einbindung in die Geschäfts- und Arbeitsprozesse ........................................7
1.3
Ressourcen ....................................................................................................8
2
Einordnung in das GAB-Curriculum................................................................9
2.1
Bezug der betrieblichen Aufgaben zum Lernbereich ......................................9
2.2
Bestimmung der Bildungs- und Qualifizierungsziele für die betriebliche
Aufgabe ........................................................................................................11
2.3
Abgleich mit den Zielen im Lernfeld (im Berufsbildungsplan) .......................12
2.3.1
Betriebliche Bildungs- und Qualifizierungsziele ............................................12
2.3.2. Schulische Bildungs- und Qualifizierungsziele ................................................12
2.4
Schnittstellen zu anderen Lernfeldern ..........................................................13
2.5
Gestaltungspotenzial der betrieblichen Aufgaben.........................................14
3
Dual-kooperative Ausbildungsplanung .........................................................15
3.1
Inhalte von Arbeit und Lernen in der betrieblichen Aufgabe .........................15
3.1.1
Arbeitsgegenstände......................................................................................15
3.1.2
Werkzeuge, Methoden und Organisation .....................................................15
3.1.3
Anforderungen an Facharbeit und Technik...................................................20
3.2
Struktur der Aufgabenbearbeitung................................................................21
3.3
Planung und Abstimmung der Ausbildungsorte und -zeiten .........................22
4
Betriebliche Ausbildungselemente................................................................22
4.1
Übersicht ......................................................................................................22
4.2
Exemplarische Darstellung eines Ausbildungselements...............................23
5
Schulische Lernsituationen ...........................................................................28
5.1
Übersicht ......................................................................................................28
5.2
Exemplarische Beschreibung einer Unterrichtssituation...............................30
6
Reflexion.......................................................................................................36
Anhang ......................................................................................................................41
2
1 Beschreibung der betrieblichen Aufgabe
Das Volkswagen Werk Kassel ist das Getriebeleitwerk des VW-Konzerns. Ca. 60%
der in Konzernfahrzeugen eingebauten Getriebe werden in Kassel hergestellt. Bei
der Herstellung von Getriebegehäusen, -deckeln, -wellen und Zahnrädern werden
fast ausnahmslos CNC gesteuerte Werkzeugmaschinen eingesetzt. Diese kommen
als Einzelmaschinen oder miteinander verkettete Maschinen vor.
In vollautomatisch gesteuerten Montagelinien werden die Einzelkomponenten zusammengeführt und zu den verschiedenen Getriebetypen montiert. In diesem Bereich spielt der Einsatz hochkomplexer Technologien eine wesentliche Rolle. Insbesondere Montageroboter sowie die Datenvernetzung zur Steuerung der Montagestationen inklusive der Transporteinrichtungen / Verkettungen zwischen den Montagestationen (Abb.1) ergeben in diesem Arbeitsbereich die beruflichen Anforderungen
für den Industrieelektroniker.
Nach der Berufsausbildung führt der berufliche Weg des
Industrieelektronikers bei Volkswagen Kassel in die Produktion – vom ‚reinen Anlagenführer‘ (im wesentlichen
Produktionstätigkeiten) über den ‚Anlagenführer mit Instandhaltertätigkeiten‘ bis zu dem ‚Einsatz in der dezentralen/zentralen Elektro-Instandhaltung‘.
Die Hauptaufgabe des Industrieelektronikers besteht
darin, den Produktionsprozess, sowohl in der Fertigung
als auch in der Montage, sicherzustellen. Der Industrieelektroniker wird bei unterschiedlichsten Störungen angefordert, oft auch wenn kein elektrischer Fehler vorliegt
oder die Fehlerursache nicht elektrischer Natur ist. Hieran
werden zwei Dinge deutlich:
Abb.1: „Das Förderband
auf der oberen Bühne
funktioniert!“
-
Erstens die Dienstleisterfunktion des ‚Industrieelektronikers in der Instandhaltung‘
und
-
zweitens die Notwendigkeit der engen Verzahnung der Elektro- und MetallFachkompetenzen der Industrieelektroniker und Industriemechaniker. Über die
arbeitsorganisatorische Einführung der Gruppenarbeit wird die fachliche Kooperation weitgehend erreicht. Die Gruppenarbeit ist im Getriebebau im Werk Kassel
zu 100% umgesetzt.
Abb.2: Auftrag: ‚Fehlersuche‘
Abb.3: Werkzeugkoffer des IE
3
Der Industrieelektroniker in der Instandhaltung hat primär nicht die Aufgabe, einen
bestimmten Gegenstand zu produzieren oder zu montieren. Eine Aufgabenbeschreibung der Fehlersuche kann nicht an der Verdinglichung konkreter Gegenstände erfolgen, sondern nur ansatzweise in dem umfassenden Auftrag, ‚alle elektrischen
Fehler‘ zu beheben.
Für die Auftragsdurchführung selbst sind eine methodische Vorgehensweise (Fehlersuchalgorithmus), der angemessene Einsatz von Messinstrumenten und Werkzeugen (sinnvolles Aufwand-Nutzen-Verhältnis, Abb.3), die schnellstmögliche Fehlerbehebung (ökonomischer Aspekt), das Vermeiden zusätzlicher Fehlerquellen und das
Einhalten der Arbeitssicherheit von Bedeutung.
Um den Arbeitsauftrag (Instandhaltung, Reparatur) erledigen zu können, muss der
Industrieelektroniker neben den fachlichen Kenntnissen und Fertigkeiten über vielfältige überfachliche Fähigkeiten verfügen. Die einzelnen Arbeitsschritte müssen schon
im Vorfeld geistig ‚durchgespielt‘ (geplant) werden, um möglichst alle Rahmenbedingungen des komplexen Produktionsprozesses berücksichtigen zu können. Ursache –
Wirkungszusammenhänge müssen als Regelkreis des technischen Systems verstanden sein, bevor mit Instandhaltungs- oder Reparaturarbeiten begonnen werden
kann. Elektrische Schaltungsunterlagen, Messinstrumente, Werkzeuge, Betriebsmittel müssen hierfür sachgerecht eingesetzt werden. Bei der Durchführung kann nicht
immer zwischen einer ‚reinen‘ elektrischen oder mechanischen Zuordnung
der Aufgabenstellung unterschieden
werden.
Die bisher als ‚überfachliche‘ Fähigkeiten oder ‚softskills‘ bezeichneten Inhalte
müssen ihren exotischen Charakter verlieren – sie müssen terminologisch in
notwendige berufliche Fertigkeiten und
Kenntnisse überführt werden. Damit
erhalten sie den gleichen Stellenwert,
wie die bisherigen (alten) Berufsinhalte.
Abb.4: „Was – in dieser riesigen Anlage
sollen wir einen Fehler suchen?“
1.1 Art und Umfang der Abeiten
Im Verlauf ihrer Ausbildung werden die Auszubildenden mehrfach in verschiedenen
Fertigungsbereichen eingesetzt, um so die vielfältigen späteren Einsatzorte des Industrieelektronikers kennen zu lernen. Anfang des zweiten Ausbildungsjahres erfolgt
ein erster Einsatz in der Fertigung, bei dem sie lernen Produktionsmaschinen zu überwachen, zu bedienen und einzurichten (siehe Elektro-Anfängerprojekt Kassel). Zu
Beginn des dritten Ausbildungsjahres erfolgt die erneute Versetzung in Fertigungsbereiche. Dieser Ausbildungsabschnitt gilt dem Thema Fehlersuche.
4
Qualifizierungsblock ‚Grundlagen der Fehlersuche‘ als Vorbereitung des zweiten Einsatzes in der Fertigung
Die Auszubildenden werden vor dem erneuten Fertigungseinsatz in der VW CG
durch den Qualifizierungsblock 5 (QB 5) „Grundlagen der Fehlersuche“ auf den Einsatz vorbereitet.
Das Konzept der Qualifizierungsblöcke wurde in der Berufsgruppe der Industrieelektroniker entwickelt, um die Berufsausbildung auch in der VW CG näher am Geschäftsund Arbeitsprozess auszurichten.
Mit Hilfe der Einführung des Konzeptes der Qualifizierungsblöcke soll die bestehende, verkrustete Lehrgangsstruktur aufgebrochen werden. Inhaltlich sind die Qualifizierungsblöcke an den betrieblichen Ausbildungsstationen orientiert und stellen gegenüber der bisherigen Lehrgangsstruktur eine Optimierung der betrieblichen Ausbildung dar. Konzeptionell bedeuten die Qualifizierungsblöcke einen Horizontalschnitt
durch bisherige Fachlehrgänge (Abb.5).
Abb.5: Veränderung vom Lehrgangsprinzip zu Qualifizierungsblöcken (IE)
Beispiel: QB 4 „Automatisierungstechnik 1“
SPS
Steuerungstechnik
CNC
Aktoren/
Sensoren
Inhalte ermittelt aus:
Istanalyse der Fertigung, Werkstätten und vorhandener Ausbildungsstationen
Facharbeiter-Experten-Workshops
QB 4 Autom.technik
Ausbildungsrahmenpläne
Bisheriger
Lehrgang
Bisheriger
Lehrgang
Die Fachlehrgänge vermittelten bisher, bezogen auf ein Ausbildungsthema wie z.B.
SPS, eine gewisse inhaltliche Tiefe, die sich nur auf einen Fachinhalt bezog, aber
keine optimale Vorbereitung auf den betrieblichen Einsatz mit seinen vielseitigen
Anforderungen leisten konnte. Mit den Qualifizierungsblöcken soll eine breitere Vorbereitung auf den Einsatz in den betrieblichen Stationen erfolgen. Die bisher gemachten positiven Erfahrungen bestätigen das neue Ausbildungskonzept.
In dem Qualifizierungsblock ‚Grundlagen der Fehlersuche‘ (QB 5) ist der Fehlersuchalgorithmus ein wesentlicher Bestandteil. Weitere Inhalte des QB 5 sind unter 4.2
aufgeführt.
5
Zusätzlich erfolgt eine Begehung typischer Fertigungs- und Montagebereiche. Bei
dieser Begehung, die im Rahmen des Berufsschulunterrichts kooperativ mit der CG
vorbereitet und durchgeführt wird, haben die Auszubildenden die Möglichkeit, einen
selbstentwickelten Fragenkatalog durch Interviews mit Elektroinstandhaltern abzuarbeiten. (Fragenkatalog siehe Anhang)
Fehlersuche in der Fertigung
Die Auszubildenden sollen in verschiedenen Fertigungsbereichen in der Instandhaltung bei der Fehlersuche, Reparatur
und Funktionsprüfung an defekten Anlagen mitarbeiten und
im Verlauf ihres Einsatzes unter Coaching durch den Ausbildungsbeauftragten (ABBA) auch selbstständig Fehler suchen
und beheben. Der Ausbildungsbeauftragte erteilt individuell
die Aufträge an die Auszubildenden in Abhängigkeit des Ausbildungstandes und –fortschritts.
Typische Fehler in den Produktionsanlagen sind, neben mechanischen Fehlern, elektrische Fehler wie z.B. defekte Sensoren, Endschalter, Leitungsbruch, defekte Motoren. Diese
Fehler treten überwiegend durch Verschmutzung, mechanische Überbeanspruchung und elektrische Kurzschlüsse auf.
Bei der Fehlersuche und Behebung müssen die Auszubildenden Aufgaben/Tätigkeiten aus den Bereichen Störungs- und Fehleranalyse, Informationsbeschaffung, Materialbeschaffung und Lagerhaltung, Fehlerbehebung, richtiger Werkzeugeinsatz, Qualitätskontrolle, Fehlerdokumentation, etc. durchführen. Hierzu gehört ebenso das Bedienen und Auswerten der in vielen Fertigungsbereichen eingesetzten Software zum Fehlermanagement (‘Fehlerinstandhaltungsprogramm‘).
Abb.6: ‚Störungsmeldung‘ in der Linie!
Die Aufgaben umfassen inhaltlich
und zeitlich einen großen Anteil des
beruflichen Arbeitsspektrums des
Industrieelektronikers.
Notwendig für die Qualitätssicherung
der Berufsausbildung in diesem
Ausbildungsabschnitt ist, den Auszubildenden dem Ausbildungsstand
entsprechend adäquate Arbeitsaufträge zu erteilen, die Auszubildenden bei der Durchführung zu coachen und den Entwicklungsprozess
zu reflektieren. Neben den bisher
Abb.7: Die Maschine ‚steht‘.
vorhandenen Ausbildungsstationen
in den Fertigungsbereichen wurden
für die Industrieelektronikerausbildung zusätzlich zwei ‚Service-, Produktions- und
Lerninseln‘ (SPL) neu installiert (weitere befinden sich derzeit im Aufbau). Die in den
SPL eingesetzten Ausbilder betreuen gemeinsam mit den Ausbildungsbeauftragten
die Auszubildenden und steuern die Ausbildung vor Ort.
6
Qualifizierungsblock ‚Systematische Fehlersuche Elektronik 1‘ als Nachbereitung des zweiten Fertigungseinsatzes
Im Anschluss an den betrieblichen Einsatz erfolgt eine inhaltliche Nachbereitung im Qualifizierungsblock 6 (QB 6)
„Systematische Fehlersuche Elektronik
1“. In diesem QB werden u.a. die Erfahrungen mit betrieblicher Instandhaltungssoftware vertiefend behandelt
(Abb.8). Darüber hinaus wird die Fehlersuche in der Elektronik eingeführt,
dafür ist die Schaltungs- und Funktionsanalyse notwendig. Sie ist Schwerpunkt in diesem Qualifizierungsblock.
(Weitere Inhalte des QB 6 siehe unter
4.3)
Abb.8: Fehlerdiagnosesystem
1.2 Einbindung in die Geschäfts- und Arbeitsprozesse
Die Tätigkeiten des Industrieelektronikers sind inhaltlich und arbeitsorganisatorisch in
den Geschäfts- und Arbeitsprozess eingebunden. Der Auftrag, den Produktionsprozess sicherzustellen, impliziert direkt die Einbettung in den gesamten Arbeitsprozess.
Der Störfall stellt eine absolute Behinderung oder im ‚worst case‘ sogar die Unterbrechung des Arbeitsprozesses dar. Die Behebung des Fehlers kann somit nur der Unterstützung und Sicherstellung des gesamten Arbeitsprozesses gleichkommen.
Die Sicherstellung der Produktion kann insbesondere im Rahmen der Instandhaltertätigkeit auch dazu führen, dass in Folge sich immer wiederholender Fehler der Produktionsprozess optimiert werden muss: Vor- und nachgeschaltete Arbeitsprozesse
müssen gegebenenfalls angepasst werden. Die Einhaltung vorgegebener Qualitätsanforderungen bezüglich des Produktes spielt hierbei eine besondere Rolle.
Auf einer übergeordneten Ebene wird, je nach Schwere des Fehlers, möglicherweise
der gesamte Geschäftsprozess tangiert:
-
Arbeitsorganisatorische Veränderungen (z.B. Personaleinsatz) können notwendig
werden,
-
Produktionssteuerungsabläufe müssen möglicherweise verändert werden,
-
eine Änderung der Materialzuführung muss eventuell geplant werden,
-
mögliche Auswirkungen auf Zulieferbetriebe könnten entstehen.
Von diesem Veränderungsprozess sind oft auch administrative Verwaltungsabläufe
betroffen.
Die eigentliche Fehlerbehebung/Reparatur muss innerhalb der Produktionsabteilung
kommuniziert werden und ist unter Umständen mit Ersatzteilbeschaffung/-bestellung,
etc. verbunden.
Hierbei spielt die Kommunikationsfähigkeit eine besondere Rolle, denn auftretende
Fehler müssen z.B. bei der Schichtübergabe mit Kollegen besprochen werden. Zusätzlich muss die Fehlerbehebung dokumentiert werden.
7
Durch die Mitarbeit in der Produktion sind die Auszubildenden direkt in die innerbetrieblichen Kunden- und Lieferantenprozesse, die zwischen den einzelnen Bearbeitungsstationen bestehen, eingebunden.
Abb.9: Einsatz des Programmiergerätes zur Fehlersuche.
1.3 Ressourcen
Die Vermittlung des Ausbildungsinhaltes ‚Fehlersuche‘ erfolgt für die Auszubildenden
in zwei Stufen. In dem Qualifizierungsblock QB 5 werden die Auszubildenden in der
VW CG auf ihren Einsatz in der Fertigung vorbereitet. Der QB 5 ‚Fehlersuche‘ wird
durch einen Ausbilder für Auszubildendengruppen von jeweils 12 Auszubildenden
durchgeführt.
Anschließend erfolgt die serielle Versetzung aller Auszubildenden (= 60 Auszubildende) in betriebliche Ausbildungsstationen in unterschiedlichen Fertigungs- und
Montagebereichen. Das Vorhandensein und ‚Auftreten‘ des Ausbildungsinhaltes
Fehlersuche in den einzelnen Versetzungsstationen ist qualitativ und quantitativ über
eine zuvor durchgeführte „Iststand-Analyse betrieblicher Ausbildungsstationen“ sichergestellt (siehe Anhang).
Die betrieblichen Ausbildungsstationen in der Fertigung werden in Absprache zwischen den einzelnen Kostenstellen und dem Versetzungsplaner des ElektroAusbilderteams mit 1 – 4 Auszubildenden besetzt. Die Anzahl der Auszubildenden ist
u.a. auch von der Auftragslage der einzelnen Stationen abhängig.
Die Auszubildenden werden jeweils von einem Ausbildungsbeauftragten betreut und
ausgebildet. Die Ausbildungsbeauftragten sind von den jeweiligen Abteilungen für die
Ausbildung ganz oder teilweise frei gestellt. Die Anzahl der in diesem Abschnitt der
Ausbildung beteiligten Ausbildungsbeauftragten liegt bei etwa 15 - 20 (serielle Versetzung!). Die Versetzungsdauer in den Ausbildungsstationen beträgt 6 – 9 Wochen
netto (jeweils eine Woche Blockunterricht in der Berufsschule).
Über die Versetzungsplanung ist sichergestellt, dass der gesamte Einstelljahrgang
den Inhalt ‚Fehlersuche‘ in betrieblichen Ausbildungsstationen vermittelt bekommt.
In die notwendigen Abstimmungsgespräche mit den Kostenstellen der Fertigung/Montage sind die Ausbilder eingebunden, die über das Prinzip der Patenfunktion die Ausbildungsstationen betreuen. Die Koordination der Vorbereitung, Planung
und Organisation liegt in der Hand des Versetzungsplaners des Elektroausbilderteams. Er erhält bei dieser Aufgabe Unterstützung durch einen weiteren Ausbilder.
Zur Umsetzung der Fehlersuche, -beseitigung und Instandhaltung benötigt der Industrieelektroniker unterschiedliche Werkzeuge und Materialien:
8
-
Multimeter, Spannungsprüfer, Programmiergerät, verschiedene Schraubendreher, kleiner Ratschekasten ...
-
Schaltpläne, Herstellerunterlagen, Dokumentationen, SPS-Handbuch, CNCHandbuch, ....
-
Ersatzteile z.B. Sensoren, Endschalter, Schütze, Motoren, Leitungen, ...
2 Einordnung in das GAB-Curriculum
2.1 Bezug der betrieblichen Aufgaben zum Lernbereich
In dem im Modellversuch entwickelten Berufsbildungsplan für den Industrieelektroniker ist dem Lernbereich 3 das Lernfeld 12 „Fehler suchen und beseitigen in Elektroinstallationen von Produktionsanlagen“ und dem Lernbereich 4 das Lernfeld 13 „Instandsetzen von Produktionsanlagen und –maschinen bei schwierigen Fehlern“ zugeordnet.
Den Lernfeldern sind über die betriebliche Definition der ‚Beruflichen Arbeitsaufgaben‘ (BAG) systematische Aufgaben („Lern- und Arbeitsaufgaben“, LAG, siehe Anhang), die das Denken in Zusammenhängen fördern sollen, zugeordnet.
Die Aufgaben bei der Fehlersuche sind nicht eindeutig zu definieren, da Fehler nicht
systematisch und geordnet auftreten. Störungen in der Produktionsanlage und/oder
Abweichungen der Produktqualität lassen aber System- und Wirkungszusammenhänge im gesamten Produktionsablauf deutlich werden.
Das bedeutet:
Über die Lern- und Arbeitsaufgabe werden praxisbezogene Inhalte zum Thema
Fehlersuche wie Prozesswissen und Kenntnisse über komplexe Fertigungsverfahren
vermittelt. Das Verständnis der Auszubildenden über ‚Produktionshallen umfassende
systemische Zusammenhänge’ (Abb. 10)., die sich auch in der Arbeitsorganisation,
etc. widerspiegeln, fördert das Denken in Gesamtzusammenhängen (Ursache - Wirkung) und liefert somit einen geeigneten Zugang zum Thema Fehlersuche in relativ
überschaubaren Fertigungsanlagen.
Nach dem vorbereitenden Qualifizierungsblock QB 5, der dem Aufbau und der Entwicklung einer strukturierten Fehlersuche als Voraussetzung zum weiteren betrieblichen Einsatz in Fertigungsbereichen dient, kommen die Auszubildenden gegen Ende
des zweiten Ausbildungsjahres in die Fertigung.
Abb.10: „Und dieser
Schaltschrank steuert die
Maschine da unten?“
Abb.11: Der Ausbildungsbeauftragte (Instandhalter) coacht den Auszubildenden bei der
Fehlersuche im Schaltschrank.
9
Einzeln oder in Kleingruppen von 2 bis 4 Auszubildenden sind sie zunächst in den
Instandhaltungsbereichen der Einsatzkostenstellen eingesetzt. Hier lernen sie zuerst
die in diesem Bereich vorhandenen Produktionsanlagen kennen, um dann in einem
zweiten Schritt gemeinsam mit Instandhaltern (Abb. 11) erste Erfahrungen zum
Thema ‚Fehlersuche in Fertigungssystemen‘ zu sammeln.
Die BAG 13 („Instandsetzen von Produktionsanlagen ... bei schwierigen Fehlern“)
wird zu diesem Zeitpunkt schon behandelt, obwohl sie entwicklungslogisch erst gegen Ende des dritten bzw. Anfang des vierten Ausbildungsjahres platziert ist. Der
Grund hierfür ist u.a. dass nicht sichergestellt werden kann, dass ein späterer Einsatz in der Fertigung zum Thema ‚Schwierige Fehlersuche‘ erfolgen kann. Zudem ist
es auch noch inhaltlich begründet (siehe 2.1.1 Exkurs).
Exkurs: Unterscheidung zwischen ‚leichten‘ und ‚schweren‘ Fehlern in der Elektroinstandhaltung und die bisherige Bedeutung der Fehlersuche in der Berufsausbildung
Eine grundsätzliche Unterscheidung zwischen leichten und schweren Fehlern ist im
Produktionsbereich nicht möglich. Für eine erfolgreiche Fehlersuche und –behebung
ist, neben den fachlichen Qualifikationen (incl. der gleichgestellten überfachlichen
Qualifikationen), die Berufserfahrung des Instandhalters von großer Bedeutung.
Aussagen von Instandhaltern belegen, dass die individuellen Beurteilungen des
Schwierigkeitsgrades von einzelnen Fehlern zum Teil sehr weit auseinander fallen.
Trotzdem gibt es grundsätzliche Einschätzungen zu Fehlern, die sich grob in ‚leicht’
und ‚schwer’ trennen lassen. Fehler in offenen/linearen Systemen werden als leichter
beurteilt, als Fehler in geschlossenen/geregelten Systemen. Die Abhängigkeiten in
diesen Systemen, die sich in einem Regelkreis befinden, erschweren die Fehlersuche und erfordern einen erheblichen Umfang an beruflicher Erfahrung.
Das Thema ‚Fehlersuche in der Produktion’ war in der bisherigen Berufsausbildung
zumindest in den Elektroindustrieberufen im Grunde genommen kein eigenständiges
Ausbildungsthema. Fehlersuche wurde bisher nur im Zusammenhang mit den verschiedenen beruflichen Tätigkeiten behandelt, sozusagen nur als Anhängsel. Selbst
zu Beginn der Berufsausbildung, bei der Vermittlung von praktischen Grundlagenkenntnissen und Grundfertigkeiten, wurde dieses Thema in den Ausbildungsbetrieben ebenso vernachlässigt wie bei der theoretischen Wissensvermittlung in der Berufsschule. Die Frage der Herangehensweise
beim Auftritt von Fehlern, das Entwickeln und
die Bedeutung eines Fehlersuchalgorithmus,
systemisches Denken in Produktionszusammenhängen war nicht Gegenstand der Berufsausbildung.
Abb. 12: „Die Fehlerursache kann
nur noch der Motor in der dynamischen Längenmessung sein“.
Zusammenfassend ist festzustellen, dass das
Thema ‚Fehlersuche in Fertigungs- und Montagebereichen’ bisher weder qualitativ noch
quantitativ entsprechend zu dem eigentlichen
Arbeitsschwerpunkt eines Industrieelektronikers (Elektroinstandhalter als Dienstleister) in
der Berufsausbildung behandelt wurde.
10
Aus der Forderung, die Berufsausbildung am Geschäfts- und Arbeitsprozess zu orientieren, ergibt sich die Notwendigkeit, das Thema Fehlersuche im Allgemeinen und
‚Fehlersuche in Produktionsanlagen in der Fertigung und Montage‘ im Besonderen in
die Berufsausbildung der Industrieelektroniker aufzunehmen (Abb. 12). Die Auszubildenden sollen optimal auf ihre späteren Aufgabenstellungen vorbereitet werden. Die
Aufgabenstellungen beschränken sich nicht nur auf das Bedienen und Einrichten von
Produktionsanlagen, sondern wie zuvor beschrieben, insbesondere auch auf das
Beheben von Störungen bzw. das Instandsetzen und Optimieren von Produktionsanlagen.
2.2 Bestimmung der Bildungs- und Qualifizierungsziele für die betriebliche Aufgabe
Bei Störungen in der laufenden Produktion, die auf Fehler in der Elektroinstallation
oder dem Datennetz einer Produktionsanlage zurückzuführen sind, muss der Industrieelektroniker die schnelle Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft unter Berücksichtigung von Qualitäts- und Kostenanforderungen vorrangig durchführen.
Durch die Aufgabe „Instandsetzen … bei schwierigen Fehlern“ sollen insbesondere
solche Instandsetzungsarbeiten behandelt werden, bei der entweder eine Fehlerursache mehrere Fehlersymptome zeigt oder ein Fehlersymptom durch mehrere Fehlerursachen entsteht. Eine schnelle Fehleranalyse und -beseitigung unter Berücksichtigung von Qualitäts- und Kostenanforderungen als Kernaufgabe des Instandhalters ist in diesen Fällen meist nur durch großes Erfahrungswissen möglich. Dieses
Erfahrungswissen wird in der Regel erst über einen längeren Zeitraum aufgebaut.
Beim Wiederherstellen der Betriebsbereitschaft (oder der Aufrechterhaltung derselben) darf die Sicherheit des Bedienpersonals und der Instandhalter nicht durch Arbeiten an der Anlage (z.B. Eingriffe in die Steuerung, Außerkraftsetzen von Sicherheitsmaßnahmen) gefährdet werden.
Ziel der Aufgabenstellungen ist es, die
Auszubildenden in das komplexe Gefüge
der Fehlersuche unter industriellen Arbeitsbedingungen einzuführen. Die Auszubildenden sollen lernen, die oben beschriebenen Rahmenbedingungen zu
kennen und bei ihrer Arbeit entsprechend
zu berücksichtigen. Zugleich soll in diesem Ausbildungsabschnitt die Basis für
Erfahrungswissen gelegt werden, welches
dann später bei weiteren Einsätzen im
Betrieb vertieft wird (Abb. 13).
Abb. 13: Nach dem elektrischen Abklemmen erfolgt der Ausbau des Motors.
11
2.3 Abgleich mit den Zielen im Lernfeld (im Berufsbildungsplan)
Für das Expertenprojekt wird eine fehlerhafte Anlage im Betrieb betrachtet. Aus dieser Sichtweise ergeben sich in Anlehnung an den Berufsbildungsplan die folgenden
schulischen und betrieblichen Bildungs- und Qualifizierungsziele.
2.3.1 Betriebliche Bildungs- und Qualifizierungsziele
Aus dem Berufsbildungsplan wurden folgende Qualifizierungsziele für die betriebliche Ausbildung identifiziert:
Berufliche Arbeitsaufgabe 12 (BAG 12)
-
Arbeiten an aktiven und inaktiven elektrischen Teilen selbständig durchführen
-
Auswahl zugelassener Werkzeuge
-
Kennen und Einhalten von Arbeitssicherheitsbestimmungen
-
Berücksichtigung gesetzlicher Bestimmungen
-
Überprüfung von Schutzeinrichtungen
BAG 13
-
Komplexe Fehlerbehebung durchführen
-
Nutzen eigener Erfahrungen
-
Entwickeln und optimieren von Methoden, um die Betriebsbereitschaft wiederherzustellen
-
Sensibilisieren für Arbeitssicherheit in Stresssituationen
Die betrieblichen Qualifizierungsziele werden weiter unten noch genauer spezifiziert
(Anteile der betrieblichen Einsatzkostenstellen und Anteile der VW-CG)
2.3.2. Schulische Bildungs- und Qualifizierungsziele
Moderne Produktionsmaschinen und Anlagen sind komplexe Systeme, die nach
Möglichkeit fehlerfrei produzieren sollen.
Im Fehlerfall sollen Anlagenführer und/ oder Instandhalter die Fehler schnellst möglich unter Beachtung der notwendigen Arbeits- und Sicherheitsvorschriften beseitigen. Dabei kommt den Anlagenführern und Instandhaltern in der Regel ein hohes
Maß an Erfahrungswissen zu Hilfe.
Fehler treten auf, ihr Erscheinen ist aber nicht planbar. Die Auszubildenden werden
an ihren unterschiedlichen Versetzungsstellen mit verschiedenen Fehlern konfrontiert.
Deshalb muss die Berufsschule die „betrieblichen Fehler“ in die Schule holen, um
hier insbesondere über die Verallgemeinerung Fachwissen aufzubauen und Methoden zu lehren, die die Fehlersuche unterstützen können. Folgende Inhalte sollen
vermittelt werden:
-
Arbeitssicherheit,
-
Gebrauchswert von Energie- und Datennetzen
-
Fehlerursachen in diesen Netzen über
12
-
das Herstellen der Betriebsbereitschaft
-
Methoden der Fehleranalyse und Qualitätssicherung.
Neben diesen Themenbereichen wird in den Lernfeldern 12 und 13 an der Oskarvon-Miller-Schule am einem Modell einer Produktionsanlage Fehlersuche vermittelt.
Das Modell ist mit produktionsüblichen Sensoren und Aktoren ausgestattet und wird
über vier SPS-Geräte, die über einen ASI-Bus verbunden sind, in STEP 7 programmiert.
Über die im geplanten Unterrichtsverlauf (siehe Anhang) eingebundene Dauerhausaufgabe: „Fehler im Betrieb und ihre Auswirkungen“ - die von den Schülern in
ihren Schwerpunkten selbst formuliert wird - werden die Fehler aus dem Betrieb in
die Schule geholt und dort in einer einfachen Form dokumentiert. So werden aus
dem passiven Datenbestand der Fehler - über die Dokumentation - in der Schule aktiv genutzte Daten, auf die sich in Grundzügen eine Wissensbasis aufbauen lässt.
Eine zweite Klasse bekommt eine weitere Zugangsmöglichkeit zu diesem Lernfeld
erschlossen. Gemeinsam mit Ausbildern und Lehrern erkunden sie eine betriebliche
Versetzungsstation, die sie für die Arbeit am Montagemodell vorbereiten und sie für
die weiteren Inhalte des Lernfeldes sensibilisieren soll.
Exemplarische Bildungs- und Qualifizierungsziele der LF 12 und 13:
Die Schülerinnen und Schüler:
-
Kennen die Gefahren, die durch die Arbeiten an aktiven und inaktiven Teilen elektrischer Anlagen entstehen und entscheiden, welche Schutzmaßnahmen und
Werkzeuge unter diesen Betriebsbedingungen anzuwenden sind.
-
Kennen die Gefahren, die von Produktionsmaschinen ausgehen und die Regeln,
die bei der Instandsetzung zu beachten sind.
-
Sind über die wichtigsten Werkzeuge und Methoden zur Störungssuche informiert.
-
Kennen Methoden zur Herstellung von Verbindungen in Energie- und Datennetzen
-
Analysieren Fehlerursachen in Anlagen und dokumentieren diese.
-
Nutzen Werkzeuge zur Qualitätssicherung
2.4 Schnittstellen zu anderen Lernfeldern
Im konkret dargestellten Fall (siehe Auftragsdokumentation, 4.4.1) ist es von Bedeutung, Grundlagenwissen zu Elektromotoren, Sensoren und Leitungen zu besitzen. Damit
ergibt sich eine Verknüpfung mit den Lernfeldern 9, 10 und
11:
Lernfeld 9 „Überprüfen und Wechseln von Leitungen, Baugruppen und Bauteilen an Produktionsanlagen“
Lernfeld 10 „Instandsetzen von Elektromotoren und Antrieben“ (Abb. 14)
Lernfeld 11 „Ein- und Ausbauen sowie einstellen von Sensoren und Aktoren in Produktionsanlagen“
13
Abb.14: Ergebnis: Die
Motorbremse sitzt fest.
Darüber hinaus ergeben sich weitere Schnittstellen zum Thema Fehlersuche:
-
Lernfeld 3 „Beschaffen und Bestellen von Ersatzteilen und Elektromaterialien“
-
Lernfeld 4 „Wartung und vorbeugende Instandhaltung von Produktionsanlagen“
-
Lernfeld 7 „Dokumentieren von Anlagenzuständen und Reparaturverläufen“
2.5 Gestaltungspotenzial der betrieblichen Aufgaben
Das Gestaltungspotenzial der betrieblichen Arbeitsaufgabe ist vom jeweiligen Fehler
und den spezifischen betrieblichen Rahmenbedingungen abhängig. Ebenso wird die
Gestaltungsfreiheit bei der Durchführung der Aufgabe von den Rahmenbedingungen
determiniert. Das bedeutet, dass der vorhandene Fehler im Wesentlichen die Lernhaltigkeit bestimmt. Die Arbeitsorganisation und betriebliche Abläufe können im ungünstigen Fall zusätzlich die Gestaltungsmöglichkeiten/Freiheitsgerade bei der Aufgabenlösung einschränken.
Darüber hinaus ist eine schnelle Fehleranalyse und -beseitigung unter Berücksichtigung von Qualitäts- und Kostenanforderungen zu beachten.
Der Auszubildende kann hier auf das Basiswissen aus dem Qualifizierungsblock 5,
auf Wissenszuwachs aus Lernfeldern der Berufsschule und auf seine eigenen beruflichen Erfahrungen zurückgreifen. Durch jeden erlebten und behobenen Fehler erweitern sich seine Berufserfahrungen und sein Wissenspotenzial, so dass er weitere,
verbesserte Fehlersuchmethoden entwickeln kann, die der zügigen Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft der Produktionsanlagen dienen.
Konkrete Gestaltungsspielräume lassen sich, bezogen auf die konkrete Fehlerbehebung, aus den oben genannten Gründen kaum beschreiben. Zu unterschiedlich sind
die einzelnen Aufgabenstellungen (auftretende Fehler) und die jeweiligen betrieblichen Rahmenbedingungen, unter denen die Erledigung der Aufgabe erfolgt.
Als Beispiel kann der defekte Motor der dynamischen Messeinrichtung aus der beschriebenen betrieblichen Lernsituation dienen (siehe auch Auftragsdokumentation,
4.4.1): Der Austausch des Motors, d.h. die
eigentliche Fehlerbehebung, lässt keine
Gestaltungsspielräume zu. Die elektrischen
Anschlüsse des Motors und die jeweiligen
Leitungszuführungen innerhalb der Messstation sind vorhanden, fest verlegt und
somit vorgegeben. Der Instandhalter kann
nur den Motor abklemmen, ausbauen und
anschließend den neuen Motor in umgekehrter Reihenfolge wieder einbauen und
elektrisch anschließen. Die Freiheitsgrade
bei dieser Reparatur sind gering.
Anders sieht es bei der eigentlichen Fehlersuche aus: Die Fehlerursache zu ermitteln,
lässt verschiedene Lösungswege zu, die in
der Wahl der Abfolge einzelner Lösungsschritte liegt. Das heißt welche elektrische
Messung, optische Prüfung, Prüfung me-
14
Abb.15: Nach erfolgreicher Reparatur
erfolgt die Wiederinbetriebnahme der
Anlage mit Hilfe des Anlagenführers.
chanischer Detailzusammenhänge, in welcher Reihenfolge durchgeführt werden, ist
wesentlich abhängig von der Berufserfahrung des Instandhalters.
Anzumerken ist, dass natürlich die einzelnen Lösungsschritte nicht beliebig unter
einander getauscht werden können. Die Inbetriebnahme der Anlage (Abb. 15) kann
nicht vor der Reparatur erfolgen.
Ein gutes Beispiel für das Vorhandensein von relativ großem Gestaltungspotenzial
liegt im Themenbereich der Optimierung von Produktionsanlagen (ebenso eine wichtige Aufgabenstellung von Industrieelektronikern, hier allerdings nicht Gegenstand
der Betrachtung).
3 Dual-kooperative Ausbildungsplanung
3.1 Inhalte von Arbeit und Lernen in der betrieblichen Aufgabe
3.1.1 Arbeitsgegenstände
Die betrieblichen Arbeitsgegenstände lassen sich an dieser Stelle aus Unkenntnis
des konkreten Auftrages im Detail nicht benennen. Sie sind den Bereichen „Ausgestaltung und Gebrauchswert von Energie- und Datennetzen“, „Fehlerursachen in Energie- und Datennetzen“, „Arbeitssicherheit ...“, „Wiederherstellen der Betriebsbereitschaft“ und „Fehleranalyse auf Basis von Erfahrungswissen“ aus der thematischen Auflistung des Berufsbildungsplans zuzuordnen.
Beispielhaft sind zu nennen:
-
CNC – Werkzeugmaschinen
-
Transport- und Fördereinrichtungen
-
Fertigungs- und Portalroboter
-
Bestückungsautomaten
-
Schweißmaschinen (auch Lasertechnik)
-
Kundenaufträge
-
Unterschiedliches Erfahrungswissen (nichtmaterialisierte Instandhaltertätigkeit)
Die Arbeitsgegenstände werden in der Schule exemplarisch und im betrieblichen
Einsatz konkret behandelt.
3.1.2 Werkzeuge, Methoden und Organisation
Betrieb
Werkzeuge
Eine Benennung der Werkzeuge ist ebenso, wie schon unter 3.1.1 Arbeitsgegenstände beschrieben, ohne konkretes Vorliegen einer gestörten Produktionsanlage
nicht möglich. Die Wahl der Werkzeuge hängt von der vorhandenen Anlage, incl. aller eingebauten technischen Einrichtungen, und letztlich auch von dem Fehler selbst
ab.
Nachfolgend eine Auflistung der Werkzeuge, die zum Einsatz kommen können:
15
BAG 12
-
Kabel, Leitung, Klemmen und Stecker der Energie- und Informationstechnik
-
Prüf- und Messgeräte der Energie- und Informationstechnik
-
Verbindungswerkzeuge (Crimp-Zange)
-
Herstellerunterlagen, Normen (DIN VDE 0100)
-
Maschinen- und Anlagendokumentationen
-
Schutzbekleidung, -einrichtungen (Hand-, Gesichtsschutz)
BAG 13
-
Statusanzeigen, Mess- und Anlagensysteme
-
Anlagen und Fehlerprotokolle
-
„spezielle Werkzeuge“
-
Wartungs- und Reparaturanweisungen
-
Spezielle Mess- und Diagnosesysteme
Methoden
Die methodische Vorgehensweise bei der Instandhaltung und Reparatur ist auch ohne Vorliegen einer fehlerhaften Anlage beschreibbar und soll im Folgenden chronologisch entwickelt werden.
Vor der eigentlichen Tätigkeitsaufnahme muss der Instandhalter dispositiv aktiv werden – er muss abwägen und entscheiden, welcher der vorliegenden Aufträge zuerst
abgearbeitet werden muss. Hierfür benötigt er umfangreiche Kenntnisse über
-
die von ihm insgesamt zu betreuenden Produktionsanlagen,
-
das Produktionsprogramm und
-
den Personaleinsatz in den betroffenen Produktionsbereichen.
Zu Beginn der Arbeit sind Informationsgespräche über den vorliegenden Arbeitsauftrag (Beseitigung der vorhandenen Störung) mit Anlagenführern, eventuell auch mit
Instandhaltern, die schon mit der Problemlösung beauftragt sind, zu führen (z.B. bei
Schichtwechsel).
Anschließend muss die Fehlersituation analysiert werden und ein geeignetes Service- und Reparaturkonzept zum Einsatz kommen. In der Regel zeichnen sich in der
Praxis auftretende Fehler durch typische Eigenschaften (Auswirkungen) aus. Diese
für den Fehler charakteristischen Eigenschaften liefern in der Regel hilfreiche Informationen. Diese Informationen können, sofern sie erkannt und beachtet werden,
maßgeblich zur Fehlererkennung beitragen.
Darüber hinaus spielen die berufliche Erfahrung und die systematische Vorgehensweise (Fehlersuchalgorithmus) eine große Rolle. Berufliche Erfahrung ist nur schwer
vermittelbar und kann allenfalls als Hintergrundinformation dienen. Dagegen ist die
systematische Fehlersuche an bestimmte Regeln gebunden (daher auch der Begriff
Fehlersuchalgorithmus), somit planbar und als ‚roter Faden‘ auf viele Fehler übertragbar.
16
Selbstverständlich müssen für eine erfolgreiche Fehlerbehebung die entsprechenden
Kenntnisse und Fertigkeiten
-
zur Auswahl und Verlegung von Kabeln,
-
zum Arbeiten an unter Spannung stehenden Teilen,
-
über Mess- und Prüfkonzepte,
-
zum sachgerechtem Einsatz von Messinstrumenten und Prüfgeräten,
-
über die auszutauschenden elektrischen, elektronischen oder mechanischen
Komponenten, usw.
vorhanden sein.
Der Instandhalter muss über geeignete Notfallstrategien verfügen, um im Falle von
Verzögerungen bei der Fehlerbehebung und/oder der Wiederinbetriebnahme der
Anlage, kurzfristige Übergangslösungen zum Einsatz zu bringen. Der absolute
‚Crash‘ der Maschine oder Anlage führt möglicherweise zu einem Totalausfall über
einen längeren Zeitraum. Auch hier muss der Instandhalter wissen, was zu tun ist:
Information der Vorgesetzten mit sachgerechter Darstellung der Situation (incl. Zeitrahmen), den daraus entstehenden Konsequenzen und Vorschlägen zur Klärung der
Situation,
-
Information vor- und nachgeschalteter Bearbeitungsstationen (ebenfalls mit den Zusatzangaben),
-
Informationsgespräche mit anderen Instandhaltern aus
der Kostenstelle/Abteilung, um von deren ‚WissensPool‘ zu profitieren,
-
Nutzung der eingesetzten Software zum Fehlermanagement (Abb. 16),
-
Nutzung von Herstellerunterlagen und Kontaktaufnahme mit dem Hersteller,
-
Herstellung der Teile auf einer anderen Maschine (Fertigungsbereich),
-
Montage auf anderen Montagesystemen (Montagebereich).
Abb.16: Fehlerdokumentation mit Hilfe der
Instandhaltersoftware:
Wissen allen zur Verfügung stellen!
Die beiden zuletzt genannten Beispiele sind sehr aufwendig, und nur unter sehr
schlechten Prognosen des Zeitbedarfs der Reparatur und Wiederinbetriebnahme der
Anlage, gerechtfertigt. Der Zeitaufwand für Umrüstarbeiten, SPS – Programmänderungen, Maßnahmen zur Änderung des Materialflusses, usw. ist enorm.
Nach erfolgter Reparatur und Inbetriebnahme der Anlage sollte gegebenenfalls die
Planung und Umsetzung von Maßnahmen zur Erhöhung der Prozesssicherheit der
Anlage eingeleitet werden. Prozessoptimierung ist ständig beruflicher Inhalt des Instandhalters.
Organisation
Die Durchführung der Fehlersuche erfolgt unter Berücksichtigung organisatorischer
Rahmenbedingungen, die der Instandhalter beachten muss. Hierzu zählen z.B. das
17
Vorhandensein eines bestimmten Fehlermanagements einer Anlage, der Einsatz und
die Pflege von Software zum Fehlermanagement, die Berücksichtigung gesetzlicher
und betrieblicher Vorgaben zur Arbeitssicherheit, die Verpflichtung Fehler (und deren
Behebung) ebenso wie Anlagenmängel zu dokumentieren. Die beiden letzt genannten Dokumentationen können Aussagen zu einer zukünftigen Betriebssicherheit der
Anlage liefern, bzw. dazu führen, einen Materialwechsel oder Herstellerwechsel herbei zu führen.
Das Ziel ist das Bestreben, auftretende Fehler mit geringstem Aufwand zu lokalisieren und zu beheben, eine Minimierung der Störungen zu erreichen und den gesamten Prozess unter ökonomischen Gesichtspunkten (Kostenmanagement) umzusetzen.
Schule
In den Lernbereichen 3 und 4 sollen neben Detail- und Funktionswissen auch fachsystematisches Vertiefungswissen erworben werden.
In der Schule werden die Arbeitssicherheitsregeln und speziell die VDE-Vorschriften
unterrichtlich bearbeitet. Hieran lässt sich zeigen, wie weit der „Staat“ in die alltägliche Arbeitswelt hinein reicht und warum er dies tut.
Mit der Thematik »Elektromagnetische Verträglichkeit (EMV)« wird das Bewusstsein
der Auszubildenden dafür geschärft, dass einige sehr spezielle Fehler durch EMVProbleme auftreten können. Die EMV-Problematik wird durch die deutsche Gesetzgebung und weitere europäische Richtlinien beschrieben. EMV greift tief in die von
Elektronik durchsetzten industriellen Produktionsprozesse ein, insbesondere bei der
Steuerungs- und Automatisierungstechnik. Die individuellen und gesellschaftlichen
Auswirken lassen sich an der Diskussion um die biologischen Auswirkungen von
EMV aufzeigen. In diesem Zusammenhang kann auch die Oberwellen-Problematik
aufgegriffen werden, die durch die immer höher werdende Durchsetzung der Versorgungsnetze mit nichtlinearen Lasten auftritt. Oberwellen haben neben kurzzeitigen
Folgen (Störungen von Schutzgeräten: LS-Schalter, Sicherungen, RCD, ...) auch
Langzeitfolgen (Überhitzung von Betriebsmitteln (Motoren, Transformatoren), hier ist
insbesondere die mögliche Überlastung des N-Leiters zu nennen.
Neu in die Curricula der berufsbildenden
Schulen aufgenommen - zumindest für das
Berufsfeld Elektrotechnik - wurden die Inhalte zum Qualitäts- und Fehlermanagement. Hier soll schon in der beruflichen Erstausbildung verdeutlicht werden, dass der
einzelne Mitarbeiter verantwortlich für den
Produktionsprozess und die Qualität eines
Produktes ist.
Die Bedeutung einer strukturierten Fehlersuche wird in dem „Unterrichtsteil“ Automatisierungsmodell sehr anschaulich vermittelt.
Dieses Modell bildet eine Montagelinie ab,
Abb.17: Erkundung der Montagelinie
die sich im VW-Werk an vielen verketteten
Produktionsanlagen wiederfinden lässt, also
an vielen Versetzungsstellen der Auszubildenden.
18
Eine gemeinsame Erkundung einer Montagelinie mit Ausbildern, Abba und Auszubildenden ist als Einstieg in dieses Lernfeld sinnvoll. Die hier gewonnenen Erkenntnisse lassen sich in Ausbildung und Unterricht sinnvoll nutzen. Es geht speziell um den
Wiedererkennungswert von Sensorik und Aktorik an Produktionsmaschinen und um
grundlegende Steuerungsprinzpien, die auf das Modell und seine „Programmierung“
übertragen werden können.
Alternativ zur gemeinsamen Erkundung können die Auszubildenden auch mit gezielten Erkundungsaufträgen in ihre Versetzungsstationen geschickt werden. Es hat
sich gezeigt, dass das Modell der Montagelinie so realistisch ist, dass Auszubildende
die Realität und die Fehlermöglichkeiten in Produktionsanlagen direkt auf das schulische Modell übertragen konnten.
Werkzeuge
-
Kabel und Leitungen sowie Klemmen und Stecker
-
Prüf- und Messgeräte
-
Herstellerunterlagen
-
Normen
-
Fehlerprotokolle
Der schulische Schwerpunkt im Bereich der Werkzeuge wird die Auseinandersetzung mit Mess- und Prüfgeräten sein. Um diese modernen Messgeräte bedienen zu
können, müssen sich die Auszubildenden unter anderen auch mit deren Bedienungsanleitungen auseinandersetzen. Die Kenntnis der notwendigen VDE-Normen
und der Prüfprotokolle gehören ebenso in diesen Bereich. Dies ist notwendig, damit
die Lernenden ihre Ergebnisse hinterfragen können.
Methoden
-
Kabel und Leitungen sowie Klemmen und Stecker nach Tabellen bestimmen
-
Methoden der Verlegung von Leitungen und Kabeln
-
Anlagenstörungen durch Energie- und Informationsleitungen
-
Mess- und Prüfkonzepte
-
Analyse von Fehlersituationen
-
Auftragsdisposition
-
Gesprächsführung mit Anlagenführern und Instandhaltern
In Versuchen werden unterschiedliche Installationsanlagen durch geprüft, ihre Werte
bestimmt und in Protokollen dokumentiert und anschließend vor dem Hintergrund der
geltenden Normen bewertet. Bei Abweichungen von den Normen müssen Lösungsmöglichkeiten eruiert werden. Wie in Kapitel 1. schon angesprochen, gehört die
Kommunikation über den Fehler und eine Abstimmung des Vorgehens mit den Mitarbeitern der Kostenstelle bei der Fehlerbehebung zu den wichtigen Qualifikationen
von Facharbeitern.
Organisation
-
Arbeitsschutz
-
Mängeldokumentation
19
-
Fehlermanagement
-
Beschaffungswege und Kostenmanagement
Thematisch werden hier insbesondere die Sachgebiete Mängeldokumentation und
Fehlermanagement bearbeitet. Hier bieten sich Vergleiche zwischen betrieblicher
Praxis und idealtypischen Modellen an. Der Arbeitsschutz wird sowohl aus individueller als auch aus volkswirtschaftlicher Sicht beleuchtet. Die betriebswirtschaftlichen
Aspekte von Fehlern und von Instandsetzung können hier mit angesprochen werden.
3.1.3 Anforderungen an Facharbeit und Technik
Anforderungen
BAG 12
-
Sicherer Umgang mit speziellem Werkzeug und Gerät
-
Sicherheit am Arbeitsplatz
-
Gebrauchswert von Energie- und Datennetzen
-
Fachgerechtes Ersetzen defekter Leitungen, Stecker
-
Handhaben wichtiger Werkzeuge zur Montage von Leitungen und Steckern
-
Sicheres Umgehen mit modernen Mess- und Prüfgeräten
-
Selbständige Kontrolle der durchgeführten Arbeiten
-
Schnelle Ursachenanalyse wiederkehrender Störungen
-
Handhaben grundlegender Schutzeinrichtungen und –kleidung
-
Sicheres und effektives Arbeiten an unter Spannung stehenden Teilen
-
Schnelle Störungsbeseitigung vs. Arbeitssicherheit und –genauigkeit
BAG 13
-
Instandhaltungsvorschriften und Protokolle
-
Arbeiten mit Expertensystemen
-
Schnelles und qualifiziertes Herstellen der Betriebsbereitschaft
-
Einhalten und Erhalten von Arbeitsschutz und -sicherheit
-
Nutzen und Erweitern von Qualitätsregelungen
-
Sicheres Handhaben von Mess- und Diagnosesystemen
-
Qualifizierte Gesprächsführung und Krisenmanagement
-
Anfertigen spezieller Werkzeuge
-
Unverzügliches Umschalten auf Notfallkonzepte
-
Übergeordnete Qualitätsdokumentation und –disposition
In den BAG und Lernfeldern, die sich mit Fehlersuche beschäftigen, steht die Arbeitssicherheit an oberster Stelle. Für diese Thematik brauchen die individuellen Aspekte (persönliche Gesundheit), die betrieblichen Aspekte (gesunder Mitarbeiter) und
die gesellschaftliche Aspekte (Kosten von Krankheiten) nicht besonders heraus gearbeitet werden, da sie offensichtlich sind.
20
Für schnelles und effektives Arbeiten, mit dem Anspruch, eine hohe Qualität zu erreichen, lassen sich problemlos betriebliche und persönliche Kriterien definieren
(wirtschaftliche Entwicklung des Betriebes sichert den eigenen Arbeitsplatz). Die
historische Gewordenheit von VDE-Regeln und der Energie- und Datennetze sind
wie die anderen genannten Punkte sicher eher den klassischen Bildungszielen der
beruflichen Schulen zuzuordnen.
3.2 Struktur der Aufgabenbearbeitung
Der Aufgabenbearbeitung liegt das „Modell der vollständigen Handlung“ zugrunde
(Abb. 18). Mit Hilfe dieses Modells sollen die Auszubildenden lernen, ihre Arbeit
strukturiert umzusetzen. Die logische Abfolge der einzelnen Handlungsschritte erschließt sich schnell für den Auszubildenden, da er diesen Handlungsablauf aus privater Anwendung kennt, ohne ihn bewusst eingesetzt zu haben.
Welche Störung liegt
vor?
Fehlerdokumentation, Pflege der
Maschinenunterlagen u. der
Fehlermanagement-Software,
Selbstreflexion des Gelernten
Informieren
Vorgehensweise planen,
bekannte Störung?,
Messinstrumente,
Schaltungsunterlagen, ..?
Planen
Auswerten
Inbetriebnahme der
Anlage,
Funktion und Qualität
überprüfen
Entscheiden
Kontrollieren
Festlegung Vorgehensweise, Informationen
geben
Ausführen
Analyse des Fehlers,
‚Fehlersuche‘, Reparatur
Abb. 18: Modell der vollständigen Handlung.
Übertragen auf das Thema ‚Fehlersuche in Produktionsanlagen der Fertigung und
Montage‘ fördert die geleitete Vorgehensweise ein strukturiertes Arbeiten und die
Entwicklung eines Fehlersuchalgorithmus.
Bei dem komplexen Arbeitsthema der Fehlersuche ist es oft nicht ausreichend, das
Modell nur einmal zu ‚durchlaufen‘. Immer wieder erfordern einzelne Arbeitsschritte
ein internes Abarbeiten des Modells. Auch hier spielt die berufliche Erfahrung eine
wesentliche Rolle.
21
3.3 Planung und Abstimmung der Ausbildungsorte und -zeiten
VZ
12
13
14
15
16
1
2
3
4
5
6
Monat
05
05/06
06
07/08
08
09
09/10
10/11
11
11/12
12/13
2. AUSBILDUNGSJAHR
VW-CG
3. AUSBILDUNGSJAHR
QB 5 „Grundlagen Fehlersuche“
1VZ (seriell mit 5 Gruppen)
Beginn QB 6 „Systematische Fehlersuche...“ (3 VZ)
Betrieb
Betrieblicher Einsatz in Fertigungskostenstellen (2-3 VZ)
Schwerpunktthema Fehlersuche
BBS
Ferien LF
LF
Ferien LF
VZ:
Versetzungszeitraum = 3 Wochen (2 Wochen Betrieb, 1 Woche Schule)
VW-CG:
QB5 (Fehlersuche) Vorbereitung auf den weiteren betr. Einsatz in der Fertigung
Inhalte: Fehlersuche an verschiedenen Anlagen, Arbeitssicherheit, Fehlersuchalgorithmus, ...
(Der Qualifizierungsblock findet nur für einen VZ von 3 Wo. statt. Er wird seriell im Vz 12-16
durchgeführt.)
&GT<GKVRWPMVFGU'KPUCV\GUCP2TQFWMVKQPUCPNCIGP\WT(GJNGTUWEJGWPFKUVXQPFGP
CPHCNNGPFGP#TDGKVGPKPFGP+PUVCPFJCNVWPIUDGTGKEJGPCDJ¼PIKI
.GTPHGNF .( &KG5EJWNGFKGFGP5EJYGTRWPMVFGT(GJNGTUWEJGCWHFGTGJGTRTCMVKUEJGP
5GKVGCPKJTGO/QFGNNKPFGP$GTGKEJ5255GPUQTKM#MVQTKMNGIVWPFCWHFGTOGJTVJGQTGVK
UEJGP5GKVGCWHFKG#TDGKVUUKEJGTJGKVDKUKP\WFGO/GVJQFGPFGT(GJNGTCPCN[UG
$GVTKGD
$$5
(Abb.19): Planung und Abstimmung der Ausbildungsorte und –zeiten.
Zeitlich vor oder unmittelbar nach Beginn der Lernfeldbearbeitung in der Schule wird
eine gemeinsame Erkundung mit Ausbildern, Ausbildungsbeauftragten, Lehrern und
Auszubildenden in einer betrieblichen Versetzungsstation durchgeführt.
4 Betriebliche Ausbildungselemente
4.1 Übersicht
Am Standort Kassel werden die Auszubildenden zum Ende des zweiten Ausbildungsjahres ein weiteres Mal in betriebliche Ausbildungsstationen der Fertigung und
Montage versetzt.
Während dieses Einsatzes von 2-3 Versetzungszeiträumen (1VZ = 3 Wochen: 2 Wochen Betrieb, 1 Woche BBS) sollen die Auszubildenden Arbeiten ausführen, die
schwerpunktmäßig den BAG 12 und 13 zugeordnet werden können. Darüber hinaus
treten je nach Auftragslage auch inhaltliche Anforderungen aus den BAG 3, 4, 7, 9,
10 und 11 auf.
Für die „Fehlersuche und Instandsetzung ... von Produktionsanlagen“ begleiten sie
Ausbildungsbeauftragte, Anlagenführer oder Instandhalter.
Die Auszubildenden werden vor diesem betrieblichen Einsatz durch den Qualifizierungsblock 5 vorbereitet. Im Anschluss an den betrieblichen Einsatz erfolgt u.a. eine
Vertiefung zum Thema ‚Fehlersuche‘ im Qualifizierungsblock 6.
22
4.2 Exemplarische Darstellung eines Ausbildungselements
Inhalte aus Qualifizierungsblock 5
Über die Vermittlung der Lerninhalte des Qualifizierungsblock 5, der in der VW CG
durchgeführt wird, werden die Auszubildenden auf den Einsatz in der Fertigung und
Montage vorbereitet. Aus den verschiedenen Themenbereichen ist zu ersehen, dass
eine relativ breite Vorbereitung auf den betrieblichen Einsatz erfolgt.
Die thematische Umsetzung des Qualifizierungsblocks wird durch Einbindung betrieblicher Inhalte realisiert. Dies wird durch entsprechende ganzheitliche Aufgabenstellungen und Betriebserkundungen, in denen Versetzungsstationen in Fertigungsund Montagebereichen aufgesucht werden, umgesetzt.
In der EFA-Beurteilung (Entwicklung, Förderung von Auszubildenden – einem VWinternem Beurteilungskonzept) sind für den Qualifizierungsblock 5 folgende Lerninhalte laut Lernzielbeschreibung formuliert:
-
Stromlaufpläne nach DIN 40719 lesen und
anfertigen
-
Tabellenbuch, Leittexte und Fachliteratur anwenden
-
Arten, Anwendung und Normung der wichtigsten Schaltsymbole kennen
-
Arten, Aufbau, Anwendung und Kennzeichnung von Tastern, Endschaltern und Schützen kennen
-
Schaltungen für industriellen Einsatz auswählen und Funktion beschreiben können
(Abb. 20)
-
Betriebsnotwendige Stoffe für die Arbeitsfähigkeit einer Anlage kennen
-
Aufbau, Art, Normung, Verwendungsmöglichkeit und Farbkennzeichnung von elektrischen
Leitungen kennen
-
Kennen und anwenden von Kommunikationsregeln mit dem Bedienungspersonal
-
Zweckmäßige Vorgehensweise bei der Fehlersuche erkennen, anwenden und dokumentieren können (Fehlersuchalgorithmus, Abb.
21)
Abb.20: Inbetriebnahme und Fehlersuche in einer Schaltung der Steuerungstechnik (Grundlagen)
Abb.21: Präsentation des entwickelten
Fehlersuchalgorithmus
-
Wirtschaftlichkeit einer Reparatur prüfen können
-
Fehlersuche in Kraftanlagen durchführen
-
Austausch von defekten Bauteilen
-
Beachten der Arbeitssicherheitsvorschriften und Kenntnisse der VDE Vorschriften
Bei Aufbau und Inbetriebnahme elektrischer Anlagen.
23
-
Kennen der ausbildungsplatzbezogenen Arbeitssicherheitsvorschriften
-
Einhalten und Beachten der Unfallverhütungsvorschriften
-
Erkennen und Kennen arbeitsplatzbezogener Umwelteinflüsse
-
Anfallende Abfälle/Gase des Ausbildungsbereiches umweltgerecht filtern, trennen, lagern und entsorgen z.B. Kühlschmierstoffe, Öl, Lösemittel, Anreißfarbe,
Schrott, Späne, Kunststoffe, Maschinenpflegemittel
Inhalte aus Qualifizierungsblock 6 (Auszüge)
Im Qualifizierungsblock 6 erfolgt die Nachbereitung des betrieblichen Einsatzes.
Die Erfahrungen der Auszubildenden aus den Fertigungs- und Montagebereichen
werden im QB thematisiert. Verschiedene Arbeitsaufträge (Fehlersuche in Produktionsbereichen) und deren Abarbeitung (Fehleranalyse, Fehlersuche, Reparatur, Inbetriebnahme der Anlage und Fehlerdokumentation) werden vorgestellt und diskutiert. Ein Vergleich mit dem in QB 5 entwickelten Fehlersuchalgorithmus wird durchgeführt.
In der EFA-Beurteilung sind folgende Lerninhalte im Zusammenhang mit Fehlersuche laut Lernzielbeschreibung formuliert:
-
Funktionsweise des Oszilloskops
-
Messprotokolle erstellen und dokumentieren, Mess- Kenn- und Grenzwerte interpretieren
-
Systematische Inbetriebnahme und Fehlersuche von/in elektronischen Schaltungen
-
Kennwerte von Impulsen und Impulsfolgen messen und darstellen
-
Grundschaltungen zu komplexen Baugruppen zusammensetzen und in Betrieb
nehmen
-
Funktions- und Schaltungsanalyse und systematische Fehlersuche durchführen
-
Fachliteratur, Datenblätter und Datenbücher anwenden
-
Kennen der ausbildungsplatzbezogenen Arbeitssicherheitsvorschriften
-
Einhalten und Beachten der Unfallverhütungsvorschriften
-
Erkennen und Kennen arbeitsplatzbezogener Umwelteinflüsse
-
Anfallende Abfälle / Gase des Ausbildungsbereiches umweltgerecht filtern, trennen, lagern und entsorgen, z.B. Kühlschmierstoffe, Öl, Lösemittel, Anreißfarbe,
Schrott, Späne, Kunststoff, Maschinenpflegemittel.
Exemplarische Beschreibung einer betrieblichen Lernsituation
Im Folgenden wird eine betriebliche Lernsituation dokumentiert, die von drei Auszubildenden während eines Einsatzes im Betrieb geschrieben wurde.
Das Auftragsbuch ist das Instrument für die Auszubildenden zur Dokumentation der
systematischen Vorgehensweise bei der Bearbeitung von Arbeitsaufträgen.
-
Es dient als Leitfaden für die systematische Bearbeitung von Aufträgen.
-
Es unterstützt den Auszubildenden bei der Nachbereitung von Lerninhalten.
24
-
Im Auftragsbuch dokumentiert der Auszubildende seine persönliche Lernentwicklung.
Der konkrete Auftrag, den die Auszubildenden ausgeführt haben (siehe auch nachfolgende Auftragsdokumentation, 4.4.1), wurde in der B80-Getriebemontage in Halle
1 des VW-Werkes Kassel durchgeführt. Der Ausfall einer Messmaschine wurde zum
Fokus der Fehlersuche und Behebung.
Drei Auszubildende erhielten von ihrem Ausbildungsbeauftragten die Information,
dass eine Störung in der B80-Montagelinie (Getriebe) zum Stillstand der Anlage geführt hat. Die Auszubildenden überprüften zuerst mit Hilfe einer installierten Videoüberwachung, ob der Fehler im Bereich einzelner Verkettungsabschnitte der Montagelinie liegt. Die Videoanlage überwacht den insgesamt nahezu 70 Meter langen
Transportweg der Montagepaletten oberhalb der Montagelinie, da in diesem Bereich
eine Überwachung der einzelnen Transportsegmente durch Störungsmelder zu aufwendig und im Verhältnis zum Kostenfaktor ökonomisch unsinnig ist. Aus dieser Überprüfung ergab sich die erste Information für die Fehlersuche: der Transport in diesem Bereich funktionierte einwandfrei. Die weitere Vorgehensweise sollte dazu führen, den Fehler einzukreisen. Die Transportwege über die Videoüberwachung zu
prüfen ist sinnvoll, da der Weg vom Leitstand (mit den Monitoren) an der gesamten
Montagelinie entlang, relativ weit ist und diese Überprüfung eine Fehlerquelle gleich
ausschließen konnte.
Der nächste Schritt war die optische Überprüfung der Störungsmelder, die direkt den
einzelnen Montagestationen zugeordnet sind: Eine Messmaschine wurde lokalisiert.
Diese überprüft das Getriebegehäuse und den Triebsatz auf verschiedene Tiefenund Längenmaße. Die Tiefenmaße werden über eine statische und die Längenmaße
über eine dynamische Prüfung ermittelt. Die dynamische Längenprüfung wird mit
Unterstützung eines Drehstrommotors (mit Bremse) durchgeführt.
Nach umfangreicher Fehleranalyse, mit entsprechenden Überprüfungen der notwendigen Versorgungsspannungen und Steuersignale, wurde der Motor der dynamischen Längenmessung als Fehlerquelle ermittelt. Hierzu wurde der Motor mechanisch abgekoppelt und im Freilauf geprüft (incl. Lüftung der Bremse). Das Ergebnis
war, dass der Motor defekt sein musste. Dies wurde endgültig durch eine Überprüfung des Motors in der Motorenreparaturwerkstatt bestätigt. Nach dem Einbau eines
neuen Motors (lagerhaltig) konnte die Anlage wieder in Betrieb genommen werden.
Die Reparatur war erfolgreich, eine Fehlerdokumentation wurde anschließend mit der
Instandhaltersoftware vorgenommen.
Anzumerken ist, dass der relativ hohe Zeitaufwand für die Fehlersuche und –behebung keine Probleme erzeugte, da diese Montagelinie über eine Notfallstrategie
verfügt. D.h. diese Montagestation konnte durch eine Parallelstation überbrückt werden. In anderen, zeitkritischen Montagelinien lässt sich in der Regel das Ausbildungskonzept zur Fehlersuche nicht so einfach umsetzen, d.h. die Durchführung der
Fehlersuche und –behebung durch Auszubildende ist nicht immer in dieser Form realisierbar.
Abschließend ist festzuhalten, dass sichergestellt ist, dass das Thema Fehlersuche
quantitativ und qualitativ ausreichend vermittelt werden kann. Dies ist insofern bemerkenswert, weil Fehlersuche bisher kein explizit ausgewiesenes Thema der Berufsausbildung war. Die Akzeptanz der betrieblichen Ausbildungsstationen zu diesem
Thema ist besonders hoch.
25
Abb. 22: Auftragsdokumentation aus der Ausbildungsstation „B80-Getriebemontage
(Halle 1)“
Auftragsdokumentation
1. Information
•
Beschreibung des Auftrages
•
Beschaffung der zur Durchführung des Auftrages erforderlichen Informationen
Auftrag: Fehlersuche und –behebung an der B80 - Montagelinie in der Halle 1.
Ein Störung in der Montagelinie sollte gefunden und behoben werden.
Die Informationen haben wir vom zuständigen Ausbildungsbeauftragten erhalten.
2. Planung
•
Planung der Auftragsbearbeitung und Bereitstellung der erforderlichen Werkzeuge und
Materialien
Als erstes Fehlerlokalisierung, dann Fehlereingrenzung und Fehlererkennung. Anschließend
Fehlerbehebung und –dokumentation und zum Schluss Wiederinbetriebnahme der Anlage. Die erforderlichen Werkzeuge wurden uns vom zuständigen ABBA gestellt (vollständige Werkzeugtasche)
3. Entscheidung
•
Beschreibung und Begründung des gewählten Lösungsweges
Der Lösungsweg wurde anhand des anstehenden Fehlers vorgegeben. Der ABBA gab uns Hilfestellung (vor allem zur Orientierung in der Anlage: Schaltschränke oben und die Anlage ‚unten‘).
Wichtig war zuerst den Störungsort in der Anlage zu finden. Wir mussten logisch vorgehen. Es war
klar, dass wir im Schaltschrank messen müssen.
4. Durchführung
• Dokumentation der systematischen Vorgehensweise bei der Auftragsbearbeitung
•
Feststellung, ob der Palettentransport oberhalb der Anlage funktioniert
•
Fehlerfeststellung (Fehlermeldung an der Maschine)
•
Spannungs- und Stromprüfung an den Schützen im Schaltschrank für den Motor in der Maschine
•
Spannungs- und Widerstandsprüfung direkt an Motor in der Maschine
•
Feststellen des defektes am Motor (Bremse sitzt fest)
•
Ausbauen des Motors
•
Überprüfen des Motors mit dem ABBA der Motorenwerkstatt
•
Feststellen und bestätigen des vermuteten Fehlers
•
Neuen Motor aus Lager holen und in Maschine einbauen
26
•
Inbetriebnahme mit Anlagenführer
•
Dokumentieren der Fehlerbehebung im Instandhalterprogramm am PC der Kostenstelle
5. Kontrolle
Funktions- und Qualitätskontrolle
•
Unter Berücksichtigung von Kundenvorgaben das Ergebnis dokumentieren und mit Hilfe
von betriebsüblichen Datenblättern protokollieren
Sicht- und Funktionskontrolle der Maschine wurde vom zuständigen Anlagenführer und ABBA der
Kostenstelle durchgeführt.
6. Auswertung
Reflexion des Arbeitsauftrages und abschließendes Fachgespräch.
Was ist uns/mir bei der Umsetzung des Arbeitsauftrages besonders gut gelungen?
Die Lokalisierung des Fehlers innerhalb der Maschine
Welche Erfahrungen/Erkenntnisse habe ich durch die Umsetzung des Auftrages gewonnen?
Wie man einen Fehler in einer komplexen Anlage findet.
Was würde ich beim nächsten Auftrag anders oder besser machen?
Wir würden beim nächsten mal den Fehler erst in der Maschine suchen.
An welchen Stellen gab es bei der Umsetzung Probleme oder Unsicherheiten?
Beim Überprüfen des Motors.
Was hat mir für die optimale Umsetzung gefehlt?
Uns hat Erfahrung und Routine für die optimale Umsetzung gefehlt.
Auftragsdokumentation
Ende
27
5 Schulische Lernsituationen
5.1 Übersicht
Wie nähert man sich einem Lernfeld, das in den Lernbereichen 3 und 4 liegt, wenn
die Berufsschule weiß, dass sich alle 60 Auszubildenden während dieser Zeit in verschiedenen betrieblichen Versetzungsstationen sind, in denen sie hauptsächlich mit
den BAG 12 und 13 beschäftigt sind. Diese „heterogene Lerngruppe“ ist für den geplanten Unterricht von Vorteil, da sie mit sehr vielen verschiedenen Fehlern, mit unterschiedlichen Methoden zur Fehlerbehebung und auch mit differierenden Organisationsformen bei der Instandsetzung in Berührung kommen.
Nach zwei gemeinsam mit Ausbildern und ABBA durchgeführten „BAG–Erleben“,
das ist die Erkundung einer betrieblichen Versetzungsstation unter dem Schwerpunkt
der dort zu erlernenden beruflichen Arbeitsaufgabe, haben die Lehrer sich den
Lernfeldern über eine Art „MINDMAP“ genähert. So ließen sich die ausgewiesenen
Gegenstände der Facharbeit, die im Berufsbildungsplan identifiziert sind, und der
mögliche Zugang der Berufsschule zu diesen Gegenständen erschliessen.
=XJDQJ]XP/)EHUGHQ%HUXIVELOGXQJVSODQ
$UEHLWVVLFKHUKHLWLQ
16$QODJHQXQGLQ
3URGXNWLRQVDQODJHQ
)HKOHUXUVDFKHQLQ
(QHUJLHXQG
'DWHQQHW]HQ
:DUXPOLHJHQ(XQG'/HLWXQJHQJHWUHQQW"
'DWHQQHW]H
(09
/HUQEHUHLFK
/)
)HKOHUVXFKHXQG%HVHLWLJHQ
,QVWDQGVHW]HQYRQ3URGXNWLRQVDQODJHQ
8PJDQJPLW)HKOHUQ
,P%HWULHE
:DQQKROWPDQ+LOIH
(LQWHLOXQJYRQ)HKOHUQ
,PÄ/HEHQ³
$QOHJHQHLQHU:LVVHQVEDVLV
IU)HKOHUVXFKH
9LVXDOLVLHUXQJGHU)HKOHUVXFKH
LQ7H[W%LOGXQG6FKDOWSOlQHQ
:HUN]HXJH$UEHLWVVFKULWWH
/HJHQGH
=XJDQJGHU6FKXOHEHU
%HWULHEVXQIDOO!8QWHUVXFKXQJGHU%*9RUVFKULIWHQ
)lFKHUEHUJUHLIHQG3R:L
GHU8QIDOOLP6R]LDOYHUVLFKHUXQJVV\VWHP
UHFKWOLFKH$VSHNWHSHUV$VSHNWH
8QIDOO(OHNWULVFK%HXUWHLOXQJGHV8QIDOOVGXUFK6
9'(
,GHQWLIL]LHUWH
*HJHQVWlQGHGHV%%3
9'(
)HKOHUDUWHQ6HUVWHOOHQXQG
EHXUWHLOHQ0HVVSURWRNROOH
:LHIXQNWLRQLHUHQPRGHUQH
3UIJHUlWH":HOFKHIDFKWKHRUHWLVFKHQ
+LQWHUJUQGHOLHJHQYRUZHQQ*HUlWÄRN³
DQ]HLJW"
:LHGHUKHUVWHOOHQGHU
%HWULHEVEHUHLWVFKDIW
*LEWHV5HLKHQIROJHQ
GLHHLQ]XKDOWHQVLQG"
.ULVHQPDQDJHPHQW
)HKOHUWUHWHQJHKlXIWDXI
0HWKRGHQOHUQHQ
)HKOHUDQDQDO\VHQDFK,VFKLNDZD
0HWKRGHQ]XU
)HKOHUDQDO\VHXQG 9RQGHU)HKOHUPHOGXQJ]XU
4XDOLWlWVVLFKHUXQJ %HVHLWLJXQJ
$UEHLWVVFKULWWH
*HEUDXFKVZHUWYRQ
(QHUJLHXQG'DWHQQHW]HQ
:DVSDVVLHUWLQNULWLVFKHQ
6LWXDWLRQHQ"
(QJSDVVPDVFKLQHQ"
)HKOHUVXFKHDQDXWRPDWLVLHUWHQ$QODJHQ
0HOGXQJ,QIRUPDWLRQ3ODQXQJ )HKOHUVXFKHDP3URGXNWLRQVPRGHOOGHU
6FKXOH
=XJlQJHGHU6FKXOH
/DVVHQVLFKKLHU]XJHVWDOWXQJVRIIHQH
"
3URJUDPPLHUXQJLQ6
(QWZLFNOXQJYRQ)HKOHUVXFKDOJRULWKPHQ
$XIJDEHQHQWZLFNHOQ
Abb.23 MindMap zur Lernfelderschließung
Ein Kernproblem für diesen ersten Durchgang lag darin, dass es uns nicht möglich
war, sinnvolle gestaltungsoffene Aufgaben für die beiden Lernfelder zu entwickeln.
Eine gestaltungsoffene Aufgabe soll den Schülern die Möglichkeit geben, die Aufgabe im Sinn einer vollständigen Handlung mit einer möglichst großen Breite und Tiefe
bearbeiten zu können. Was sich für den Zugang zum Lernfeld als positiv dargestellt
hat, die hohe Zahl der verschiedenen Versetzungsstellen, war für die gestaltungsof-
28
fene Aufgabe eher ein Hindernis, denn es gibt für die Auszubildenden eine zu geringe gemeinsame „Erfahrungsbasis“.
Die nachfolgende Grafik soll einen ersten Eindruck über die schulisch zu vermittelnden Inhalte und die Verknüpfung zu den QBs der CG und der betrieblichen Ausbildungszeit geben. Ein ausführlicher Stoffverteilungsplan ist im Anhang aufgeführt.
VW-Coaching
Berufsschule
VW-AG Betrieb
Anknüpfend an
Lernfeld 11
QB 5
Grundlagen der Fehlersuche
„Sensorik &
Aktorik“
Stromlaufpläne lesen
... Kommunikationsregel
...
Fehlersuche in Kraftanlagen ...
1
2
Hier wird auch
SPS vorbereitet
Fehlersuche in
Vorab: Dauerhausaufgabe
„Fehler und Fehlerauswirkungen in den Versetzungsstationen“
automatisierten Anlagen
„Betriebsunfall“
Anknüpfend an einen BU werden die strafrechtlichen und sozialen Folgen, die BG und
Sozialversicherungen behandelt.
Fächerübergreifend
Arbeit am
„VDE“
Netzformen, Schutz durch Abschaltung, Fehlerarten, Messübungen, VDE-Protokoll
Auswahl von Leitungen
„Produktionsmodell“
Einsatz im Betrieb
#NNG#WU\W
DKNFGPFGPKP
XGTUEJKGFGPGP
8GTUGV\WPIU
UVCVKQPGP
Einweisung in den
ASI-Bus
3
„Datenleitungen“
Kurzübersicht über Datenleitungen,
Schnittstellen, ...
und mögliche Fehler
Visualisierung des
Steuerungsablaufs
„EMV“
„Online-Überwachung“
„Fehler“
Systematische Fehlersuche am
„Der Mensch als Fehlerquelle –als Chance“
Umgang mit Fehlern
Modell
-WT\×DGTUKEJV'/8XQPFGT 3WGNNGDKU\WT
4 5GPMG WCJKUVQTKUEJG'PVYKEMNWPIDKQNQIK
UEJG5[UVGOG'/8)GUGV\
5
QB 6
und in
Fehlermanagement
Systematische
Übergehend
in LF 14
Fehlersuche Elektronik
Fehlermanagement
„Fehlerinstandhaltungsprogramm“
„Optimierung
von Produktionsanlagen“
Messprotokolle erstellen
und dokumentieren
Abb. 24: Verknüpfung der Lernorte
29
Mitarbeit und
selbstständige
Fehlerbehebung
an Produktionsanlagen
Die Trennung des Berufsschulblockes in den Bereich „Fehlermanagement“ und in
„Fehlersuche an automatisierten Anlagen - Montagemodell“ berücksichtigt die personellen und sachlichen Ressourcen der Schule. Ferner gibt sie den Lehrenden die
Chance, sich langsam vom bloßen Fachmann hin zum Lernprozessbegleiter zu entwickeln.
5.2 Exemplarische Beschreibung einer Unterrichtssituation
Die exemplarische Beschreibung einer Unterrichtssituation aus dem Bereich „Fehler“
soll den dualkooperativen Ansatz verdeutlichen, der über die drei Ausbildungsorte
CG, Schule und Betrieb vermittelt wird. Dabei kommt jedem dieser drei Ausbildungsorte eine spezifische Aufgabe zu. Verkürzt lässt sich das so ausdrücken: Die Berufsschule kommt ihrem Bildungsauftrag nach, indem sie sowohl die gesellschaftlichen,
persönlichen und betrieblichen Aspekte als auch die fachsystematischen Inhalte bearbeitet.
Im Betrieb werden die praktischen Fertigkeiten vertieft und es wird das theoretische
Hintergrundwissen zur Fehleranalyse herangezogen. Die CG bereitet die betrieblichen Einsätze vor und nach und kann hierbei zusätzlich Kenntnisse vertiefen, die
speziell am Standort benötigt werden. Hier konkret die Software „Instandhaltung“, die
nicht flächendeckend im Werk eingesetzt ist.
Schulisch möchten wir in der Projektdokumentation zwei Unterrichtssituationen darstellen, auf der einen Seite eine Einheit aus dem mehr „theorielastigen“ Block „Fehlermanagement“ und auf der anderen Seite eine Einheit aus der Arbeit an unserem
Modell „Fehlersuche in automatisierten Anlagen“.
Unterrichtsverlaufsplanung Fehlermanagement
Im Vorfeld
S. formulieren ihre Dauerhausaufgabe selbst.
L. Impulse, die die Fragen in die
richtige Richtung lenken
Metaplan
1.Schulwoche, dann über zwei
Wochen in den Versetzungsstellen bearbeiten lassen!
Phase
Didaktisch-methodisches Vorgehen
Medien / Bemerkungen
Unterrichtssituation 1
S. schreiben die Ergebnisse ihrer Dauerhausaufgaben auf Karten
Evtl. Vorgabe
Schwere Fehler rot
Einfache Fehler gelb
Auswirkungen orange
Prüfen, ob sich Fehler clustern lassen
Unterrichtssituation 2
Methodenlernen „Metaplan“
Was sind Fehler?
Weg von der rein technischen
Gruppenarbeitsphase mit Karten
Betrachtungsweise.
Klassifizierung von Fehlern
Schwerpunkt:
Umgang mit Fehlern
Auf der persönlichen Ebene
Auf der gesellschaftlichen Ebene
Auf der Unternehmensebene
30
Wie muss man mit Fehlern umgehen, damit man aus Fehlern
lernen kann?
Unterrichts-
Wie lassen sich Fehler verhindern?
situation 3
Gruppenarbeit
5-6 Gruppen, jede Gruppe sucht sich einen Fehler
heraus
L-Input: Wie funktioniert die Methode
Methodenlernen: „Ishikawa“
„Aus technischen Fehlern“ (Dauerhausaufgabe)
oder dem Bereich „Was sind Fehler“
Werkzeug „Ishikawa“
Unterrichtssituation 4
Gruppenarbeit von 2-3 Azubis,
die in der selben Versetzungsstelle sind
Wissensbasis erstellen
Fehler wird dokumentiert
über die Fehlermeldung, die verwendeten Werkzeuge,
die einzelnen Arbeitsschritte incl. der Sicherheitsregeln, mit Fotos von kritischen Stellen, z. B. auch
von Steckern mit Schaltplänen von Steckerbelegung etc.
Unterrichtssituation 5
Verlinktes Dokument: Hypertext
Vortrag
Hohe Authentizität,
„Fehlermanagement im Unternehmen“
Weil Vortrag von „Manager“
Diskussion
Bewertung: In welchem Zusammenhang steht der
Vortrag zum bisher Erlebten?
Im folgenden wird die Unterrichtssituation 3 „Problemlösen mit der IshikawaMethode“ dargestellt. Sie zeigt deutlich auf, wie sich die Rolle des Lehrenden wandeln muss, weg von dem Fachwissensvermittler hin zu der Rolle des moderierenden
Lernprozessbegleiters. Ein breit angelegtes Grundwissen und eine gute Vorbereitung
auf die neuen Inhalte schaffen hier eine ganzheitlich angelegte Lernsituation, in der
die Auszubildenden ihre betrieblichen Erfahrungen einbringen können. Mit Vorbereitung ist hier die Anwendung und das notwendige Hintergrundwissen zur IshikawaMethode gemeint; das breit angelegte Fachwissen braucht der Lehrende, wenn er in
der Gruppenarbeitsphase die verschiedenen Fehlersituationen, mit denen die Schülerinnen und Schüler konfrontiert worden sind, moderierend begleiten will.
Unterrichtssituation: Problemlösung mit der Ishikawa-Methode
Intentionen
Bei der Vorbereitung der Unterrichtseinheiten - insbesondere durch die geführten
Gespräche mit den ABBA - wurde deutlich, dass viele Instandhalter das Wissen über
Fehlersuche und –beseitigung als „persönliches Wissen“ betrachten. Dieser „Schatz“
muss geborgen werden; dies geschieht hier durch die Kommunikation über die Fehler und die Ideen, wie man diese Fehler beheben kann.
Als übergreifendes Stundenlernziel sollen die Schülerinnen und Schüler ein Managementwerkzeug zur Fehleranalyse kennen lernen. Damit ergänzt sich im dritten
Ausbildungsjahr die Methodenkompetenz, die mit Metaplanarbeit begann und mit
MindMapping fortgeführt wurde.
Fachkompetenzerweiterung: Sie lässt sich nicht vorher festlegen, da sie abhängig
von dem gewählten Fehler ist. Hier zeigt sich besonders, dass der Lehrende in die
31
Rolle eines „Nur-Moderators“ fallen kann, denn es könnten durchaus Fehler ausgewählt werden, die dem Lehrenden fachlich nicht vollständig bekannt sind.
Im Bereich der Methodenkompetenz gilt: Die Schülerinnen und Schüler sollen die
Ishikawa-Methode anwenden können.
Sozialkompetenz: Implizit wird durch die Gruppenarbeit die Kommunikation und die
Kooperation untereinander gefördert. Einzelne Schülerinnen und Schüler werden
durch die Präsentation der Gruppenergebnisse ihre rethorischen Fähigkeiten und
das Präsentieren trainieren.
Durch die abschließende Präsentation der Gruppenergebnisse werden die einzelnen
Wissenselemente aus den Gruppen zusammengebracht.
Unterrichtsverlauf
Phase
Didaktisch-methodisches Vorgehen
Medien / Bemerkungen
Einstieg
Verweis auf Fehlersammlung der Schüler
fertige Metaplanwand aus dem
vorangegangenen Unterricht
S-L-Gespräch
Information
L Vorstellen der Ishikawa-Methode,
dynamisch erarbeiten
und
Erarbeitung
Folie
dann gemeinsame Erarbeitung des Beispiels
„Lötkolben“
oder Metaplanwand Karten
Alternative: Powerpoint
(Hier ist bewusst ein Beispiel genommen, das alle
S. nachvollziehen können.)
Beamer
Am Ende der Phase:
Infoblatt: Stichworte zu
Ishikawa,
Beispiel: Lötkolben
mit Arbeitsauftrag für
2. Erarbeitungsphase
Leere Folien für Gruppen
Vertiefung
Gruppenarbeit
Erarbeitungsphase 2
Aufteilung des Klassenverbandes in 4er oder 5er
Gruppen
Jede Gruppe soll die Ishikawa-Methode für einen
selbstgewählten Fehler (von der Metaplanwand)
anwenden
Auswertungsphase
Gruppenarbeiten werden vorgestellt und durch
Klasse reflektiert.
Von S. erarbeitete Folien
„Lassen sich Lösungsvorschläge in das betriebliche Verbesserungswesen einbringen?“
Es folgt die Folie, wie sie am Ende der Informations- und Erarbeitungsphase 1 mit
den Schülerinnen und Schülern erarbeitet ist.
Hinweis: Das Schülerinformationsblatt mit dem Arbeitsauftrag für die Gruppenarbeit
befindet sich im Anhang.
32
Die Folie sollte dynamisch erarbeitet werden, d.h. die Methode Ishikawa muss deutlich werden. Eine Erarbeitung an der Tafel oder auf einer Metaplan-Wand ist ebenso
sinnvoll. Hier wurde eine animierte Powerpoint-Präsentation verwendet.
'DV,VKLNDZD'LDJUDPP'LH)LVFKJUlW0HWKRGH
8UVDFKH:LUNXQJV'LDJUDPP
Faktor
Mensch
1
Lötspitze
Maschine
Faktor 2
Temperatur
Ausbildung
Lötkolben
Unkonzentriert
Fehlerhafte
Problem
Lötungen
Arbeitsvorschrift
Faktor
3
Methode
Parkplatz
Falsches Lötzinn
Faktor 4
Material
Faktoren /Hauptursachen
Geschick
Elektronik
Mensch; Maschine, Material, Methode,
Umfeld, Messbarkeit, Management
Abb. 25: PowerPoint-Präsentation zu Ishikawa
Unterrichtseinheit aus „Fehlersuche an automatisierten Anlagen“
Traditionell ist der Unterricht in Automatisierungs- und Steuerungstechnik schon immer weniger lehrerzentriert und mit vielen selbstgesteuerten Lernphasen verbunden
gewesen. In diese Unterrichtseinheiten können die Kollegen jetzt zusätzlich die Erfahrungen aus den „BAG–Erleben“-Untersuchungen mit einbringen und dadurch diesen Unterricht thematisch noch näher an der betrieblichen Praxis ausrichten.
Stundenthema: Auffinden von Sensoren und
Aktoren, sowie deren SPS-Adressen in einer
Montagelinie (Modell)
Vorbemerkung
Die vorliegende Unterrichtsstunde gehört in das
Lernfeld 12/13 „Fehlersuche (schwierige Fehler)“ und ist ein Teil der Unterrichtsarbeit im 3.
Ausbildungsjahr, wo an dem Modell der Montagelinie gearbeitet wird.
Vorausgehend wurde eine Exkursion ins VW
Werk Baunatal durchgeführt (Montagelinie/Getriebebau), die die Parallelen zu unserem
Modell sichtbar machen sollte.
33
Abb.26: Das Montagemodell der Schule
Bedingungsanalyse
Das Modell Montagelinie wird gesteuert über vier SPS-Geräte S7 313. Jede einzelne
SPS kommuniziert über einen internen Bus mit einem ASI-Master, der wiederum über eine 4-Draht-Leitung mit seinen ASI-Slaves verbunden ist. Diese holen die Zustände der Sensoren ein und steuern die Aktoren. Die Aktoren werden entweder elektrisch oder pneumatisch betrieben.
Um an diesem Modell vernünftig arbeiten zu können, wurde die Klasse von derzeit
24 Auszubildenden für den Modellversuch GAB geteilt, was sich sehr vorteilhaft auf
den Unterricht auswirkte.
Vor dieser Unterrichtsstunde wurde bereits eine Stunde zum Kennenlernen der Anlage und für den Vergleich zur betrieblichen Anlage sowie eine Stunde für die Einführung in Bus-Systeme (hier speziell der ASI-Bus) aufgewendet.
Lernziele:
Fachkompetenz
Die Auszubildenden sollen:
Sensoren am Modell finden
Sensoren nach ihrer Art identifizieren (kapazitiv, induktiv, ...)
Aktoren am Modell finden
Aktoren nach Ihrer Art identifizieren (3/5-Wegeventile, Elektromotor, ...)
Mit Hilfe der Handbücher SPS- und ASI-Adressen zuordnen (Technologieschema, Verdrahtungsplan, Zuordnungsliste)
Sozialkompetenz:
Durch das Arbeiten in einem Vierer-Team sollen die Auszubildenden:
Korrekte Umgangsformen miteinander lernen
Lösungsvorschläge diskutieren und begründen
Kommunikation in der Gruppe fördern
Methodenkompetenz:
Die Auszubildenden sollen ein planmäßiges und logisches Herangehen bei einer
Fehlersuche lernen.
Die oben aufgeführten Fachkompetenzerweiterungen sind am Modell relativ einfach zu erreichen; sie ermöglichen es den Auszubildenden,
dieses Wissen in die komplexe Welt der Produktion zu übertragen. Die Sozialkompetenzzuwächse gehören in alle gesellschaftlichen Lebensbereiche. Durch die wiederholte Fehlersuche mit
abgewandelten Fehlern entwickeln die Schüler
dann ihre eigenen Fehlersuchalgorithmen.
Methodische Überlegungen
Die Auszubildenden sollen in der übernächsten
Stunde gruppenweise selbstständig eine Fehlersuche an dieser Anlage durchführen. Sofort an
eine Fehlerbehebung heranzugehen und die sich
daraus ergebenden Probleme zu bewältigen, er-
34
Abb.27: Montagemodell Einsatz im
Unterricht
schien in diesem Fall praxisfern, da die Auszubildenden bzw. die Facharbeiter in der
Regel erst an einer Maschine eingearbeitet werden bzw. mit einem erfahrenen Kollegen zusammen arbeiten.
Medien
-
Modell Montagelinie
-
Handbücher zu diesem Modell
Unterrichtsverlauf
Phase
Didaktisch-methodisches Vorgehen
Kommentar/Medien
Einstieg
L. bringt mit Hilfe einiger Azubis die Montagelinie zum Arbeiten.
Diskussion über die Funktionsweise der Montagelinie.
Warum schrittweise Abarbeitung?
Was passiert bei fehlerhaftem Teil?
Wichtigkeit der Sensoren und Aktoren herausarbeiten.
Informationsbeschaffung
Azubis suchen die Sensoren und die Aktoren
heraus, die ihre SPS ansteuert.
und
Teilweise über Probieren oder Lehrbücher wird
die Art der Sensoren und Aktoren gefunden.
Erarbeitung
AuswertungsPhase
Einteilung in vier Vierergruppen
zu je einer SPS.
Selbständiges Arbeiten in der
Gruppe. Es werden keine Lösungen aufgezeigt, es wird leEin Zuordnen und Herausschreiben der SPSdiglich auf den Schrank mit den
und ASI-Adressen erfolgt mit Hilfe der HandbüHandbüchern und sonstigem
cher.
Infomaterial verwiesen.
Azubis stellen Ihre Ergebnisse vor und diskutie- Azubis zeigen am Modell Sensoren und verweisen auf besonderen über die Richtigkeit bzw. über Schwierigre Merkmale
keiten beim Bearbeiten
Ein Arbeitsblatt zu dieser Unterrichtsstunde ist im Anhang.
35
6 Reflexion
Reflexion zur Umsetzung des Lernfeldes aus betrieblicher Sicht
Dual-kooperative Vorbereitung des Expertenprojektes
Mit dem Expertenprojekt ‚Fehlersuche in Produktionsanlagen der Fertigung und
Montage‘ wurde für die Beteiligten – Lehrer, Ausbildungsbeauftragte und Ausbilder –
ein neues Kapitel bezüglich der Lernortkooperation aufgeschlagen. Dies gilt ebenso
für die Auszubildenden, die bei der Umsetzung und Durchführung ihres eigenen
Ausbildungs- und Lernprozesses neue Wege gehen sollten
Im Vorfeld haben sich Lehrer und Ausbilder verständigt über:
-
Ausmaß der Vorbereitungen,
-
Terminleiste,
-
zu vermittelnde Inhalte,
-
organisatorische Aspekte,
-
betriebliche und schulische Rahmenbedingungen und
-
die Lehrer und Ausbilder, die das Projekt vorbereiten und durchführen.
Der sich anschließende Vorbereitungsprozess bestand aus einem intensiven Informationsaustausch über Möglichkeiten der Lernorte das gewählte Thema vorzubereiten und durchzuführen (u.a. auch die Nichtplanbarkeit auftretender Fehler).
Diese Phase war von einer gewissen Unsicherheit darüber geprägt, ob es gelingt, die
Ausbildungsmaßnahmen in Schule und CG inhaltlich und im Ablauf so zu entwickeln,
dass sie unabhängig vom zeitlichen Auftreten eines geeigneten Fehlers sind.
Der Berufsbildungsplan war für die Vorbereitung hilfreich als strukturgebendes Element. Es erfolgten Abstimmungen innerhalb und zwischen den Lernorten. Lehr- und
Lernunterlagen wurden zum Thema Fehlersuche entwickelt. Der Qualifizierungsblock
‚Grundlagen der Fehlersuche‘ war zu diesem Zeitpunkt schon entwickelt und insgesamt auch schon dreimal durchgeführt, wurde aber in dieser Phase in einigen Punkten neu überdacht bzw. in der Abfolge etwas geändert.
Gemeinsam wurde der Fragebogen für die Begehung der Montagelinie entwickelt.
Die organisatorische Vorbereitung der Begehung im Betrieb wurde von Ausbildern
organisiert.
Der betriebliche Ablauf zur Durchführung des Expertenprojektes musste nicht geändert werden, da eine Versetzung in Ausbildungsstationen der Fertigung und Montage
ohnehin vorgesehen war.
Durchführung der Begehung B80 – und MQ – Montagelinie im Getriebebau
Die Umsetzung der betrieblichen Begehung war nicht so erfolgreich, wie es geplant
war. Dies lag an unzureichenden organisatorischen Abstimmungen zwischen Schule
und Betrieb und an der relativ passiven Verhaltensweise der Auszubildenden.
Die Auszubildenden hatten im Vorfeld den Fragebogen nicht erhalten, so dass sie
ungenügend auf die Begehung vorbereitet waren und daraus resultierend zu passiv,
um die Mitarbeiter in der Montaglinie optimal als Informationsquelle zu nutzen.
36
*KGTCWUGTIGDGPUKEJ'TMGPPVPKUUGFKG\WHQNIGPFGP\WM×PHVKIGP8GT¼PFGTWPIGP
H×JTGP
-
die Einbindung der Auszubildenden schon bei der Planung der Begehung,
-
die Entwicklung und Erstellung des Fragebogens durch die Auszubildenden
selbst,
-
eine bessere Vorbereitung der Auszubildenden in der Schule,
-
die nächste Durchführung der Begehung nicht während des Schichtwechsels,
-
die Beibehaltung der guten Vorbereitung der Ausbildungsbeauftragten und der
Mitarbeiter in der Montagelinie.
Welche Erfahrungen hat der Betrieb gemacht?
Qualifizierungsblöcke (QB)
Das Konzept der Qualifizierungsblöcke hat sich als sehr sinnvoll erwiesen. Die inhaltliche Gestaltung muss allerdings noch mehr an betrieblichen Aufgabenstellungen
orientiert werden. Hier bietet es sich an, die Prüfungsmodelle der Abschlussprüfung,
die extra für die GAB-Abschlussprüfung entwickelt wurden (werden), für die Fehlersuche zu verwenden. Ein kontinuierlicher Veränderungsprozess muss initiiert werden, um die QB-Unterlagen entsprechend technologischer und arbeitsorganisatorischer Veränderungen im Betrieb ständig zu aktualisieren und zu verbessern.
Eine Optimierung der QB 5 und QB 6 könnte durch folgende Punkte erreicht werden:
-
Intensivere Fehlersuche in SPS,
-
Verbesserung der Fehlersuche am Drehstrommotor,
-
verbesserte Einbindung von Modellen (3-Zylindersteuerung, Doppelmotorsteuerung, Bohrvorrichtung, Klimakammer, Rolltor,...)
-
Entwicklung von Kommunikationsregeln für Gespräche mit Ausbildungsbeauftragten und Facharbeitern,
-
Neugestaltung der räumlichen Situation (Durchführung des QB),
-
Die Fehlersuche in elektronischen Schaltungen könnten verstärkt an den neuen
Prüfungsmodellen durchgeführt werden. Mit diesen wird ein besserer Praxisbezug erreicht, als mit anderen ‚beliebigen‘ Schaltungsbeispielen.
An dieser Stelle muss ausdrücklich darauf hingewiesen werden, dass die Reparatur
von elektronischen Schaltungen nicht primär die Aufgabe des dezentralen Instandhalters ist. Allerdings sind die Entwicklungsströmungen von dezentralen und zentralen Instandhalterkonzepten oft gegenläufig. Das heißt, der Bedarf nach Instandhalterqualifikationen im Elektronikbereich ist kaum prognostizierbar.
Darüber hinaus fördert die Fehlersuche in elektronischen Schaltungen das logische
Denken und das Denken Zusammenhängen.
Einsatz im Betrieb
Der Einsatz im Betrieb kann überwiegend als positiv bezeichnet werden. Die Lernhaltigkeit der Ausbildungsstationen ist gut und zeitlich sichergestellt. Die Erfahrungen
bei der Vermittlung des Inhaltes ‚Fehlersuche‘ sind laut Auskunft der Ausbildungsbe-
37
auftragten und aus Informationsgesprächen mit Mitarbeitern in der Montagelinie ebenfalls als gut zu bezeichnen.
Während der Versetzungsdauer treten ausreichend Fehler auf, die von Auszubildenden behoben werden können. Problematisch war in einigen Stationen die Anlaufphase, den Auszubildenden wurde nicht allzu viel zugetraut. Doch auch in diesen Fällen
gewannen die Auszubildenden das Vertrauen der Ausbildungsbeauftragten und sie
erhielten entsprechende Arbeitsaufträge zum Thema Fehlersuche.
Anzumerken ist, dass bisher noch kein Fall eingetreten ist, bei dem der Auszubildende einen größeren Schaden angerichtet hätte, als der eigentliche Fehler in seiner
Auswirkung hatte. Dies zeigt, dass der Ausbildungsbeauftragte die Arbeitsaufträge
sehr gut in Abhängigkeit des Schwierigkeitsgrades und dem individuellen Ausbildungsstand des Auszubildenden vergeben kann. Auszubildende sind scheinbar doch
keine ‚Störfaktoren‘ in der Produktion!
Verbesserungsbedarf bei der betrieblichen Versetzung besteht hauptsächlich darin,
Auszubildende noch besser auf ihren Einsatz vorzubereiten (in Schule und CG) und
technologische und arbeitsorganisatorische Veränderungen aufzunehmen.
Fazit
Für den Ausbildungsbetrieb, CG und Produktion, stellt sich nicht die Frage, ob eine
Berufsausbildung mit einem Schwerpunktthema ‚Fehlersuche in der Produktion‘
sinnvoll ist oder nicht. Im Gegenteil, alle Beteiligten, insbesondere die Mitarbeiter aus
den betrieblichen Ausbildungsstationen, begrüßen den neuen Ausbildungsinhalt, der
sich am wesentlichen Arbeitsauftrag – der Fehlersuche – des Industrieelektronikers
orientiert.
Fehlersuche wird weiterhin Bestandteil der Berufsausbildung des Industrieelektronikers sein und wird mit allen Beteiligten, Ausbilder, Ausbildungsbeauftragte und Lehrer, intensiviert und optimiert.
Reflexion zur Umsetzung des Lernfeldes aus schulischer Sicht.
Es hat sich gezeigt, dass die Verlaufsplanung für diese Lernfelder als tragfähige
Grundlage für die Wiederholung mit den nächsten Ausbildungsjahrgängen tauglich
ist. Die Struktur und der Ablauf sind in sich geschlossen und der Bezug zu den betrieblichen Aufgaben ist gegeben.
Allerdings sind einige Änderungen vorzunehmen.
Die für die schulische Bearbeitung des Lernfeldes zwingend erforderliche Hausaufgabe muss in ihrem Zweck für die Schüler transparenter werden. Die Schüler sollen
nicht nur die Fehler und Fehlerbehebungen beschreiben, sondern insbesondere die
Auswirkungen der Fehler auf die Anlage. Diese Hausaufgabe bildet für den Verlauf
des Unterrichtes ein wesentliches Fundament, auf dem weitere fachliche Inhalte
vermittelt werden sollen. Ferner muss im Zusammenhang mit dieser Hausaufgabe,
die bewertet werden soll, geklärt werden, was Schüler tun können, die in Versetzungsstationen sind, in denen es ihnen nicht möglich ist, die Hausaufgabe zu bearbeiten.
Die gemeinsame Erkundung einer Montagelinie, die als Einstieg in den Unterrichtsverlauf „Fehlersuche in automatisierten Anlagen“ dient, muss dahin gehend verändert werden, dass die Auszubildenden dies nicht als „Museumsbesuch“ wahrnehmen, sondern ernsthaft die Erkenntnisse und Beobachtungen notieren. Dazu kann es
38
hilfreich sein, dass die Auszubildenden die Fragen zur Begehung im nächsten
Durchgang selbst entwickeln. Allerdings sollten auch dann die Fragen vorab in der
„Erkundungsstelle“ bekannt sein. Die Erkundung war für die Unterrichtenden vorteilhaft, weil sie eine weitere „BAG–Erleben“-Situation war. Die Erkenntnisse daraus
fließen fast immer unmittelbar in den Unterricht ein.
Im Bereich „VDE“ gab es noch Doppelungen. Teilweise hatten Auszubildende ähnliche Messübungen in der CG durchgeführt. Hier bedarf es noch einer besseren Abstimmung der beiden Lernorte.
Die erwähnte Schwierigkeit, eine gestaltungsoffene Aufgabe für den Unterricht zu
finden, die für die gesamte Jahrgangsbreite interessant ist, könnte im nächsten
Durchgang eventuell durch die Ausdehnung der Einheit „Wissensbasis“ erfüllt werden. Hier könnte dann, wie in ersten Ansätzen schon überlegt, ein typischer Fehler
so dokumentiert werden, dass seine Behebung mit all ihren Implikationen in einem
„verlinkten“ Dokument zusammengefasst wird.
Die Idee, einen Vortrag zum „Fehlermanagement“ aus dem Betrieb zu hören, können
wir zu Zeitpunkt dieser Ausarbeitung noch nicht reflektieren; wir erwarten ihn noch
mit Spannung.
Der zeitliche Aufwand Lernfelder dualkooperativ zu entwickeln, ist sehr viel höher als
gemeinhin gedacht und mit den eigentlichen Arbeitszeiten und Aufgaben von Ausbildern und Lehrern nur unter großem organisatorischen Aufwand abzustimmen. Dafür
soll wenig oder kein Unterricht ausfallen und auch keine Ausbildungszeit bei den
Qualifizierungsblöcken. Wenn, wie es sinnvoll ist, auch noch der ABBA in die Entwicklung mit eingebunden wird, denn hier liegt das eigentliche betriebliche Fachwissen, müssen auch noch die Schichtpläne in die Koordination der Treffen mit einbezogen werden.
Der zeitliche Aufwand für das Lernfeld wird bei einer Wiederholung der wesentlichen
Inhalte sinken und wenig über den Vorbereitungen für andere Unterrichte liegen. Allerdings sollte aus schulischer Sicht die gemeinsame Erkundung einer Produktionsanlage wieder von den Ausbildern vorbereitet werden und nicht an einem Schultag,
sondern an einem Ausbildungstag ab ca. 13.00Uhr statt finden. Das vermeidet Unterrichtsausfall und gibt mehr Kollegen die Chance, sich an der Erkundung zu beteiligen.
Die Chancen mehr Detail- und Funktionswissen sowie fachsystematisches Vertiefungswissen in die Lernfelder einzubringen, wie das in den Lernbereichen 3 und 4
gefordert ist, muss durch das identifizieren von neuen Fehlern in den Versetzungsstationen geschehen. Dazu sollten auch nach Beendigung des MV interessante Ausbildungsstationen im Betrieb gemeinsam von Lehrern und Ausbildern erkundet werden.
Geklärt werden muss die Rolle der CG während der betrieblichen Versetzungszeiten.
Für die unterrichtenden Lehrkräfte sollten in erster Linie die Ausbilder Ansprechpartner sein, da sie den Kollegen persönlich bekannt sind, d.h. die Ausbilder müssen für
die Lehrkräfte die „Schlüssel“ in die betrieblichen Versetzungsstationen sein.
Die Vision, dass sich durch einen gemeinsamen Berufsbildungsplan die zeitliche
Synchronisation der Ausbildungsinhalte der Lernorte Betrieb und Schule erreichbar
ist, hat sich noch nicht verwirklicht. Ein Grund dafür war in Kassel die hohe Zahl der
Auszubildenden. 60 Auszubildende sind bei VW fünf Ausbildungsgruppen und in der
39
Schule drei Klassen. Die Ausbildungsgruppen durchlaufen in der CG die Qualifizierungsblöcke seriell.
Alle am MV beteiligten Kollegen haben die BAG-Erleben Situationen als hilfreich für
die Entwicklung von Unterricht empfunden. Am Standort Kassel wurde vereinbart
diese Modellversuchsergebnis in die „normale Ausbildung“ zu übernehmen. Dies
wird auch ein wichtiges Werkzeug sein, um die Lernfelder der Neuordnung in den
Elektroberufen umsetzen zu können.
40
Anhang
Berufliche Arbeitsaufgabe 12
Fehler Suchen und Beseitigen in Elektroinstallationen von Produktionsanlagen
Erläuterung:
Wenn in der laufenden Produktion Störungen auftreten, die auf Fehlern in der Elektroinstallation einer Anlage oder Maschine zurückzuführen sind, hat die schnelle Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft (oder die Aufrechterhaltung derselben) unter
Berücksichtigung von Qualitäts– und Kostenanforderungen Vorrang. Die Sicherheit
des Bedienpersonals darf durch Eingriffe in die Anlage (Legen von Brücken, Abklemmen von Baugruppen) nicht gefährdet werden.
Die Suche nach Kurzschlüssen oder Unterbrechungen und deren Beseitigung erfolgt
erfahrungsgeleitet und/oder systematisch. Die systematische Suche nach Fehlern ist
dann erforderlich, wenn es keine oder nur ungenaue Annahmen über die Fehlerursache gibt. Lassen sich die Suchräume dagegen aufgrund von Erfahrungswissen von
Bedienern oder Instandhaltern eingrenzen, so ist die Fehlerbeseitigung u. U. erheblich schneller zu leisten.
Geschäftsfelder/Schnittstellen:
Alle Produktionsbereiche
Betriebsspezifische Unterschiede:
Je nach Standort führt der Anlagenführer auch Instandhaltungsaufgaben durch. Dadurch wird das beim Bedienpersonal vorhandene Erfahrungswissen besser genutzt.
Durch die verschiedenen Produktionsanlagen an den Standorten (Rohbau, Lackiererei, mechanische Fertigung) unterscheiden sich die anfallenden Arbeiten nach Häufigkeit und Komplexität.
Bemerkungen
(keine)
41
Berufliche Arbeitsaufgabe 13
Instandsetzen von Produktionsanlagen und Maschinen bei schwierigen Fehlern
Erläuterung:
Durch diese Aufgabe sollen insbesondere solche Instandsetzungsarbeiten beschrieben werden, bei der entweder eine Fehlerursache mehrere Fehlersymptome zeigt
oder ein Fehlersymptom durch mehrere Fehlerursachen entsteht. Eine schnelle
Fehleranalyse und –beseitigung unter Berücksichtigung von Qualitäts– und Kostenanforderungen als Kernaufgabe des Instandhalters ist in diesen Fällen meist nur
durch großes Erfahrungswissen möglich.
Für diese Arbeit ist eine Kooperation mit dem Anlagenführer und/oder anderen Kollegen unerlässlich. Insbesondere gilt dies auch für das Wiederanfahren der Anlage,
da es hierbei oftmals zu neuen Störungen kommen kann.
Beim Wiederherstellen der Betriebsbereitschaft (oder der Aufrechterhaltung derselben) darf die Sicherheit des Bedienpersonals durch Arbeiten an der Anlage (z. B.
Eingriffe in die Steuerung, Außerkraftsetzen von Sicherungsmaßnahmen) nicht gefährdet werden.
Geschäftsfelder/Schnittstellen:
Alle Produktionsbereiche
Betriebsspezifische Unterschiede:
Je nach Standort führt der Anlagenführer auch Instandhaltungsaufgaben durch. Dadurch wird das beim Bedienpersonal vorhandene und für Qualität und Dauer der Instandsetzungsarbeit entscheidende Erfahrungswissen besser genutzt.
Die anfallenden Arbeiten unterscheiden sich hinsichtlich Häufigkeit und Komplexität
durch die verschiedenen Fertigungsverfahren (Rohbau, Lackiererei, mechanische
Fertigung) an den Standorten.
Bemerkungen:
Der Aufbau von Erfahrungswissen kann an einzelnen Produktionsanlagen einen sehr
langen Zeitraum beanspruchen, so dass hierzu lange Versetzungszeiträume für die
Auszubildenden realisiert werden müssten.
Durch die individuelle Ausprägung der einzelnen Arbeitsaufgabe an den verschiedenen Produktionsanlagen kommt der Berufsschule in der Ausbildung hier eine besondere Rolle bei der Verallgemeinerung des betriebsspezifischen Wissens zu, z. B.
durch Vermittlung von Kenntnissen über Qualitätsmanagement (Null–Fehler–Methode, Anforderungen nach ISO 9000) und Fehlersuchalgorithmen.
42
Lern- und Arbeitsaufgabe 12.1
1.
Lern- und Arbeitsaufgabe
2.
Zuordnung zur beruflichen
Beseitigung ‚einfacher‘ Fehler in der elektrischen Energieversorgung
oder elektrischen Steuerung einer Produktionsanlage
BAG 12: Fehlersuche und –beseitigung in Elektroinstallationen von
Produktionsanlagen
Arbeitsaufgabe
3.
Zuordnung zum Lernbereich (1
– 4):
Lernbereich 3,
Vermittlung von Detail- und Funktionswissen,
Problembehaftete spezielle Arbeitsaufgaben,
Theoriegeleitete Aufgabenbearbeitung
4.
Zeitrahmen
9 Wochen
5.
Gruppengröße
Lern- und Arbeitsaufgaben sollen möglichst im Team bearbeitet werden
6.
Inhaltliche Beschreibung
7.
Eingangsvoraussetzungen
In der Praxis kommt es darauf an, in Produktionsanlagen auftretende
Fehler mit geringstem Aufwand zu lokalisieren und zu beheben. Hierbei ist es von wesentlicher Bedeutung, den zeitlichen Aufwand zu minimieren, die Arbeitssicherheit einzuhalten, einen möglichst geringen
technischen Aufwand zu betreiben und zusätzliche Fehlerquellen zu
vermeiden.
Auch die Suche nach ‚einfachen‘ Fehlern in der elektrischen Energieversorgung oder elektrischen Steuerung einer Produktionsanlage erfolgt unter Beachtung folgender Punkte:
• Systematische Fehlersuche
• Störungsanalyse unter Anwendung von Fehlersuchalgorithmen
• Mess- und Prüfmethoden anwenden
• Erstellung von Messprotokollen und Fehlerdokumentationen
• Abschließende Funktionskontrolle und Wiederinbetriebnahme der
Maschine / Anlage
• Qualitätssicherung und Arbeitssicherheit
Eingriffe in eine Maschine oder Anlage dürfen nur dann vorgenommen werden, wenn Grundkenntnisse über die Funktionsweise derselben vorhanden sind.
• Automatisierungstechnik
• Elektronik
• Messtechnik
• Grundlagen Regelungstechnik
• Schaltungs- und Funktionsanalyse
43
8.
Kompetenzerweiterung
- Fachkompetenz
• Fachbereichsübergreifende Zusammenarbeit
- Methodenkompetenz
• Änderung/Ergänzung von Schaltungsunterlagen
- Personal- und
Sozialkompetenz
9.
• Fachgerechtes und systematisches Arbeiten unter Produktionsbedingungen
Methodische Hinweise
(Vorgehen)
• Reparaturverläufe dokumentieren
• Mess- und Prüfmethoden anwenden
Zur methodischen Umsetzung der Lern- und Arbeitsaufgabe finden
Sie genauere Hinweise unter Punkt 6 der Allgemeinen Handlungsanleitung im entsprechenden Lernbereich.
Medien
10. Qualitätssicherung (Lernbegleitung)
Nach Abschluss jeder Bearbeitungsphase erfolgt zwischen den Auszubildenden und dem Ausbilder/ Abba eine Reflexion/ Dokumentation des Lernprozesses.
Dabei sollen u. a. folgende Fragestellungen bearbeitet werden:
• Wie haben sich die Azubis organisiert?
• Welche Herangehensweise wurde gewählt?
• Welche Probleme/Schwierigkeiten sind im Verlauf aufgetreten?
• In welcher Zeit sind die Azubis zu welchen Ergebnissen gekommen?
• Welche konkreten Erfahrungen/Erkenntnisse lassen sich ableiten/gewinnen?
Die Bewertung des Lernerfolges fließt in das EFA- System ein.
44
Lern- und Arbeitsaufgabe 13.1
1.
Lern- und Arbeitsaufgabe:
2.
Zuordnung zur beruflichen
Arbeitsaufgabe:
3.
Zuordnung zum Lernbereich
(1–4):
Lernbereich 3 – 4
Zeitrahmen:
12 Wochen
4.
5.
6.
Gruppengröße:
Inhaltliche Beschreibung:
Instandsetzung von Produktionsanlagen bei schwierigen Fehlern
BAG
13:
Instandsetzung
von
schwierigen Fehlern
Produktionsanlagen
bei
Vermittlung von Detail- und Funktionswissen, Erfahrungsbasiertes
und fachsystematisches Vertiefungswissen, Erfahrungsgeleitete Aufgabenbearbeitung
Lern- und Arbeitsaufgaben sollen möglichst im Team bearbeitet werden
‚Schwierige‘ Fehler, bei der eine Fehlerursache oft mehrere Auswirkungen zeigt oder verschiedene Fehlerursachen eine Auswirkung
hervorrufen, sind in komplexen Produktionsanlagen oft schwer zu ermitteln. Hierbei ist es von besonderer Bedeutung Kenntnisse über
vernetzte Produktionssysteme zu besitzen.
• Erfahrungsgeleitete Fehlersuche, Vertiefung der systematischen
Fehlersuche.
• Bearbeitung nicht vorhersehbarer Arbeitsaufgaben.
• Signalverfolgung in geregelten Systemen.
• Anwendung verschiedener Methoden der Signalverfolgung bei der
Fehlersuche.
• Behebung der Fehler unter Produktionsbedingungen
• Selbständige Auswahl und Anwendung verschiedener Mess- und
Prüfmethoden,
• Einsatz komplexer Messsysteme
• Erstellung von Messprotokollen und Fehlerdokumentationen
• Abschließende Funktionskontrolle und Wiederinbetriebnahme der
Anlage
• Qualitätssicherung und Arbeitssicherheit
• Kooperation mit Anlagenführern und Maschinenbedienern
Umfangreiche Eingriffe in eine Maschine oder Anlage dürfen nur dann
vorgenommen werden, wenn ausreichend systemische Kenntnisse
über die Funktionsweise derselben vorhanden sind. Das Außerkraftsetzen einzelner Sicherungseinrichtungen innerhalb der Anlage darf
nur unter Einhaltung zusätzlicher besonderer Sicherheitsmaßnahmen
und zusätzlichen Informationen der in der Anlage beschäftigten Mitarbeiter erfolgen.
45
7.
Eingangsvoraussetzungen:
• PC-Grundlagen
• Regelungstechnik
• Vernetzte Systeme und Prozesskenntnisse
• CNC und SPS
8.
Kompetenzerweiterung:
• Flexibles Reaktionsvermögen auf sich ständig ändernde Arbeitsbedingungen und Anforderungen
- Fachkompetenz
• Systemdenken
- Methodenkompetenz
• Komplexe fachliche Inhaltsstrukturen verknüpfen
- Personal- und
Sozialkompetenz
• Komplexe Systeme analysieren
• Kommunikationsfähigkeit
• Arbeitsabläufe im Team organisieren
9.
Methodische Hinweise: (Vorgehen)
Zur methodischen Umsetzung der Lern- und Arbeitsaufgabe finden
Sie genauere Hinweise unter Punkt 6 der Allgemeinen Handlungsanleitung im entsprechenden Lernbereich.
Medien:
10. Qualitätssicherung (Lernbegleitung)
Nach Abschluss jeder Bearbeitungsphase erfolgt zwischen den Auszubildenden und dem Ausbilder/Abba eine Reflexion/ Dokumentation des Lernprozesses.
Dabei sollen u. a. folgende Fragestellungen bearbeitet werden:
• Wie haben sich die Azubis organisiert?
• Welche Herangehensweise wurde gewählt?
• Welche Probleme/Schwierigkeiten sind im Verlauf aufgetreten?
• In welcher Zeit sind die Azubis zu welchen Ergebnissen gekommen?
• Welche konkreten Erfahrungen/Erkenntnisse lassen sich ableiten/gewinnen?
Die Bewertung des Lernerfolges fließt in das EFA-System ein.
46
Iststand-Analyse: Anfallende "Berufliche Arbeitsaufgaben" (BAG)
Ausbildungsstation: ................................................
Legende:
A = Kontinuierlich anfallende Tätigkeiten. (fast täglich)
B = Situativ anfallende Tätigkeiten. (ca. 1mal wöchentlich)
C = Selten anfallende Tätigkeiten. (ca. 1mal monatlich)
Berufliche Arbeitsaufgaben
(BAG)
1. Planung und Ausführung von Elektroinstallationen in Gebäuden.
2. Überprüfen und Reparatur von Betriebsmitteln.
3. Beschaffung / Bestellung von Ersatzteilen und Elektromaterial.
4. Wartung und vorbeugende Instandhaltung an Produktionsanlagen.
5. Überwachen, Bedienen und Einrichten von Produktionsanlagen.
6. Anfertigung, Änderung und Instandsetzung von elektrischen
Baugruppen und Geräten.
7. Dokumentation von Anlagenzuständen und Reparaturverläufen.
8. Installation, Austausch und Inbetriebnahme von PCKomponenten und – Anwenderprogrammen.
9. Überprüfung und Wechsel von Leitungen, Baugruppen und Bauteilen an Produktionsanlagen.
10. Instandsetzung von Elektromotoren und Antrieben.
11. Ein- und Ausbau sowie Einstellung von Sensoren und Aktoren in
Produktionsanlagen.
12. Fehlersuche und –beseitigung in Elektroinstallationen von Produktionsanlagen.
13. Instandsetzung von Produktionsanlagen und –maschinen bei
schwierigen Fehlern.
14. Optimierung von Produktionsanlagen hinsichtlich der Regelungsund Steuerungstechnik.
15. Änderung, Neuaufbau und Überholung von Produktionsanlagen.
47
A
B
C
Fragen zur Erkundung
Vorbereitung der Erkundung zum LF 12/13
Uwe Markscheffel, Lothar Opfermann, Bettina Wilhelms
Montag, 09.09.2002 14.40 – 15.20
Erkundung findet statt am Do., den 12.09.2002
Treffpunkt 13.00 Halle 1B Feld 70
Lehrer Ausbilder und Klassen 12B15b = Gruppe 13/14
Achtung: Ausbildungsbeauftragte über Fragebogen informieren!
Welche Geschäftsprozesse werden an dieser Linie abgewickelt?
Wo kommen die Zulieferteile her?
Wo gehen die Fertigteile hin?
Wie lang kann die Linie ausfallen bis an anderen Stationen mit
Produktionsausfällen zurechnen ist?
Wieviel Bearbeitungsstationen gibt es an dieser Linie?
Wieviel Mitarbeiter sind hier eingesetzt und in welcher Organisationsform arbeiten
sie?
Wieviel SPSsen steuern diese Anlage?
Welche Parameter können Anlagenführer und Instandsetzer ändern?
Wo und wie werden Programmänderungen dokumentiert?
Wie sind die SPSsen miteinander verknüpft?
Welche typischen Fehler treten an dieser Anlage oder an einem besonderen Anlagenteil auf?
Sind diese Fehler mechanischer oder elektrischer Art oder kann man sie anderen
Kategorien zuordnen?
Die Fehler werden an dieser Anlage mit einer Software verwaltet.
Wie heißt diese Software?
Wer gibt die Fehler ein?
Welche Fehler werden eingegeben?
Wie oft werden die Fehler ausgewertet?
48
Welche Konsequenzen sind aus diesen Erkenntnissen schon gezogen worden?
Was passiert in der Linie, wenn während der Fertigung ein Fehler auftritt?
Welche Sensoren oder Messeinrichtungen erfassen so etwas?
Mit welchen Sensoren wird an der Anlage gearbeitet?
Welche Hilfsenergien werden an der Anlage eingesetzt? Pneumatik Hydraulik
Sind die Werkstückträger oder die Getriebe codiert?
Um was für einen Code handelt es sich?
Wie wird der Code abgelesen?
49
Lernfelder 12 und 13 des Berufsbildungsplans
Lernfeld 12
Fehler Suchen und Beseitigen in Elektroinstallationen von Produktionsanlagen
Zeit
Betrieb
W.
Schule
Std.
Wenn in der laufenden Produktion Störungen auftreten, die auf Fehler in der Elektroinstallation oder dem Datennetz einer Produktionsanlage zurückzuführen sind, hat die schnelle Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft
unter Berücksichtigung von Qualitäts- und Kostenanforderung Vorrang. Die Sicherheit des Bedienpersonals darf
durch Eingriffe in die Anlage nicht gefährdet werden.
Lernbereich 3
Bildungs– und Qualifizierungsziele an den Lernorten
Betrieb
Schule
Die Auszubildenden
führen Arbeiten an aktiven und inaktiven Teilen elektrischer Installationen selbständig, unter Einsatz zugelassener Werkzeuge und Schutzmaßnahmen, aus. Sie entscheiden - unter Berücksichtigung gesetzlicher Bestimmungen - durch welche Maßnahmen eine schnellstmögliche Betriebsbereitschaft wieder herzustellen ist.
Die Schülerinnen und Schüler
kennen die Gefahren, die durch das Arbeiten an aktiven und inaktiven Teilen elektrischer Anlagen entstehen und entscheiden, welche Schutzmaßnahmen und
Werkzeuge unter diesen Betriebsbedingungen anzuwenden sind.
Die Schülerinnen und Schüler sind über die wichtigsten Werkzeuge und Methoden zur Störungssuche
bzw. zum Herstellen von Verbindungen in Energieund Informationsnetzen informiert. Sie beherrschen
Auswahl und Anwendungen wichtiger Schutz- und
Sicherungseinrichtungen in Energie- und Informationsnetzen.
Sie prüfen nach Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft die für die Sicherheit des betroffenen Anlagenteils
erforderlichen Schutzeinrichtungen
Inhalte von Arbeit und Lernen
Gegenstände
Werkzeuge
Anforderungen
• Die Ausgestaltung und
der Gebrauchswert von
Energie- und Datennetzen
• Fehlerursachen in Energie- und Datennetzen
• Arbeitssicherheit in
Niederspannungsanlagen
• Kabel, Leitungen, Klemmen und Stecker
der Energie- und Informationstechnik
• Prüf- und Messgeräte der Energie- und
Informationstechnik
• Verbindungswerkzeuge (z. B. CrimpZange)
• Herstellerunterlagen, Normen (z. B.
DIN VDE 0100)
• Maschinen- und Anlagendokumentationen
• Schutzbekleidung, -einrichtungen (z. B.
Hand-, Gesichtsschutz)
• Sicherer Umgang mit speziellem Werkzeug und Gerät
• Sicherheit am Arbeitsplatz
• Gebrauchswert von Energie- und Datennetzen
• Fachgerechtes Ersetzen
defekter Leitungen, Stecker
• Handhaben wichtiger Werkzeuge zur Montage von
Leitungen und Steckern
• Sicheres Umgehen mit modernen Mess- und Prüfgeräten
• Selbständige Kontrolle der
durchgeführten Arbeiten
• Schnelle Ursachenanalyse
wiederkehrender Störungen
• Handhaben grundlegender
Schutzeinrichtungen und –
kleidung
• Sicheres und effektives
Arbeiten an unter Spannung
stehenden Teilen
• Schnelle Störungsbeseitigung vs. Arbeitssicherheit
und –genauigkeit
Methoden
• Auswahl der Kabel, Leitungen, Klemmen
und Stecker nach Gebrauchswert
• Methoden der Verlegung (Verlegart, Umweltbedingungen, Belastbarkeit usw.)
• Anlagenstörungen durch Energie- und
Informationsleitungen (z. B. EMV) und
Schutzeinrichtungen
• Arbeiten an unter Spannung stehenden
Teilen
• Mess- und Prüfkonzepte bei laufenden
Anlagen
Organisation
• Fehlermanagement einer Anlage
• Arbeitsschutz herstellen, einhalten
• Mängeldokumentation, zukünftige Betriebssicherheit (z. B. Material-, Herstellerwechsel)
50
Lernfeld 13
Instandsetzen von Produktionsanlagen und Maschinen bei
schwierigen Fehlern
Zeit
Betrieb
W.
Lernbereich 4
Schule
Std.
Durch diese Aufgabe sollen insbesondere solche Instandsetzungsarbeiten beschrieben werden, bei der entweder
eine Fehlerursache mehrere Fehlersymptome zeigt oder ein Fehlersymptom durch mehrere Fehlerursachen entsteht. Eine schnelle Fehleranalyse und –beseitigung unter Berücksichtigung von Qualitäts- und Kostenanforderungen als Kernaufgabe des Instandhalters ist in diesen Fällen meist nur durch großes Erfahrungswissen möglich,
das sich i. d. R. erst über einen längeren Zeitraum aufbaut.
Beim Wiederherstellen der Betriebsbereitschaft (oder der Aufrechterhaltung derselben) darf die Sicherheit des
Bedienpersonals durch Arbeiten an der Anlage (z. B. Eingriffe in die Steuerung, Außerkraftsetzen von Sicherungsmaßnahmen) nicht gefährdet werden.
Bildungs– und Qualifizierungsziele an den Lernorten
Betrieb
Schule
Die Auszubildenden
Die Schülerinnen und Schüler
kennen, entwickeln und reflektieren Methoden, die eine
schnelle und kompetente Fehleranalyse ermöglichen.
Sie analysieren multiple Fehlerursachen in Anlagen und
dokumentieren deren mögliche Erscheinungsbilder.
Die Schülerinnen und Schüler nutzen und erstellen
Werkzeuge zur Qualitätssicherung. Sie erkennen Zusammenhänge zwischen arbeiten unter Zeitdruck und
Unfallhäufigkeit.
führen kompetent die Reparatur von komplexen Fehlern an Maschinen und Anlagen durch und nutzen
dabei Erkenntnisse und Erfahrungen aus vorangegangenen Lernfeldern.
Sie optimieren und entwickeln Methoden zur zügigen Wiederherstellung der Betriebsbereitschaft.
Durch verschiedene Fehlermuster wird die Methodenkompetenz vertieft. Dabei entwickeln sie
ein Höchstmaß an Sensibilität für Arbeitsschutz
und -sicherheit in Stresssituationen.
Inhalte von Arbeit und Lernen
Gegenstände
Werkzeuge
Anforderungen
• Fehleranalyse auf
Basis von Erfahrungswissen
• Wiederherstellen der
Betriebsbereitschaft
• Arbeitssicherheit bei
Fehlerhäufung und
Termindruck
• Statusanzeigen, Mess- und Analysesysteme
• Anlagen- und Fehlerprotokolle
• »Spezielle Werkzeuge«
• Wartungs- und Reparaturanweisungen
• Spezielle Mess- und Diagnosesysteme
• Expertensysteme
• Instandhaltungsvorschriften
und Protokolle
• Arbeiten mit Expertensystemen
• Schnelles und qualifiziertes
Herstellen der Betriebsbereitschaft
• Einhalten und Erhalten von
Arbeitsschutz und -sicherheit
• Nutzen und Erweitern von
Qualitätsregelungen
• Sicheres Handhaben von
Mess- und Diagnosesystemen
• Qualifizierte Gesprächsführung und Krisenmanagement
• Anfertigen spezieller Werkzeuge
• Unverzügliches Umschalten
auf Notfallkonzepte
• Übergeordnete Qualitätsdokumentation und –disposition
Methoden
• Gesprächsführung mit Instandhaltern und
Anlagenführern
• Analyse von Fehlersituationen
• Service- und Reparaturkonzepte bei
schweren Fehlern
• Auftragsdisposition
• Notfallstrategien
Organisation
• Organisation der Auftragsdurchführung
(z. B. Outsourcing)
• Mängeldokumentation
• Minimierung von Störungen
• Beschaffungswege, Kostenmanagement
51
Unterrichtsverlaufsplanung zum LF 12 / 13
Zeit :
h
Methodische Entscheidungen
Inhalte
Sozialform/
Medien/
Bemerkungen
Schüler erarbeiten ihre eigene Dauerhausaufgabe:
Metaplan
Dauerhausaufgabe
„Fehler im Betrieb und ihre Auswirkungen“
s. Anhang
Arbeitsunfall an Produktionsmaschine
1
In mehreren AG erarbeiAB
ten die S. unterschiedliche
„Ein Arbeitsunf.“
Aspekte des Unfalls.
S. erarbeiten auch die zu Gruppenarbeit
*
UVV, BG, Sozialversicherungen,
Kosten des Unfalls, rechtliche Konsequenzen, ...
untersuchenden Aspekte!!!
Unterrichtsverlauf1
Präsentation der Ergebnisse
Besser AU von VW
nehmen
Verknüpfung zum
PoWi-Unterricht
möglich
Stromunfall
Stromunfall knüpft an vorherige Unterrichtseinheit an
(aus EP) und ermöglicht den Übergang in den ETechnik-Teil
2
Historische Dimension VDE
Vergleich und Bewertung von VDE-Bestimmungen
vor 100Jahren und heute.
Anforderungen an Energieversorgungsnetze
3
Ursachen werden von S.
erarbeitet
AB „Stromunfall“
L. Input
AB „Historische Regeln“
Als „Übergang“ zu Fehlern
in Netzen und Schutzmaßnahmen
Aufgabenblatt
Netzformen TNCS-Netz
Partnerarbeit
Tabellenbuch
Auswahl von Leitungen und Kabel
Laborübungen
Messprotokolle auswerten und beurteilen
Protokollvordrucke
Kleingruppen
Messprotokolle selbst erstellen
Textanalyse „Bedienungsanleitung von
VDE-Messgeräten“
Aufarbeitung der theoretischen Hintergründe für
Auslöse- und Abschaltverhalten von Sicherungen. Direktes Berühren – indirektes Berühren, etc Fragestellungen: „Was
passiert wenn, ...“
Fehlerarten, Auswirkungen von Fehlern, SchleiLässt Beurteilungen zu. EP 8/2002 als Hinfenimpedanz,...
weis
52
4
EMV
Ausgehend von der Frage:
Von der Quelle zur Senke, Kopplungen,...
EMVGesetz, europäische Richtlinien,
Energieleitungen/Datenleitungen...
Maschinen-Richtlinie, CE-Kennzeichnung
Verlegerichtlinien
z. B. Internetschulung zu
diesem Thema der Firma Rittal
http://www.rittal.de/de/se
rvice/RittalKolleg/index.htm
l
Stahlblechgehäuse als Grund-Schirmwirkung
Biologische Wirkung elektromagnetischer Felder
Verknüpfung zu PoWi-Unterricht möglich
5
Fehlermanagement
Metaplan clustern
4 Gruppen
Auswertung der Dauerhausaufgabe
Strukturen erkennen
Stellwände
Fehlermanagement
Metaplan
Gruppenarbeit
Arten von Fehlern, ausschließlich der „technischen
Fehler“
Im Internet gibt es einige
Seiten, die sich damit
beschäftigen!
Vergessen, Missmatch, motorische Ungeschicklichkeit,...
Problemlösung mit Ishikawa Fischgrät-Methode
F1
L. Input zur Methode
F2
Was muss geschehen, dass....?
F3
F4
Gruppen bearbeiten
Probleme aus „Arten
von Fehlern“ oder „technischen Fehlern“
Umgang mit Fehlern
Persönlicher U., Unternehmensphilosophie
6
Wissensbasis aufbauen
7
Vortrag zu Fehlermanagement im Unternehmen
Gruppenarbeit
Vortrag durch VWManager
S. müssen Vortrag „verbildlichen“
Abschluss des LF
Großgruppe
Kleingruppen
Parallel zu dieser Struktur läuft mit 6h –8h Wochenstunden „ systematische Fehlersuche in automatisierten Anlagen“ an unserem Montagemodell!
Struktur: Fehlersuche an „Automatisierten Anlagen“
Zeit :
h
Inhalte
Methodische Entscheidungen
Kennenlernen der Anlage „Montageband“
L. führt den Produktionsprozess vor, Einweisung
in ASI-Bus
(Einschub für eine Klasse)
Lehrer, Ausbilder bereiten
Erkundung vor
Erkundung Getriebefertigung
Sozialform/
Medien
Vorbereiteter
Fragenkatalog
!!ABBA einbinden!!
Die andere Klasse überträgt ihre Erfahrung aus dem
Betrieb auf das Modell
Zweck: Vergleich reale
Anlage – Montagemodell
Schule
1. Produktionsprozeß beobachten und beschreiben
S. beschreiben Ablauf,
S. ordnen den 4 SPS den
Steuerungsaufgaben zu
53
Einzelarbeit/ Dokumentation der Anlage
2. Sensoren und Aktoren nach Typ und Adresse erkennen
Softwaremäßige Visualisierung des Steuerungsablaufes mit Hilfe des SIMATIK-Managers von S7
S. beschreiben für ihre
SPS alle Sensoren und
Aktoren nach:
Aufteilung in 4 Gruppen
Funktionsbeschreibung
Montagehandling
Sensorart/Aktorart
Bolzeneindrück-
Symbol. Programmname
Vorrichtung
ASI-Slave Adresse
Sortierhandling
Einbaulage
Handbücher
S. beschreiben die Vorgehensweise zur OnlineÜberwachung.
S. bleiben in den 4
Gruppen
Umlaufsystem
S. nehmen sich einen
beliebigen Aktor und beobachten ihn am Bildschirm
während des Produktionsprozesses; auch Manipulation erlaubt
Raster zur Vorgehensweise bei Fehlersuche
S. dokumentieren ihre
Herangehensweise und
aus ihrem Erfahrungsbereich
Gruppenarbeit, Präsentation
Präsentation wird im S.-L.Gespräch ergänzt und an
alle ausgegeben
Fehlersuche an der Anlage
Lehrer stellt heimlich einen Fehler ein, z. B.:
Sensor verstellen;
Drahtbruch;
Magazine vertauschen; ...
1. Gemeinsame Fehlersuche mit Hilfe des Rasters
S. arbeiten zur Fehlersuche das Raster ab und
untersuchen es auf Vollständigkeit
Einzelarbeit/ selbst entwickeltes Raster zur
Fehlersuche
2. Fehlersuche durch die Einzelgruppen
Eine Gruppe muss den
eingebauten Fehler der
anderen S. finden und
beheben. Danach erfolgt
durch alle eine Bewertung.
Wechselspiel, so dass
jede Gruppe einmal
suchen muss.
54
Arbeitsblatt zur Unterrichtssituation „Arbeiten an automatisierten Anlagen“
Name:
Klasse:
Datum:
Lernfeld: Fehlersuche
Kennenlernen der Anlage Arbeitsblatt 1
Gruppe 1
Hilfsmittel: Handbücher, Bedienerpersonal (Lehrer), die arbeitende Anlage
1.
Beschreibe mit eigenen Worten den Produktionsprozess der Anlage!
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
......................................................................................................................................................
2.
3.
Ordne den 4 SPS A, B, C und D ihre Steuerungsaufgaben zu!
A)
..............................................................................
B)
..............................................................................
C)
..............................................................................
D)
..............................................................................
Findet für die SPS A) .................................................... alle zur Steuerung zuständigen Sensoren
und Aktoren am Modell und ordnet ihnen die ASI-Anschlüsse sowie die SPS-Merkernamen
zu!
FunktionsBeschreibung
z. B.
Erkennung für Metalloder Kunststoffbolzen
Sensorart/
Aktorart
Symbolischer
Programmname
Programmadresse
ASI-Slave
Adresse
Einbaulage
kapazitiver
Näherungssensor
Bolz
M 30.1
ASI 6 in1
3.Stoppeinheit
55
Schülerinformations- und Aufgabenblatt zu Ishikawa
Lernfeld 12 / 13
Fehlermanagement
Ishikawa-Methode
Informations- und Aufgabenblatt
Industrieelektroniker
Blatt 1
Das Ishikawa-Diagramm oder das Ursache-Wirkungs-Diagramm
Ablauf der Ishikawa-Methode
1. Formulierung der Frage
Wird ein Fehler oder Problem von allen gemeinsam erkannt, muss die Leitfrage für das Problem gezielt formuliert
werden: Was muss passieren, dass ? Was trägt dazu bei, dass ....?
2. Kreatives Sammeln der Antworten
Die Nennungen aus der Gruppe sollen spontan erfolgen und nicht gewertet werden. Die Nennungen erfolgen in
zufälliger Reihenfolge. Sie werden auf Karten festgehalten! Entweder direkt auf Zuruf (damit erspart man sich
Doppelungen) oder zunächst von Jedem einzeln im Stillen (Chance für „Schüchterne“), dann werden sie von der
Gruppe auf die Metaplanwand geheftet.
3. Bewertung und Einordnung:
Die Faktoren werden in Gruppen geordnet, ein „Parkplatz“ nimmt Karten auf, die nicht gleich zugeordnet werden
können. So können die „Typen von Faktoren“ in der Gruppe selbst entwickelt werden.
Ansonsten verwendet man die typische Faktoren (Hauptursachen).
0HQVFK
6WUXNWXU
Diagramm
0HWKRGH
8PZHOW
Fischgräte
0DWHULDO
0LWWHO
0DVFKLQH
=ZHFNH
Ä3DUNSODW]³
Ä3DUNSODW]³
4. Dokumentation in einem Diagramm
Die Karten werden nun entlang des Prozesses in Hauptursachen angeordnet. Jeder Typ von Faktoren kann dabei
weiter untergliedert werden, dadurch werden Prozesse sichtbar, die ihrerseits in einem gesonderten Diagramm
als Detailursachen analysiert werden können.
5. Auswertung
Das Ziel ist es, Problemfelder zu erkennen und dabei zu klären, welche Faktoren so beeinflusst werden können,
dass sie sich möglichst positiv auf den Prozess, den Fehler auswirken. Es ist sinnvoll, durch gemeinsames
Punkten nur drei bis fünf Negativfaktoren zu markieren und die Positivfaktoren deutlich zu unterstreichen. Eine
Rangfolge legt schließlich fest, an welchem Faktor als nächstes weiter gearbeitet wird.
56
/CVGTKCN
/CUEJKPG
6SLW]H
)RUP
/|W]LQQ
/lQJH
/|WNROEHQ
'LFNHGHU/|WYHUELQGXQJ
)OXVVPLWWHO
(OHNWURQLN
XQNRQ]HQWULHUW
IDOVFKHU/|WZLQNHO
$XVELOGXQJ
9HUDQWZRUWXQJ
9CUKUV\WVWP
FCOKVFKGHGJNGTJCHVGP
.ÑVXGTDKPFWPIGP
XGTOKGFGP YGTFGP!
$UEHLWVYRUVFKULIW
XQJHVFKLFNW
2CTMRNCV\
/GPUEJ
/GVJQFG
VFKOHFKWHV$UEHLWVOLFKW
Gemeinsam erarbeitetes Beispiel:
Arbeitsauftrag:
Bearbeiten Sie mit Ihren Gruppenmitgliedern ein selbst gewähltes Beispiel aus Ihrer beruflichen Erfahrungswelt
(Fehler der Dauerhausaufgabe) nach der Ishikawa-Methode. Halten Sie Ihr Ergebnis anschließend auf einer Folie
fest. Benennen Sie einen Gruppensprecher, der das Ergebnis anschließend vor der Klasse präsentiert.
Bearbeitungszeit: 25 Min.
Prüfen Sie abschließend, ob sich Ihr Vorschlag schon jetzt in das betriebliche Verbesserungswesen einbringen
lässt.
Aufgabenstellung Dauerhausaufgabe und Ergebnisse
Kommentar zur Dauerhausaufgabe
Durch die Dauerhausaufgabe sollen die
betrieblichen Fehler „in die Schule geholt werden“, denn Fehlersuche selbst
kann in der Schule nur an Modellen
vermittelt werden. Die im Betrieb aufgetretenen Fehler werden in der Schule im
Verlauf der Unterrichtsreihe aufgearbeitet und sollen auch als Grundlage für
die Wissensbasis dienen.
Die Schüler sollen die Fragen selbst
entwickeln!
Die Fragen sollten nach dem Muster der
unten aufgeführten Fragen entwickelt
werden.
Die Frage nach den Auswirkungen der
Fehler ist wichtig, weil hier den Schülern
der Geschäftsprozess der einzelnen
Versetzungsstationen deutlich gemacht
werden kann.
Abb.28: Schüler erstellen Metaplanwand mit
Fehlern aus dem Betrieb
57
Dauerhausaufgabe
Beantworte die folgenden Fragen schriftlich!
Diese Ergebnisse sollen von Euch in der --. Kalenderwoche (Montag, ___ ___
__)präsentiert werden.
Beschreibe die Fehler, die im Wochenverlauf in deiner Versetzungsstation aufgetreten sind.
Bitte beschreibe dabei auch, welche Messgeräte, Werkzeuge und anderen Hilfsmittel
für die Fehlerbeseitigung benötigt wurden.
Welches Material wurde zur Reparatur verwendet und von wo wurde es in welcher
Zeit beschafft?
An welchen Fehlerbeseitigungen warst du selbst beteiligt?
Welche Fehler konnten dabei von den Anlagenführern repariert werden?
Welche Fehler wurden von Elektroinstandhaltern beseitigt werden?
Welche Auswirkungen hatte der Fehler auf den Betrieb des defekten Betriebsmittels/der defekten Anlage?
Wirkte sich dieser Fehler auf vor- und nachgeschaltete Anlagen aus?
Ist der Fehler schon mal aufgetreten?
Welche Zeit verging von der Fehlermeldung bis zur Reparatur?
58
Danke
Zum Abschluss des Modellversuchs möchten wir uns bei unseren Kollegen für ihre
Anregungen und Ideen zur Lernfeldgestaltung, die Entwicklung der Qualifizierungsblöcke und die Umsetzung an den jeweiligen Lernorten bedanken.
Die Qualifizierungsblöcke 5 und 6 wurden von Stefan Matthias, Frank Mettke, Thomas Schmidt, Harald Sturm und Bettina Wilhelms erstellt und durchgeführt. Die Entwicklung der Qualifizierungsblöcke erfolgte in enger Absprache mit den betrieblichen
Ausbildungsstationen. Insbesondere Michael Braun, Andreas Köhler und Stefan
Kleinschmidt, die als Ausbildungsbeauftragte mit viel Engagement und fachlichem
‚know-how‘ aus der Praxis, uns bei der Umsetzung und Durchführung unterstützt haben.
Ohne die Mitarbeit von Reinhard Duschek, Matthias Huhn, Peter Klemt, Uwe Markscheffel, Wolfgang Nowak und Manfred Schön hätte die unterrichtliche Umsetzung
der im Modellversuch entwickelten Lernfelder nicht funktioniert. Besonders zu erwähnen ist, dass Uwe Markscheffel die Unterrichtsverlaufsplanung und das veröffentlichte Arbeitsblatt für die Fehlersuche an automatisierten Anlagen für die Dokumentation erstellt hat.
Bei Michael Reinhold, ITB Bremen, möchten wir uns für die kritischen Anmerkungen
bei der Durchführung des Modellversuchs bedanken.
Lothar Opfermann
Hartmut Schäfer
59