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Über dieses Buch

Die mit dem Klimawandel verbundenen Risiken haben auch Konsequenzen für produzierende Unternehmen und ihre Produktionsstätten. Daher widmet sich das Buch der klimagerechten Planung von Fabriken und verknüpft dieses ingenieurwissenschaftliche Fachgebiet mit Grundlagenwissen zur Planung und Durchführung problembasierter Lehrveranstaltungen an Hochschulen.

Im ersten Teil beschreiben die Autoren die Grundlagen des Klimawandels und der Fabrikplanung. Sie stellen zum einen die Vorgehensweisen zur Identifizierung von Klimarisiken und zum anderen Planungsansätze zu deren Reduzierung vor. Der zweite Teil verknüpft diese ingenieurwissenschaftlichen Aufgabenstellungen mit dem Konzept problembasierten Lernens. Dabei wird problembasiertes Lernen als Lehrmethode zum Erwerb und zur Anwendung praxisrelevanten Fachwissens verstanden, die stets die Lernenden in den Mittelpunkt stellt. Neben theoretischen Grundlagen und aktuellen Forschungsergebnissen zur Wirksamkeit problembasierten Lernens erhalten Leser hier auch Hinweise für die Implementation in der Praxis. Am Beispiel einer problembasierten Lehrveranstaltung, die im Rahmen eines Forschungsprojektes entwickelt wurde, wird eine didaktische Konzeption zur Planung und Durchführung problembasierter Lernumgebungen vorgestellt. Diese Modell-Lehrveranstaltung ist so aufbereitet, dass das Konzept ohne viel Aufwand auf andere Themengebiete der Ingenieurwissenschaften übertragen werden kann. Der dritte Teil des Buchs bietet eine Fallsammlung zu unterschiedlichen Lernzielen. Diese dienen Nutzern als Vorlage, um selbst geeignete Fälle für problembasierte Lernumgebungen zu konstruieren.

Das Buch richtet sich an Lehrkräfte in ingenieurwissenschaftlichen Studiengängen, insbesondere solche mit dem Schwerpunkt Klimawandel und Fabrikplanung.

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter

1. Einleitung

In der Einleitung wird eine kurze Einführung in die Thematik des Klimawandels und die Auswirkungen auf Unternehmen aufgezeigt. Darauf aufbauend wird eine Zusammenfassung des Buchinhalts präsentiert und die Inhalte der Kapitel vorgestellt.
Uwe Dombrowski, Sabine Marx, Anne Reimer, Diana Götze

Planung klimagerechter Fabriken

Frontmatter

2. Klimawandel

Der Klimawandel stellt eine der weltweit größten Herausforderungen der Zukunft dar. Bereits heute sind die verschiedenen Auswirkungen auf Gesellschaft und Industrie zu erkennen. Nachrichten wie Überflutungen, Dürren oder verheerende Stürme sind immer häufiger an der Tagesordnung. Auch in Deutschland zeigen sich erste Anzeichen des Klimawandels. Um dem Klimawandel zu begegnen wurde im Rahmen der UN-Klimarahmenkonvention das 2 °C-Ziel definiert, welches die maximale Erwärmung der Erde um 2 °C bis zum Jahr 2100 definiert. Um dieses Ziel zu erreichen, muss der Ausstoß von Treibhausgasen wie Kohlenstoffdioxid, Methan oder Lachgas reduziert werden. Die Industrie kann zur Reduzierung des Treibhausgasausstoßes maßgeblich beitragen. In diesem Kapitel werden zunächst die Grundlagen des Klimawandels beschrieben. Dafür werden Begrifflichkeiten definiert und das Klimasystem erläutert. Anschließend werden globale Klimaveränderungen aufgezeigt und vertiefend Auswirkungen auf Deutschland präsentiert. Es werden die erwarteten Auswirkungen des Klimawandels auf die Industrie fokussiert.
Uwe Dombrowski, Anne Reimer

3. Fabrikplanung

Eine Fabrik ist für ein Unternehmen eine strategische und kapitalintensive Investition, die für die Zukunft von entscheidender Bedeutung ist. Das Institut für Fabrikbetriebslehre und Unternehmensforschung hat ein Fabrikplanungs-Referenzprozess entwickelt, welches einen geordneten Planungsablauf beschreibt. Zu Beginn des Kapitels werden die wichtigsten Begriffsdefinitionen gegeben. Anschließend wird der Fabriklebenszyklus beschrieben, welcher die verschiedenen Phasen einer Fabrik- und Lebenszyklen aufzeigt. Durch die Betrachtung der verschiedenen inhärenten Lebenszyklen in einer Fabrik ergeben sich unterschiedliche Planungsfälle, welche näher erläutert werden. Dabei wird zwischen Planungsfällen und Planungsebenen unterschieden. Auf Basis der Einordnung des Projekts in den Planungsfall und –ebene, erfolgt die Planung der Fabrik in sechs verschiedenen Stufen. Diese werden einzeln ausführlich beschrieben und näher erläutert. Durch die langfristige Ausrichtung solcher Planungsprojekte ist eine Risikoabschätzung unerlässlich. Das Risikomanagement wird abschließend im Kapitel vor dem Hintergrund neuer Herausforderungen wie dem Klimawandel beschrieben und ein Risikomanagementprozess erläutert.
Uwe Dombrowski, Stefan Ernst, Anne Reimer

4. Planung klimagerechter Fabriken

Eine klimagerechte Fabrik ist eine Fabrik, die sowohl robust gegenüber Klimaveränderungen und somit resilient ist, als auch wenig bis keinen negativen Einfluss auf das Klima hat. Zur Untersuchung der Fabrik werden dazu verschiedene Teilaspekte betrachtet. Unter dem Aspekt der Vulnerabilität wird auf Grundlage der Auswertungen verschiedener Organisationen eine Kategorisierung der Klimarisiken in Physische Risiken, Infrastrukturelle Risiken, Wettbewerbs- und Reputationsrisiken sowie regulative Risiken durchgeführt. Nachfolgend werden die Auswirkungen verschiedener Wettereignisse, welche durch den Klimawandel verstärkt auftreten, analysiert. Diese werden im Einzelnen definiert und ihre Relevanz hervorgehoben, geeignete Messmöglichkeiten aufgezeigt, die Auswirkungen auf die Fabrik analysiert und mögliche Schutzmaßnahmen vorgestellt. Unter dem Teilaspekt der Mitigation wird die Klimawirksamkeit produzierender Unternehmen und Möglichkeiten zur Reduzierung des Energieverbrauchs eingeführt. Darauf folgend werden Adaptions- und Anpassungsstrategien vorgestellt um zukünftig auf das veränderte Klima reagieren zu können. Abschließend wird am Praxisbeispiel VW Chemnitz die Umsetzung verschiedener Maßnahmen, um den Auswirkungen des Klimawandels zu begegnen, gezeigt.
Uwe Dombrowski, Anne Reimer, Stefan Ernst, Nicolas Rohde

Problembasiertes Lernen in den Ingenieurwissenschaften

Frontmatter

5. Problembasiertes Lernen in der Hochschullehre

Das Problembasierte Lernen (PBL) ist vermutlich die international meistverbreitete wissenschaftliche Lehrmethode, die für sich den Anspruch erheben kann, als eigenständiger, konzeptionell abgerundeter Ansatz dem State of the Art der Hochschuldidaktik zu genügen und in der Lehrpraxis effektiv zu funktionieren. Auch wenn PBL bisher vor allem in der medizinische Ausbildung eingesetzt wird, erscheint es für die Ingenieurwissenschaften besonders geeignet, da auf der Grundlage von Praxisfällen gearbeitet und an Problemlösekompetenz als zentrale Kategorie des Ingenieurhandelns angeknüpft wird. Ausgehend von der Entstehungsgeschichte von PBL und Beispielen aus der Ingenieurwissenschaft wird das Vorgehen beim Problembasierten Lernen Schritt für Schritt erläutert, die didaktische Tiefenstruktur erklärt und Theoriebezüge zum konstruktivistischen Lernen hergestellt. Ein Abschnitt zur Wirkungsforschung von PBL in der Lehre rundet das Kapitel ab.
Sabine Marx, Diana Götze

6. Konzept und Planung der Lehrveranstaltung KlimaIng

In diesem Kapitel wird das didaktische Konzept der Lehrveranstaltung „KlimaIng – Planung klimagerechter Fabriken“ vorgestellt. Das Konzept folgt dem Motto „Innovatives Thema – innovative Lehre“, denn weder hat der Klimawandel als Herausforderung für die Fabrikplanung bisher einen relevanten Platz in der Ingenieurausbildung gefunden, noch wird in den Ingenieurwissenschaften bisher in größerem Umfang mit aktivierenden Methoden gearbeitet, die als ein Kennzeichen für gute Lehre gelten. Nach einem kurzen Überblick zur Lehre in den Ingenieurwissenschaften werden Konzept und Planung der Lehrveranstaltung detailliert beschrieben.
Ein Schwerpunkt liegt dabei auf einem lernzielgerechten Methodenmix unter Einbeziehung von Aspekten der Umweltpsychologie, da in dem Projekt besonders auf die Sensibilisierung der Studierenden für die Problematik des Klimawandels Wert gelegt wurde.
Sabine Marx, Diana Götze

7. Durchführung der Lehrveranstaltung

Das Kapitel behandelt die Durchführung der Lehrveranstaltung im Detail. Der Ablauf jedes Präsenztermins wird beschrieben, ebenso die tutorielle Begleitung in den Selbstlernphasen. Die Umsetzung der PBL-Methode wird am Beispiel einer der Lerngruppen und der spezifischen Schritte dokumentiert, Lernziele und Arbeitsergebnisse der Lerngruppen werden miteinander verglichen. Eingegangen wird auch auf die spezifischen Herausforderungen der tutoriellen Begleitung bei der Einführung dieser für die Studierenden ungewohnten Lehrmethode. Von der detaillierten Darstellung erhoffen sich die Autorinnen einen Transfergewinn, sodass Lehrende inspiriert werden, PBL für sich zu nutzen. Es folgen die Ergebnisse der Lehrveranstaltungsevaluation. Die standardisierten Erhebungen wurden durch qualitative Erhebungsinstrumente ergänzt. Im Rahmen von KlimaIng konnte eine Begleitforschung aufgesetzt werden, die kurz skizziert wird. Bilanz und Folgerungen aus dem Projekt runden das Kapitel ab.
Sabine Marx, Diana Götze

Fallsammlung zur Lehrveranstaltung „KlimaIng“

Frontmatter

8. Allgemeine Hinweise zur Arbeit mit den Fällen

Auf Basis der vorgestellten Inhalte in den vorangegangenen Kapiteln werden acht Fallbeispiele vorgestellt. Die Fallbeispiele behandeln verschiedene Aspekte der Planung klimagerechter Fabriken, wie beispielsweise Sommerhitze, Starkregen, Hagel oder Sturm. Anschließend werden acht Fallbeispiele näher erläutert und Hinweise zur Anwendung und Bearbeitung der einzelnen Fälle gegeben. Da die Lernziele eine wichtige Rolle bei der Bearbeitung der Problemfälle spielen, werden diese je Fall vorgestellt. Jeder Fall schließt mit Literatur- und Quellenangaben, welche erste Informationen zur Bearbeitung des Falls enthalten.
Uwe Dombrowski, Sabine Marx, Stefan Ernst, Diana Götze, Anne Reimer

Backmatter

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