Las fábricas de aprendizaje representan un entorno de fabricación realista para la educación , la formación y la investigación . En las últimas décadas, se han construido numerosas fábricas de aprendizaje en la academia y la industria. [1]
Definición
El término fábrica de aprendizaje consta de dos palabras. La palabra " aprendizaje " indica el desarrollo de competencias , mientras que la palabra " fábrica " define un entorno de fabricación realista. [2] La definición generalmente aceptada fue acordada dentro del CIRP CWG y publicada en la Enciclopedia CIRP: [3] Según la Academia Internacional de Ingeniería de Producción (CIRP), una fábrica de aprendizaje se define por
- procesos que son auténticos, incluyen múltiples estaciones y comprenden aspectos técnicos y organizativos,
- un entorno que se puede cambiar se asemeja a una cadena de valor real ,
- un producto físico que se está fabricando, y
- un concepto didáctico que comprende el aprendizaje formal, informal y no formal, habilitado por las propias acciones de los alumnos en un enfoque de aprendizaje presencial.
Dependiendo del propósito de la fábrica de aprendizaje, el aprendizaje tiene lugar a través de la enseñanza , la formación y / o la investigación . En consecuencia, los resultados del aprendizaje pueden ser el desarrollo de competencias y / o la innovación. Es deseable un modelo operativo que garantice el funcionamiento sostenido de la fábrica de aprendizaje. [4]
La diferencia entre las fábricas de aprendizaje y las fábricas de modelos es que las fábricas de aprendizaje proporcionan un concepto didáctico y un modelo operativo para la formación.
Historia
El término "fábrica de aprendizaje" se acuñó por primera vez en los EE. UU. En 1994, cuando la National Science Foundation (NSF) otorgó a un consorcio de la Penn State University. Los proyectos de diseño relacionados con la industria se han apoyado en una instalación de 2000 m² con máquinas, herramientas y materiales. Los problemas reales de la industria podrían resolverse en un entorno realista. En 2006, el programa recibió el Premio Gordon a la Innovación en la Educación en Ingeniería de la Academia Nacional de Ingeniería. En Europa, se han diseñado cada vez más fábricas de aprendizaje en la última década. Una de las primeras fábricas de aprendizaje en esta ola es el 'Centro de Productividad Industrial' fundado por el Instituto de Gestión de la Producción, Tecnología y Máquinas Herramientas (Technische Universität Darmstadt), establecido en 2007 (ver sección 3). [1] En 2011, la Iniciativa sobre "Fábricas de Aprendizaje Europeas" se estableció con la 1ª Conferencia sobre Fábricas de Aprendizaje en Darmstadt (Alemania). [5] La iniciativa ha dado lugar a una colaboración europea sobre el tema de las fábricas de aprendizaje. En 2017, la iniciativa decidió incluir fábricas de aprendizaje de todos los continentes y pasó a llamarse 'Asociación Internacional de Fábricas de Aprendizaje'.
Ejemplos de fábricas de aprendizaje existentes [6]
Fábricas de aprendizaje en la academia
TU Darmstadt: Process Learning Factory CiP
En Process Learning Factory, CiP de la Technische Universität Darmstadt se centra en el desarrollo de competencias para la producción ajustada e Industrie 4.0 . Se estableció en 2007. Se simula la entrega de materia prima, maquinado, control de calidad, ensamblaje, empaque y procesos indirectos de manera similar a una pequeña y mediana empresa . Además de las ocho variantes del cilindro neumático , en un área de mecanizado ajustada se implementan requisitos individualizados por el cliente de diferentes medidas. En unos 500 m², los alumnos aplican métodos ajustados y resuelven problemas por propia experiencia. La fábrica de aprendizaje puede mapear diferentes escenarios, desde un entorno de producción derrochador y desequilibrado hasta un estado esbelto y digital. Los 15 módulos de aprendizaje diferentes están estructurados en conceptos básicos lean, elementos básicos lean y pensamiento lean. Dentro de un módulo de aprendizaje, las experiencias prácticas se alternan con la enseñanza teórica. Process Learning Factory CiP es una parte del centro de competencia de PYME para el área del Rin-Meno financiado por el Ministerio Federal de Economía y Energía de Alemania. Con las nuevas tecnologías Industrie 4.0 implementadas, el concepto de lean se amplía. Se implementan diferentes tecnologías, por ejemplo, trazabilidad de productos, asistencia al trabajador, gestión digital del taller, mantenimiento predictivo, milk run 4.0 y AGV. Con cada tecnología implementada se integran nuevos temas para los módulos de aprendizaje. Además, el instituto operativo ha establecido muchas fábricas de aprendizaje para la academia y la industria en todo el mundo. [5] [6] [7]
Technische Universität Wien: fábrica piloto
En TU Wien Pilot Factory se centra en Industrie 4.0. Es un entorno de prueba realista con máquinas reales, cadenas de producción reales y un producto real. En 900 m² se produce una impresora 3D que utiliza el principio del modelado de deposición fundida. Las dimensiones de la impresora se pueden configurar según los requisitos del cliente. Se integran diferentes conceptos de Industrie 4.0, por ejemplo, adaptabilidad de diseño y proceso, un alto grado de interacción hombre-máquina y el uso de análisis de datos para la transparencia y la optimización. El transporte AGV conecta la fabricación con el área de montaje. El material se repone automáticamente. Además, los operadores cuentan con la asistencia de robots colaborativos, sistemas de asistencia, tecnología de sensores y procesamiento de imágenes. [5] [6] [8]
Universidad de Stellenbosch: Stellenbosch Learning Factory
Stellenbosch Learning Factory de la Universidad de Stellenbosch ofrece capacitaciones para operaciones lean, ergonomía y es una plataforma de investigación para Industrie 4.0. Los grupos destinatarios son socios de la industria y estudiantes de ingeniería industrial. Los nuevos desarrollos incluyen una doble titulación M.Sc. Programa con la Universidad de Reutlingen . Los estudiantes alemanes tienen la posibilidad de visitar una escuela de verano. En la fábrica de aprendizaje se integran un sistema de seguimiento y rastreo RFID y una visualización de KPI en tiempo real. El producto de la Universidad Stellenbosch es un tren de escala O. [5]
Universidad de Windsor: iFactory
La iFactory de la Universidad de Windsor tiene los temas principales integrados de productos: aprendizaje de sistemas e Industrie 4.0. Los juegos de mesa y los tensores de cinturón de automóvil se montan en 200 metros cuadrados. El seguimiento de la planificación y programación de procesos y operaciones de producción es posible con etiquetas RFID. El sistema completo es modular y reconfigurable con equipos de FESTO Didactic. El objetivo principal de la fábrica de aprendizaje es la investigación, la enseñanza y la demostración para los estudiantes y la industria. La fábrica de aprendizaje se estableció en 2011 y es la primera de su tipo en América del Norte. [5] [6]
Université du Luxembourg: Laboratorio de excelencia operativa
El Laboratorio de Excelencia Operativa de la Université du Luxembourg es el lugar para que los socios industriales adquieran experiencia práctica en herramientas lean y demuestren nuevas tecnologías relacionadas con la Industria 4.0. Ejemplos de nuevas tecnologías son la integración de RFID, realidad aumentada y manuales digitales. Además se capacita a estudiantes de maestría en ingeniería. La factoría de aprendizaje es una plataforma de retroadaptación de nuevas funcionalidades tecnológicas para desarrollar, analizar y validar su usabilidad en líneas de montaje o desmontaje. El producto de la fábrica de aprendizaje es un perforador. [5]
Technische Universität München: fábrica de aprendizaje para la producción ajustada (LSP)
El enfoque de Learning Factory para la producción ajustada (LSP) en la TU München es la producción ajustada. El producto fabricado es una caja de cambios real con 24 variantes. La instalación consta de un área de reunión, un área de taller kaizen y un área de enseñanza teórica. Se mapean los procesos de logística, montaje, control de calidad y embalaje. Durante el curso se recrea un típico viaje Lean: de una situación insatisfactoria a un estado Lean. La teoría se enseña en espacios de lecciones teóricas. Se ofrecen de cuatro a seis capacitaciones cada año. El equipo móvil se puede transportar a cualquier lugar. [5] [6]
Ruhr-Universität Bochum: Fábrica de aprendizaje LPS
Los temas principales de LPS Learning Factory son la producción ajustada, la Industria 4.0 y la eficiencia de los recursos. Fue establecido en 2009 por la Ruhr Universität Bochum . En 1800 m² se fabrican tapones, soportes para tapones y diversos productos bajo pedido. El entorno de producción incluye varias máquinas herramienta, transportes de carga, estaciones de ensamblaje manual y varios robots industriales. Los temas principales son la producción ajustada, la Industria 4.0 y la eficiencia de los recursos. Cada año 900 alumnos practican ejercicios. Se producen productos reales que se compran para la industria. Además de eso, numerosos proyectos de investigación tienen lugar en la fábrica de aprendizaje, por ejemplo, modelo de madurez de Industrie 4.0, sistemas de asistencia y aprendizaje, sistemas de producción ciberfísicos y robótica industrial. Desde 2018, la fábrica de aprendizaje forma parte del centro de competencia SME 4.0 Siegen. [5] [6] [9]
Fábricas de aprendizaje en la industria
MPS Lernplattform
Desde 2011, la MPS Lernplattform de Daimler AG fabrica diferentes productos en 3000 m² con el tema principal de la producción ajustada. Se utilizan los componentes originales de la producción así como modelos 1:10 con varias simulaciones. Se simula un taller de prensado, un taller de carrocería, un taller de pintura, montaje y logística como partes de la industria del automóvil. Los productos ensamblados se pueden reutilizar después de la capacitación: por ejemplo, unidades de control de techo, parasoles, cubiertas, tapetes o rasgaduras de la habitación. Realizan la formación empleados internos cualificados que cuentan con conocimientos didácticos y una larga experiencia en el área de producción. La formación consta de un 20% de teoría y un 80% de práctica. Se ofrecen más de diez módulos de aprendizaje diferentes para los participantes que aportan conocimientos importantes a su trabajo diario. MPS Lernplattform depende cada vez más de la cooperación con socios externos como TU Darmstadt. [6]
Fábrica de aprendizaje de Festo Scharnhausen
La fábrica de aprendizaje de Festo en Scharnhausen es operada por Festo AG desde 2014 con cuatro temas diferentes: procesamiento mecánico (1), montaje de válvulas y terminales de válvulas (2), automatización y mejora de procesos (4), administración de la fábrica de aprendizaje (4). Las válvulas neumáticas y los terminales de válvulas se fabrican en 220 m² en cuatro salas. Se ofrecen más de cuarenta módulos de aprendizaje en catorce lugares de trabajo diferentes. Los participantes son exclusivamente de Festo, especialmente para la formación de nuevos operadores y la cualificación avanzada de los trabajadores tradicionales. Cada líder de equipo o un especialista de equipo calificado capacita a los operadores por sí mismos. Por lo tanto, se han desarrollado módulos de formación de formadores. Los entrenamientos se desarrollan de forma continua. Se integran nuevos productos, nuevos procesos, nuevos equipos de producción. [6]
Nombre | Operador | País | Producto | Temas principales |
---|---|---|---|---|
Fábrica de aprendizaje de procesos CiP | Universidad Técnica de Darmstadt | Alemania | Cilindro neumático | Producción ajustada e Industrie 4.0 |
Fábrica de demostración de DFA | RWTH Aquisgrán | Alemania | Vehículos de movilidad eléctrica | Industrie 4.0, prototipos e industrialización |
Die Lernfabrik | TU Braunschweig | Alemania | Diverso | Producción sostenible, CPPS, producción urbana |
E | Centro de transmisión | Friedrich-Alexander-University Erlangen Nürnberg | Alemania | Motores electricos | Producción tecnológica |
Fábrica de aprendizaje de logística ESB | Escuela de negocios ESB Reutlingen | Alemania | Scooter de ciudad y accesorios | Diseño, implementación, optimización y digitalización de sistemas de montaje y logística parcialmente automatizados |
ETA-Fábrica | PTW, TU Darmstadt | Alemania | Placa de control para bomba hidráulica, combinación de engranaje y eje | Eficiencia energética, flexibilidad energética |
Fábrica de aprendizaje de Festo Scharnhausen | Festo AG | Alemania | Válvulas neumáticas y terminales de válvulas | Capacitaciones orientadas al lugar de trabajo, Industria 4.0 y producción ajustada |
iFactory | Universidad de Windsor | Canadá | Juegos de escritorio, tensor de cinturón | Productos integrados: aprendizaje de sistemas, Industria 4.0 |
IFA-Learning Factory | Leibnitz Universität Hannover | Alemania | Helicóptero y componentes | Planificación de fábrica, producción ajustada, PPC |
Fábrica de aprendizaje integrada | Universidad del Ruhr Bochum | Alemania | Perforadora de percusión | Colaboración de desarrollo y producción de productos |
Fábrica de PLOMO | Universidad Tecnológica de Graz | Austria | Scooter | Lean Management, Eficiencia energética, Operaciones ágiles, Digitalización |
LEAN-Fábrica | Fraunhofer IPK, TU Berlín, ITCL GmbH | Alemania | Tabletas farmacéuticas | Gestión eficiente |
Fábrica de aprendizaje e innovación (LIF) | TU Viena | Austria | Coche tragamonedas | Planificación integrada de productos y procesos, optimización de las operaciones de fabricación y montaje |
Fábrica de aprendizaje aIE | Universidad de Stuttgart | Alemania | Juego de herramientas de escritorio | Producción ajustada y gestión de la calidad |
Learning Factory Global Production Karlsruhe | Instituto de tecnología de Karlsruhe | Alemania | Accionamiento eléctrico | Producción ajustada, planificación de montaje, Industrie 4.0 |
Lernfabrik für Schlanke Production (LSP) | TU München | Alemania | Engranajes | Filosofía Lean, montaje Lean |
Fábrica de LMS | Universidad Patras | Grecia | Diverso | Formación, educación |
Fábrica de aprendizaje LPS | Ruhr-Universität Bochum | Alemania | Tapón de botella, soporte de tapón de botella, varios productos a pedido | Producción ajustada, Industrie 4.0, eficiencia de recursos, participación de los trabajadores, mano de obra 4.0 |
MPS Lernplattform | Daimler AG | Alemania | Diferentes productos | Inclinarse |
Fábrica de aprendizaje de MTA Sztaki Gyor | MTA Sztaki | Hungría | Piezas de trabajo falsas reciclables | Aspectos CPPS |
Laboratorio de excelencia operativa | Universidad de Luxemburgo | Luxemburgo | Perforadora | Producción ajustada, Industrie 4.0 |
Fábrica piloto Industrie 4.0 | TU Viena | Austria | impresora 3d | Virtualización de fábrica, fabricación adaptativa, ensamblaje ciberfísico y logística |
Mini fábrica inteligente | Universidad Libre de Bolzano | Italia | Cilindro neumático, llave de impacto neumática | Sistemas de fabricación inteligentes, automatización |
Fábrica de aprendizaje Stellenbosch | Universidad Stellenbosch | Sudáfrica | Juego de trenes en escala O | Operaciones ajustadas, ergonomía, Industrie 4.0 |
Enfoque de la planificación y el diseño orientados a las competencias
El concepto de fábricas de aprendizaje ofrece potencial a los enfoques didácticos y técnicos anteriores. A través del entorno realista, los alumnos están más motivados y se facilita el desarrollo de competencias. Basado en Problemas , basado en proyectos es posible el aprendizaje basado en la investigación o. El aprendizaje orientado a la acción da como resultado ventajas significativas en comparación con los métodos de enseñanza tradicionales. [10] Los métodos, innovaciones y tecnologías se pueden transferir a la industria con mayor facilidad. Mediante el aprendizaje de las fábricas, los alumnos pueden aplicar métodos en un entorno de producción realista sin el efecto negativo de detener las líneas de producción en su propia empresa. [11]
Las fábricas de aprendizaje están diseñadas en tres niveles de diseño: [6]
- En el nivel macro, se diseña el programa educativo completo y el entorno físico de la fábrica con los elementos de la fábrica. Incluye la infraestructura socio-técnica (el entorno de producción, los procesos de producción, el producto y los empleados). En el proceso de diseño deben incluirse los objetivos de aprendizaje, los grupos destinatarios y otras partes interesadas.
- Los diferentes módulos de aprendizaje están diseñados a nivel meso. Cada módulo de aprendizaje puede utilizar diferentes partes del entorno de la fábrica de aprendizaje. El proceso de aprendizaje debe estructurarse en este nivel de diseño.
- El nivel micro se centra en los escenarios de aprendizaje dentro de un módulo de aprendizaje. Los escenarios de aprendizaje se clasifican en partes exploratorias, experimentales, sistematizadoras o reflexivas. Los objetivos de aprendizaje determinan el escenario de aprendizaje. La preparación de la fábrica de aprendizaje en sí debe considerarse en este nivel de diseño, así como el apoyo al aprendizaje, el material de aprendizaje, el medio de aprendizaje y el producto de aprendizaje.
Se pueden ver más detalles sobre el proceso de diseño de las fábricas de aprendizaje en la disertación de Michael Tisch con el título “Modellbasierte Methodik zur kompetenzorientierten Gestaltung von Lernfabriken für die schlanke Produktion”. [12]
Limitaciones de las fábricas de aprendizaje
El concepto de fábrica de aprendizaje también es limitado. La planificación, el desarrollo, la construcción y el funcionamiento de las fábricas de aprendizaje requieren recursos financieros y de personal. Las fábricas de aprendizaje físico necesitan espacio en una instalación. Las máquinas, los lugares de trabajo y otros elementos de la fábrica deben comprarse y mantenerse. Los socios y el personal deben estar dispuestos y ser capaces de participar en una fábrica de aprendizaje. La sostenibilidad debe asegurarse a través de un modelo operativo. Además, las fábricas de aprendizaje mapean secciones limitadas de entornos de producción. Una sola fábrica de aprendizaje no puede proporcionar un entorno general adecuado para todos los desafíos en la academia y la industria. Se abordan sectores industriales específicos, temas abordados, procesos de producción únicos, departamentos de la empresa y grupos destinatarios. Las capacidades de mapeo de las fábricas de aprendizaje son limitadas. [11]
Ver también
- Fabricación
- Producción Lean
- Competencia
- Industrie 4.0
Referencias
- ^ a b ABELE E, CHRYSSOLOURIS G, SIHN W, METTERNICH J, ELMARAGHY H, SELIGER G, SIVARD G, ELMARAGHY W, HUMMEL V, TISCH M, SEIFERMANN S, CIRP Annals - Tecnología de fabricación (ed.), Fábricas de aprendizaje para el futuro -investigación y educación orientadas a la fabricación (en alemán) (66 ed.), págs. 803-826CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ WAGNER P, PRINZ C, WANNÖFFEL M, KREIMEIER D, 5a Conferencia patrocinada por el CIRP sobre fábricas de aprendizaje, Procedia CIRP (ed.), Learning Factory for Management, Organization and Workers 'Participation (en alemán) (32 ed.), Págs. 115-119CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ ABELE E, Enciclopedia CIRP de Ingeniería de Producción (ed.), Factor de aprendizaje (en alemán)
- ^ ABELE E, METTERNICH J, TISCH M, CHRYSSOLOURIS G, SIHN W, ELMARAGHY H, HUMMEL V, RANZ F, 5a Conferencia patrocinada por el CIRP sobre las fábricas de aprendizaje, Procedia CIRP (ed.), Fábricas de aprendizaje para la investigación, la educación y la capacitación ( en alemán), págs.1 a 6CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ a b c d e f g h "Web del IALF" . Asociación Internacional de Fábricas de Aprendizaje . 2019-08-21.
- ^ a b c d e f g h yo j ABELE E, METTERNICH J & TISCH M (20 de octubre de 2018), Springer International Publishing (ed.), Learning Factories - Concepts, Guidelines, Best-Practice Examples (en alemán), ISBN 9783319922607
- ^ ENKE J, GLASS R, KREß A, HAMBACH J, TISCH M, METTERNICH J (2018), Procedia Manufacturing (ed.), Industrie 4.0 - Competencias para un sistema de producción moderno: un plan de estudios para las fábricas de aprendizaje (en alemán), págs. 276-272CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ SIHN W, GERHARD D, BLEICHER F (2012), Sihn W, Jäger A (Eds.). 2n Conferencia sobre fábricas de aprendizaje: producción competitiva en Europa a través de la educación y la formación (ed.), Visión e implementación de la fábrica de aprendizaje e innovación de la Universidad Tecnológica de Viena (en alemán), págs. 160-177CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ KREIMEIER D, PRINZ C, MORLOCK F (2012), Zeitschrift für wirtschaftlichen Fabrikbetrieb (ZWF) (ed.), Lernfabriken in Deutschland: Praktisches Lernen in einer Fertigungsumgebung zur Schulung von Ganzheitlichen 7kCS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ CACHAY J, WENNEMER J, ABELE E, TENBERG R (2012), Procedia — Social and Behavioral Sciences (ed.), Study on Action-Oriented Learning with a Learning Factory Approach (en alemán), págs. 1144-1153CS1 maint: varios nombres: lista de autores ( enlace )
- ^ a b TISCH M, METTERNICH J (2017), Procedia Manufacturing (ed.), Potenciales y límites de las fábricas de aprendizaje en investigación, transferencia de innovación, educación y formación (en alemán), págs. 1355-1375
- ^ Tisch M (2018), Modellbasierte Methodik zur kompetenzorientierten Gestaltung von Lernfabriken für die schlanke Produktion (en alemán), Shaker Verlag, ISBN 978-3-8440-5824-6
enlaces externos
- Asociación Internacional de Fábricas de Aprendizaje
- Fábrica de aprendizaje de procesos CiP