ラーニングファクトリーは、教育、トレーニング、研究のための現実的な製造環境を表しています。過去数十年間、学術界と産業界に数多くのラーニングファクトリーが建設されてきました。[ 1 ]
ラーニングファクトリーという用語は2つの単語から成り立っています。「ラーニング」は能力開発を意味し、「ファクトリー」は現実的な製造環境を定義します。[ 2 ]一般的に受け入れられている定義は、CIRP CWG内で合意され、CIRP百科事典に掲載されています。[ 3 ]国際生産技術アカデミー(CIRP)によると、ラーニングファクトリーは次のように定義されます。
学習工場の目的に応じて、学習は教育、訓練、研究などを通じて行われます。その結果、学習成果は能力開発やイノベーションとなる可能性があります。学習工場の持続的な運営を保証する運用モデルが望ましいです。[ 4 ]
学習工場とモデル工場の違いは、学習工場が教育的な概念と訓練のための運用モデルを提供する点にある。
「学習工場」という用語は、1994年に米国で初めて造語されました。当時、米国国立科学財団(NSF)はペンシルベニア州立大学のコンソーシアムに助成金を授与しました。産業関連の設計プロジェクトは、機械、工具、材料を備えた2000平方メートルの施設でサポートされました。産業の実際の問題は、現実的な環境で解決することができました。2006年、このプログラムは、工学教育における革新性に対して、米国工学アカデミーのゴードン賞を受賞しました。ヨーロッパでは、過去10年間でますます多くの学習工場が設計されています。この波の最初の学習工場の1つは、2007年に設立された生産管理、技術、工作機械研究所(ダルムシュタット工科大学)によって設立された「産業生産性センター」です(セクション3を参照)。[ 1 ] 2011年には、ダルムシュタット(ドイツ)で第1回学習工場会議が開催され、「ヨーロッパ学習工場」イニシアチブが設立されました。[ 5 ]このイニシアチブは、学習工場というテーマに関するヨーロッパの協力関係につながりました。2017年、このイニシアチブはすべての大陸の学習工場を含めることを決定し、「国際学習工場協会」と改名しました。
出典:[ 6 ]
ダルムシュタット工科大学のプロセス学習ファクトリーCiPは、リーン生産方式とインダストリー4.0の能力開発に重点を置いています。2007年に設立されました。原材料の供給、機械加工、品質管理、組み立て、梱包、および間接プロセスは、中小企業と同様にシミュレートされます。空気圧シリンダーの8つのバリエーションに加えて、さまざまな測定の顧客個別要求がリーン機械加工エリアで実装されます。約500平方メートルのスペースで、学習者はリーン手法を適用し、自身の経験に基づいて問題を解決します。学習ファクトリーは、無駄が多く不均衡な生産環境からリーン状態、デジタルリーン状態まで、さまざまなシナリオをマッピングできます。15の異なる学習モジュールは、リーンの基本、リーンの中核要素、リーン思考で構成されています。学習モジュール内では、実践的な経験と理論的な講義が交互に行われます。プロセス学習ファクトリー CiP は、ドイツ連邦経済エネルギー省が資金提供するライン・マイン地域の中小企業能力センターの一部です。新たに導入されたインダストリー 4.0 テクノロジーにより、リーンの概念が拡張されます。製品トレーサビリティ、作業員支援、デジタルショップフロア管理、予知保全、ミルクラン 4.0、AGV など、さまざまなテクノロジーが導入されています。導入された各テクノロジーにより、学習モジュールに新しいトピックが統合されます。さらに、運営機関は、世界中の学術機関や産業界向けに多くの学習ファクトリーを設立しています。[ 5 ] [ 6 ] [ 7 ]
TU Wien のパイロット ファクトリーは、インダストリー 4.0 に焦点を当てています。実際の機械、実際の生産チェーン、実際の製品を備えた現実的なテスト環境です。900 m 2のスペースで、溶融堆積モデリングの原理を使用する 3D プリンターが製造されています。プリンターの寸法は、顧客の要件に合わせて構成できます。さまざまなインダストリー 4.0 コンセプトが統合されています。たとえば、プロセスとレイアウトの適応性、高度な人間と機械の相互作用、透明性と最適化のためのデータ分析の使用などです。AGV 搬送により、製造エリアと組立エリアが接続されます。材料は自動的に補充されます。さらに、オペレーターは協働ロボット、支援システム、センサー技術、画像処理によって支援されます。[ 5 ] [ 6 ] [ 8 ]
ステレンボッシュ大学のステレンボッシュ・ラーニング・ファクトリーは、リーンオペレーション、人間工学のトレーニングを提供し、インダストリー4.0の研究プラットフォームとなっています。対象グループは、産業界のパートナーと産業工学の学生です。新しい開発には、ロイトリンゲン大学とのダブルディグリー修士課程プログラムが含まれます。ドイツの学生はサマースクールに参加することができます。ラーニング・ファクトリーには、RFID追跡システムとリアルタイムKPI可視化が統合されています。ステレンボッシュ大学の製品はOゲージの鉄道模型セットです。[ 5 ]
ウィンザー大学の iFactory は、統合製品システム学習とインダストリー 4.0 を主なテーマとしています。デスクセットと自動車用ベルトテンショナーは 200 平方メートルで組み立てられます。RFID タグを使用して、プロセスの追跡、生産作業の計画とスケジューリングが可能です。システム全体はモジュール式で、FESTO Didactic の機器を使用して再構成できます。学習工場の主な目的は、学生と産業界向けの研究、教育、およびデモンストレーションです。学習工場は 2011 年に設立され、北米で初めてのものです。[ 5 ] [ 6 ]
ルクセンブルク大学のオペレーショナル・エクセレンス・ラボは、産業界のパートナーがリーンツールを実際に体験し、インダストリー4.0に関連する新技術を実証する場です。新技術の例としては、RFID、拡張現実、デジタルマニュアルの統合などが挙げられます。さらに、工学修士課程の学生もここで訓練を受けています。ラーニングファクトリーは、組立ラインや分解ラインで新しい技術的機能を開発、分析、検証するためのプラットフォームです。ラーニングファクトリーの製品は、穴あけパンチです。[ 5 ]
ミュンヘン工科大学のリーン生産学習ファクトリー(LSP)は、リーン生産に重点を置いています。製造される製品は、24種類のバリエーションを持つ実際のギアボックスです。施設は、組立エリア、カイゼンワークショップエリア、理論教育エリアで構成されています。プロセス、ロジスティクス、組立、品質管理、およびパッケージングがマッピングされています。コース中は、典型的なリーンジャーニー、つまり不満足な状況からリーンな状態への道のりが再現されます。理論は理論レッスンの枠で教えられます。トレーニングは毎年4~6回提供されます。移動式設備は任意の場所に輸送できます。[ 5 ] [ 6 ]
LPSラーニングファクトリーの主なテーマは、リーン生産方式、インダストリー4.0、および資源効率です。2009年にルール大学ボーフムによって設立されました。1800 m 2でボトルキャップ、ボトルキャップホルダー、およびさまざまな受注生産品が製造されています。生産環境には、さまざまな工作機械、荷物搬送装置、手動組立ステーション、およびさまざまな産業用ロボットが含まれています。主なテーマは、リーン生産方式、インダストリー4.0、および資源効率です。毎年900人の学生が演習を行っています。産業界向けに購入された実際の製品が生産されています。さらに、ラーニングファクトリーでは、インダストリー4.0成熟度モデル、支援および学習システム、サイバーフィジカル生産システム、産業用ロボットなど、多数の研究プロジェクトが行われています。2018年以来、ラーニングファクトリーはSME 4.0コンピテンスセンタージーゲンの一部となっています。[ 5 ] [ 6 ] [ 9 ]
P2O -Labは、ドレスデン工科大学の敷地内にある110平方メートルの学習工場です。 [ 10 ]モジュール化、デジタル化、人工知能の分野からのソリューションアプローチに基づいて、P2O-Labは、ほぼバイナリー製品ライフサイクルを持つ非常に変動の激しい市場に対応するための次のステップを調査しています。[ 11 ] P2O -Labは、そのためにはどのような要件、モデル、方法、ツールを満たす必要があるかを自問しています。付随するユーザーストーリーとして、目標は、製品注文から直接、既存のプラントモジュールから適切なプロセスを導出し、評価し、実装することです。現在の研究からの知見は、その後、ドレスデン工科大学の電気工学部の教育に反映されます。さらに、学生や外部の人々は、ワークショップやインターンシップのコンテキストでP2O-Labで実践的な経験を積む機会があります。
2011年以来、ダイムラーAGのMPS Lernplattformは、リーン生産方式を主なテーマとして、 3000m2の敷地でさまざまな製品を製造しています。実際の生産部品と、いくつかのシミュレーションを備えた1:10モデルが使用されています。自動車産業の構成要素として、プレス工場、車体工場、塗装工場、組立工場、物流工場がシミュレーションされています。組み立てられた製品は、トレーニング後に再利用できます。たとえば、ルーフ制御ユニット、サンバイザー、カバー、フロアマット、ルームテイルなどです。教育学の背景知識と生産分野での長期経験を持つ資格のある社内従業員がトレーニングを実施します。トレーニングは、理論20%と実践80%で構成されています。参加者が日々の業務に重要な洞察を得られるよう、10種類以上の学習モジュールが提供されています。MPS Lernplattformは、ダルムシュタット工科大学などの外部パートナーとの協力にますます依存しています。[ 6 ]
シャルンハウゼンにあるフェスト・ラーニング・ファクトリーは、2014年からフェストAGによって運営されており、機械加工(1)、バルブおよびバルブ端末組立(2)、自動化およびプロセス改善(4)、ラーニング・ファクトリーの管理(4)の4つの異なるテーマを扱っています。220m²の4つの部屋で空気圧バルブとバルブ端末が製造されています。14の異なる作業場で40以上の学習モジュールが提供されています。参加者はフェスト社員のみで、特に新規オペレーターのトレーニングと既存従業員の高度な資格取得を目的としています。各チームリーダーまたは資格のあるチームスペシャリストがオペレーターを自らトレーニングします。そのため、「トレーナー養成」モジュールが開発されました。トレーニングは継続的に開発されています。新製品、新プロセス、新生産設備が統合されています。[ 6 ]
学習工場の概念は、従来の教育的および技術的なアプローチに可能性をもたらします。現実的な環境を通して、学習者のモチベーションが高まり、能力開発が促進されます。問題解決型、プロジェクト型、または研究型の学習が可能です。行動指向型の学習は、従来の教授法と比較して大きな利点をもたらします。[ 12 ]方法、イノベーション、およびテクノロジーを産業界に容易に移転できます。学習工場を通して、学習者は自社の生産ラインを停止させるという悪影響を受けることなく、現実的な生産環境で方法を適用できます。[ 13 ]
学習工場は3つの設計レベルで設計されています。[ 6 ]
学習ファクトリーの設計プロセスの詳細については、Michael Tisch の「Modellbasierte Methodik zur kompetenzorientierten Gestaltung von Lernfabriken für die schlanke Produktion」というタイトルの論文で見ることができます。[ 14 ]
学習工場の概念にも限界があります。学習工場の計画、開発、建設、運営には、資金と人材が必要です。物理的な学習工場には施設内のスペースが必要です。機械、作業場、その他の工場要素を購入し、維持する必要があります。パートナーと従業員は、学習工場に参加する意思と能力が必要です。持続可能性は、運営モデルを通じて確保する必要があります。さらに、学習工場は生産環境の限られた部分をマッピングします。単一の学習工場では、学術界と産業界のすべての課題に適した一般的な環境を提供することはできません。特定の産業分野、対象となるトピック、単一の生産プロセス、企業部門、および対象グループが対象となります。学習工場のマッピング能力には限界があります。[ 13 ]