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Lehrmodul speziell zu Karakuri/LCA an der NORDAKADEMIE

Karakuri/LCA (LCA= Low Cost Automation) ist eine Form der Automation, die ohne Antriebe, Sensoren, Strom, Druckluft oder Programmierung auskommt. 

Stattdessen werden Muskelkraft, Hebelgesetze und Schwerkraft genutzt. Da sich die Physik eben nicht austricksen lässt, gibt es zwar auch Anwendungen, bei denen zusätzlich herkömmliche Antriebe genutzt werden – doch dabei handelt es sich um eine spezielle Variante, die auch als „hybrides Karakuri/LCA“ bezeichnet wird. Neben ihrer Wirtschaftlichkeit spricht auch der Nachhaltigkeitsaspekt für die Methode: So entfällt nicht nur der Stromverbrauch. Zusätzlich können die Komponenten bei Nutzung eines modularen Baukastensystems nach dem Gebrauch stets wiederverwendet werden. Während Karakuri/LCA in der japanischen Industrie große Beliebtheit genießt, ist die Lean-Methode in Europa deutlich weniger bekannt. Prof. Dr.-Ing. Volker Ahrens, der an der NORDAKADEMIE Hochschule der Wirtschaft lehrt, widmet sich in Forschung und Lehre ausführlich Karakuri/LCA und möchte das Bewusstsein für die zahlreichen Vorteile wecken. Darüber haben wir bereits in einem Beitrag berichtet. Zusätzlich hat er das bislang einzige Lehrformat entwickelt, das sich ausschließlich diesem Thema widmet. Im Wahlpflichtmodul „Karakuri“, in dessen Zentrum die Entwicklung einer eigenen Karakuri/LCA-Anlage steht, nutzen die Studierenden das Profilrohrsystem D30 von item.

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Einzigartige Lernerfahrung in Sachen Karakuri/LCA

Das erstmals im Wintersemester 2020/21 angebotene Wahlpflichtmodul richtet sich an alle Studierenden in Bachelor-Studiengängen an der NORDAKADEMIE in Elmshorn. Es basiert auf dem Konzept des Problem-Based Learning (PBL), das sich auf die Forschungen des US-amerikanischen Philosophen und Pädagogen John Dewey stützt. Hierbei geht es um die selbstständige Lösung eines Problems: „Gerade wenn man ausprobieren und Fehler machen darf, lernt man einfach viel mehr. Das steigert auch die Motivation deutlich. Da bietet sich Karakuri/LCA ganz besonders an. Dazu betreiben wir an der NORDAKADEMIE auch didaktische Forschung, vor allem hinsichtlich des Einsatzes von Objekten“, sagt Professor Ahrens. Damit ist gemeint, dass Objekte einen Aufforderungscharakter besitzen und somit Handlungen und Lernprozesse auslösen. In dieser Hinsicht ist Karakuri/LCA im Vorteil gegenüber Cardboard Engineering. Während bei Letzterem Modelle entstehen, die erst noch mit dem passenden Material realisiert werden müssen, lassen sich die Ergebnisse von Karakuri/LCA direkt einsetzen. „Damit kann ich den Entwicklungsprozess deutlich verkürzen. Das ist natürlich für Unternehmen ein großer Nutzen“, so Professor Ahrens weiter.

Man merkt, dass item sehr breit aufgestellt ist. Das und die Modularität der item Komponenten waren ein großer Vorteil. Wir konnten alles miteinander kombinieren.

Alle Teilnehmer des Wahlpflichtmoduls absolvieren ein duales Studium. Daher soll die Veranstaltung auch dazu dienen, einen Technologietransfer in die Unternehmen zu leisten. Die angehenden Wirtschaftsingenieure Nico Behrens, Tim Brübach und Jan Kruse gehören zum ersten Jahrgang, der das Modul belegen konnte. Nach einer kurzen theoretischen Einführung zu den Grundlagen ging es direkt in die Praxis: „Professor Ahrens meinte zu uns: Schaut doch mal, ob ihr etwas in eurem Leben oder Arbeitsalltag findet, bei dem man Karakuri/LCA sinnvoll einsetzen kann“, sagt Jan Kruse. Dabei standen unter anderem verschiedene Profilrohre, Verbinder, Lager, Rollbahnen sowie Feder- und Seilzüge aus dem item Lean Production Systembaukasten zur Verfügung. „Man merkt, dass item sehr breit aufgestellt ist. Die Modularität der item Komponenten war ein entscheidender Vorteil. Wir konnten alles miteinander kombinieren“, betont Nico Behrens. Gemeinsam einigten sich die 13 Teilnehmer darauf, mit einem Augenzwinkern ein technisch anspruchsvolles Projekt anzugehen: Die Karakuri/LCA-Anlage sollte einen Kasten alkoholfreies Bier transportieren sowie Flaschen aus diesem herausnehmen und schließlich öffnen.

Die Karakuri/LCA-Anlage auf Basis des Profilrohrsystems D30 erledigt ihre Aufgaben ausschließlich auf Basis physikalischer Prinzipien.

Kreative Lösungsfindung im Team: Karakuri/LCA in der Praxis

In drei Gruppen machten sich die Teilnehmer eifrig ans Werk: „Der Fokus lag klar auf aktivem Ausprobieren und lebendigem Austausch. Es ging darum, einfach anzufangen und zu schauen, wie weit man kommt und auf welche Herausforderungen man stößt“, sagt Herr Kruse. Folgendermaßen muss man sich den Aufbau der Anlage vorstellen: Der Kasten wird auf eine gesenkte Rollenbahn gegeben. Durch die Schwerkraft und die schräge Ebene erreicht der Kasten am Ende der Rollenbahn eine Art „Lift“. Dieser trägt über Umlenkrollen dazu bei, dass er zuerst gegen ein Brett mit Magneten fährt, wo die Flaschen mit den Kronkorken hängen bleiben. Im Anschluss fährt der Lift mit dem leeren Kasten nach unten und stoppt an einem Anschlag. Daraufhin wirft die kippbare Ebene den Kasten aus. Sobald der Lift mit dem leeren Kasten den Anschlag berührt, wird ein schwerkraft- oder muskelkraftbetriebener Aktor bedient, der das Magnetbrett mit den daran befindlichen Flaschen freigibt. Das Magnetbrett fährt am Ende erneut eine schiefe Ebene herunter und streift die Flaschen an einem Anschlag ab.

Das Wahlpflichtmodul ‚Karakuri‘ ist ein voller Erfolg und sollte weiterhin für die Studierenden der NORDAKADEMIE angeboten werden.

Obwohl zur Vollendung des Projekts am Ende ein wenig die Zeit fehlte, tat dies dem Lerneffekt keinen Abbruch. Trial and Error gehört schließlich fest zum Konzept. Im Vordergrund stehen die generelle Einführung in die Welt von Karakuri/LCA sowie wertvolle Praxiserfahrungen in puncto mechanischer Automation und Teamorganisation. Im Anschluss galt es, die Erfahrungen in gemeinsam erstellten Hausarbeiten zu reflektieren. Grundsätzlich hat die Methode bei allen Teilnehmern durch ihre Zugänglichkeit und ihren Facettenreichtum einen bleibenden Eindruck hinterlassen. Dabei ist ihnen auch bewusst geworden, dass Karakuri/LCA aufgrund der Unabhängigkeit von Energieträgern gerade für Entwicklungsländer eine bemerkenswerte Option darstellt. Auch für das Wahlpflichtmodul haben sie nur lobende Worte: „Das Wahlpflichtmodul ‚Karakuri‘ ist ein voller Erfolg und sollte weiterhin für die Studierenden der NORDAKADEMIE angeboten werden. Die angestrebte Verbindung der Theorie mit der Praxis wird beispiellos umgesetzt, nicht zuletzt durch das starke Engagement von Herrn Professor Ahrens“, fasst Herr Brübach zusammen.

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