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1 impuls 20 Projektergebnisse Materialien Tagungen Dokumente European Training in Coordinate Metrology Components of a training concept for Coordinate Metrology: Situation Curriculum Methodology Training system Experiences Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c Albert Weckenmann Prof. Liam Blunt, BSc. (Hons) PhD Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Beetz

2 European Training for Coordinate Metrology Components of a training concept for Coordinate Metrology Situation Curriculum Methodology Training system Experiences Abstract Coordinate metrology is an important part of quality assurance. Due to its flexibility and precision the application of coordinate metrology constantly increases. According to that flexibility the operator of a coordinate measuring machine has to possess a comprehensive, multidisciplinary knowledge in order to gain certain measurement results. Since in most countries no occupational profile Metrologist and in consequence no vocational education exist in manufacturing metrology, the employees have to gain these competencies during advanced vocational training courses. Therefore, different concepts exist on national level. But they do not feature a comparable qualification. The European training concept for coordinate metrology defines a well-funded and European-wide harmonised concept for impartment of metrological competence and of machine-independent basic knowledge for coordinate metrology. For this purpose EU- KOM is based on a user-oriented blended learning approach that combines self-directed learning in a learning platform and attendance-based workshops. The concept comprises three target qualifications, whose levels are set up in accordance to the prior level: CMM-User, CMM-Operator and CMM-Expert. This brochure describes the development of the training concept as well as the development of training materials and the performance of pilot training courses in the scope of the Leonardo da Vinci pilot project EUKOM European Training for coordinate metrology. Specific is that this brochure comprises both an English and a German description. Ex ante, it has to be annotated that the training concept, which is developed within the project EUKOM, is also relevant for apprentices as additional qualification. Thus, the terms training and advanced vocational training are not differentiated in the following. Kurzfassung Die Koordinatenmesstechnik ist eine feste Größe in der Qualitätssicherung. Aufgrund ihrer Flexibilität und Präzision steigt der Einsatz der Koordinatenmesstechnik kontinuierlich. Aufgrund dieser Flexibilität muss der Anwender eines Koordinatenmessgeräts über umfangreiches, multidisziplinäres Wissen verfügen, um sichere Messergebnisse erzielen zu können. Da in den meisten Ländern kein Berufsbild Messtechniker und somit keine Berufsbildung für die industrielle Messtechnik existiert, müssen Werker diese Kompetenzen in beruflichen Weiterbildungsmaßnahmen erwerben. Dazu existieren bereits verschiedene nationale Konzepte, die aber keine vergleichbare Qualifikation bieten. Das Europäische Ausbildungskonzept für die Koordinatenmesstechnik definiert ein fundiertes, europaweit harmonisiertes Konzept zur Vermittlung von Messgeräte-unabhängigem Basiswissen der Koordinatenmesstechnik sowie von messtechnischer Kompetenz. Dabei basiert EUKOM auf einem Anwenderorientierten Blended-Learning Ansatz, der selbstgesteuertes Lernen in einer Lernplattform und Präsenzworkshops kombiniert. Das Ausbildungskonzept beinhaltet drei aufeinander aufbauende Zielqualifikationen: CMM-User, CMM-Operator und CMM-Expert. Diese Broschüre beschreibt die Entwicklung des Ausbildungskonzepts sowie Trainingsmaterialien und die Durchführung von Pilotanwendungen im Rahmen des Leonardo da Vinci Pilotprojektes EUKOM Europäische Ausbildung für die Koordinatenmesstechnik. Besonders ist, dass die Broschüre sowohl eine englische als auch eine deutsche Beschreibung enthält. Vorab sei angemerkt, dass das im Rahmen von EU- KOM entwickelte Weiterbildungskonzept auch als Zusatzqualifikation für Auszubildende relevant ist. Daher werden im Folgenden die Begriffe Aus- und Weiterbildung nicht ausdifferenziert verwendet.

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4 Table of contents Inhaltsverzeichnis 1 Introduction Project EUKOM Users Needs Analysis Contents of the educational concept Design of the educational concept Consequences to the training concept Definition of the learning contents Structure of the training concept Contents of the curriculum Selection of an appropriate methodology Philosophy of learning The training methodology Organisational framework of the training concept Training structure Prerequisites for attendance Pilot training courses Procedure and results Summary Project evaluation strategy and platform evalue Evaluation strategy Implementation on the platform evalue Summary Valorisation strategies Training standard EUKOM association Basis for certification Conclusion Acknowledgement Definition of learning modules of the training levels Level 1: EUKOM-CMM-User Level 2: EUKOM-CMM-Operator Level 3: EUKOM-CMM-Expert References Addresses of project partners Einführung Projekt EUKOM Bedarfsanalyse Inhalte des Ausbildungskonzepts Gestaltung des Ausbildungskonzepts Auswirkungen auf das Ausbildungskonzept.9 4 Definition der Lerninhalte Struktur des Ausbildungskonzepts Inhalte des Curriculums Auswahl einer geeigneten Methodik Philosophie des Lernens Ausbildungsmethodik Organisatorischer Rahmen des Ausbildungskonzepts Schulungsstruktur Teilnahmevoraussetzungen Pilotanwendungen Vorgehen und Ergebnisse Resümee Projektevaluationsstrategie und -plattform evalue Evaluationsstrategie Implementierung der Plattform evalue Zusammenfassung Valorisierungsstrategie Ausbildungsstandard EUKOM Organisation Zertifizierungsgrundlage Zusammenfassung Danksagung Definition der Lernmodule der Ausbildungsstufen Stufe 1: EUKOM-CMM-User Stufe 2: EUKOM-CMM-Operator Stufe 3: EUKOM-CMM-Expert Literaturnachweis Adressen der Projektpartner...25

5 1 Introduction Albert Weckenmann, Sebastian Beetz The precondition for success of a company is the efficient application of methods and strategies of quality management, which allows the manufacturing of high-quality products. Decisions in quality management are mainly based on knowledge about manufactured workpieces, which are gained by measurements. Therefore, it is essential to achieve accurate and precise measurement results in order to prevent that inappropriate measures are taken based on erroneous assumptions. Since the tolerances for manufacturing continuously became smaller, whereas the complexity of workpieces increases, capable measuring techniques have to be applied in order to achieve measurement results with a sufficient precision. Due to their universality and flexibility, the application of coordinate measuring machines (CMM s) constantly increases. In addition to measurement of lengths in three dimensions, CMM s are applied to determine geometrical deviations on workpieces or to digitise unknown surfaces. In particular CMM s are used for measurement tasks with high demands on accuracy. But also measurement results of CMM s are affected by deviations and uncertainties. Measurement deviations in coordinate metrology are caused by the operator, environment, workpiece and CMM. It can be assumed that the influencing factors operator environment machine have a relative importance of approximately 100:10:1 in causing deviations [2]. Nowadays, the influence of the CMM s on the measurement uncertainty is downright very small, due to highly sophisticated machine technology, back tracing of the CMM s to national and international standards and application of powerful compensation software. In addition, influences of the workpiece and the environment can be minimised by appropriate measures, e.g. by temperature soaking of the workpiece and clamping, considering expected form deviations of the workpiece surface or, by elimination of environmental influences in an air-conditioned measurement room. In contrast, there are currently no sufficient possibilities to reduce the operator s influence. This influence is also caused by the operator s motivation and the applied elaborateness, but mainly by the operator s skills and experiences. For execution of measurement tasks with a CMM comprehensive and multidisciplinary knowledge is required, e.g. in mathematics, physics, design engineering and manufacturing technology, as well as specific knowledge about function and construction of the CMM, figure 1. In order to reduce dependence upon measurement results from an operator and thus to advance the accuracy of the results it is necessary to provide the required knowledge to the operator in such way that it can be applied during the execution of measurement tasks. manufacturing, engineering Figure 1: technical drawing, tolerances, CAD CMM knowledge hardware + software In order to improve this situation, several activities are under development or exist already, which offer manufacturer-independent training in coordinate mebasics of metrology knowledge of standards geometry statistics, mathematics operating computers quality management Knowledge required from an operator of a CMM Since in most countries, even in Germany, no occupational profile Metrologist and in consequence no vocational education exists in manufacturing metrology, the employees have to gain the competencies required for competent execution of measurement tasks during job-accompanying measures. This knowledge acquisition can be carried out while the participation in attendance-based training courses or by self-conducted learning using books and the Internet as well as during the exchange of experiences with competent colleagues. Manufacturer-dependent training in most cases does not fulfil the requirements of a comprehensive education. In these trainings, the main focus is on the operation of proprietary hardware and software. But generally no fundamentals in metrology or metrological competencies are taught. 2

6 1 Einführung Albert Weckenmann, Sebastian Beetz Die Anwendung effizienter Methoden und Strategien des Qualitätsmanagements zur Herstellung qualitativ hochwertiger Produkte ist die Grundlage für den Erfolg jedes Unternehmens. Entscheidungen im Bereich des Qualitätsmanagements basieren dabei hauptsächlich auf durch Messungen erworbene Kenntnisse über die produzierten Werkstücke. Daher sind exakte und verlässliche Messergebnisse unentbehrlich, wenn es darum geht, ungeeignete Maßnahmen zu vermeiden. Da Produktionstoleranzen stetig kleiner werden, bei gleichzeitiger Komplexitätssteigerung der Werkstücke, müssen fähige Messmethoden zum Einsatz kommen, um Messergebnisse hinreichender Genauigkeit zu erzielen. Aufgrund ihrer Universalität und Flexibilität werden Koordinatenmessgeräte (KMG) immer häufiger eingesetzt. Neben dreidimensionaler Längenmessung werden KMG auch zur Bestimmung geometrischer Abweichungen und Digitalisierung unbekannter Flächen herangezogen. Ihr Haupteinsatzgebiet sind Messaufgaben mit hohen Genauigkeitsansprüchen. Allerdings sind auch Messungen mit einem KMG Abweichungen und Unsicherheiten unterworfen. Messabweichungen werden in der Koordinatenmesstechnik durch den Anwender, die Umgebung, das zu messende Werkstück und das KMG selbst verursacht, wobei man etwa von Einflussfaktoren im Verhältnis von bis zu 100:10:1 (Anwender Umgebung Maschine) ausgehen kann [2]. Heute ist der Einfluss der KMG auf die Messunsicherheit aufgrund hoch entwickelter Maschinentechnologie, Rückführung der KMG auf nationale und internationale Normale und leistungsfähiger Software zur Fehlerkompensation ausgesprochen gering. Darüber hinaus können die Einflüsse von Werkstück und Umwelt durch geeignete Maßnahmen minimiert werden, bspw. durch Temperierung von Werkstück und Fixierung, durch Berücksichtigung der zu erwartenden Formabweichung der Werkstückoberfläche oder durch Eliminierung von Umgebungseinflüssen in einem klimatisierten Messlabor. Im Gegensatz dazu gibt es derzeit keine zufrieden stellende Methode, um den Einfluss des Anwenders zu reduzieren, welcher auch von dessen Motivation und Sorgfalt, hauptsächlich aber seiner Kompetenz und Erfahrung abhängt. Für die Durchführung von Messungen mit einem KMG sind umfassendes und fachübergreifendes Wissen, unter anderem in Mathematik, Physik, Konstruktions- und Produktionstechnik, sowie spezielles Wissen über Funktion und Aufbau der KMG nötig, Bild 1. Um die Abhängigkeit des Messergebnisses vom Anwender zu mindern und damit die Messgenauigkeit zu verbessern, ist es erforderlich, dem Anwender das notwendige Wissen so zu vermitteln, dass es während der Durchführung von Messungen angewendet werden kann. Bild 1: Grundlagen der Messtechnik Technische Zeichnung, Toleranzen, CAD KMG-Wissen Hardware + Software Normenkenntnisse Geometrie Statistik, Mathematik Qualitätsmanagement Computeranwendung Fertigungstechnik Erforderliches Wissen für die KMG-Bedienung Da in den meisten anderen Ländern, wie in Deutschland, kein Berufsbild Messtechniker existiert und es daher auch keine Berufsbildung im Bereich der Fertigungsmesstechnik gibt, müssen sich die Werker die nötigen Kompetenzen durch arbeitsbegleitende Maßnahmen aneignen. Dieser Wissenserwerb kann durch Teilnahme an Präsenzseminaren, selbstständiges Lernen anhand von Büchern und Internet oder Erfahrungsaustausch mit erfahrenen Kollegen erfolgen. Von den Maschinenherstellern angebotene Kurse entsprechen meist nicht den Anforderungen an eine umfassende Ausbildung, da dabei das Hauptaugenmerk beim Bedienen herstellerspezifischer Hard- und Software liegt. Grundlagen der Messtechnik oder messtechnische Kompetenz werden üblicherweise außen vorgelassen. Um eine Verbesserung dieser Situation zu erreichen, werden verschiedene herstellerunabhängige Kurse 2

7 trology. But such training is only available on a national level in some European countries. In Germany, the AUKOM project has been launched to promote machine-independent training for CMM operators [2]. Within the project, which was performed at the Chair Quality Management and Manufacturing Metrology (QFM) at the University Erlangen- Nuremberg in co-operation with a project accompanying working group of industrial partners, a training concept for a manufacturer-independent basic training in coordinate metrology was developed, figure 2. Nowadays, after the completion of the project the association AUKOM offers the training in coordinate metrology according to the concept. Consequently the association takes sole professional responsibility for training sessions and leaves the execution of the training to qualified teachers, acknowledged by the association. (France) or BEVAN (United Kingdom). But all these concepts vary in focused aspects of coordinate metrology and do not serve as a comparable and European-wide acknowledged training. Furthermore, they only refer to attendance-based training. The restricting condition of this training form is that learners have to come together at a certain place and time. The training courses are not available to the learners just in time. Moreover, the absence of the learners from their workplace causes high costs for the employers. In a European perspective, training in coordinate metrology is inhomogeneous and not comparable. However, employees and employers would profit from a unique and innovative European training standard in this area of expertise. Clearly the AUKOM concept is proved as popular in Germany but at present does not operate on a European-wide basis. Additionally the AUKOM concept is paper based and requires face-to-face learning. These aspects make it not applicable to selfconducted learning or sophisticated web-based delivery, now a growing form of self-conducted learning. There are also other training courses in Europe promoted e.g. by the CMM Club (Italy), INSACAST Figure 2: The AUKOM concept of the three levels of CMM operator training 3

8 zur Koordinatenmesstechnik vorbereitet oder bereits angeboten, welche jedoch nur auf nationaler Ebene in einigen europäischen Ländern verfügbar sind. In Deutschland wurde das Projekt AUKOM ins Leben gerufen, um Geräte-unabhängige Schulungen für KMG bereit zu stellen [2]. Im Rahmen dieses vom Lehrstuhl Qualitätsmanagement und Fertigungsmesstechnik (QFM) der Universität Erlangen-Nürnberg in Zusammenarbeit mit einem begleitenden Industriearbeitskreis durchgeführten Projekts wurde ein Konzept für die Hersteller-unabhängige Grundausbildung in der Koordinatenmesstechnik ausgearbeitet, Bild 2. Nach Abschluss des Projekts bietet nun ein Verein die Ausbildung in Koordinatenmesstechnik gemäß dem Konzept AUKOM an. Der Verein trägt die alleinige Fachverantwortung für die Schulungen. Die Durchführung erfolgt daher durch ausgebildete, vom Verein anerkannte Trainer. Das Projekt AUKOM hat sich in Deutschland als offensichtlicher Erfolg erwiesen, wird aber nicht europaweit betrieben. Die Unterweisung erfolgt außerdem nur basierend auf Skripten und erfordert Frontalunterricht. Daher ist es nicht für selbstständiges Lernen oder anspruchsvolle internetbasierte Lernkonzepte, welche eine immer populärere Form des eigenständigen Lernens darstellen, geeignet. Andere europäische Ausbildungskurse werden bspw. vom CMM Club (Italien), von INSACAST (Frankreich) oder von BEVAN (Großbritannien) angeboten. Diese variieren aber in ihren Inhalten zur Koordinatenmesstechnik und bieten damit keine vergleichbare und europaweit anerkannte Ausbildung. Sie sind außerdem auf Frontalunterricht ausgerichtet. Die Einschränkungen dieser Lernform sind der vorgeschriebene Ortund Zeitpunkt für die Kursdurchführung. Zudem sind die Kurse nicht bedarfsorientiert verfügbar. Darüber hinaus erfordern sie die Entfernung vom Arbeitsplatz und damit verbundene Mehrkosten für das jeweilige Unternehmen. Auf europäischer Ebene gibt es somit keine homogene und vergleichbare Ausbildung in der Koordinatenmesstechnik. Werker wie Arbeitgeber könnten jedoch von einem einheitlichen und innovativen europäischen Ausbildungsstandard auf diesem Fachgebiet profitieren. Bild 2: Das AUKOM-Konzept mit drei Ausbildungsstufen für die KMG-Anwender 3

9 2 Project EUKOM Albert Weckenmann, Sebastian Beetz Based on the experiences of previous projects and indicated needs for a European-wide harmonised training in coordinate metrology the project EUKOM was initiated. The objective of the EUKOM project submitted 2002 within the Leonardo da Vinci framework of pilot projects was establishment of a comprehensive European training concept in coordinate metrology that fulfils the aspects of lifelong learning. This objective includes the following intentions: Definition of a European-wide comparable and high-class qualitative educational level in coordinate metrology. Preparation of European-wide homogeneous training materials. Provision of a European-wide e-learning facility for metrologists who would not otherwise have access to training provision. Foundation of a European association, which promotes education in coordinate metrology European-wide. Within the project, an innovative learning arrangement for coordinate metrology should be developed using new web-based learning strategies. This arrangement should enable a European-wide homogeneous and comparable, high-quality training of CMM operators that finally contributes to a European-wide acknowledgement of acquired skills by issuing a certificate. To ensure wide acceptance of the EUKOM project across existing and new EU member states, a consortium was built, which reflected partners experienced in the delivery of metrology training and partners giving a representative geographical spread across the EU and Europe. Besides experts in coordinate metrology, the consortium consists of experts for learning psychology and pedagogic. The project was submitted and coordinated by Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. A. Weckenmann, head of the Chair QFM that is a highly respected and experienced group in both metrology and training. friend. The full list of partners and their representatives is contained in table 1: Table 1: Partners of the EUKOM consortium Institute Coordination University Erlangen-Nuremberg, Chair Quality Management and Manufacturing Metrology, Erlangen, Germany Partners Vienna University of Technology, Department for Interchangeable Manufacturing and Industrial Metrology, Vienna, Austria University Erlangen-Nuremberg, FIM-Psychology, Institute Psychology I, Erlangen, Germany University of Huddersfield, Centre for Precision Technologies, School of Computing & Engineering, Huddersfield, United Kingdom Technical University of Cluj- Napoca, Centrul Regional De Metrologie Industriala Cluj, Cluj-Napoca, Romania University of Bielsko-Biała, Dept. of Manufacturing Technology and Automation, Bielsko-Biała, Poland Interstate University of Applied Sciences of Technology Buchs, Institute Quality Technology, Buchs, Switzerland Representatives Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. Albert Weckenmann Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Beetz Prof. Dr. techn. P. Herbert Osanna Prof. Dr. techn. Numan Durakbasa Dr. techn. Ali Afjehi- Sadat Dr.-Phil. Walter F. Kugemann Dr. Dipl.-Psych. Jürgen Großmann Prof. BSc. Ph.D. Liam Blunt BEng, MSc Adelle Waterworth Prof. Marius Bulgaru, Ph.D. Msc. Ph.D. Lucia Ioana Bolboaca Dr. Eng. Wladyslaw Jakubiec Dr. Eng. Wojciech Plowucha Prof. Dr.-Ing. Claus P. Keferstein Dipl.-Ing. (FH) Michael Marxer Scientific advisor Technical University of Prof. Dr. techn. L. De Denmark, Dept. of Manufacturing Engineering and Man- Chiffre agement, Lyngby, Denmark The project consortium is completed by a scientific advisor, who supports the project work as a critical 4

10 2 Projekt EUKOM Albert Weckenmann, Sebastian Beetz Basierend auf den Erfahrungen aus früheren Projekten und dem erkennbaren Bedarf eines europaweit abgestimmten Ausbildungskonzepts für die Koordinatenmesstechnik wurde das Projekt EUKOM ins Leben gerufen. Die 2002 im Rahmen des Bildungsprogramms Leonardo da Vinci vorgetragene Zielsetzung von EUKOM ist der Aufbau eines umfassenden europäischen Ausbildungskonzepts für die Koordinatenmesstechnik, welches den Ideen des lebenslangen Lernens gerecht wird. Konkret beinhaltet dies folgende Vorhaben: Entwicklung eines europaweit vergleichbaren, qualitativ hochwertigen Ausbildungsniveaus in der Koordinatenmesstechnik. Erstellen europaweit einheitlicher Lernmaterialien. Bereitstellen einer europaweiten elearning Plattform für Messtechniker, die ansonsten keinen Zugang zu Ausbildungseinrichtungen hätten. Gründung eines europäischen Vereins zur europaweiten Förderung der Ausbildung in der Koordinatenmesstechnik. Mit Hilfe dieses Projektes sollte eine innovative Lernumgebung für die Koordinatenmesstechnik unter Einbeziehung neuer internetbasierter Lernstrategien entwickelt werden. Diese Umgebung soll die europaweit einheitliche, vergleichbare und hochwertige Ausbildung von KMG-Anwendern ermöglichen, welche letztendlich zur europaweiten Anerkennung der erlangten Fähigkeiten durch Ausstellung eines Zertifikats führt. Um eine weit reichende Akzeptanz des Projekts EUKOM in alten und neuen EU-Mitgliedsstaaten zu sichern, wurde ein Konsortium gebildet, welches sowohl die Anliegen der Partnerstaaten mit Erfahrung auf dem Gebiet der messtechnischen Ausbildung, als auch die anderer, repräsentativ verteilt über das Gebiet der EU bzw. Europa, widerspiegelte. Neben Experten für Koordinatenmesstechnik besteht das Konsortium aus Experten für Lernpsychologie und Pädagogik. Vorgeschlagen und koordiniert wurde das Projekt von Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. A. Weckenmann, Leiter des hoch angesehenen Lehrstuhls QFM, dessen Mitarbeiter sowohl mit der Messtechnik, als auch mit der Ausbildung auf diesem Gebiet vertraut sind. Das Projektkonsortium wird durch einen wissenschaftlichen Berater vervollständigt, welcher es in der Rolle eines kritischen Freundes unterstützt. Folgende Tabelle enthält die Liste aller beteiligten Partner: Tabelle 1: Partner des EUKOM-Projektkonsortiums Institute Koordination Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl Qualitätsmanagement und Fertigungsmesstechnik, Erlangen, Deutschland Partner Technische Universität Wien, Abteilung für Austauschbau und Messtechnik, Wien, Österreich Universität Erlangen-Nürnberg, FIM-Neues Lernen, Institut Psychologie I, Erlangen, Deutschland Universität Huddersfield, Zentrum für Präzisiontechnologien, School of Computing & Engineering, Huddersfield, Großbritannien Technische Universität Cluj- Napoca, Regionales Zentrum für industrielle Messtechnik, Cluj-Napoca, Rumänien Universität Bielsko-Biała, Abt. Fertigungstechnologie und Automatisierung, Bielsko-Biała, Polen Interstaatliche Hochschule für Technik Buchs NTB, Institut Qualitätstechnologie, Buchs, Schweiz Vertreter Prof. Dr.-Ing. Dr.h.c. Albert Weckenmann Dipl.-Ing. (FH) Sebastian Beetz Prof. Dr. techn. P. Herbert Osanna Prof. Dr. techn. Numan Durakbasa Dr. techn. Ali Afjehi- Sadat Dr.-Phil. Walter F. Kugemann Dr. Dipl.-Psych. Jürgen Großmann Prof. BSc. Ph.D. Liam Blunt BEng, MSc Adelle Waterworth Prof. Marius Bulgaru, Ph.D. Msc. Ph.D. Lucia Ioana Bolboaca Dr. Eng. Wladyslaw Jakubiec Dr. Eng. Wojciech Plowucha Prof. Dr.-Ing. Claus P. Keferstein Dipl.-Ing. (FH) Michael Marxer Wissenschaftlicher Berater Technische Universität Dänemark, Abt. Produktions- Chiffre Prof. Dr. techn. L. De technik und -management, Lyngby, Dänemark 4

11 3 Users Needs Analysis Albert Weckenmann, Teresa Werner, Sebastian Beetz The initial work of the project required a Europe-wide survey of user needs, as it was fundamental to the properly targeted and efficient development of a training concept. The contents of a training course for coordinate metrology are dependent upon a number of criteria that were addressed and assessed by the survey. Gathering information about user needs was conducted via anonymous questionnaires that required information about personal experiences in the field of coordinate metrology, possible contents of an educational training and attitude of the target group towards use of non-conventional teaching methods, especially e-learning-systems. The contact was made by the project partners. 3.1 Contents of the educational concept In order to collect the demands of prospective CMM users, target group of users were being interviewed. The target group consisted of three categories: Beginners, who are just starting their occupation in the field of coordinate metrology even if they probably have already worked in other areas of metrology and who need an adequate basic education. Advanced learners, who already have experience in the use of coordinate measuring machines, but want to improve their knowledge. Persons, who are not actually involved in the measurement process but have to work with measurement data and therefore need sufficient basic knowledge. The interview partners were questioned as possible users of educational training and also as possible experts in the area of coordinate metrology, due to the fact that they may have suitable professional experience which could positively influence the training concept. These interviews provided easy identifying and discussion of demands on content and design of an educational concept for coordinate metrology Personal data of interviewees The interview subjects were decided with help of the participating project partners, who gathered data from many countries all over Europe. The mostly male (91.8%) interviewees came from Germany (28.2%), Romania (25.9%), Poland (15.3%), Austria (12.9%), Great Britain (9.4%) and Switzerland (8.2%), figure 3. Figure 3: Switzerland 8,2% Great Britain 9,4% Austria 12,9% Poland 15,3% Germany 28,2% Romania 25,9% Regional distribution of interviewees Regarding the educational background, college level educated (64.7%) easily outweighed high school level (27.1%). Accordingly, many interviewees were professionals in higher positions as engineers (48.2%), foremen or technicians (30.6%), figure 4. Figure 4: Certified Worker 21,1% Foreman/ Technician 30,6% Engineer 48,2% Professional distribution of interviewees This distribution of highly qualified interviewees compared to other industry sections such as manufacturing corresponds well with the currently common situation in coordinate metrology. Although the high proportion of residents of new members of the European Union is higher than the average, it does not falsify the data, because enterprises that use coordinate metrology have to satisfy the same standards in measurement there as they do in Western Europe. Therefore the collected data represent the whole investigated group of employees across Europe. 5

12 3 Bedarfsanalyse Albert Weckenmann, Teresa Werner, Sebastian Beetz Erste Projektaktivität war eine europaweite Erhebung der Anforderungen der Anwender nötig, da Kenntnisse darüber grundlegend für die gezielte und effiziente Entwicklung des Ausbildungskonzepts sind. Die Inhalte eines Ausbildungskurses in der Koordinatenmesstechnik hängen von einer Reihe Kriterien ab, welche in Befragungen angesprochen und erfasst werden sollten. Die Anwenderanforderungen wurden anhand anonymer Befragungen gesammelt, wobei der Kontakt zu den Befragten über die einzelnen Projektpartner hergestellt wurde. Die Fragen bezogen sich auf persönliche Erfahrungen mit der Koordinatenmesstechnik, mögliche Inhalte eines Ausbildungskonzepts und die Haltung der Zielgruppen zu unkonventionellen Lernmethoden, besonders elearning-systemen. 3.1 Inhalte des Ausbildungskonzepts Um die Anforderungen angehender KMG-Anwender zusammenzutragen, wurden Personen aus 3 Zielgruppen befragt: Anfänger, die am Beginn ihrer Beschäftigung im Bereich der Koordinatenmesstechnik stehen selbst wenn sie schon vorher in anderen Bereichen der Messtechnik gearbeitet haben und daher angemessenes Grundlagenwissen benötigen. Fortgeschrittene, die bereits Erfahrung mit der Bedienung von Koordinatenmessgeräten haben, ihr Wissen aber erweitern wollen. Personen, die nicht in den Messprozess integriert sind, aber mit Messdaten arbeiten und daher über ausreichende Grundkenntnisse verfügen müssen. Die Interviewpartner wurden nicht nur als potentielle Nutzer des Ausbildungskonzepts, sondern auch als mögliche Experten auf dem Gebiet der Koordinatenmesstechnik befragt, da deren diesbezügliches Wissen positiven Einfluss auf das Konzept nehmen kann. Die Interviews ermöglichten das einfache Identifizieren und Besprechen inhaltlicher und gestalterischer Anforderungen an das Ausbildungskonzept Persönliche Daten der Befragten Die Themen der Befragungen wurden mit den beteiligten Projektpartnern abgestimmt, die Daten aus ganz Europa zusammentrugen. Die überwiegend männlichen (91,8%) Befragten kamen aus Deutschland (28,2%), Rumänien (25,9%), Polen (15,3%), Österreich (12,9%), Großbritannien (9,4%) und der Schweiz (8,2%), Bild 3. Bild 3: Schweiz 8,2% Großbritannien 9,4% Österreich 12,9% Polen 15,3% Regionale Verteilung der Befragten Deutschland 28,2% Rumänien 25,9% Den Bildungsstand betreffend gab es weitaus mehr Befragte mit Hochschulreife (64,7%) als mit mittlerem Abschluss (27,1%). Demgemäß viele waren Berufstätige in höheren Positionen wie Ingenieure (48,2%), Meister oder Techniker (30,6%), Bild 4. Bild 4: Facharbeiter 21,1% Meister/ Techniker 30,6% Berufliche Verteilung der Befragten Ingenieure 48,2% Die Zusammensetzung der hoch qualifizierten Befragten verglichen mit anderen Bereichen der Industrie wie der Produktion entspricht dem aktuell vorherrschenden Bild in der Koordinatenmesstechnik. Obwohl der Anteil an Bewohnern der neuen EU- Mitgliedstaaten überdurchschnittlich ist, verfälscht das die Erhebung nicht, da Unternehmen, welche Koordinatenmesstechnik anwenden, dort dieselben Anforderungen erfüllen müssen wie in Westeuropa. Daher repräsentieren die gesammelten Daten die gesamte untersuchte Zielgruppe quer durch Europa. 5

13 3.1.2 Specifications of present activities The working domain of the targeted users varied widely, but there was a majority working in the field of quality control (18.8%) and research (15.3%). This also becomes apparent in the processed tasks that belong mainly to metrology (34.1%) and quality management (31.8%). There were a wide spread of the period of time interviewees have been in their present position, but most have been employed in coordinate metrology for less than five years (60.2%). Consequently the targeted group could be regarded as a potential target group for advanced training courses. Instructional courses prior to their employment were commonly not very extensive. More than half of the operators were not trained at all. The training was mostly provided in short courses by manufacturers of the measuring machines. Therefore, this training cannot be regarded as basic education, but merely an introduction to the use of the CMM. Advanced user training, also mainly provided by the manufacturers, was attended by 64.7%, figure 5. Figure 5: Advanced training Basic training 0% 20% 40% 60% 80% 100% Attended CMM training levels Accordingly, this education was rarely acknowledged outside the interviewees own enterprise (11.8%), on a national (8.5%) or international (4.3%) level. As a result, the wish for an international acknowledged certificate was very strong (75.3%), figure 6. Manufacturer-related acknowledged Nationally acknowledged Internationally acknowledged Interest in internationally acknowledged training Figure 6: 0% 20% 40% 60% 80% 100% State and interest in acknowledged training The underestimated relevance of basic training also was showed in the treatment of new employees. They were mostly acquainted with their tasks by learning the usage of the machine from experienced colleagues or by attending a course held by the manufacturer (88.5%), while only few were given basic training in theoretical aspects (16.1%). Therefore, the interviewees judged their own abilities to be rather more practical than theoretical, what made it exceedingly hard for them to measure complex parts, that cannot be measured using standard procedures. In order to avoid these problems and improve competencies instructional courses were established, in which the required knowledge was taught. Prospects of a basic education therefore mainly included the fundamentals needed to carry out forthcoming tasks such as basics of metrology in general, geometry and skills in the handling and interpretation of technical drawings. As this was considered only as a basis, for continuing training a deeper level of knowledge was desired and that training should cover general knowledge rather than practice on machine handling. The gathered data clearly showed that accredited basic training was badly needed. Though this education should be oriented to the users needs and tasks, emphasis will have to be placed on the teaching of basic knowledge, because that is where currently the largest shortcomings exist Specifications of training contents Based on the user needs survey the need for an element of basic metrology knowledge for those involved in the use of coordinate metrology was reflected in the specification for the learning content of the training concept. A big deal of attention will have to be paid to informatics and mathematics with coordinate systems, geometry, and trigonometry as well as vector analysis. CMM users will also need knowledge of different probing systems and general metrology. More experienced users must additionally know about projections, symmetry and geometry, as well as about the interpretation of technical drawings and the specified tolerances. With trainees moving from user to operator level, a profound basic knowledge of mathematics and experience in the use of computers is required for advanced CMM learning. The analysis also shows that CMM users not only want to know about contents directly associated with and needed for their daily work, but wish to extend their knowledge beyond that. 6

14 3.1.2 Angaben zur bisherigen Tätigkeit Das Arbeitsgebiet der befragten Zielgruppen war sehr breit gefächert, wobei aber die meisten in der Qualitätssicherung (18,8%) und Forschung (15,3%) tätig waren. Das wird auch bei den täglichen Aufgaben deutlich, welche zum Großteil der Messtechnik (34,1%) und dem Qualitätsmanagement (31,8%) zuzuschreiben sind. Die Befragten machten sehr unterschiedliche Angaben zu dem Zeitraum, welchen sie in der aktuellen Position verbracht haben, bei vielen waren es aber weniger als 5 Jahre (60,2%). Daraus ergibt sich, dass die befragte Personengruppe insbesondere Zielgruppe für den Fortgeschrittenenkurs ist. Einführungskurse zu Beginn ihrer Tätigkeit waren durchgehend weniger intensiv. Über die Hälfte der KMG-Anwender wurden überhaupt nicht geschult. Wenn doch, waren es meist nur Kurse der Messgerätehersteller, welche keine Grundlagen, sondern nur die Benutzung der KMG erklärten. An Kursen für fortgeschrittene Benutzer, die auch hauptsächlich von den Herstellern angeboten wurden, nahmen 64,7% der Befragten teil, Bild 5. weiterführende Ausbildung Bild 5: Grundausbildung 0% 20% 40% 60% 80% 100% Besuchte Ausbildungen Demgemäß wurde die Ausbildung kaum außerhalb der jeweiligen Unternehmen (11,8%), auf nationaler (8,5%) oder internationaler Ebene (4,3%) anerkannt. Daraus ergibt sich der starke Wunsch nach einem international anerkannten Zertifikat (75,3%), Bild 6. Bild 6: Hersteller-bezogen anerkannt national anerkannt international anerkannt Interesse an international anerkannter Ausbildung 0% 20% 40% 60% 80% 100% Stand u. Interesse an anerkannter Ausbildung Die unterschätzte Relevanz von Grundkursen zeigte sich auch im Umgang mit neu Eingestellten, die meistens mit ihren Aufgaben vertraut gemacht wurden, indem sie den Umgang mit den Geräten von erfahrenen Kollegen lernten oder einen Herstellerkurs besuchten (88,5%), während nur 16,1% theoretische Grundlagen erlernten. Die Befragten schätzten ihr eigenes Können daher mehr praktisch als theoretisch ein, was ihnen bei der Messung komplexer Werkstücke, welche nicht mit Standardvorgehensweisen gemessen werden können, Schwierigkeiten bereitet. Um solche Probleme zu vermeiden und die Fähigkeiten der Mitarbeiter zu verbessern, wurden Einsteigerkurse eingeführt, in denen das benötigte Wissen vermittelt wurde. Als Grundwissen wurden dabei hauptsächlich diejenigen Kenntnisse erachtet, welche für die zukünftigen Aufgaben wichtig waren, also Grundlagen der Messtechnik, Geometrie und Wissen um die Handhabung und Interpretation von technischen Zeichnungen. Da dies nur die Basis bildet, sollte eine Weiterbildung für tiefer gehendes Wissen sorgen und anstatt auf praxisorientierten Maschinenumgang auch auf allgemeine Themen eingehen. Diese Daten offenbaren die enorme Wichtigkeit eines anerkannten Grundkurses, welcher sich zwar an den Anwenderanforderungen orientieren sollte, dessen Hauptaugenmerk jedoch auf der Vermittlung von Grundkenntnissen liegen muss, da hier die größten Lücken bestehen Angaben zu Schulungsinhalten Basierend auf der Bedarfsanalyse wurde der Lernbedarf zu grundlegenden messtechnischen Belangen bei den Angaben zu Lerninhalten des Ausbildungskonzepts deutlich. Besondere Aufmerksamkeit muss der Informatik und Mathematik mit Koordinatensystemen, Geometrie, Trigonometrie und Vektoranalysis geschenkt werden. KMG-Bediener benötigen darüber hinaus Wissen zu verschiedenen Messkopfsystemen und allgemeiner Messtechnik, während fortgeschrittene Anwender außerdem über Projektion, Symmetrie, Geometrie und die Interpretation technischer Zeichnungen und darin spezifizierter Toleranzen informiert sein müssen. Wenn die Lernenden von der Bediener- zur Anwenderebene aufsteigen, sind für diese fortgeschrittene KMG-Ausbildung fundiertes Mathematikwissen und Erfahrungen mit Computern unabdingbar. Die Analyse verdeutlicht darüber hinaus, dass KMG-Anwender nicht nur an direkt mit ihrem Aufgabenbereich in Verbindung stehenden, sondern auch an weiterführenden Themen interessiert sind. 6

15 3.1.4 Difficulties with present knowledge In order to know, what issues must be addressed by the training; interviewees were asked about their difficulties in practice. The answers showed that executed measurements and their interpretation often gave reason to discussions with clients (82.5%), thus affecting the works quality. Additionally, hardly any users and clients knew enough about the current state of standardisation (20%). Although economical aspects were identified as of great importance in most enterprises (71.3%), rationalisation schemes, such as using external programs, were difficult to implement fully, because only a few users were able to handle programs of their colleagues without problems (16.5%), although the documentation of measuring results and programs were mostly felt to be working well. Also, the interpretation of technical drawings, including identification of the features to be measured, caused problems (52.2%), just as the choice of an appropriate measuring strategy (60.8%). Thus there were often discussions, as to whether a measured feature was properly identified and measured, figure 7. Economical aspects Discussions with customers Insufficient knowledge of standards Use of external prepared programs Interpretation of technical drawings Definition of measurement strategies Figure 7: Conformance with specifications 0% 20% 40% 60% 80% 100% Problems that occur during daily work Consequently, a renewing of user s knowledge was thought to be helpful generally, especially in the field of statistics (70.7%), figure 8. In contrast, handling of measuring devices causes fewer problems, knowledge concerning the handling of manual devices was readily available and most of the interviewees had experience in the use of CMMs (96.3%). Main tasks were the measurement of rotationally symmetrical parts with repeated measurements. An advanced use of the measuring results mostly meant quality inspections (88.9%). However, worker self-inspections (63.5%), regulating process control (53.8%) and statistical process control (57.6%) were also routinely performed. The knowledge dealing with the measurement process capability (49.4%) was less widespread. Equally, testing of inspection device ability (41.3%) was rarely carried out. Knowledge of the calculation of measurement uncertainty was very limited (11.5%), as were methods for reducing uncertainty. Thus it is not astonishing, that results often differed from those of colleagues (56.5%), without users being aware of possible reasons for these deviations Consequences to the training contents The survey identified a lot of problems with the interpretation of measuring results, which do not result from insufficient abilities of the users to handle their CMMs or other devices, but from a lack of basic knowledge. This has to be abolished by better basic education and regular advanced training as important preconditions for acceptable measuring results. The user needs survey proved to be very informative with regard to specific needs of CMM users. Their attitude to further training was found to be favourable as their desire to extend their knowledge was evident. Overall the results, along with AUKOM and project partners experiences, were used to guide the consequent development of the EUKOM training package. Physics Statistics Mathematics 3.2 Design of the educational concept Optimal success in learning necessitates the design of the education package to be oriented to the needs and wishes of the target group, which were detected by the user needs survey. Computer use 0% 20% 40% 60% 80% 100% Figure 8: Use of further training or refreshment 7

16 3.1.4 Probleme mit derzeitigem Wissen Um in Erfahrung zu bringen, welche Themen im Ausbildungskonzept zu berücksichtigen sind, wurde die Zielgruppe zu Problemen in der Praxis befragt. Die Antworten zeigten, dass durchgeführte Messungen und deren Interpretation oft Anlass zu Diskussionen mit Kunden gaben (82,5%), was die Arbeitsqualität verschlechterte. Kaum ein Anwender oder Kunde wusste über den aktuellen Normungsstand Bescheid (20%). Obwohl wirtschaftliche Aspekte bei den meisten als sehr wichtig angesehen werden (71,3%), waren Rationalisierungsmaßnahmen, wie der Einsatz externer Programme, schwer zu realisieren. Obwohl Messergebnisdokumentation und Programme von den meisten als gut funktionierend bezeichnet wurden, waren nur wenige in der Lage, die Programme ihrer Kollegen ohne Probleme zu nutzen (16,5%). Auch die Interpretation technischer Zeichnungen, einschließlich der Identifizierung der Messelemente, bereitete Probleme (52,2%), wie auch die Wahl einer geeigneten Messstrategie (60,8%). Deshalb wurde häufig darüber diskutiert, ob ein Messelement richtig identifiziert und gemessen wurde, Bild 7. wirtschaftliche Aspekte Diskussionen mit Kunden Bild 7: Ungenügende Normenkenntnisse Verwendung extern erstellter Programme Interpretation von Zeichnungen Festlegen von Messstrategien Übereinstimmung mit Spezifikationen 0% 20% 40% 60% 80% 100% Probleme bei der täglichen Arbeit Physik Statistik Daher wurde die Auffrischung des Wissensstandes als hilfreich angesehen, insbesondere was Statistik betrifft (70,7%), Bild 8. Im Gegensatz dazu bereitete die Handhabung der Messgeräte weniger Probleme, Wissen über den Umgang mit Prüfmitteln war abrufbar und die meisten Befragten hatten Erfahrung mit der Bedienung von KMG (96,3%). Hauptaufgaben waren Mehrfachmessungen an rotationssymmetrischen Teilen. Eine weiterführende Verwendung der Messergebnisse findet häufig bei Qualitätskontrollen statt (88,9%). Es wurden aber auch regelmäßig Werkerselbstprüfungen (63,5%), Prozessregelungen (53,8%) und statistische Prozesskontrollen (57,6%) durchgeführt. Seltener waren Kenntnisse über die Ermittlung der Messprozessfähigkeit (49,4%), sowie das Bestimmen der Prüfmittelfähigkeit (41,3%). Sehr begrenzt waren das Wissen zur Bestimmung der Messunsicherheit (11,5%) und Methoden zur Unsicherheitsminimierung. Es ist daher nicht erstaunlich, dass die Ergebnisse oft von denen der Kollegen abwichen (56,5%), ohne dass man sich möglicher Ursachen bewusst war Auswirkungen für die Lerninhalte Die Befragung hat viele Probleme mit der Interpretation von Messergebnissen aufgedeckt, welche nicht aus unzureichendem Können der Anwender im Umgang mit ihren KMG resultieren, sondern mangelnde Grundkenntnisse zur Ursache haben. Diesem Zustand muss durch eine bessere Grundausbildung und regelmäßige Aufbaukurse begegnet werden, da nur so die Voraussetzungen für akzeptable Messergebnisse geschaffen werden können. Die Erhebung hat sich als sehr informativ erwiesen, was die spezifischen Anforderungen der KMG-Anwender betrifft und verdeutlicht, dass sie weitergehende Schulungsmaßnahmen aufgrund ihres Wunsches nach Ausweitung ihres Wissens befürworten würden. Alles in allem wurden die Ergebnisse zusammen mit den Erfahrungen aus AUKOM und Projekten der anderen Partner genutzt, um die konsequente Ausarbeitung des EUKOM Ausbildungspakets zu steuern. Mathematik Computeranwendung 0% 20% 40% 60% 80% 100% Bild 8: Nutzung von Weiterbildung und Auffrischung 3.2 Gestaltung des Ausbildungskonzepts Der optimale Lernerfolg hängt entscheidend von einer Gestaltung ab, die sich an den Anforderungen und Wünschen, die in der Bedarfsanalyse von der Zielgruppe geäußert wurden, orientiert. 7

17 3.2.1 General specifications Most of the interviewees had hitherto participated only in one training session (42.5%) that was mainly held as a block seminar (70.6%) and took place in the training centres of machine manufacturers (55.3%). This training mainly focussed on using the machine and gave no background information. This kind of educational training was only preferred by some (36.0%), while mixed forms were very popular. These included computer training as well as traditional teaching methods, either by computational exercises (81.5%) or by a partially computational teaching of the learning matter, the so called blended learning (45.5%). Learning methods based solely on a computer were only preferred by a few (11.9%). The wish for contact with other students was apparent, probably as self-controlled learning is desired less than participating in training or study in groups, figure 9. Conventional Lectures and computational exercises Figure 9: Blended learning Learning only with a computer 0% 20% 40% 60% 80% 100% Preferred type of training The conclusion of the figure above is that the best means of training should be seminars. Many of those questioned were prepared to work on in their spare time (54.2%) but thought that training should not need more than 4-8 working days. Education in a familiar surrounding such as living or work place was preferred. Participation in such seminars was mainly motivated by expectations for advantages gained by obtaining a higher vocational qualification. Thus, a freshly developed educational concept should teach necessary basics that can be used in the practical work. With that, conventional and computer based elements should complement each other Preconditions for an e-learning system The necessary infrastructure for access and use of the proposed e-learning course widely exists. Almost all respondents had access to a computer at their workplace (94.1%), most of them also at home (62.4%), though usually older than those at the workplace (i.e. more than 3 years old 81.6%). 68.2% had access to the internet at their workplace with fast data transmission like LAN or ISDN dominating. Interviewees said, they also accessed the internet at home (43.5%) by Modem or DSL, though generally having slower transfer rates, figure 10. As an internet browser mainly Internet Explorer and Netscape were used. Workplace Home Other places None Figure 10: Technical equipment Computer access Internet access 0% 20% 40% 60% 80% 100% As computers are highly important on most jobs, the target group was competent at the use of computers. 62.3% use it more than 20 hours a week, mainly for work. The use of the internet was significantly lower; it would usually be used less than 5 hours per week (60.3%). Main applications were and search engines. Most employees also used the computer and internet to widen their knowledge, if needed. Only a few respondents had actual experiences with e-learning (8.2%), but there was a broad interest in this kind of learning (69.4%). The questioned employees hoped for a flexible, informative and interesting way to gather knowledge. An argument against the use of an e-learning system was the fear of unfavourable learning conditions that could arise from the need to do the e-learning at work, where they would be distracted by their routine tasks and might need to justify the learning to their employer. However, many favoured the workplace for learning (67.1%). It was considered that an e-learning unit should take about 4-6 hours per week and last no longer than 2 semesters. The willingness to work in their spare time increased with e-learning compared to general training (62.4% from 54.6%). The desired content was mainly professional knowledge (89.4%), but also assistance with learning methods (37.6%), time management (30.6%) and self-management (24.7%) was required. These topics should be taken account of for the proposed e-learning system, as the need for such support would rise once the learners were actually doing the course, figure 11. 8

18 3.2.1 Allgemeine Angaben Die meisten Befragten hatten bisher nur an einer einzigen Schulung teilgenommen (42,5%), welche vornehmlich als Blockseminar (70,6%) in Schulungszentren der Gerätehersteller (55,3%) stattfanden. Die Ausbildung beschränkte sich zumeist auf die Bedienung der Geräte und lieferte kein Hintergrundwissen. Nur wenige bevorzugten diese Form der Weiterbildung (36,0%), während Kombinationen von traditionellen und Computer-gestützten Lernmethoden sehr beliebt waren. Diese bestanden entweder aus Übungen am Computer (81,5%) oder dem so genannten Blended Learning, bei dem ein Teil der Lerninhalte am Computer bearbeitet wird (45,5%). Lernmethoden, die auf reinem Computereinsatz basieren, fanden wenig Zuspruch (11,9%), vermutlich, weil aufgrund des Wunsches nach Kontakt mit anderen Lernenden, Lerngruppen oder Unterrichtsstunden eigenständigem Lernen vorgezogen wurden, Bild 9. Die notwendige Infrastruktur für das vorgeschlagene elearning ist fast flächendeckend vorhanden. Fast alle Befragten hatten am Arbeitsplatz Zugang zu einem Computer (94,1%), die meisten auch zu Hause (62,4%), wobei die Heimrechner üblicherweise älter (bspw. 81,6% älter als 3 Jahre) als die am Arbeitsplatz waren. 68,2% konnten am Arbeitsplatz das Internet über LAN oder ISDN mit schnellen Übertragungsraten nutzen. 43,5% haben auch zu Hause Zugang zum Internet, Bild 10, aber oft mit langsamen Modems. Bei den Internetbrowsern waren der Internet Explorer und Netscape am weitesten verbreitet. Bild 10: Arbeitsplatz zu Hause sonstige Orte kein Zugang 0% 20% 40% 60% 80% 100% Technische Ausstattung Computerzugang Internetzugang Bild 9: konventionelle Schulung Vorlesung & Computer-Übungen Blended Learning Schulung am Computer 0% 20% 40% 60% 80% 100% Bevorzugte Trainingsform Oben stehendes Bild lässt erkennen, dass Seminare die beste Unterrichtsform wären. Viele Befragte waren bereit, ihre Freizeit für die Ausbildung zu nutzen (54,2%), sahen dafür aber 4-8 Arbeitstage Gesamtzeitaufwand als Obergrenze. Lernen in bekannter Umgebung wie dem Wohnort oder dem Arbeitplatz wurde favorisiert, die Teilnahme an Seminaren war größtenteils durch die Hoffnung auf Vorteile im Arbeitsleben aufgrund besserer Qualifikation motiviert. Ein neu entwickeltes Ausbildungskonzept sollte also für die in der Praxis wichtigen Grundlagen sorgen und die Vorteile herkömmlicher und Computer-gestützter Elemente miteinander verbinden Voraussetzungen für ein elearning- System Da Computer für die meisten Berufe eine große Rolle spielen, war die Zielgruppe weitgehend mit deren Benutzung vertraut, 62,3% verbrachten über 20 Stunden pro Woche, hauptsächlich für die Arbeit, am Computer. Die Internetnutzung war weitaus geringer, von 60,3% der Befragten weniger als 5 Stunden pro Woche. Dabei wurden zumeist -Programme und Suchmaschinen verwendet. Viele Angestellten verwendeten Computer und Internet bei Bedarf auch zur Wissenserweiterung. Dahingegen hatten nur wenige konkrete Erfahrungen mit elearning (8,2%), umso größer war aber das Interesse an dieser Lernform (69,4%), welche man sich flexibel, informativ und interessant vorstellte. Vorbehalte gegen elearning begründeten sich in der Angst vor einer ungünstigen Lernatmosphäre, welche durch das Lernen am Arbeitsplatz entstehen könnte, da man hier durch Routinearbeiten abgelenkt werden könnte oder sich dem Vorgesetzten gegenüber dafür rechtfertigen müsse. Trotzdem gaben 67,1% an, der Arbeitsplatz wäre der bevorzugte Ort zum Lernen. Eine Lerneinheit sollte etwa 4-6 Wochenstunden in Anspruch nehmen und maximal über 2 Semester gehen. Die Bereitschaft, auch in der Freizeit zu lernen, war in Verbindung mit elearning höher als bei herkömmlichen Methoden (62,4% zu 54,6%). Inhaltlich war vor allem Fachwissen (89,4%), aber auch Hilfestellungen zu Lernmethoden (37,6%), Zeitmanagement (30,6%) und 8

19 Professional knowledge Learning methods Time management Self management 0% 20% 40% 60% 80% 100% Figure 11: Contents that should be part of an e-learningsystem Regarding the appearance of the system, a vivid demonstration was highly valued, with desirable elements like graphics, animations and video sequences, whereas audio elements were not seen as important, figure 12. Text Graphics Animations Audio Video Online-tests 0% 20% 40% 60% 80% 100% Figure 12: Favoured elements of an e-learning-system It was reported by the survey respondents that the e- learning system should be complemented by a script containing exercises, advanced information and a summary of the learning matter. Furthermore, additional conventional courses (85.3%) and the chance for direct contact with a supervisor, personally or via , were felt to be important. They also mentioned that a provided platform should be maintained for any length of time and allow permanent access. 3.3 Consequences to the training concept The collected data is evidence of the badly needed profound basic education in coordinate metrology. Many of the current problems with coordinate metrology can be avoided by better training, what will lead to better comparability of measurement results and therefore, finally, to a reduction of costs and better product quality. The offered content of any proposed education unit should essentially consist of basic knowledge containing all topics needed in order to fully comprehend the whole coordinate measurement process. Advanced training should provide the basis for solving more challenging technical tasks and is therefore essential for obtaining reliable and repeatable performance of the whole measurement process. The design of this training package as an e-learning system is potentially of great interest to the possible users, who need to be provided with sufficient competence to utilise such a system and also have the necessary technical equipment. Therefore, pedagogic basics like learning methods, timing etc. should be added to the content of mere technical knowledge. To enable contact to the tutor and other students complementary communication tools are desired, though it must be taken into account, that users might be short on experience with online communication. Thus additionally training should be accompanied with some conventional face to face courses that might also include practical exercises. People were very interested in an international acknowledgement program (66.2%), even if it was subject to fee (80%, up to 200 ). Given the preconditions mentioned in the last paragraph, one can assume that an e-learning system for coordinate metrology will be widely used. 9

20 Selbstorganisation (24,7%) gefragt. Diese Themen sollten in das vorgeschlagene elearning-system einbezogen werden, da der Bedarf für solch eine Unterstützung mit Durchführung des Programms voraussichtlich noch steigen wird, Bild 11. Bild 11: Fachwissen Lerntechniken Zeitmanagement Selbstmanagement 0% 20% 40% 60% 80% 100% Gewünschte Inhalte eines elearning-systems Bezüglich der Systemgestaltung wurde eine anschauliche Aufmachung gewünscht, welche Elemente wie Graphiken, Animationen oder Videosequenzen, jedoch nicht unbedingt Audiobeiträge enthält, Bild 12. Bild 12: Text Grafiken Animationen Audio Video Online-Tests 0% 20% 40% 60% 80% 100% Favorisierte Elemente eines elearning-systems Die Analyse zeigte, dass die Teilnehmer ein zusätzliches Skript mit Übungen, weiterführenden Informationen und einer Zusammenfassung der Lerninhalte als wichtig erachteten. Auch zusätzliche herkömmliche Kurse (85,3%) und die Möglichkeit zu direktem Kontakt zum Tutor, entweder persönlich oder per E- Mail-Kontakt wurden als wünschenswert angesehen. Außerdem sollte die angebotene Plattform über einen längeren Zeitraum und durchgängig bereit stehen. Unter den vorgenannten Voraussetzungen kann man annehmen, dass ein elearning-system zur Koordinatenmesstechnik großen Anklang finden wird. 3.3 Auswirkungen auf das Ausbildungskonzept Die gesammelten Daten belegen, wie dringend eine fundierte Grundlagenausbildung in der Koordinatenmesstechnik gebraucht wird. Viele der aktuellen Probleme auf diesem Gebiet können durch bessere Ausbildung vermieden werden, was zu besserer Vergleichbarkeit der Messergebnisse und damit langfristig zu Kosteneinsparungen und Qualitätssteigerung führen wird. Der Inhalt einer angestrebten Lerneinheit sollte im Wesentlichen alle zum vollen Verständnis des gesamten Koordinatenmessprozesses notwendigen Themen behandeln. Eine weiterführende Ausbildung sollte die Grundlage bieten, um anspruchsvollere Aufgaben lösen zu können, und ist damit die unumgängliche Basis für die verlässliche und reproduzierbare Durchführung des gesamten Messprozesses. Der Aufbau dieses Ausbildungspakets als elearning- System ist vermutlich von hohem Stellenwert für die potentiellen Anwender, welche sowohl die dafür nötigen Kompetenzen, als auch die technische Ausstattung bereits mitbringen. Pädagogische Hilfsmittel wie Lernmethoden, zeitliche Koordinierung und ähnliches sollten daher neben den rein technischen Inhalten vermittelt werden. Um Kontakt zum Tutor und unter den Lernenden zu ermöglichen, wird die Einbringung von Kommunikationsmitteln angestrebt, wobei darauf geachtet werden muss, dass die Benutzer möglicherweise kaum oder keine Erfahrungen mit Online-Kommunikation haben. Um diesem Fall zu begegnen, sollten zusätzlich auch herkömmliche Kurse mit persönlichem Kontakt und praktischen Übungen angeboten werden. Die Befragten waren sehr an einer internationalen Anerkennung interessiert (66,2%), auch gegen Zahlung einer angemessenen Gebühr (80% bis zu 200 ). 9

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