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Beitrag zu Serious Games in der Fabrikplanung am Beispiel einer Kabelfabrik
Severengiz, Mustafa Melih
Moderne Lerntheorien besagen, dass effektives Lernen eigenständiges Lernen erfordert und durch die Auseinandersetzung zwischen den Lernenden gefördert wird [Bac 14a]. Eine immersive und motivierende Lehr-Lern-Form, die sich hierfür eignet, ist das Serious Game [Piv 10]. Bei Serious Games handelt es sich um Spiele, die einen Bildungs¬zweck verfolgen und nicht vornehmlich zur Unterhaltung gespielt werden [Abt 70]. Durch die Nutzung von Serious Games kann der Lernende Inhalte im Rahmen eines Spiels entlang spezifischer Ereignisse oder Prozesse durch eigene Handlungen lernen und individuelle Erfahrungen sammeln [Her 16]. Dafür müssen die Lerninhalte nicht nur verstanden, sondern auch innerhalb der Spiellogik Entscheidungen getroffen werden. Es gelingt im Spiel unterschiedliche Erfahrungen in der Simulation der Realität zu erlangen, sodass die gesammelten Erfahrungen das Verständnis fördern. Am Ende eines Spielverlaufs werden die Erfahrungen oft in einer moderierten Gruppe diskutiert und auf die Realität transferiert. In einigen Studiengängen, wie bspw. der Medizin oder Informatik, werden Serious Games bereits vielfach genutzt [Boc 07], [Hai 11]. In produktions¬technischen Studiengängen hingegen werden sie bislang kaum eingesetzt [Her-16]. Die Fabrik¬planung, als ein relevantes Thema in produktions¬technischen Studiengängen, eignet sich für den Einsatz von Serious Games, da sie sich lernzielorientiert auf Spielelemente, wie Spielziel, Rollen und Regeln, übertragen lässt. Zusätzlich erfordert die Fabrikplanung neben der Fachkompetenz in einem hohen Maß Methoden- und Sozialkompetenz [Kra 11], die durch Serious Games gefördert werden können [Piv 10]. Auch die Einführung in das Thema der Fabrikplanung wird durch ein Serious Games erleichtert, da die Erfahrungen der Spieler, bspw. in der Layoutplanung, zum schnelleren und tieferen Verständnis der Lerninhalte genutzt werden können. Bisher fehlen jedoch geeignete Ansätze von Serious Games für die Fabrikplanung, um diese systematisch entwickeln zu können.
Diese Arbeit leistet einen Beitrag zur Entwicklung und Nutzung von Serious Games für die Fabrikplanung in der universitären Lehre. Lehrende sollen durch die im Rahmen der Arbeit entwickelte Vorgehensweise dabei unterstützt werden, Serious Games für die Fabrikplanung gemäß vorgegebener Lernziele systematisch zu entwickeln. In einer Analysephase werden hierfür zunächst die spezifischen Lernziele erarbeitet, die durch das Serious Game erreicht werden sollen. Eine strukturierte Auflistung relevanter Kompetenzen aus der Berufspraxis der Fabrikplanung können als Orientierung verwendet werden. Es wird eine Lernzielkontrolle erstellt sowie bestehende Serious Games für die Fabrikplanung analysiert, um den Lösungsraum zu öffnen und Redundanzen zu vermeiden. In einer Konzeptphase werden u. a. die für das Lernziel innerhalb der Fabrikplanung relevanten Prozesse identifiziert sowie erforderliche Betriebsmittel, involvierte Akteure, zu produzierende Produkte bestimmt. Es werden zudem Spielelemente, wie Spielziel und Regeln, identifiziert, die in der Vorgehensweise hinsichtlich ihres Beitrags zur Fabrikplanung analysiert werden. In einer Umsetzungsphase erfolgt die iterative Entwicklung des Serious Games sowie die Gestaltung der Vor- und Nachbereitung des Serious Games mit den Spielern. In einer Evaluationsphase wird das entwickelte Serious Game anhand unterschied¬licher Ansätze, wie Tests, Fragebögen und Interviews, untersucht und bei Bedarf angepasst.
Die Vorgehensweise wurde genutzt, um ein Serious Game zur Fabrik¬planung zu entwickeln. Das Spielziel des Serious Games ist es, in der Rolle des Fabrik¬planers eine Kabel¬fabrik zu planen und zu errichten. Hierbei orientiert sich der Spieler an der VDI-Richtlinie 5200 zur Fabrikplanung. Der Spieler soll durch das Serious Game Erfahrungen in der Simulation der Realität sammeln und ein tieferes Verständnis für die Fabrikplanung entwickeln. Das Serious Game wurde als analoges Spiel entwickelt und um eine Augmented-Reality(AR)-App erweitert. Die Evaluation mit insgesamt 160 Studierenden deutet daraufhin, dass die Studierenden durch das Serious Game nicht nur zum Lernen motiviert werden, sondern auch die Lern¬ziele in größerem Umfang erreichen konnten als durch die bloße Teilnahme an einer herkömmlichen Vorlesung.
Modern learning theories state that effective learning requires self-directed learning and is fostered by engagement between learners [Bac 14a]. An immersive and motivating teaching and learning format suitable for this purpose is the usage of serious games [Piv-10]. Serious games are games that have an educational purpose and are not played preliminary for amusement [Abt 70]. By using serious games, the player can learn educational content in the context of a game along specific events or processes by their own actions and gain individual experiences [Her 16]. To do this, the learning content must not only be understood, but decisions must also be made within the game logic. The player gains different experiences in the simulation of reality, so that the accumulated experience promotes understanding. At the end of a game session, the experiences are often discussed in a moderated group and transferred to reality. In some study programs, such as medicine or computer science, serious games are already widely used [Boc 07], [Hai 11]. However, they are hardly used in production engineering courses [Her 16]. Factory planning, as a relevant topic in production engineering courses, is suitable for the use of serious games, since it can be transferred to game elements, such as game objective, roles, and rules, in a learning goal-oriented way. In addition, factory planning requires to a high degree besides technical competence methodological and social competence [Kra 11], which can be promoted by serious games [Piv 10]. The introduction to the topic of factory planning is also facilitated by serious games, since the experience of the players, e. g. in layout planning, can be used for a faster and deeper understanding of the learning content. Up to now, however, there is a lack of suitable approaches of serious games for factory planning in order to be able to develop them systematically.
This thesis contributes to the development and use of serious games for factory planning in university education. The approach developed in this work is intended to support educators in systematically developing serious games for factory planning according to predefined learning objectives. In an analysis phase, the specific learning objectives that are to be achieved by the serious game are first worked out. A structured list of relevant competencies from the professional practice of factory planning can be used as orientation. A learning objective check is created and existing serious games for factory planning are analyzed in order to expand the scope for solutions and avoid redundancies. In a concept phase, the processes relevant for the learning objective within factory planning are identified, as well as required operating resources, involved actors, and products to be produced. Furthermore, game elements, such as game objective and rules, are identified, which are analyzed in the procedure regarding their contribution to factory planning. In an implementation phase the iterative development of the serious game takes place as well as the design of the pre- and post-processing of the serious game with the players. In an evaluation phase, the developed serious game is examined using different approaches, such as tests, questionnaires and interviews, and adapted if necessary.
The approach was used to develop a serious game for factory planning. The objective of the serious game is to plan and build a cable factory in the role of a factory planner. In doing so, the player is guided by VDI Guideline 5200 on factory planning. Through the serious game, the player should gain experience in simulating reality and develop a deeper understanding of factory planning. The serious game was developed as an analog game and extended by an augmented reality app. The evaluation with a total of 160 students indicates that the students were not only motivated to learn through the serious game but were also able to achieve the learning objectives to a greater extent than through mere participation in a conventional lecture.
