Table Of ContentKlimaIng – Planung klimagerechter Fabriken
Uwe Dombrowski · Sabine Marx
Hrsg.
KlimaIng – Planung
klimagerechter Fabriken
Problembasiertes Lernen in
den Ingenieurwissenschaften
Herausgeber
Uwe Dombrowski Sabine Marx
Institut für Fabrikbetriebslehre und Kompetenzzentrum Hochschuldidaktik für
Unternehmensforschung IFU Niedersachsen
Technische Universität Braunschweig Technische Universität Braunschweig
Braunschweig Braunschweig
Deutschland Deutschland
ISBN 978-3-662-56589-6 ISBN 978-3-662-56590-2 (eBook)
https://doi.org/10.1007/978-3-662-56590-2
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Geleitwort
Das Klima befindet sich im Wandel und verändert sowohl das Privat- als auch das Arbeits-
umfeld. Auch die Industrie und Wirtschaft hat einen direkten Einfluss auf das Klima.
Unternehmen müssen daher Lösungsstrategien entwickeln, um mit nachhaltigen Lösun-
gen dem Klimawandel zu begegnen. Die Fabrik- und Umweltplanung und der Fabrikbe-
trieb besitzen einen immer größeren Stellenwert.
Sowohl Großunternehmen als auch kleine und mittlere Unternehmen widmen sich
zunehmend den Schwerpunktthemen der Energieeffizienz und Energieversorgung, bis
hin zur Gebäudeausrüstung und Gestaltung. Auch das Motorenwerk Chemnitz der Volks-
wagen Sachsen GmbH nimmt sich dieser Herausforderungen an und weist eine hohe
Ressourceneffizienz sowie einen hohen Grad beim Schutz der Umwelt bei Produkt und
Prozess aus. Das Werk hat schon sehr früh mit der Entwicklung und Umsetzung einer
Umwelt- und Nachhaltigkeitsstrategie begonnen und sich zu einem heute modernen
Industriestandort „im grünen Herzen der Stadt Chemnitz“ entwickelt. Das Werk ist ein
integraler Bestandteil der Stadt Chemnitz geworden, womit ein wesentlicher Schritt auf
dem Weg zum strategischen Ziel einer „factory in balance“ erreicht wurde. In diesem Zuge
wurden zahlreiche Aktivitäten im Bereich Hochwasserschutz, Ressourceneffizienz und
Umweltschutz realisiert und der Weg zu einer nahezu abwasserfreien und emissionsfreien
Fabrik konsequent beschritten. So konnten im Rahmen des Umweltprogramms in den
vergangenen Jahren wesentliche Maßnahmen erfolgreich abgeschlossen werden. Umwelt-
aspekte fungieren am Standort Chemnitz als integraler Bestandteil des kontinuierlichen
Verbesserungsprozesses.
Bereits 1999 erfolgte die Erstzertifizierung nach EMAS und in den Folgejahren eine
regelmäßige Teilnahme am Umweltaudit nach EG-Öko-Verordnung, sodass in 2011
eine Revalidierung und die Zertifizierung des Energiemanagementsystems nach DIN
EN 16001 erreicht werden konnten. Aufgrund der Maßnahmen für Umwelt- und Klima-
schutz wurde das Volkswagen Motorenwerk Chemnitz im Jahr 2014 durch die Deutsche
Gesellschaft für nachhaltiges Bauen (DGNB) im DGNB Zertifizierungssystem mit Platin
ausgezeichnet. Vor allem kommt dem Hochwasserschutz, der Lärmreduzierung und der
Verbesserung der Temperaturen in den Werkhallen, besonders während der Sommermo-
nate, eine große Bedeutung zu. Dazu gehört nicht nur die Verringerung der Lärmemissio-
nen, sondern auch die parknahe Gestaltung an der Werksgrenze, zum Flussufer und dem
V
VI Geleitwort
angrenzenden Stadtpark. Die Gestaltung ist erforderlich, da die Stadt Chemnitz in den
letzten zehn Jahren dreifach vom Hochwasser betroffen war. Aufgrund der Maßnahmen
findet man heute „ein Werk im grünen Herzen der Stadt“ vor, welches eine enge Symbiose
zum städtischen Umfeld darstellt. Weitere Vorhaben sind für die Folgejahre bereits in der
Planung. Der Blick ist aber nicht nur auf das Werk mit seinen arbeitenden Mitarbeitern
zu richten, sondern auch auf die Bewohner der Stadt Chemnitz. Hierdurch gelang eine
Entwicklung zwischen Tradition und Innovation, Urbanität und Natur, sowie Globalisie-
rung und nationaler Identität, die die Basis für eine nachhaltige Balance zwischen dem
Werk, der Stadt, der Region und ihren Menschen sicherstellt. Dies bildet nicht zuletzt die
Voraussetzung für ein ressourceneffizientes und nachhaltiges Produktionssystem, ganz im
Sinn unseres gesunden Lebens von morgen und eines verantwortlichen Umgangs mit der
Umwelt für die nachfolgenden Generationen.
Dieses Buch ist ein wichtiger Beitrag, die Balance zwischen Ökologie und Ökonomie
in der Fabrikplanung und im Fabrikbetrieb zu finden. Hierin werden viele Maßnahmen
aufgegriffen und beschrieben, welche in der Industrie häufig Anwendung finden. Wie auch
im Motorenwerk angewendet, werden Maßnahmen zu verschiedenen klimatischen Folgen
und Auswirkungen auf Unternehmen präsentiert. Es erfolgt damit eine tiefergehende Ver-
bindung zwischen Theorie und Praxis und erlaubt so eine realitätsnahe Betrachtung der
Thematik. Darauf aufbauend werden praxisnahe Maßnahmen vorgestellt, die in kompri-
mierter Weise vorgestellt werden. Abgerundet wird dieses Buch durch das innovative Ver-
mittlungskonzept in Form des Problembasierten Lernens. Denn nicht nur müssen neue
Lösungswege in Bezug auf den Klimawandel entwickelt werden, sondern auch neue Wege
der Wissensvermittlung beschritten werden.
Braunschweig, Januar 2018 Heinrich Nottbohm
von 2006 bis 2016 Werkleiter
im Motorenwerk Chemnitz von Volkswagen Sachsen
Vorwort
Der Klimawandel spielt eine immer größer werdende Rolle im gesellschaftlichen Leben.
Nicht nur im privaten Bereich haben die Folgen des Klimawandels bereits Veränderun-
gen verursacht, sondern auch im beruflichen Bereich. Vor allem Hitzeperioden mit hohen
Lufttemperaturen, Starkregen oder Wetterextreme wie Stürme haben erhebliche Auswir-
kungen und können Wohn- und Arbeitsplätze zerstören. Der Klimawandel wird dabei
maßgeblich durch Treibhausgase, wie bspw. Kohlenstoffdioxid, Methan oder Lachgas,
beeinflusst. Um den Klimawandel zu verlangsamen, ist es erforderlich, den Ausstoß an
Treibhausgasen zu reduzieren bzw. ganz zu stoppen. Eine Vielzahl dieser Treibhausgase
wird durch die Industrie ausgestoßen. Durch eine effiziente und nachhaltige Ausrichtung
der Fabrik können in Zukunft große Mengen CO eingespart werden. Vor allem in der
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Planungsphase einer Fabrik lassen sich viele Maßnahmen für eine umwelt- und klimage-
rechte Fabrik implementieren. Daher muss der Aspekt des Klimawandels in die Fabrikpla-
nung und den Fabrikbetrieb integriert werden. Vor allem Ingenieurinnen und Ingenieure
spielen in diesem Zusammenhang eine entscheidende Rolle, da diese die Fabriken planen
und gestalten. Es ist daher von besonderer Wichtigkeit, dass zukünftige Ingenieurinnen
und Ingenieure in diesem Bereich zukunftsgerecht ausgebildet werden.
Das Institut für Fabrikbetriebslehre und Unternehmensforschung hat vor diesem Hin-
tergrund mit dem Kompetenzzentrum Hochschuldidaktik für Niedersachsen im Rahmen
des Forschungsprojekts „DAS: Integration der Aspekte des Klimawandels in die universi-
täre Ausbildung von Ingenieuren“ (FKZ: 03DAS055) eine innovative Lehrveranstaltung
entwickelt, welche sich mit dieser Thematik auseinandersetzt. Neben dem thematischen
Fokus auf den Klimawandel und der Fabrikplanung, spielt auch das Lehr-Lern-Konzept
eine wichtige Rolle für die Vermittlung des Wissens. Hierbei haben sich die Herausgeber
für die Methode des Problembasierten Lernens (PBL) entschieden. Es zeigte sich, dass die
Studierenden anhand von Fallbeispielen und der selbstständigen Problemerarbeitung das
Wissen besser erschließen und verankern konnten. Zudem zeigte sich eine deutlich höhere
Lernmotivation der Studierenden.
Das Ziel des vorliegenden Buches ist es, ein Lehrveranstaltungskonzept vorzustellen, in
dem die Zusammenhänge zwischen Klimawandel und Fabrikplanung mithilfe der Methode
Problembasiertes Lernen vermittelt werden. Dieses Buch liefert sowohl die nötigen
ingenieurwissenschaftlichen als auch hochschuldidaktischen Grundlagen und stellt die
VII
VIII Vorwort
Erfahrungen mit der Methode PBL vor. Es soll so ermöglicht werden, das Konzept auf
eigene Lehrveranstaltungen zu übertragen. Das Buch ist in drei Teile (A, B, C) aufgeteilt.
In Teil I werden die Grundlagen zur Thematik Klimawandel und Fabrikplanung erfasst.
In Kap. 1 wird eine kurze Einleitung zu dem Thema und zur Motivation für das Projekt
und in Kap. 2 das Thema Klimawandel vorgestellt. Zunächst erfolgt eine Abgrenzung
der Begrifflichkeiten. Hiernach wird näher auf die Ursachen wie bspw. den Treibhausef-
fekt eingegangen. Des Weiteren werden Verfahren der Klimamodelle und -szenarien vor-
gestellt. Abschließend werden sowohl globale als auch deutschlandweite Folgen näher
erläutert. Kap. 3 beinhaltet die Grundlagen zur Thematik Fabrikplanung. Hier werden zu
Beginn wichtige Begrifflichkeiten definiert. Anschließend werden die Ziele der Fabrikpla-
nung vorgestellt und der Fabriklebenszyklus näher beleuchtet. In diesem Zusammenhang
wird das IFU-Referenzmodell zur Fabrikplanung vorgestellt, wonach im Anschluss jede
Phase des Referenzmodells genauer beschrieben wird. Das Kapitel endet mit der Vor-
stellung des Risikomanagements. Hier werden die Grundlagen der Thematik sowie die
einzelnen Phasen des Prozesses behandelt. In Kap. 4 erfolgt eine Synthese der vorgestell-
ten Themen Klimawandel und Fabrikplanung. Zunächst werden die Themen Vulnerabili-
tät, Mitigation und Adaption kurz erläutert. Anschließend erfolgt eine Übertragung dieser
Begriffe auf die Thematik Klimawandel. In den anschließenden Unterkapiteln wird vor
allem die Planung klimagerechter Fabriken genauer thematisiert. Es werden alle Phasen
genauer analysiert im Hinblick auf den Klimawandel und darauf, welche Auswirkungen
Klimafolgen haben könnten. Im Anschluss erfolgt eine Betrachtung der gesetzlichen Rah-
menbedingungen. Das Kapitel schließt mit der Vorstellung eines Praxisbeispiels.
Teil II behandelt die Thematik Problembasiertes Lernen und stellt das entwickelte
Konzept der Lehrveranstaltung näher vor. In Kap. 5 erfolgt die Erläuterung des Prob-
lembasierten Lernens an Hochschulen. Das Problembasierte Lernen ist vermutlich die
international meistverbreitete wissenschaftliche Lehrmethode, die für sich den Anspruch
erheben kann, als eigenständiger, konzeptionell abgerundeter Ansatz dem State of the Art
der Hochschuldidaktik zu genügen und in der Lehrpraxis effektiv zu funktionieren. Auch
wenn PBL bisher vor allem in der Medizinausbildung eingesetzt wird, erscheint es für
die Ingenieurwissenschaften besonders geeignet, da auf der Grundlage von Praxisfällen
gearbeitet und an Problemlösekompetenz als zentrale Kategorie des Ingenieurhandelns
angeknüpft wird. Ausgehend von der Entstehungsgeschichte von PBL und Beispielen
aus der Ingenieurwissenschaft wird das Vorgehen beim Problembasierten Lernen Schritt
für Schritt erläutert, die didaktische Tiefenstruktur erklärt und es werden Theoriebezüge
zum konstruktivistischen Lernen hergestellt. Ein Abschnitt zur Wirkungsforschung von
PBL in der Lehre rundet das Kapitel ab. In Kap. 6 werden das didaktische Konzept und
die Planung der Lehrveranstaltung „KlimaIng – Planung klimagerechter Fabriken“ vor-
gestellt. Das Konzept folgt dem Motto „Innovatives Thema – innovative Lehre“, denn
weder hat der Klimawandel als Herausforderung für die Fabrikplanung bisher einen
relevanten Platz in der Ingenieurausbildung gefunden, noch wird in den Ingenieurwis-
senschaften bisher in größerem Umfang mit aktivierenden Methoden gearbeitet, die als
ein Kennzeichen für gute Lehre gelten. Nach einem kurzen Überblick zur Lehre in den
Vorwort IX
Ingenieurwissenschaften werden Konzept und Planung der Lehrveranstaltung detailliert
beschrieben. Ein Schwerpunkt liegt dabei auf einem lernzielgerechten Methodenmix unter
Einbeziehung von Aspekten der Umweltpsychologie, da in dem Projekt besonders auf
die Sensibilisierung der Studierenden für die Problematik des Klimawandels Wert gelegt
wurde. In Kap. 7 wird abschließend für Teil II des Buches die Durchführung der Lehr-
veranstaltung KlimaIng detailliert beschrieben. Der Ablauf jedes Präsenztermins wird
geschildert ebenso die tutorielle Begleitung in den Selbstlernphasen. Die Umsetzung
der PBL-Methode wird am Beispiel einer der Lerngruppen und der spezifischen Schritte
dokumentiert, Lernziele und Arbeitsergebnisse der Lerngruppen werden miteinander ver-
glichen. Eingegangen wird auch auf die spezifischen Herausforderungen der tutoriellen
Begleitung bei der Einführung dieser für die Studierenden ungewohnten Lehrmethode. Von
der detaillierten Darstellung erhoffen sich die Autorinnen und Autoren einen Transferge-
winn, sodass Lehrende inspiriert werden, PBL für sich zu nutzen. Es folgen die Ergebnisse
der Lehrveranstaltungsevaluation. Hierbei wurden die standardisierten Erhebungen durch
qualitative Erhebungsinstrumente ergänzt. Im Rahmen von KlimaIng konnte weiterhin
eine Begleitforschung aufgesetzt werden, die kurz skizziert wird. Bilanz und Folgerungen
aus dem Projekt runden das Kapitel ab.
Teil III des Buches beinhaltet einige beispielhafte PBL-Fälle, welche in der Lehrver-
anstaltung behandelt wurden. Zu Beginn von Kap. 8 erfolgt eine Zuordnung der Fälle zu
den vorgestellten Themen des Klimawandels. Anschließend wird ein Einführungsfall vor-
gestellt und die dafür vorgesehenen Lernziele erläutert. Weiterführend werden Hinweise
zum Fall sowie empfohlene Literatur bereitgestellt. Aufbauend auf den Einführungsfall
werden nun verschiedene Problemfälle vorgestellt und mithilfe von Lernzielen, Hinwei-
sen und Literaturempfehlungen präzisiert. Dieser Abschnitt soll dem Leser eine Hilfestel-
lung bzgl. des Aufbaus von PBL-Fällen geben.
Wir als Herausgeber freuen uns sehr, dass dieses Projekt im Rahmen des Programms
zur Förderung von Maßnahmen zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels geför-
dert wurde. Dafür möchten wir uns recht herzlich beim Bundesministerium für Umwelt,
Naturschutz, Bau und Reaktorsicherheit (BMUB) sowie dem Projektträger Jülich bedan-
ken. Des Weiteren möchten wir die stets sehr gute und enge Zusammenarbeit zwischen
dem Institut für Fabrikbetriebslehre und Unternehmensforschung sowie dem Kompetenz-
zentrum Hochschuldidaktik für Niedersachsen hervorheben. Ohne diese konstruktive
Zusammenarbeit wären die Projektergebnisse in diesem Maße nicht erreicht worden.
Weiterhin möchten wir uns bei unseren Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern Anne Reimer,
Diana Götze und Stefan Ernst für die Erarbeitung der Projekt- und Buchinhalte bedanken.
Auch Heinrich Nottbohm möchten wir recht herzlich für die Unterstützung des Buch-
projekts und der Lehrveranstaltung danken. Weiterhin möchten wir uns bei folgenden
Industrie- und Praxisvertreterinnen und -vertretern für die Unterstützung im Rahmen der
Lehrveranstaltung bedanken: Andreas Aplowski (Gewerbeaufsichtsamt Braunschweig),
Matthias Hots (Stadt Braunschweig), Jörg Wienefeld (Volkswagen AG), Ralf Aurich
(iAP GmbH), Rüdiger Ebeling (Volkswagen Nutzfahrzeuge) und Tina Wismer (Volks-
wagen Nutzfahrzeuge), Klaus-Henning Terschüren (Solvis GmbH) und Jaqueline Bülow
X Vorwort
(Volkswagen Sachsen GmbH). Vor allem die Bereitstellung von realen Problemstellun-
gen sowie die Teilnahme an der Abschlussveranstaltung zur Lehrveranstaltung bot den
Studierenden umfassende Möglichkeiten, Einblicke in das spätere Berufsleben zu erlan-
gen. Im Rahmen der Manuskripterstellung und -korrektur waren weitere Helferinnen und
Helfer beteiligt, deshalb möchten wir uns bei Alexander Karl, Mareike Lagerin, Constan-
tin Malorny, Nicolas Rohde, Volker Voigt und Jonas Wette ebenfalls bedanken. Darüber
hinaus möchten wir uns für die stets angenehme und professionelle Zusammenarbeit bei
Thomas Lehnert sowie Sabine Bromby vom Springer-Verlag bedanken.
Wir hoffen, dass Sie beim Lesen des Buches interessante sowie neue Einblicke und
Erkenntnisse erlangen. Sollten Sie Anregungen oder Korrektur- und Verbesserungsvor-
schläge haben, möchten wir Sie ermuntern, uns diese mitzuteilen. Wir wünschen Ihnen
nun eine interessante Lektüre.
Braunschweig,31.01.2018 Uwe Dombrowski
Sabine Marx
