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Ingenieurausbildung im Kontext der Digitalisierung und Industrie 4.0: Ausgabe 14/2018, 12.09.2018

Die Basis für eine erfolgreiche Umsetzung und Karriere

Die Gesellschaft und die Ingenieure müssen die Digitalisierung in Zukunft noch konsequenter umsetzen, damit die Schweiz wettbewerbsfähig bleibt, so hört und liest man die Forderungen von namhaften Personen aus Politik und Wirtschaft. Doch selbstverständlich muss auch unsere Ausbildung damit Schritt halten, denn sie ist die Quelle einer jeden erfolgreichen Karriere.

Autor: Roland Büchi

Bilder: R. Büchi, BFS

Die Schulen spielen eine entscheidende Rolle bei der Ausbildung in neuen Technologien. Gerade hier muss es gelingen, diese möglichst effizient zu verankern.  Der nachfolgende Artikel zeigt die aktuelle Situation und auch Stossrichtungen für mehr Digitalisierung in unseren Schulzimmern. Am Anfang steht ein Referenzszenario für den künftigen Ausbildungsstand der Bevölkerung in der Schweiz.

45 % haben einen Abschluss auf Sekundarstufe II
Aktuell haben etwa 45 % der Bevölkerung einen Abschluss auf Sekundarstufe II, was einer Berufslehre entspricht oder einem Gymnasium ohne Studium. Etwa 15 % hat einen Abschluss auf Stufe Tertiär B, also ein Diplom der höheren Berufsbildung, zu welcher auch die HF (Höhere Fachschulen) gehören. Knapp 30 % hat ein Diplom auf Stufe Tertiär A, also einen FH(Fachhochschul-), ETH- oder Universitätsabschluss. Etwas über 10 % hat nach der obligatorischen Schulzeit keine weitere Ausbildung abgeschlossen. Interessant ist jetzt aber die Entwicklung dieser Abschlüsse nach dem Referenzszenario des Bundesamtes für Statistik. Abgesehen von der leicht sinkenden Quote ohne nachobligatorische Ausbildung und der leicht steigenden Quote auf Stufe Tertiär B, kann man insbesondere bei den Abschlüssen auf der Sekundarstufe II und bei denjenigen auf Stufe Tertiär A einen klaren Trend erkennen.

Demnach wird in etwa 30 Jahren nur noch etwa 35 % der Schweizer Bevölkerung einen Abschluss auf Sekundarstufe II aufweisen (heute 45 %) und dafür etwa 40 % einen Hochschulabschluss (heute 30 %). Es bleibt zumindest zu hoffen, dass es dadurch nicht weniger Lehrabgänger haben wird, sondern es werden nach der Berufslehre eben mehr Personen ein Studium an einer FH absolvieren. Diese zählen dann zu den Absolventen von Tertiär A. Solche Zukunftsszenarien lassen selbstverständlich immer auch Interpretationsspielraum offen. Nutzt man diesen aber etwas aus, kann man durchaus auch zum Schluss gelangen, dass die Fachhochschulen den Wachstumstrend der vergangenen Jahre fortsetzen werden. Letztlich heisst dies, dass Frau und Herr Schweizer in den nächsten 30 Jahren eine längere Ausbildungszeit genies­sen werden. Die sinnvollen Inhalte dieser Verlängerung sind in der Stossrichtung klar: es muss mehr Digitalisierungskompetenz erworben werden! Nach diesen Überlegungen müssen wir also beim Erwerb der Digitalisierungskompetenzen beim FH-Studium ansetzen, denn das ist ein sehr guter Weg, um diese möglichst breit in die Ausbildung einbringen zu können. Auch weil die FH-Absolventen als Rückgrat der Schweizer KMU gelten, ist es besonders wichtig, dass die neuen Technologien hier einen hohen Stellenwert einnehmen. Wer aber vor zehn oder mehr Jahren studiert hat, kann sich kaum vorstellen, wie die Digitalisierungskompetenz bereits heute den Alltag im Unterricht beherrscht. Ein Studium ohne elektronische Medien wäre undenkbar.

Schon heute wird ganz anders studiert als noch vor zehn Jahren
Noch vor kurzer Zeit war das BYOD für Studierende (Bring Your Own Device), noch nicht flächendeckend eingeführt, doch die guten Schulen haben ihre IT soweit ergänzt, dass die OD, die Own Devices also, problemlos und ohne Sicherheitslücken in ihre Infrastruktur integriert werden können. Das Studium findet in Modulen statt und sowohl die Dozierenden als auch die Studierenden teilen ihre Unterlagen elektronisch. Fast alles funktioniert heute papierlos, sogar handschriftliche Lösungen werden auf das Glasdisplays von Tablets oder Laptops geschrieben. Auch für praktische Übungen an grossen Anlagen, wie sie beispielsweise im Maschinenbau durchgeführt werden, werden die Unterlagen heute elektronisch bereitgestellt.

Im Unterricht hat der Dozierende für fast jeden technischen Problemfall eine Simulationslösung bereit, welche er online direkt mit den Studierenden besprechen und ändern kann. Das alles findet jedoch zumindest in den technischen Studiengängen zusätzlich zum Präsenzunterricht statt. Denn «begreifen» kommt auch in der digitalen Welt von «greifen». Nur wer selbst an den Anlagen und Geräten Hand anlegen kann, verankert das Gelernte nachhaltig und verinnerlicht es.

Richtige Digitalisierungskompetenz ist mehr
Man mag sich nun fragen, ob jetzt hier bereits richtige Digitalisierungskompetenzen erworben werden. Nun ja, teilweise schon, denn dies entspricht auch der neuen Art der Arbeit. Und es sind sicher die Studiengänge im technischen Fachbereich, welche hier eine Vorreiterrolle einnehmen, nicht zuletzt auch deshalb, weil ihre Dozierenden eben auch affin zu der neuen Art der Kommunikation und des Informationsaustausches sind. Aber die wahre, echte Digitalisierungskompetenz ist noch viel mehr. Sie bedeutet nicht nur, das «heute Übliche» anzuwenden, sondern das «Morgen sein Werdende» zu antizipieren und es zu verstehen. Daher werden speziell im rechnergestützten Unterricht grosse Anstrengungen und Investitionen vorgenommen. Das sind beispielsweise Ansätze mit neuen Lehr- und Lernformen, mit videogestütztem oder virtuellem Unterricht mit 3D-Brillen und einer mit Information angereicherten Realität.

Auch Industrie 4.0 verlangt diese Kompetenz
Doch von allergrösster Bedeutung ist das, was die Schweizer Wirtschaft morgen benötigt. Es sind diejenigen Firmen, welche ihre Daten in Workflows und bei den Schnittstellen möglichst schnell bereitstellen und verarbeiten können. Diese sind mit ihren Produkten auch viel schneller am Markt. Für Produk-tion, Bestellung, Lieferung, Lagerbewirtschaftung, sowie Debitoren- und Kreditoren-bewirtschaftung gibt es heute standardisierte Softwareanwendungen. Diese lösen bereits sehr viele Fragestellungen in der Wertschöp-fungskette unseres Landes. Aber genau das muss in Zukunft auch für die in der Schweiz sehr wichtige High-Tech-Branche gelten. Wer gutes Engineering betreibt, weiss, dass in der Praxis sehr viel Zeit für die Verarbeitung und die Bereitstellung der Daten aufgewendet werden muss. In den neuen Lehrplänen der technischen Fachhochschul-Curricula tauchen beispielsweise Ansätze der künstlichen Intelligenz oder des maschinellen Lernens auf. Aber auch die klassische Statistik und die digitale Signalverarbeitung stellen sich den neuen Herausforderungen der Weiterbearbeitung von überall und jederzeit vorhandenen Datenflüssen. Deren Schnittstellen sowie Übertragung und Speicherung so einfach und transparent wie möglich zu gestalten und dabei die Sicherheitsaspekte zu berücksichtigen, muss ebenfalls Teil der Ausbildungskompetenzen an (Fach-)Hochschulen werden. An diesen konkreten Fragestellungen arbeiten verschiedene Hochschulen in Projekten bzw. an der Transformation der Erkenntnisse in den modernen Unterricht.

Keine Digitalisierung ohne gute Mathematik- und Ingenieurgrundlagen
Und das Wichtigste sei zum Schluss gesagt bzw. geschrieben. Die nachhaltige Umsetzung der Digitalisierung bedient sich der Grundlagen aus der Systemtheorie und der Mathematik. Das technische Grundverständnis von Begriffen wie Bandbreite, Abtasttheorem, Frequenzgänge, Zeitreihenanalyse, Statistik oder Datenbanken, aber auch vieles mehr gehört zum Rüstzeug dazu. Wer sich in dieser Thematik weiterbildet, wird bei der Umsetzung der Digitalisierung Erfolg haben.

Infoservice
Zürcher Hochschule für angewandte ­Wissenschaften, School of Engineering TH457
Prof. Dr. Roland Büchi, Leiter Abteilung für Informatik, Elektrotechnik und Mechatronik
Technikumstrasse 9, 8401 Winterthur
Tel. 058 934 77 87, Fax 058 935 77 87
roland.buechi@zhaw.ch, www.zhaw.ch



Die Schweizer Wirtschaft benötigt Firmen bzw. Mitarbeiter, die Daten in Workflows möglichst schnell bereitstellen können – eine gute Ausbildung ist die Basis dazu


Referenzszenario für die prozen­tuale Entwicklung des Ausbildungsstands in der Schweiz

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