Jianbiao John Pan, PhD, ist Professor für Industrie- und Produktionstechnik und Experte für Mikroelektronik und Electronic Packaging. Seine Kurse zur Fertigungstechnik sind gezielt so angelegt, dass sie Studenten für leitende Positionen in der Industrie vorbereiten.
Kundenerfahrungen
Analyseanwendungen aus der Praxis vereinen Ingenieursstudiengänge auf zwei Kontinenten
Professor Jianbiao John Pan bereitet seine Technikstudenten mit JMP® auf ihre Karriere in der Industrie in einem zunehmend globalisierten Markt vor
California Polytechnic State University
| Herausforderung | Hochschulabgänger mit einem Abschluss in Ingenieurswissenschaften gehen zumeist in die Industrie. Sie nicht nur umfassend für ein erfolgreiches Berufsleben auszubilden, sondern ihnen die Fähigkeiten mitzugeben, ausgestattet mit einer umfassenden Sicht ihres Berufsfelds innovativ zu arbeiten, ist keine einfache Aufgabe. |
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| Lösung | Studenten werden aufgefordert, JMP sowohl innerhalb als auch außerhalb des Unterrichts zu nutzen. |
| Ergebnisse | Durch den Einsatz von JMP in seinen Kursen bereitet Pan seine Studenten auf interessante Karrieren bei führenden Unternehmen in den USA und auf der ganzen Welt vor. |
Wenn Bachelorstudenten an der California Polytechnic State University (Cal Poly) einen Studiengang in Ingenieurswissenschaften wählen, wissen sie, dass sie in einer Branche arbeiten werden, die Innovation belohnt − insbesondere, wenn diese Innovation auf präziser und korrekter Analyse beruht. Vor diesem Hintergrund ist die Vorbereitung von Studenten auf die technische Arbeitswelt zum Eckpfeiler der Ausbildung des 21. Jahrhunderts auf Hochschulebene rund um die Welt geworden.
Jianbiao John Pan, PhD, ist Professor für Industrie- und Produktionstechnik an der Cal Poly und Experte für Mikroelektronik und Electronic Packaging. Jedes Quartal hält er Bachelor-Kurse zu verschiedenen Themen, von der Einführung in technisches Versuchsdesign und -analyse bis zu Fortgeschrittenenkursen in Qualitätsmanagement, Versuchsplanung und Zuverlässigkeitstechnik.
Wie andere führende Dozenten in Ingenieursstudiengängen versucht auch Pan, das Interesse seiner Studenten durch projektbasiertes, aktives und kooperatives Lernen zu fördern.
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Das Cal Poly College of Engineering ist eine der national führenden Einrichtungen für Ingenieursstudiengänge. Professoren an der Cal Poly folgen einer projektbasierten Lehrphilosophie, die Theorie mit praktischen Anwendungen kombiniert. Sie haben eine Mission: „Einen hervorragenden praxisorientierten Bildungsansatz bereitstellen, der Hochschulabgänger zu gefragten, sofort einsatzbereiten Fachkräften macht.“
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Pan lehrt Studenten anhand eines Beispiels, wie Analysetechniken eingesetzt werden können, um Hindernisse für Qualitäts- und Prozessverbesserungen aus dem Weg zu räumen. Während er die Analyse vorstellt, folgen die Studenten auf ihren eigenen Bildschirmen in JMP. Sie können mit den Daten spielen und selbst herausfinden, welche Möglichkeiten sich anbieten.
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„JMP ist ausgesprochen leistungsstark und bietet erstklassige dynamische Graphiken“, erklärt Pan. Diese Flexibilität und seine anwenderfreundliche Bedienoberfläche machen JMP zu einem wichtigen Werkzeug für Studenten, da sie die technischen Konzepte genauer erforschen können, indem sie Daten analysieren und mit ihnen experimentieren. „Wenn wir Konzepte durcharbeiteten, setzte Dr. Pan JMP ein und zeigte sehr anschaulich, wie so etwas aussah“, beschreibt Graduate-Student David Otsu. „JMP war eine hervorragende Unterstützung beim Lernen und der nachfolgenden Anwendung des Gelernten.“
Interaktive JMP®-Analysen erleichtern engagiertes Lernen in den Bereichen Qualität, Zuverlässigkeit und Versuchsplanung
Es wird davon ausgegangen, dass das Interesse von Studenten durch das Einbetten theoretischer Konzepte in praxisnahe Problemstellungen gesteigert wird. Für die Unterrichtsarbeit mit Anwendungen und praktischen Beispielen sind jedoch auch neue Technologien erforderlich, die für Studenten leichter zugänglich sind.
Pans Lösung heißt, seine Studenten mit JMP, der Software zur statistischen Datenanalyse, vertraut zu machen. „JMP ist ausgesprochen leistungsstark und bietet erstklassige dynamische Graphiken − das gefällt mir sehr gut“, erklärt er. „Sie können sowohl auf der X- als auch auf der Y-Achse die Skala und den Datentyp ganz einfach ändern und sogar die Schriftgröße anpassen. Sie haben so viele Möglichkeiten.“ Pan stützt sich in seinem Kurs zum technischen Versuchsdesign auf Analysemodelle − Verteilung, Y nach X anpassen, paarweise Daten und Modell anpassen. In seinen Fortgeschrittenenkursen unterrichtet er außerdem Versuchsplanung, Qualität und Prozess sowie die Überlebenswahrscheinlichkeit.
Mithilfe von JMP zeigt Pan in seinen Kursen Schritt für Schritt selbst die modernsten Konzepte mit interaktiven visuellen Darstellungen auf. Studenten können diese dann alleine wiederholen – sie verfolgen den Kurs entweder mit JMP auf einem Notebook oder sie lösen Problemstellungen mit JMP. „Für viele Hausarbeiten und Projekte in meinen Kursen“, erläutert Pan, „erstellen Studenten Diagramme und Visualisierungen.“
„Ich konzentriere mich auf Materialtechnik, und in diesem Bereich sind viele Versuche erforderlich. Glücklicherweise wird der gesamte Versuchsplanungsprozess durch JMP erleichtert – gerade zum Beispiel bei der Arbeit mit fraktionellen faktoriellen Versuchsplänen, wo Sie alle Faktoren einrichten und dann die Pläne von JMP generieren lassen können. Da JMP so interaktiv und intuitiv ist, wird es viel einfacher, sich auf die Daten zu konzentrieren und sie rasch zu bearbeiten. Für einen visuellen Lerntyp wie mich ist das wirklich hilfreich.“
— David Otsu, Graduate student
Diese Darstellungen sind großartig – nicht nur, weil sich damit die Ergebnisse vermitteln und kommunizieren lassen, sondern auch, weil sie dazu beitragen, die Kenntnisse der Studenten von den zugrundeliegenden Konzepten und Theorien zu vertiefen, auf die sie später bei ihrer Arbeit in der Fertigungsindustrie möglicherweise stoßen. In einem Abschlussprojekt untersuchten mehrere Studenten vor Kurzem die Kristallinität von Polymilchsäure, einem vielseitigen, biologisch abbaubaren thermoplastischen Polymer, das aus erneuerbaren Quellen wie Mais und Zuckerrohr hergestellt wird. Die biologische Abbaubarkeit des Polymers macht es zu einer idealen, umweltverträglicheren Alternative für herkömmliche Handelsanwendungen wie Nahrungsmittelverpackungen und Einweggeschirr.
Da Polymilchsäure bei unterschiedlichen Graden von Kristallinität verarbeitet werden kann, versuchten Pans Studenten, die Faktoren mit Einfluss auf die Kristallinität − und damit deren Potenzial als sinnvolle Plastikalternative − zu ermitteln und zu untersuchen. Hierzu variierten sie Polymerklasse, Verweildauer und Abkühlgeschwindigkeit. Durch die Analyse der Interaktionen ihrer Variablen waren sie in der Lage, mit einem hohen Konfidenzgrad zu ermitteln, dass Material und Abkühlgeschwindigkeit signifikanten Einfluss auf die Kristallisation
haben.
„JMP hat uns geholfen, eine Reihe von Versuchen aufzubauen − und dazu beigetragen, dass das gesamte Projekt reibungslos und rasch durchgeführt werden konnte, weil wir mit JMP vorausplanen konnten“, erklärt Student David Otsu. „Da JMP so einfach zu verwenden ist, konnten wir mühelos auf Änderungen und auftretende Probleme im Projektverlauf reagieren.“
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Cal Poly bietet Studenten von Ingenieursstudiengängen auch die einzigartige Gelegenheit, einen Teil ihres Studiums in China zu absolvieren. Lehrveranstaltungen zur Qualitätstechnik werden durch eine unabhängige Projektkomponente erweitert, in der Studenten Lösungen für technische Probleme aus der Praxis entwickeln müssen. „Ich habe den Qualitätstechnik-Kurs von Professor Pan in China besucht und mit Studenten [der Polytechnischen Universität Zhejiang] an einem Projekt gearbeitet, in dem das Transportsystem in Hangzhou untersucht wurde. Sowohl im Unterricht als auch im Projekt war JMP wirklich hilfreich“, beschreibt Ingenieursstudent Wade Bedinger.
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„JMP ist so flexibel, dass man eine Menge unterschiedlicher Dinge machen kann. Sie können Grafiken ändern, sodass sie genau in Präsentationen passen, und die Achsen so einrichten, dass sie genau die Daten zeigen, auf die man sich konzentrieren möchte.“
— Wade Bedinger, Ingenieursstudent
Technikstudenten aus den USA und China arbeiten zusammen an Lösungen für Herausforderungen aus der Praxis
An der Cal Poly ist das Studium nicht auf den Hörsaal oder den Campus begrenzt. Zusätzlich zu seiner Dozententätigkeit während des Unterrichtsjahres leitet Pan ein außergewöhnliches Auslandsstudienprogramm für angehende Ingenieure mit dem Namen „Engineering in China“, für das die Cal Poly eine Partnerschaft mit der Polytechnischen Universität Zhejiang (ZJUT) in Hangzhou eingegangen ist. Im Sommer 2016 studierten 11 Studenten von der Cal Poly und 22 von der ZJUT gemeinsam Qualitätstechnik. Sie arbeiteten in Teams zusammen, in denen sie versuchten, technische Herausforderungen aus der Praxis mithilfe von JMP zu identifizieren und zu lösen.
Im Verlauf des Sommers vermittelte Pan den Studenten die Grundlagen von Qualitätstechnik und ANOVA. Die Studenten setzten dann die neuen Kenntnisse im Rahmen eines Teamprojekts ein. In diesem Projekt sollten sie ein technisches Problem identifizieren, um die Qualität innerhalb eines bestehenden Systems − zum Beispiel einem Krankenhaus, einer Bank oder einem Transportnetzwerk − zu optimieren, relevante Daten zu dem Problem zu erfassen, die Daten zu analysieren, eine Präsentation vorzubereiten und einen Bericht zu erstellen.
Als ein Team lange Wartezeiten und ein ineffizientes Registrierungssystem in einem lokalen Krankenhaus in Hangzhou beobachtete, erkannten die Studenten eine Verbesserungsmöglichkeit. Sie machten sich daran, eine Lösung zu entwickeln, die die Patientenerfahrung verbessern würde. Hierzu begannen sie, Daten zu erfassen: Zahl der Patienten pro Tag, Länge der Wartezeiten und Zeitaufwand für den Registrierungsprozess. Anschließend analysierten die Studenten die Daten und entwickelten Verbesserungsempfehlungen.
Lernziel des Programms ist laut Pan nicht nur, dass Studenten die erlernten technischen Konzepte auf bestehende Systeme anwenden, sondern „unseren Studenten die Fähigkeit zu vermitteln, in einer multidisziplinären internationalen Teamumgebung zu arbeiten. Dies ist eine sehr, sehr wichtige Fähigkeit – in einem Team zu arbeiten, unterschiedliche Kulturen zu verstehen und Sprachbarrieren zu bewältigen.“ Und es ist eine, die im heutigen Technikumfeld besonders relevant ist.
„Es ist äußerst wichtig, sich auf die Anforderungen der Branche einzustellen“, erklärt Pan. Da Fertigungsunternehmen weltweit nach den besten Hochschulabgängern suchen, stellt Pan sicher, dass seine Studenten, wenn sie die Cal Poly verlassen, mit den richtigen Werkzeugen ausgestattet sind − einem überlegenen Verständnis der technischen Konzepte und Theorien, einer nachgewiesenen Fähigkeit, mit Kollegen unterschiedlicher Fachrichtungen und Nationalitäten zusammenzuarbeiten, und Erfahrung mit den Branchentechnologien.
“Wir haben [in Dr. Pans Kurs] Six Sigma-Prozesse für die Analyse von Teamprojekten verwendet. Das Projekt hat mir wirklich geholfen, die statistische Prozesssteuerung und eine Reihe verschiedener Qualitätsmodule zu erlernen. Hilfreich waren besonders die zur Verfügung gestellten Diagramme. Die Bedienoberfläche von JMP ist genial – man kann die Rohdaten zur Erstellung von Diagrammen verwenden und die Daten analysieren und interpretieren.“
— Kyle Batman, Ingenieursstudent
Vorbereitung der Studenten auf das Berufsleben nach dem Hochschulabschluss
Vor einigen Jahren stellte Pan nach der Teilnahme an einer Reihe von Meetings der American Society for Quality in San José in Kalifornien fest, dass viele Branchenführer JMP einsetzten. „Ich dachte, es wäre eine gute Idee, wenn unsere Studenten mit JMP vertraut wären, da so viele von ihnen später für diese Unternehmen in Kalifornien arbeiten würden. Wir bieten ihnen die entsprechende Schulung und mit ihren Kenntnissen der Software haben unsere Studenten nach ihrem Abschluss einen echten Vorteil.“
„Im Qualitätstechnik-Kurs von Dr. Pan in China konnte ich meine Fähigkeiten zur Verarbeitung großer Datenmengen stark erweitern. Wir konnten unsere Technik- und Statistikkenntnisse mit verschiedenen Softwarepaketen üben, doch ich verwendete in erster Linie JMP. Ich weiß, dass in der Fertigung bei der Analyse mehrerer Dimensionen Statistiksoftware wie JMP eine wesentliche Rolle bei der Untersuchung großer Datenmengen spielt. Soweit ich weiß, verwenden in der Fertigung alle JMP für diese Analysen.”
— Kyle Batman, Ingenieursstudent
Die in diesem Artikel beschriebenen Ergebnisse beziehen sich auf die Situation, das Geschäftsmodell, die Dateneingabe und die Rechenumgebungen, die hier beschrieben werden. Die Erfahrungen jedes SAS-Kunden sind einzigartig und basieren auf betrieblichen und technischen Variablen. Alle Aussagen sind als unspezifisch aufzufassen. Tatsächliche Einsparungen, Ergebnisse und Leistungseigenschaften variieren je nach den Konfigurationen und Umgebungsbedingungen des Kunden. SAS gewährleistet und behauptet nicht, dass jeder Kunde ähnliche Ergebnisse erreichen wird. Die einzige Gewährleistung für Produkte und Dienstleistungen von SAS ist jene, die in den ausdrücklichen Gewährleistungserklärungen im schriftlichen Vertrag für diese Produkte und Dienstleistungen enthalten ist. In diesem Dokument werden keinerlei zusätzliche Gewährleistungen abgegeben. Kunden haben SAS ihre Erfolge im Rahmen eines vertraglich vereinbarten Austauschs oder einer Zusammenfassung eines erfolgreichen Projekts nach erfolgreicher Einrichtung von SAS-Software bekanntgegeben.