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Die I4.0-Lernfabrik als schlüsselfertige Lösung

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Momentan wird der Rohling durch einen Werker entnommen, der ihn in den Werkstückträger (WT) einlegt. Unterstützt wird der Werker durch ein intelligentes Assistenzsystem, bei dem Informationen direkt auf die Tischplatte oder auf eine AR (Augmented Reality)-Brille eingeblendet werden. Durch ein integriertes Bildverarbeitungsprogramm wird die Tätigkeit des Werkers überwacht. Das Transportsystem bringt den Rohling dann an das Portal des Bearbeitungszentrums. Der Roboter entnimmt das Werkstück, setzt es in die Spindel ein, wendet es für die beidseitige Bearbeitung und legt das fertige Teil auf den WT zurück. Der Schlüsselanhänger kommt zum Werker zurück, wird montiert, verpackt und mit einem automatisch ausgedruckten Adressaufkleber versehen und versandt. Lieferschein und Rechnung werden automatisch erstellt und per email zugesandt.

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Nebenbei unterstützen weitere Software-Module der Gewatec-ERP-Lösung die Fertigung. So werden z.B. im Produktionsmittel-Management-System (PMS) Produktionsmittel und deren Komponenten und Ersatzteile verwaltet und überwacht. Wartungspläne mit unterschiedlichen Fälligkeiten können den einzelnen Produktionsmitteln zugewiesen und abgearbeitet werden. Über GRIPS, ein produkt- und prozessorientiertes Qualitätsmanagement-System zur Überwachung der Fertigungsprozesse, werden Prüfaufträge bei Auftragsanmeldung automatisch generiert. Dadurch kann die Produktqualität später ausgewertet und belegt werden. Und das MDE/BDE-System ProVis („Produktions-Visualisierung“) visualisiert unter anderem die Auftragsdaten, Stückzahlen und Auslastung der Anlage.

I4.0-Komponenten: Was ist realisiert, was angedacht?

Die Lernfabrik an der FTS hat jetzt die erste Ausbaustufe erreicht, Erweiterungen um zusätzliche I4.0-Merkmale sind in konkreter Planung oder werden bereits umgesetzt. Koordinator Frank Storz: „Ein wichtiges I4.0-Merkmal wird jetzt mit der dezentralen Selbststeuerung des Werkstückes durch die Fertigung umgesetzt. Ein Auftrag wird dann als eine Art eigenständiges Objekt programmiert und alle Steuerungen gehen von diesem Auftrag aus.“ Andere angedachte Erweiterungen sind zum Beispiel eine kameraunterstützte Qualitätskontrolle, der Einsatz eines kollaborierenden Roboters, Smart Grid-Anwendungen und so weiter.

Industrie-4.0-Aspekte, die in der ersten Ausbaustufe realisiert wurden:

  • Verwendung von cyber-physischen Systemen (CPS),
  • individualisiertes Produkt,
  • Produktgedächtnis während der Fertigung mittels RFID-Chip,
  • Variantenfertigung ab Losgröße 1,
  • TCP/IP-Steuerung und somit Netzzugriff auf alle Komponenten,
  • Handarbeitsplatz mit intelligentem Assistenzsystem,
  • virtuelle Darstellung der Anlage.

Die virtuelle Darstellung der Anlage erfolgt im sogenannten Cyber-Classroom. Das didaktische Konzept variiert den Unterricht zu I4.0-Themen auf verschiedenen Leistungsniveaus, sodass alle Schüler entsprechend ihrem Niveau die praktische Seite in der Lernfabrik erfahren. Als Vorbereitung auf die Lernfabrik können sie mittels interaktiven, 3D-fähigen Lernprogrammen, die digitale Kopien beziehunsgweise digitale Zwillinge der Anlage sind, ausgewählte Bereiche beziehunsgweise Themen bereits anschaulich kennenlernen und erkunden. Diese Lernmodule werden mit 3D-Brillen und Beamern oder auf Bildschirmen im Klassenraum vom Schüler interaktiv er- und bearbeitet und münden schließlich in fächerübergreifende Projektarbeiten an und mit der Lernfabrik.

Lernfabrik als schlüsselfertiges Gesamtsystem

Der Aufbau einer Lernfabrik an der FTS in einer derartigen konzertierten Initiative zwischen berufsbildender Schule und regionalen Unternehmen hat an beruflichen Ausbildungseinrichtungen in verschiedenen Nachbarkreisen bereits ein lebhaftes Interesse hervorgerufen. Das veranlasste die fünf Firmen, sich als Konsortium zusammen zu schließen und eine Industrielle Lernfabrik 4.0 (ILF 4.0) als funktionsfähiges Gesamtsystem anzubieten.

Diese wird nach gemeinsamer Konzepterstellung mit der Bildungseinrichtung angeliefert, installiert und in betriebsfertigem Zustand übergeben. Dr. Reinhold Walz, Geschäftsführer von Gewatec als ein Sprecher der fünf Systempartner: „Die Grundlage dazu ist natürlich die erprobte Zusammenarbeit an der Pilotanlage in VS-Schwenningen. Die dort erarbeiteten Produkte und Konzepte sind je nach Bedarf auch im Leistungsumfang enthalten.“

Schulleiter Thomas Ettwein unterstützt: „Die zukünftigen Facharbeiter, Techniker und Industriemeister der Feintechnikschule werden gefragte Spezialisten sein. Die zeitmäßige Einbindung der Kollegen beim Aufbau, Betrieb und der Umsetzung der Lernfabrik in den Unterricht ist allerdings auch gewaltig. Deshalb gilt es, das Rad nicht mehrfach neu zu erfinden und wir laden ein, von unseren Erfahrungen zu profitieren, sowie gemeinsam eine arbeitsteilige Weiterentwicklung von Anlage, pädagogischen Konzepten und Lernmodulen voranzutreiben.“

Mit der Industriellen Lernfabrik 4.0 wurde eine Plattform geschaffen, um auch Industrie 4.0-Visionen der Zukunft in der Praxis präsentieren zu können, so Reinhold Walz von Gewatec. Industrie 4.0 werde für alle greifbar und erlebbar. Und er ergänzt selbstbewusst: „Zugleich können wir damit eindrucksvoll demonstrieren, wozu regionale mittelständische Firmen in der Lage sind und dass sich Hightech nicht nur im Silicon Valley abspielt.“

Eduard Rüsing ist Fachjournalist in Karlsruhe.

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