Metallausbildung Mit dem digitalen Zwilling Lehrinhalte modernisieren

Von F. Stephan Auch

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Die Partnerunternehmen Weiler und Kunzmann transformieren mit Education 4.0 die Metallausbildung ins digitale Zeitalter. Mit Anleihen bei Internetspielen und Animationssoftware entwickeln sie zielgruppengerechte und interaktive Lerninhalte für eine individualisierte Ausbildung an Dreh- und Fräsmaschinen. Passend zur physischen Maschine gibt es den digitalen Zwilling.

Lieferbar ist Education 4.0 seit dem zweiten Quartal 2022. Von Anfang an gibt es eine Reihe von Paketen mit Lerninhalten. Die Ausbildungsdrehmaschinen Primus, Praktikant und Condor von Weiler gibt es seit dem Sommer in der speziell konfigurierten Version „VCplus Education 4.0“.
Lieferbar ist Education 4.0 seit dem zweiten Quartal 2022. Von Anfang an gibt es eine Reihe von Paketen mit Lerninhalten. Die Ausbildungsdrehmaschinen Primus, Praktikant und Condor von Weiler gibt es seit dem Sommer in der speziell konfigurierten Version „VCplus Education 4.0“.
(Bild: Weiler)

Education 4.0 ist die Antwort auf zwei wichtige Fragen rund um die Metallausbildung, betont Michael Eisler, geschäftsführender Gesellschafter von Weiler: „Erstens: Wie können wir wieder mehr Menschen für Metallberufe begeistern? Und zweitens: Wie lassen sich Lerninhalte modern, attraktiv und interaktiv vermitteln?“

Da vielen ausbildungswilligen Jugendlichen der Zugang zu technischen Themen fehlt, wollen die beiden Maschinenbauer neue Wege gehen. Sie setzen darauf, junge Menschen mithilfe von Gamingsoftware und Anleihen bei der digitalen Spielewelt anzusprechen. Die modernen Methoden der Visualisierung wollen sie für die Ausbildung in der Metallausbildung nutzen.

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„Wir haben hochwertige interaktive Fachinhalte entwickelt, die aufeinander abgestimmt sind und von Lernenden und Lehrenden jederzeit und überall genutzt werden können“, erklärt Markus Wäger, Entwicklungsleiter Konstruktion und Mechanik. Als Beispiele nennt er animierte Tutorials, 3D-Visualisierungen, Maschinenunterweisungen, Videos zu ausbildungsrelevanten Themen sowie Übungen und Aufgaben.

Zum Start haben Weiler und Kunzmann bereits Inhalte zu vielen Bereichen aufbereitet: Lerneinheiten gibt es zu den Maschinengrundlagen, den Sicherheitsfeatures, der Maschinenbedienung, den Funktionen, zum Einsatz von Zubehör, den unterschiedlichen Spannmitteln und zur Pflege der Maschine.

Die Lektionen stellen die Partnerunternehmen auf der Lernplattform MLS online, die von der Nachwuchsstiftung Maschinenbau des VDMA und VDW getragen wird. Angemeldete Ausbilder, Lehrer, Dozenten, Auszubildende und andere Berechtigte können dann mit jedem browserbasierten Endgerät auf sie zugreifen.

Zusätzlich hat jeder Education-4.0-Kunde die Möglichkeit, von ihm selbst entwickelte Inhalte exklusiv für seinen Nutzerkreis einzustellen. Andere Besucher haben darauf keinen Zugriff.

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Die Inhalte auf der Lernplattform sind vielfältig nutzbar. Sie können beispielsweise an den speziell für Education 4.0 konfigurierten Dreh- und Fräsmaschinen aufgerufen werden. Sobald die Verbindung hergestellt ist, kann der Auszubildende an seinem Maschinenbildschirm die Inhalte abrufen, bekannte Themen vertiefen und praktische Übungen machen.

Der digitale Zwilling ist immer für die Ausbildung verfügbar

Da den wenigsten Lernenden rund um die Uhr eine Dreh- oder Fräsmaschine zur Verfügung steht, gibt es von den wichtigsten Ausbildungsmaschinen digitale Zwillinge. An diesen kann der Lernende dann von jedem Rechner, Smartphone und Tablet mit Internetanschluss zusätzlich virtuell arbeiten und lernen.

Auszubildende, die sich auf ein neues Thema vorbereiten möchten oder etwas bereits Gelerntes vertiefen wollen, können dies also an einem Computer im Betrieb, mit dem Lehrer in der Berufsschule oder dem Dozenten im Schulungsraum machen. Genauso, wie sie sich zu Hause schon einmal Übungen anschauen können, die am nächsten Tag an der realen Dreh- oder Fräsmaschine anstehen.

Education 4.0 erlaubt also, dass jeder so viel lernt, wie er für das Verstehen braucht – zu jeder Zeit und an jedem Ort. Gleichzeitig kann der Ausbilder für jeden ein individuelles Lernprogramm zusammenstellen.

Markus Wäger, Entwicklungsleiter Konstruktion und Mechanik

Neben der Art und Weise des Lernens wollen Weiler und Kunzmann mit Education 4.0 auch die Inhalte modernisieren. So gibt es zum Thema „Sicherheit“ beispielsweise ein Tutorial in Form einer 3D-Anwendung, mit dem sich der Auszubildende die Maschinengrundlagen aneignen kann. Es ersetzt zwar nicht die rechtlich vorgeschriebene Sicherheitsunterweisung, aber dient der weitreichenden Vorbereitung hierauf.

Das Tutorial kann der Lernende sowohl an der realen Dreh- oder Fräsmaschine im Betrieb als auch am digitalen Zwilling durcharbeiten. Es erkennt selbstständig, ob eine reale Maschine angeschlossen ist oder die Bearbeitung virtuell erfolgt. Auch kann der Ausbilder festlegen, dass bestimmte Tutorials real und virtuell oder nur in einer bestimmten Weise bearbeitet werden.

Bei der Aufgabe „Schließe den Futterschutz der Drehmaschine“ bewegt der Übende dann entweder manuell den Futterschutz an der Maschine oder er klickt in der 3D-Anwendung das entsprechende Feld beim virtuellen Zwilling an. Hat er das richtig gemacht, bekommt er eine Bestätigung.

Markus Wäger sieht viele Vorteile: „Zum einen muss der Ausbilder die Inhalte nicht mehr ständig wiederholen, weil sich die Lehrlinge diese selber mithilfe der interaktiven Lernplattform erarbeiten können.“ Ob sie das Gelernte beherrschen, können sie dann anhand von Aufgaben überprüfen, die sie beantworten müssen. „Hierbei bedienen wir uns der kognitiven Lernstrategie, wobei das jederzeit mögliche Wiederholen von Inhalten zur Festigung im Mittelpunkt steht“, so der Wirtschaftsingenieur.

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Kommunikation der Ausbildenden erleichtern

Die betriebsübergreifende Kommunikation zwischen Ausbildern, Lehrern und Auszubildenden ist ein weiterer Pluspunkt des Konzepts. Mithilfe der Lernplattform wissen alle Beteiligten jederzeit, wie der jeweilige individuelle Kenntnisstand der Auszubildenden ist.

Vom Ausbilder können je nach dem individuellen Lernfortschritt auch unterschiedliche Nutzerberechtigungen erteilt werden: Gewinde schneiden an der Drehmaschine oder Fräsen mit hohen Drehzahlen darf dann erst derjenige, der das entsprechende Tutorial erfolgreich bestanden hat.

Via digitalem Dashboard untereinander kommunizieren

Eine weitere Komponente von Education 4.0 ist der State Viewer. Mit diesem digitalen Dashboard kann ein Ausbilder sehen, wie seine Lehrlinge die Maschinen bedienen, er kann mit ihnen chatten und ihnen von seinem Standort aus Informationen bereitstellen. Hat also ein Auszubildender an einer Maschine Fragen zu einem Thema, beispielsweise zum Einsatz von Spannmitteln, so kann er sich dem Meister mittels Pushnachricht oder einem Freitextchat mitteilen. Daraufhin kann ihm der Meister das entsprechende Video über ein eigenes Austauschverzeichnis zur Verfügung stellen. Erst wenn nach dem Video noch Fragen offen sind, spricht der Ausbilder von Angesicht zu Angesicht mit dem Lehrling.

Für die angehenden Facharbeiter sind die Themen „Condition Monitoring“ und Vernetzung von Maschinen auch wichtige Ausbildungsinhalte.

Mithilfe des Weiler Condition Monitorings und des State Viewers hat der Ausbilder Zugriff auf die Prozess-, Maschinen- und Fertigungsdaten der vernetzten Dreh- und Fräsmaschinen. Diese Informationen und ihre Bedeutung kann er mit Education 4.0 sehr anschaulich vermitteln.

Einsetzbar sind die Systeme unabhängig von Typ und Fabrikat der Maschinen. Sie erfassen, überwachen und analysieren mithilfe von Sensoren verschiedenste Messsignale. In Echtzeit geben sie Auskunft über Schwingungen an Antrieben, Getriebe, Wälzlager und Achsen und informieren über Temperaturen, Füllstände und Feuchte von Öl und Kühlmitteln.

Ein Weiler-Team um Markus Wäger hat Education 4.0 entwickelt. Bei ausführlichen Testläufen kooperierte es mit der Maschinenbauschule Ansbach sowie verschiedenen Einrichtungen aus der überbetrieblichen Ausbildung und großen Industriepartnern wie ZF Schweinfurt.

Die Resonanz sei bislang einhellig positiv, berichtet Wäger. Er betont, dass das Konzept genauso für kleine Industrie- und Handwerksbetriebe geeignet ist wie für große Betriebe und überbetriebliche Ausbildungsstätten. Sie leisteten bei der Ausbildung von Fachkräften einen sehr wichtigen Beitrag. Education 4.0 unterstütze ihre teilweise enormen Anstrengungen und trage dazu bei, dass sie sie leichter stemmen können:

Gerade dort hat der Ausbildungsbeauftragte nicht immer Zeit für den Lehrling. Außerdem sind die Maschinen wegen wichtiger Aufträge oft nicht für den Auszubildenden frei. Stattdessen kann er sich virtuell vorbereiten und die Zeit an der Maschine dann intensiver nutzen.

Markus Wäger, Entwicklungsleiter Konstruktion und Mechanik

Bis zu 90 Prozent des Anschaffungspreises sind förderungswürdig

Erhältlich ist Education4.0 seit Frühjahr 2022. Weiler-Ausbildungsdrehmaschinen Primus, Praktikant und Condor gibt es, ebenso wie die Kunzmann-Fräsmaschinen WF 410 MC und WF 610 MC, in der speziell konfigurierten Version „Education4.0“ seit dem Sommer 2022. Abweichend vom gewohnten Erscheinungsbild in blau – für Weiler – und rot – für Kunzmann – haben die Maschinen dieser Ausstattungsvariante einheitlich einen leuchtend grünen Anstrich.

Bei den Investitionskosten können sich Aussagen der Partnerfirmen zufolge Kunden über weitreichende Fördermöglichkeiten von bis zu 90 Prozent des Anschaffungspreises für das Gesamtpaket Education 4.0 freuen. Förderungswürdig sei Education 4.0 unter anderem wegen seiner Einbeziehung virtueller Komponenten, die den Aufbau und die Weiterentwicklung digitaler Lehr-Lern-Infrastrukturen vorantreiben.

Mittel gebe es unter anderem über den Digitalpakt Schule – dort alleine 5,5 Mrd. Euro – und die Förderlinie ÜBS für überbetriebliche Ausbildungsstätten. Außerdem hätten viele Bundesländer eigene Programme mit weiteren Mittel.

Die Fördermöglichkeiten sieht der geschäftsführende Gesellschafter Michael Eisler als weitere Motivation, sich mit Education 4.0 zu beschäftigen. Hauptgrund sei jedoch, „junge Menschen für die Metallausbildung zu interessieren, sie mit modernen Lehrinhalten und Lernformen für unsere Branche zu begeistern und etwas gegen den Fachkräftemangel zu unternehmen.“

* F. Stephan Auch ist freier Fachjournalist

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