Albert-Einstein-Schule Ettlingen

Aufbau der Lernfabrik

Technologieschema

AES:
Nach Auftragseingang aus Bretten werden die Werstückrohlinge über ein Stapelmagazin auf einem Palettentransfersystem abgelegt und über eine Weiche der Bearbeitungszelle, bestehend aus einen Gelenkarmroboter sowie einer CNC-Fräsmaschine, zugeführt. Nach der spanenden Bearbeitung werden die Bauteile ausgeschleußt und über die Weiche in eine Messvorichtung transportiert. Nach erfolgter Messung werden die Bauteile über eine Werstückausgabeeinheit entsprechend dem Messergebnis als Gut- oder Schlechtteil ausgelagert und zur Endmontage nach Bretten geschickt.

BSB:
Die Bauteile aus Ettlingen werden über einen Handarbeitsplatz in das System eingeschleust und dort im Hochregallager abgelegt. Abhängig vom angeforderten Produktionswunsch werden die verschiedenen Bearbeitungsapplikationen angefahren und die angeforderte Produktion ausgeführt. Nach einer Produktionsroutine wird das Zwischen-/Endprodukt wieder im Hochregallager abgelegt. Über einen Abschlussauftrag kann es über den Handarbeitsplatz ausgelagert werden.

An beiden Standorten erfolgt die Steuerung und das Management der Produktion über ein Manufacturing Execution System (MES).

Außerdem wird die Anlage als virtueller Zwilling mit der Simulationssoftware Ciros nachgebildet und zeigt parallel zur Produktion an einem Anzeigebildschirm virtuell die aktuellen Produktionsschritte.

Hardwarekomponenten

AES:

Applikation Stapelmagazin mit Palettentransfersystem // Festo
Applikation Weiche mit Palettentransfersystem // Festo
CP-F CNS Ropoterbeladezelle // Mitsubishi/Festo
CNC EMCO Conzeptmill 55 // Emco/Festo
Applikation Messen mit Palettentransfersystem // Festo
Applikation Werkstückausgabe mit Palettentransfersystem // Festo
Applikation Bohren mit Palettentransfersystem // Festo
Applikation Pressen mit Palettentransfersytem // Festo

BSB:

CP-F Grundmodul Hochregallager // Festo
CP-F Grundmodul Weiche mit Applikation Ettikettieren // Festo
CP-F Grundmodul Bypass mit Applikation Pick-by-Light und Kamera // Festo
Applikation Bohren mit Palettentransfersystem // Festo
Applikation Pressen mit Palettentransfersystem // Festo
Applikation Tunnelofen mit Palettentransfersystem // Festo
zwei Robotinos // Festo
RFID-Reader
Schnittstelle SAP-4-S zu MES
3D-Drucker
CNC-Drehmaschine

Verwendete Software

AES:

MES4 für CP-Factory
CIROS
Sinumeric (CNC-Programm)
Energiemonitoring
NetLab FluidSim
Pneumatik, Elektrtechnik und Hydraulik

BSB:

MES4 für CP-Factory
CIROS
Energiemonitoring
NetLab FluidSim
Pneumatik, Elektrtechnik und Hydraulik
SAP-4-S
CNC-Programm

Pädagogisches Konzept

Für die Grundlagenausbildung in der betriebswirtschaftlichen Kompetenz wird an den BSB das Warenverwaltungsprogramm SAP-4S eingesetzt. Der dabei angelegte Mandant erlaubt die Bestellung, Verwaltung und Steuerung der Produktionsdaten für das Produkt Handyschale, welche als landeseinheitliche Musterlösung Verwendung findet.

Grundlagen in Logistik und E-Commerce können in dieser Anordnung praxisnah unterrichtet werden. Ein ganzheitliches Verständnis digital vernetzter Wertschöpfungsprozesse mit Ressourcenplanung und Steuerung, vom Kundenauftrag bis zur Warenauslieferung, wird damit gegeben. Auch kann die Beschaffung von Ersatzteilen und Wartungsmaßnahmen an der Gesamtanlage oder Einzelbereichen geplant und im realen Produktionsprozess eingebunden werden.

Damit können die digitalen Aspekte der kaufmännischen Berufsausbildung an den Schnittstellen der Produktion über die Prozesssteuerung, der Informationstechnik über die Datenerfassung und Datenauswertung, sowie der gesamten Geschäfts- und Unternehmensorganisation realitätsnah abgebildet werden.

Für die Grundlagenausbildung in der Automatisierungs- und Steuerungstechnik haben beide Schulen jeweils ein kleines Musterlabor und eine virtuelle Entwicklungsumgebung (CIROS // digitaler Zwilling).

Im Grundlagen-Labor können die Werkzeuge zu digital gesteuerten Produktionsmodulen einer industriellen Fertigung optimal vermittelt und in der Realität an den Modulen getestet werden.

Vorbereitet und unterstützt wird diese Vermittlung über die virtuelle Entwicklungsumgebung, welche sowohl für die Grundlagenapplikationen, als auch für die gesamte Anlage vorhanden ist. Es ist damit auch möglich, virtuell den gesamten Produktionsprozess an einer Schule darzustellen und zu üben.

Dies beinhaltet die Fertigkeiten zur Programmierung, Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik sowie Einbindung der Module in Produktionsnetzwerke.
Wichtiger und auch notwendiger Bestandteil des Unterrichts ist außerdem die Umsetzung des digitalen Datentransfers über gesicherte Netzwerkverbindungen (VPN-Tunnel). Die Verfügbarkeit der dafür notwendigen Kommunikationsnetzwerke ist das Rückenmark einer Produktion.

In einem speziell für die Schulung dieser Anforderung ausgestatteten Netzwerklabor wird ein fundiertes Basiswissen in den Bereichen sichere Netzwerkstrukturen in Industrienetzen, Produktionsdatenerfassung und auch -auswertung vermittelt. Unter anderem ist das Thema Fernwartung und die dafür auszulegenden sicheren Netzwerkverbindungen Unterrichtsbestandteil in allen IT-Berufen und Schulungen.

Konkrete Umsetzung der Musterlösung-BW

Umsetzung bspw. eines digitalen Zwillings in Bezug auf automatisierungstechnische Komponenten.

Schularten/Ausbildungsberufe, bei denen die Lernfabrik zum Einsatz kommt

Technisches Gymnasium - Mechatronik, Informationstechnik und Technik & Management
1- u. 2-jähriges Berufkollegs - Technik
Fachschule für Maschinentechnik (nur BSB)
Industriemechaniker*in
Fachinformatiker*in Systemintegration u. Anwendungsentwicklung (nur BSB)
Kaufmann*frau für IT-System-Management u. Digitalisierungs-Management (nur BSB)

Kooperation mit anderen Standorten

Berufliche Schulen Bretten

Beschreibung der Kooperation

Der Geschäftsprozess eines Industrieunternehmens besteht aus einer funktions- und organisationsübergreifenden Verknüpfung wertschöpfender Tätigkeiten um für Kunden immer stärker individualisierte Produkte herzustellen.

Mit der LF4.0 wird im Kern der gesamte Geschäftsprozess (Vertriebsprozess, Be-schaffungsprozess und Produktionsprozess) eines Industrieunternehmens dargestellt und in Lernprozessen umgesetzt.

Entsprchend der Profile der beiden Schulen erfolgt die Umsetzung der LF4.0 auf beide Schulen verteilt:
An den BSB wird zunächst ein Fertigungsauftrag mit allen relevanten Daten durch eine SAP-Eingabe erstellt.

Der Fertigungsauftrag wird an die AES über eine gesicherte Datenverbindung übermittelt. In einer verketteten Produktionslinie werden dort die Werkstückrohlinge spanend bearbeitet und die fertigen Bauteile an die BSB zur Montage ausgeliefert.

In den BSB widerum ist eine verkettete Montagelinie zur Endmontage eingerichtet.

Der Vertrieb und die Rechnungsstellung erfolgt über die kaufmännische Abteilung der BSB.

Die dezentrale Standortstruktur der Kooperation BSB/AES ermöglicht hierbei zusätzlich verstärkt auf die Bereiche Datenkommunikation und Datensicherheit einzugehen. Des weiteren können Synergien bei Schulung und Weiterbildung genutzt werden.

Mit dieser Wahl werden die Möglichkeiten der LF4.0 an einzelnen Standorten (BSB und AES) unabhängig voneinander ausgeschöpft und Lernprozesse individuell initiiert.

Die Lernfabrik als außerschulisches Demonstrationszentrum

Die Anlagen werden den Partnern der regionalen mittelständischen Industrie, insbesondere den Unterstützern und Förderer, zu Fortbildungs- und Demonstrationszwecken zur Verfügung stehen. Kontinuierlich soll ein Weiterbildungszentrum für Fach- und Nachwuchskräfte entwickelt und etabliert werden.

Weitere Hinweise

In der Gesamtkonzeption der Anlage ist vorgesehen, diese nach erfolgreicher Inbetriebnahme mit der landeseinheitlichen Musterlösung im Folgeschritt auf die Produktion eines eigenen Produktes umzustellen.

Per digitalem Datentransfer wird das hauseigene Edelstahlkompetenzzentrum in die LF4.0 integriert. Die Produktion der Fahrzeugkarosserie erfolgt an einer CNC-Laserschneidanlage und die anschließende Biegearbeit an einer CNC-Gesenkbiegepresse. Anschließend werden die kleinen, mittleren und großen PKW-Karosserien intern an die Montagelinie angeliefert und im Hochregallager eingelagert.

Die Fahrzeuginlays in unterschiedlichen Größen und Farben werden an der AES gefertigt und an die BSB ausgeliefert, um dort ebenfalls im Hochregallager eingelagert zu werden.

Weitere Komponenten werden mit der CNC-Drehmaschine und dem 3D-Drucker an den BSB hergestellt.

Entsprechend der einlaufenden Bestellungen werden diese Fahrzeugteile aus dem Lagersystem zur Endmontage entnommen und am Endmontageplatz (Handarbeitsplatz) von Schülerinnen und Schülern zusammengesetzt und mittels dort vorrätiger Achsen fixiert und zur Auslieferung weitergeleitet.

Die Umsetzung dieser Konzepterweiterung ist ca. zwei Jahre nach Erstinbetriebnahme geplant.

Siehe auch die Bilder "karosserie" und "endprodukt" unseres Kooperationspartners BSB.

Die Inbetriebnahme der Lernfabrik erfolgte im April 2021.
Der Aufbau der Lernfabrik wurde durch das Wirtschaftsministerium (Förderaufruf 2018) gefördert.

Kontakt:
Albert-Einstein-Schule Ettlingen
Beethovenstr. 1
76275 Ettlingen
www.aesettlingen.de

Ansprechperson:
Jöckel, Hans

Homepage der Lernfabrik/Kooperation
in Erstellung