Berufliche Schulen Bretten

Aufbau der Lernfabrik

Technologieschema

Rohlinge werden über einen Handarbeitsplatz in das System eingeschleust und dort im Hochregallager abgelegt und im MES gespeichert. 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.

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

Hardwarekomponenten

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

AES:

Applikation Bohren mit Palettentransfersystem // Festo
Applikation Pressen mit Palettentransfersysem // Festo
Applikation Stapelmagazin mit Palettentransfersystem // Festo
Applikation Werkstückausgabe mit Palettentransfersystem // Festo
Applikation Messen mit Palettentransfersystem // Festo
CP-F CNS Roboterbeladezelle
CNC ENCO Concept Mill 55

Verwendete Software

BSB:

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

AES:

MES4 für CP-Factory
CIROS
Sinumeric

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 Berufkolleg - Technik, Schwerpunkt Mechatronik
Fachschule für Maschinentechnik
Industriemechaniker*in
Fachinformatiker*in Systemintegration u. Anwendungsentwicklung
Kaufmann*frau für IT-System-Management u. Digitalisierungs-Management

Kooperation mit anderen Standorten

Albert-Einstein-Schule Ettlingen (AES)

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, Beschaffungsprozess und Produktionsprozess) eines Industrieunternehmens, beispielsweise eines Handyherstellers, dargestellt und in Lernprozessen umgesetzt. Die dezentrale Standortstruktur BSB/AES ermöglicht hierbei zusätzlich verstärkt auf die Bereiche Datenkommunikation und Datensicherheit einzugehen und Synergien bei Schulung und Weiterbildung zu nutzen.

Mit dieser Wahl werden die Möglichkeiten der LF4.0 an einzelnen Standorten (BSB und AES) unabhängig voneinander ausgeschöpft und Lernprozesse individuell initiiert. Dabei gehen die Standorte flexibel auf veränderte Umweltbedingungen bzw. Rahmenbedingungen ein.

Entsprechend der Profile der beiden Schulen in der Metall-, Elektro- und Informationstechnik, sowie dem kaufmännischen Bereich ist eine verteilte Einrichtung der LF4.0 auf die zwei Standorte geplant. Diese gestaltet sich folgendermaßen:
An den BSB erfolgt die Erstellung eines Fertigungsauftrags mit allen relevanten Daten durch eine SAP-Eingabe. Der Fertigungsauftrag wird an die AES über eine gesicherte Datenverbindung übermittelt. In einer verketteten Produktionslinie werden dort die Werkstückrohlinge hergestellt und an die BSB zur Weiterbearbeitung ausgeliefert. Entsprechend ist in den BSB eine verkettete Montagelinie zur Endmontage eingerichtet.

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

Die Lernfabrik als außerschulisches Demonstrationszentrum

Die Anlagen werden den Partnern der regionalen mittelständischen Industrie zu Fortbildungs- und Demonstrationszwecken zur Verfügung stehen. Industrie 4.0 wird in das pädagogische Medienkonzept fächerübergreifend eingearbeitet werden. Es wird damit ein Weiterbildungszentrum für Fach- und Nachwuchskräfte aufgebaut.

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"

Die Inbetriebnahme der Lernfabrik erfolgte im Februar 2020.
Der Aufbau der Lernfabrik wurde durch das Wirtschaftsministerium (Förderaufruf 2018) gefördert.

Kontakt:
Berufliche Schulen Bretten (BSB)
Wilhelmstraße 22
75015 Bretten
www.bsb-bretten.de

Ansprechperson:
Hagenlocher, Jörg

Homepage der Lernfabrik/Kooperation
in Erstellung