Berufliches Schulzentrum Bietigheim-Bissingen

Aufbau der Lernfabrik

Technologieschema

Die Lernfabrik 4.0 besteht aus dem verketteten Maschinensystem (VMS) und acht Grundlagenlaboren für 16 Schüler. Das VMS besteht aus 8 Produktionsmodulen in denen Modellautos individualisiert, von einem MES überwacht, montiert werden können. Die Grundlagenlabore enthalten Teile des VMS und dienen den Schülern zum Programmieren der Steuerungsaufgaben.

Hardwarekomponenten

VMS und Grundlagenlabore wurden von der Firma teamtechnik Maschinen und Anlagen GmbH, Freiberg am Neckar, konstruiert, hergestellt und aufgebaut. Als Besonderheit kommt ein kollaborierender Roboter vom Typ KUKA LBR iiwa sowie ein Markierlaser der Firma Trumpf zum Einsatz. Ein Modellauto lässt sich nur montieren, wenn zuvor ein (vereinfachter) Produktionsauftrag im kaufmännischen System angelegt wurde.

Verwendete Produktionsmodule:
PM101: Lift für Werkstückträger zur Montagestraße
PM102: Bestücken der Werkstückträger mit den Bodenplatten, Beschriftung RFID
PM103: Laserstation zur individuellen Beschriftung der Bodenplatte
PM104: Wendestation mit Kamera zur Prüfung der Bohrungen in der Bodenplatte
PM105: Roboter KUKA LBR iiwa für die Vormontage von Achsen und Karosserie
PM106: Quality Gate mit Kamera und Verpressen von Karosserie und Bodenplatte
PM107: Ausschleusen der Modellautos auf Förderband als IO oder NIO
PM108: Lift für Werkstückträger zum Rückführband

Verwendete Software

MES, Microsoft Dynamics NAV, atvise

Pädagogisches Konzept

Unser pädagogisches Konzept wurde zusammen mit Vertretern der Wissenschaft und unseren Industriepartnern entwickelt und hat sich mit Blick auf die Lernfabrik 4.0 bewährt. Es wird für die nächste Zukunft fortgesetzt und ist durch folgende Grundsätze geprägt:

• Enge Verknüpfung von verkettetem Maschinensystem (VMS) und Grundlagenlabor
• Durchgängige Anwendung von Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT)
• Maximaler Praxisbezug und Identifikation
• Organische Erweiterung des vorhandenen Maschinenparks durch die Lernfabrik
• Ganzheitlicher Ansatz durch Einbeziehung betriebswirtschaftlicher Aspekte von Industrie 4.0
• Weiterentwicklung des Lernfeldprinzips
• Hohe Motivation durch ein attraktives Produkt

Im Zentrum der Lernfabrik stehen die technischen Aspekte. Darüber hinaus werden in angemessenem Umfang Fragen der Datensicherheit und des Datenschutzes sowie betriebswirtschaftliche und gesellschaftliche Inhalte zum Gegenstand von Unterricht und Seminaren gemacht.

Konkrete Umsetzung der Musterlösung-BW

Die 6 Szenarien der Industrie 4.0 konnten bis heute weitestgehend umgesetzt werden.

Szenario 1
"ERP–MES" Abbildung des Produktionsprozesses in ERP: Umsetzung erfolgt bei Industriemechanikern, Mechatronikern, kaufmännischen Ausbildungsgängen und im Seminarkurs Wirtschaft 4.0
"CAD": Umsetzung erfolgt im Werkstattunterricht bei Industriemechanikern
"Additive Manufacturing": Umsetzung erfolgt bei Metall- und Elektroausbildungsgängen sowie in der Mittel- und Oberstufe des beruflichen Gymnasiums

Szenario 2:
"Modulare SPS-Programmierung": Umsetzung erfolgt bei Metall- und Elektroausbildungsgängen
"Identifikationssysteme": Umsetzung erfolgt bei Industriemechanikern, Mechatronikern und im Seminarkurs Wirtschaft 4.0
"CAM": Umsetzung erfolgt bei Metall- und Elektroausbildungsgängen
"Robotertechnik": Umsetzung erfolgt im Wahlpflichtbereich der gymnasialen Oberstufe und bei Metall- und Elektroausbildungsgängen umgesetzt

Szenario 3
"MES": Umsetzung erfolgt bei Metall- und Elektroausbildungsgängen
"MES–SPS": Umsetzung erfolgt bei Metall- und Elektroausbildungsgängen
"MES–Infrastruktur": Umsetzung erfolgt bei Metall- und Elektroausbildungsgängen sowie in der Mittel- und Oberstufe des beruflichen Gymnasiums am verketteten Maschinensystem

Szenario 4
"Service- und Instandhaltungsstrategien“: Umsetzung erfolgt bei Metall- und Elektroausbildungsgängen 
"Condition Monitoring“: Erfassung von Prozessdaten in Echtzeit ist mit einem System Fa. Balluff angedacht. Dabei werden Temperaturen und Vibrationen erfasst. Die Nutzung für den Unterricht befindet sich aktuell in Klärung.
"Auswertung und Darstellung von Prozessdaten“: Daten werden im ERP-System gesammelt und stehen für eine Auswertung bereit. Noch keine Umsetzung im Rahmen von Industrie 4.0. Es besteht hier Fortbildungsbedarf.
"Qualitätsmanagement“: Daten werden im ERP-System gesammelt und stehen für eine Auswertung bereit. Noch keine Umsetzung im Rahmen von Industrie 4.0. Es besteht hier Fortbildungsbedarf.

Szenario 5
"Smart Grid“: Energiemanagement-System am VMS vorhanden, noch keine Umsetzung im Unterricht. Es besteht hier Fortbildungsbedarf.

Szenario 6
"Vernetzung und Sicherheit“: Umsetzung erfolgt im Seminarkurs und bei Fachinformatikern.