Carl-Benz-Schule Karlsruhe

Aufbau der Lernfabrik

Technologieschema

Die Lernfabrik 4.0 Karlsruhe ist eine modellhafte Produktionsanlage, die in Aufbau und Ausstattung Produktionsanlagen der Industrie 4.0 gleicht. Sie kombiniert automatisierte Produktionsanlagen mit modernster Informations- und Kommunikationstechnik.

In einem CNC-Bearbeitungszentrum werden Ober- und Unterschale eines Gehäuses gefertigt. In anschließenden Produktionsschritten werden die Schalen weiterbearbeitet, optisch auf Qualität überprüft und abschließend gefügt.

Die Anlage ist in zwei Fertigungsinseln aufgeteilt, die jeweils aus mehreren Produktionsmodulen bestehen. Zwischen den Fertigungsinseln erfolgt der Materialtransport mittels eines fahrerlosen Transportsystems.

Hardwarekomponenten

Die Lernfabrik 4.0 Karlsruhe ist ein modulares Produktionssystem (MPS) der Firma Festo Didactic. Es sind sowohl CP Lab- aus auch CP Factory-Module vorhanden. Bestandteil des Produktionssystems ist außerdem eine CNC-Fertigungszelle mit einer Fräsmaschine der Firma EMCO sowie einem Robotermodul zum Be- und Entladen der Fertigungszelle (Roboter RV-2AJ (Mitsubishi)).

Die Lernfabrik verfügt über ein Produktionsleitsystem der Firma Festo Didactic (MES4).

Verwendete Software

In der Lernfabrik 4.0 Karlsruhe wird folgende Software verwendet:

Schaltplanentwurfs- und –simulationssoftware FluidSim (Festo)
SPS-Programmiersoftware TIA-Portal (Siemens)
Roboter-Programmiersoftware CIROS (Programmiersprache MELFA BASIC V für Mitsubishi-Roboter) (Festo)
MES-Software MES4 (Festo)
CNC-Software Sinumerik Operate (Siemens)

Pädagogisches Konzept

Die Lernfabrik 4.0 ermöglicht die Umsetzung der vielfältigen Anforderungen der Ausbildung in den unterschiedlichen Fachrichtungen der Metall- und Elektrobranche der dualen Berufsausbildung, der Fachschule für Technik und der Meisterausbildung der beteiligten Schulen.

In der Grundlagenausbildung werden die Module der Lernfabrik auf der Baugruppen- und Bauteilebene analysiert und parametriert. Es werden Strategien zur Fehlersuche und Inbetriebnahme erarbeitet und umgesetzt.

Aufbauend auf der Grundlagenausbildung werden die Module als automatisierte Systeme betrachtet. SPS-gesteuerte Module sowie Roboter-Systeme werden analysiert, Programme untersucht und angepasst.

Das Gesamtsystem wird hinsichtlich der Kommunikation und der Produktionsorganisation untersucht. Produktionsabläufe werden optimiert, Kommunikationsstrukturen werden analysiert und Strategien zur Fehlersuche entwickelt.

Konkrete Umsetzung der Musterlösung-BW

Szenario 2 bis Anforderungsbereich 2
Szenario 3 Anforderungsbereich 1
Szenario 6 Anforderungsbereich 1

Schularten/Ausbildungsberufe, bei denen die Lernfabrik zum Einsatz kommt

An der Carl-Benz-Schule (CBS) gibt es in der dualen Berufsausbildung rund 20 Klassen Industriemechaniker, Feinwerkmechaniker und Verfahrensmechaniker für Kunststoff- und Kautschuktechnik, bei denen jeweils in verschiedenen Lernfeldern Unterricht mit steuerungstechnischen Inhalten in der Lernfabrik 4.0 durchgeführt wird. In der Fachschule für Technik Fachrichtung Maschinentechnik der CBS werden in beiden Ausbildungsjahren Inhalte im Fach Automatisierungstechnik in der Lernfabrik 4.0 vermittelt.

Kooperation mit anderen Standorten

Heinrich-Hertz-Schule Karlsruhe

Beschreibung der Kooperation

Die Lernfabrik 4.0 Karlsruhe besteht aus zwei Einheiten: Einem Grundlagenlabor an der Carl-Benz-Schule (CBS) für Fahrzeug- und Metalltechnik und einem auch als Demonstrationszentrum nutzbaren Labor an der Heinrich-Hertz-Schule (HHS) für Elektrotechnik und Informationstechnik. Gemäß den Schul-Schwerpunkten wird an der CBS das Modell eines modularen Fertigungsstandorts inklusive einer integrierten CNC-Bearbeitung realisiert. An der CBS können Komponenten eines Beispielprodukts hergestellt werden. Die Komponenten können von dort an den Montagestandort in der HHS geliefert werden. Hier werden sie mit gelieferten Einzelteilen zu einem Gesamtprodukt montiert. Dabei können beide Standorte sowohl autark als auch gemeinsam über ein sogenanntes MES – Manufacturing Execution System (Produktionsmanagementsystem) im Sinn von Industrie 4.0 arbeiten. Beide Labore sind so konzipiert, dass die Industrie 4.0 mit ihrer Automatisierungs-, Informations- und Kommunikationstechnik in verschiedenen Komplexitätsstufen erfahren und erlernt werden kann. Durch den modellhaften Charakter der Lernfabrik 4.0 ist es zudem möglich, die gesamte Prozesskette Entwicklung, Fertigung, Montage, Materialfluss und Auftragsabwicklung eines modernen an mehreren Standorten operierenden Industrieunternehmens praxisnah für die Aus- und Weiterbildung abzubilden.

Die Lernfabrik als außerschulisches Demonstrationszentrum

Die Carl-Benz-Schule und die Heinrich-Hertz-Schule arbeiten weiterhin gemeinsam mit lokalen Partner wie der Wirtschaftsförderung Karlsruhe daran, die Lernfabrik 4.0 als Kompetenzzentrum für Industrie 4.0 im Raum Karlsruhe zu etablieren. So finden immer wieder Weiterbildungsveranstaltungen statt, die nicht nur gut besucht sind, sondern auch zur Vernetzung der anwesenden Personen aus Handwerksbetrieben sowie Industrieunternehmen führen. Die Zielsetzung, die Lernfabrik 4.0 Karlsruhe als praxisnahen Innovationsstandort zu platzieren, ist damit erreicht.

Weitere Hinweise

Die Lernfabrik 4.0 Karlsruhe hat sich in den beiden Berufsschulen Carl-Benz-Schule und Heinrich-Herz-Schule als moderner Bildungsstandort etabliert. Die Nutzung erfolgt auf vielen verschiedenen Ebenen innerhalb der Schulstrukturen und in sich daraus ergebenden Angeboten. Die Mitarbeitenden an den Berufsschulen sind sehr gut weitergebildet und können Lerninhalte professionell weitergeben. Die Schülerinnen und Schüler profitieren von den in der Lernfabrik 4.0 gemachten Erfahrungen und sind bestens gerüstet für ihr persönliches berufliches Vorankommen.

Die Lernfabrik 4.0 Karlsruhe hat sich als regionaler Weiterbildungsstandort einen Namen gemacht. Angebotene Veranstaltungen werden zahlreich besucht und vorher benannte Zielgruppen sicher angesprochen. Neben der Wissensvermittlung im Themenumfeld Industrie 4.0 besteht bei den Veranstaltungen auch die Möglichkeit, sich zu vernetzen und gemeinsame Projektideen zu entwickeln. Weitere Formate sind in Planung, wobei die Wirtschaftsförderung der Stadt Karlsruhe als starker Partner zur Seite steht.

Die Einbindung der Lernfabrik 4.0 in ein Netzwerk wichtiger Akteure im Umfeld von Industrie 4.0 in Karlsruhe und der näheren Umgebung ist gut und soll weiter zielgerichtet vorangetrieben werden.

Neben dem regionalen Interesse an der Lernfabrik 4.0 Karlsruhe gibt es zudem eine starke Nachfrage aus dem In- und Ausland, den innovativen Lernstandort zu besichtigen, dort neue Kenntnissen zu erlangen sowie von den gemachten Erfahrungen zu profitieren. Der hohe Bekanntheitsgrad der Lernfabrik 4.0 Karlsruhe in der Bundesrepublik und darüber hinaus wird auch weiterhin dazu führen, dass internationale Delegationen und Gruppen zu Besuchen begrüßt werden.

Vorteilhaft ist die Unterstützung der Lernfabrik 4.0 Karlsruhe durch die beiden Fördervereine der Berufsschulen. Sowohl der der Verein der Freunde der Carl-Benz-Schule als auch der Verein der Freunde der Heinrich-Hertz-Schule begleiten das Projekt nicht nur ideell, sondern auch mit personellen und teilweise finanziellen Beiträgen. Das wird auch in Zukunft so sein.

Die Inbetriebnahme der Lernfabrik erfolgte am 9.05.2017
Der Aufbau der Lernfabrik wurde durch das Wirtschaftsministerium (Förderaufruf 2015) gefördert.

Kontakt:
Carl-Benz-Schule Karlsruhe
Steinhäuserstraße 23
76135 Karlsruhe
www.cbs.karlsruhe.de

Ansprechperson:
Lamprecht, Maik

Homepage der Lernfabrik/Kooperation
www.lernfarbrik.karlsruhe.de