Pädagogisches Konzept
Die Lernfabrik 4.0 wird in den Bereichen Berufsschule, Berufsfachschule und Technisches Gymnasium eingesetzt. Hier ein kurzer
Überblick in welchen Schularten und Bildungsgänge ein direkter Bezug zu Industrie 4.0 besteht und die Lernfabrik eingesetzt
werden soll.
Insgesamt können ca. 350 Schüler (ca. 20%) aus den unterschiedlichen Schularten mit der Anlage lernen.
Die Lernfabrik bildet einen realen Produktionsprozess nach und ermöglicht so einen umfassenden Einsatz für die berufliche
Erstausbildung aber auch für die Weiterbildung und innovative Lernsituationen für das Technische Gymnasium. Auf ihrer Basis wird
einerseits die grundlegende Erarbeitung der Steuerungszusammenhänge, Prozessen, Kommunikation und Wirkmechanismen von Industrie 4.0
Anlagen möglich. Andererseits gestattet das Zusammenspiel zwischen Komplexität der Lernfabrik und didaktischer Reduktion bzw.
Konzentration auf die inhaltlichen Schwerpunkte das Abbilden typischer Situationen aus dem beruflichen Alltag sowie deren spielerische
Lösung. Ebenso lässt sich geradezu ideal die Grundlagenausbildung anhand des modularen Aufbaus durchführen. Dieser Ansatz
wird als Probehandeln bezeichnet. Er steht direkt im Zusammenhang mit den Lernfeldern der Rahmenlehrpläne für den Unterricht in
der Berufsschule und schafft die Voraussetzung zur umfassenden Förderung benötigter Handlungskompetenzen. Dabei verstehen sich
Handlungskompetenz als „…Fähigkeit der Mitarbeiter, sich in offenen und unüberschaubaren, komplexen und dynamischen
Situationen selbstorganisiert zurecht zu finden...“. Ebenso deckt diese Herangehensweise die vollständige Handlung ab. Die
entsprechenden Lernsituationen an der Lernfabrik sind nach dem Prinzip der vollständigen Handlung konzipiert. Wichtig ist hierbei,
dass die Lernsituationen simuliert (mittels eines Simulationsprogramms) und real an der Anlage durchgeführt werden können. Somit
sind die Schüler in der Lage, ihre Handlungskompetenz zu erweitern. Da die Bearbeitung der Lernsituationen in der Regel durch kleinere
Gruppen erfolgt, werden die Sozialkompetenzen (z.B. Kommunikations- und Integrationsfähigkeit) durch Weitergabe von Wissen an andere
Lernende und Führen von kleinen Gruppen gestärkt.
Schließlich werden auch die Selbstkompetenzen fokussiert. Der Lehrende hat die Möglichkeit, bei der Aufgabenbearbeitung solche
Selbstkompetenzen wie bespielsweise Beharrlichkeit und Selbstdisziplin, Zuverlässigkeit und Entscheidungsfähigkeit der Lernenden
zu beobachten und bei Bedarf geeignete pädagogische Interventionen zu planen und zu gestalten.
Pädagogische Umsetzung:
Allen Zielgruppen gemein ist die Vermittlung von grundlegendem Wissen und Können. Bedingt durch den modularen Aufbau der
Fertigungsanlage sind die Grundmodule in vielen Handlungsfeldern des berufstheoretischen Unterrichts einsetzbar. In besonderem Maße
lassen sich über den modularen Aufbau, die digitalen Werkzeuge und Hilfsmittel auch bzgl. dem Thema Digitalisierung umsetzen.
Hierfür ist u.a. auch der Einsatz von Tablets (inkl. Tec2Screen) angedacht. Die Vermittlung von Wissen mit Hilfe von digitalen
Endgeräte ist im Rahmen der Digitalisierung unerlässlich. Im Mittelpunkt der Lernfabrik steht das modular MPS System 203 I
4.0.
An diesem System (MPS 203 I 4.0) werden die Schwerpunkte des Zusammenspiels der I4.0 Komponenten unterrichtet.
Die Grundlagenausbildung findet an weiteren MPS-Stationen sowie deren Module statt. Alle Module (z.B. Band, Pick & Place, etc.) stehen
den Lernenden einzeln zur Verfügung und können
- autark manuell außerhalb der Anlage
- direkt von der Simulationsumgebung
- direkt von einer einzelnen SPS
- innerhalb eines Fertigungsprozesses (Anlage) verwendet werden.
Somit besteht die Möglichkeit und auch das Ziel, die MPS 203 I4.0 Anlage durch weitere MPS-Stationen zu erweitern und somit die
Lernfabrik peu à peu auszubauen. Die Lernenden (vor allem aus dem Bereich TG – Mechatronik) können konkurrierende
Fertigungsstraßen planen und direkt an der Anlage testen und optimieren. Hierfür sind auch Eigenkonstruktionen angedacht, die
auch in Kooperation mit Ausbildungsbetrieben oder anderen ortsansässigen Betrieben entwickelt werden.
Die Steuerung der MPS Stationen erfolgt mit CODESYS auf dem Zielsystem Raspberry Pi mit einem Touchpanel. Auf der Feldebene werden
vorzugsweise Busknoten auf EtherCAT Basis eingesetzt (prinzipiell lassen sich jedoch vielen Steuerungshersteller mit CODESYS betreiben).
Die Lernenden haben die Möglichkeit, Steuerungen für Lernzwecke mit nach Hause zu nehmen. Das Programmiersystem steht allgemein
zur freien Verfügung zum Download auf der Herstellerseite bereit und wird zusätzlich von der Schule zur Verfügung
gestellt.
