Gewerbeschule Villingen-Schwenningen

Aufbau der Lernfabrik

Technologieschema

Das Herzstück der Lernfabrik bildet eine didaktische Produktionsanlage. Sie ist integrativer Bestandteil des Labors für Automatisierungstechnik. Die Lernfabrik umfasst zudem drei angegliederte Grundlagenlabore für Antriebstechnik, Elektronik und Steuerungstechnik.

Die Produktionsanlage ist ausgestattet mit 11 Transportbändern in Doppelacht-anordnung zur individuellen Fertigung von Blechdosen, Tasterelementen und Buttons. Die Montageschritte werden durch aufgesetzte Montage- und Prüfaplikationen ausgeführt (je zwei: Palettenlager, Dosenunterteile, Dosenoberteile, Montage-Demontage, Kamerazelle)
Fertige Produkte können im Hochregallager abgelegt und von dort wieder entnommen werden.
Eine Montagezelle mit eine kollaborativen Zweiarmroboter kann nach Bedarf flexibel an die Produktionsanlage angebunden werden.
Zudem steht ein Handmontageplatz mit Datenbrille zur Verfügung.
Weitere ankoppelbare Zusatzapplikationen werden im Rahmen von Technikerarbeiten laufend weiterenentwickelt. Wie zum Beispiel eine Servopresse zur Button-Produktion oder ein industrieller Tintenstrahldrucker zu individuellen Beschriftung der Produkte.
Hierfür steht ein weiterer Werksattraum zur Verfügung in dem, unabhängig vom Unterrichtsgeschehen in den Laboren, an Projekten gearbeitet werden kann.

In den angegliederten Grundlagenlaboren werden didaktisch aufbereitete Module verwendet, die Teilaspekte der Produktionsanlage aufgreifen (z.B. Servo-Antriebstechnik, Maschinensicherheit, Sensorik, Energiemanagement)

Für den Bereich Konstruktion und Robotik steht ein weiteres Labor im angrenzenden Gebäude zur Verfügung, mit CAD-Software, Tools zur Roboterprogrammierung und zur virtuellen Inbetriebnahme sowie einem weiteren 6-Achs-Roboter.

Hardwarekomponenten

Transportbänder, Applikationen und Hochregallager: ETS-Didactic
Kollaborativer Zweiarm-Roboter Yumi: ABB
Industrieller Tintenstrahldrucker Jet3: Leibinger
Servopresse aiPress mit Kraft-Weg-Messung: IEF-Werner
Steuerungssysteme S7-1500: Siemens
Maschinensicherheit: Sick und Phönix-Contact
Servo-Antriebstechnik S110: Siemens
Enegiemanagement: Siemens, Janitza
CAD-Software: SolidWorks
Roboter-Programmierung und Virtualisierung: ABB-Robotstudio

Verwendete Software

TIA-Portal: Siemens;
Roboterprogrammierung Robotstudio: ABB
MES4  mit Webshop und SAP-Modul: Festo

Pädagogisches Konzept

Die Lernfabrik 4.0 der Gewerbeschule-VS ist als Gesamtheit der Labore und der Produktionsanlage zu verstehen.
Alle SuS in den Berufen Elektroniker Betriebstechnik und Mechatroniker sowie die SuS der Fachschule für Technik werden in den Laboren der Lernfabrik unterrichtet und arbeiten mit den Grundlagemodulen sowie mit der Produktionsanlage.

Die Produktionsanlage ist ebenfalls modular aufgebaut. Die Module können als Gesamtsystem betrieben werden oder einzeln an die Schülerarbeitsplätze verteilt werden.

Die Vermittlung grundlegender Technologien wie Sensorik, Identifikationssysteme, Bussysteme und vernetzte Anriebstechnik werden in kleinschrittigen Einheiten an den einzelnen Modulen ausgeführt. Deren Aufbau ist weitgehend identisch, sodass mit 8 Modulen 16 SuS gleichzeitig die selben Inhalte bearbeiten können.
Die Aufgabenstellungen orientieren sich am Produktionsablauf des Gesamtsystems, das jederzeit in kurzer Rüstzeit wiederhergestellt werden kann.

Konkrete Umsetzung der Musterlösung-BW

Die Applikationen der einzelnen Module werden als Anwendungsbeispiel für die Schrittkettenprogrammierung mit Betriebsarten, Bedienfeld gemäß Technische Richlinien (TR) verwendet.
Es finden die Aktorbausteine der TR ebenso Anwendung wie selbst entwickelte Aktorbausteine für den Servoantrieb.
Das Identifikationssystem mit RFID wird mit Siemens-Bausteinen umgesetzt und in einem Ident-Baustein gemäß Musterlösung gekapselt.
Die Kommunikation mit dem übergeordneten MES über OPC-UA kann am Einzelplatz über das MES4-Light realisiert werden und steht im Gesamtverbund als frei konfigurierbares MES mit Web-Shop zur Verfügung. Eine Anbindung an das SAP4school-Modul wird derzeit implementiert.

Schularten/Ausbildungsberufe, bei denen die Lernfabrik zum Einsatz kommt

Fachschule für Technik Automatisierungstechnik/Mechatronik
Elektroniker Betriebstechnik
Mechatroniker

Die Lernfabrik als außerschulisches Demonstrationszentrum

• Workshops in Zusammenarbeit mit dem Bildungswerk Baden-Württemberg und der Landesgruppe Baden-Württemberg (LOK 4.0).
• Durchführung eines Kulturprogramms in den Räumen der Lernfabrik 4.0 in einer eigens dafür eingerichteten „Theaterfabrik 4.0“. Vorführungen des Stückes „der Sandmann 4.0“ für Schülerinnen und Schüler sowie für die Bevölkerung der Region, um dadurch ins Gespräch über „Mensch und Maschine“ zu kommen.
• Bei Ausbildertreffen, Lernortkooperationen und Betriebskontakten werden immer Informationen über die Lernfabrik gegeben. Umfangreiche Presseberichte berichteten in der lokalen Presse und in Fachpressen von Baden-Württemberg von unserer LF. Durch Veranstaltungen und Besucherprogramme konnten wir vielen Firmen und Institutionen unsere Aktivitäten bezüglich Digitalisierung und Industrie 4.0 zeigen und mit ihnen ins Gespräch kommen.

Weitere Hinweise

Ein Video, in dem sich die Gewerbeschule Villingen-Schwenningen vorstellt.

Die Inbetriebnahme der Lernfabrik erfolgte am 28.10.2016

Der Aufbau der Lernfabrik wurde durch das Wirtschaftsministerium (Förderaufruf 2015) gefördert.

Kontakt:
Gewerbeschule Villingen-Schwenningen
Erzbergerstr. 28
78054 Villingen-Schwenningen
www.gewerbeschule-vs.de

Ansprechperson:
Fetscher, Bernhard