Gewerbliche Schule Tübingen

Aufbau der Lernfabrik

Technologieschema

Handyschale, Smartphonehalter (hauseigenes Produkt)

Hardwarekomponenten

8 CP-Lab-Systeme, Applikationen Bohren, Pressen
CP-Factory: Robotino, Roboterarm, CNC-Fräsmaschine, Labeling, Bohren, Pressen, Magazin, Handarbeitsplatz, Kontrollstation - alle Module von FESTO

Verwendete Software

Siemens TIA Portal, MES4, CIROS

Pädagogisches Konzept

Das geplante pädagogische Konzept zum Thema »Industrie 4.0« wird prinzipiell auf drei Stufen basieren und mit dem jeweiligen lehrplanspezifischen Tiefgang und Niveau umgesetzt:

Stufe 1: Modulares Produktionssystem (MPS)
Anhand des MPS werden die Grundlagen der Steuerungs-, Regelungs- und Automatisierungstechnik erlernt. Eine einfache Vernetzung der MPS-Station ist ebenfalls möglich.

Stufe 2: Cyber Physical Lab (CP Lab)
Die am MPS erlernten Grundlagen sollen nun um klassische Industrie 4.0 Inhalte erweitert werden. Hierzu gehören u.a. die OUC-Vernetzung über Ethernet, NFC-Technologien wie RFID, SOA-Techniken sowie die Anbindung an ein einfaches MES- und Datenbanksystem. Mittels CP-Lab können wir auch die Szenarien 2–4 (»Flexible Fertigung«, »MES/ERP« und »Service und Instandhaltung«) der vom Kultusministerium neu erstellten Handreichung zu Industrie 4.0 für berufliche Schulen praxisnah umsetzen.

Stufe 3:
Cyber Physical Factory (CP Factory)
Zunächst ist geplant die oben beschriebene Verkettung der einzelnen Module zu einem Gesamtsystem in einer virtuellen Lernumgebung zu simulieren. Hierfür muss vom Hersteller der Anlage eine passende Software bereitgestellt werden.
An der realen Industrie 4.0-Lernfabrik sollen anschließend alle bisher erlernten Inhalte in der Ganzheitlichkeit trainiert und nachhaltig vertieft werden. Dabei kommen sämtlich entwickelte und erlernte Soft- und Hardwarekomponenten zum Einsatz. Die Handhabung mittels eines modernen MES-Systems rundet den Gesamtprozess ab.
An der CP-Factory planen wir zukünftig alle 5 Szenarien der Handreichung zu Industrie 4.0 praxisnah umzusetzen. Die CP-Factory wird in Kooperation genutzt.

Das 3-stufige Konzept wird in landesweiten modularen Lehrerfortbildungen geschult. Über alle drei Stufen aller Bildungsgänge hinweg werden die Industrie 4.0 Inhalte modular und objektorientiert aufgebaut. Dies ist die Voraussetzung, damit später auch modulare und flexible Fertigungssysteme realisierbar sind. Beginnend mit einer modulorientierten Hardware mündet dies in eine objektorientierte Softwarearchitektur. Mit diesem professionellen und absolut zeitgemäßen Ansatz kann eine Fertigungslinie flexibel angepasst und für zukünftige Produkte und Technologien offengehalten werden. Das CP-Lab sowie die geplante CP-Factory unterstützen den Ansatz einer modulorientierten Hardware im Ganzen.
Mit der SPS-Software wird allen Schulen eine Softwarestruktur der CP-Factory zur Verfügung stehen, welche den Lehrkräften aus den aktuellen technischen Richtlinien zur gemeinsamen Abschlussprüfung sowie aus den Lehrerfortbildungen bekannt ist.

Konkrete Umsetzung der Musterlösung-BW

Im Aufbau, Anlage erst zum Jahreswechsel 20/21 installiert, die Umsetzung des päd. Konzeptes konnte bedingt durch die Corona-Pandemie noch nicht erfolgen.

Schularten/Ausbildungsberufe, bei denen die Lernfabrik zum Einsatz kommt

Berufsschule:
Industriemachnaniker, Zerspanungsmechaniker, Feinwerkmechaniker

Technisches Gymnasium: mit den Profilen „Mechatronik“ sowie „Technik und Management“

Kooperation mit anderen Standorten

Berufliche Schule Rottenburg
Wilhelm Schickard-Schule Tübingen

Beschreibung der Kooperation

Die Basis der Kooperation zwischen den Schulen bildet das gemeinsame pädagogische Konzept mit gemeinsamer Fortbildungsplanung.

Ein intensiver Erfahrungsaustausch sowohl in technologischen wie auch in didaktischen Fragen ist Garant für eine innovative Weiterentwicklung der zu vermittelnden Inhalte. Ebenfalls wird in regelmäßig stattfindenden Exkursionen der Beruflichen Schule Rottenburg das Anwendungslabor an der Gewerblichen Schule zur Vertiefung der im Grundlagenlabor erlernten Inhalte in den Unterricht integriert.

Die intensive Nutzung sowohl des CP-Labs wie auch der CP-Factory in der Fort- und Weiterbildung regionaler Betriebe wird durch eine enge Verzahnung der Veranstaltungen an den Schulen ermöglicht. Weiterbildungen im Bereich der Grundlagen werden sowohl an der Gewerblichen Schule Tübingen und an der Beruflichen Schule Rottenburg, Weiterbildungen im Bereich der Vernetzung und Integration der Teilsysteme werden im Schwerpunkt an der Gewerblichen Schule Tübingen stattfinden.

Die Wilhelm-Schickard-Schule Tübingen wird weiterhin über gemeinsame Projekte der Auszubildenden in der Kooperation angebunden.

Die Lernfabrik als außerschulisches Demonstrationszentrum

Konzeption für den Einsatz und die Präsentation des Demonstrationszentrums:

Informationsveranstaltungen
Ziel: Präsentation der Lernfabrik und Information der Interessenten über aktuell integrierte Industrie 4.0 Technologien.
Zielgruppe(n): Kleine und Mittlere Unternehmen, Politik, Partnerschulen, Hochschulen, Ausbilder, Öffentlichkeit
Referenten: Lehrkräfte der Gewerblichen Schule Tübingen (und exterene Referenten)

Weiterbildung über Fördervereine der Schulen
Ziel: Aufeinander aufbauende Weiterbildungsmodule zu aktuellen Industrie 4.0 -Technologien. Diese werden sowohl im Grundlagenlabor CP-Lab als auch an der Lernfabrik CP-Factory durchgeführt.
Zielgruppe(n): Kleine und Mittlere Unternehmen, Wirtschaft, Ausbilder, IHK
Referenten: Lehrkräfte der Gewerblichen Schule Tübingen und externe Referenten

Raumvermietung von CP-Lab und CP-Factory
Ziel: Die Räumlichkeiten mit Ausstattung werden verschiedenen Organisationen und Firmen, die als Projektpartner fungieren zur Verfügung gestellt. Eine Einführung sowie Betreuung erfolgt durch die Lehrkräfte, Referenten werden extern zugebucht.
Zielgruppe(n): IHK, Wirtschaft
Referenten: externe Referenten

Innovationszirkel »Industrie 4.0«
Ziel: In regelmäßigen Symposien werden Trends und aktuelle Technologien zu Industrie 4.0 vorgestellt und diskutiert. Die Weiterentwicklung der Lernfabrik CP-Factory kann zudem in diesen Runden mitgestaltet werden.
Zielgruppe(n): Verantwortliche aus Politik, Wirtschaft, Hochschule, Kultusministerium, Ministerium für Wirtschaft und Finanzen, Innungen, Kammern
Referenten: Lehrkräfte der Gewerblichen Schule zusammen mit externen Referenten

Online-Informationsplattform
Ziel: Veröffentlichungen aktueller Informationen und Projekte der Lernfabrik auf der Homepage der Schule
Zielgruppe(n): weltweit
Autoren: Lehrkräfte der Gewerblichen Schule in Abstimmung mit der Pressestelle des Landratsamtes

Der Aufbau der Lernfabrik wurde durch das Wirtschaftsministerium (Förderaufruf 2018) gefördert.

Kontakt:
Gewerbliche Schule Tübingen
Raichbergstraße 81-83
72072 Tübingen
www.gs-tuebingen.de