Gewerbliche und Hauswirtschaftliche Schule Horb

Aufbau der Lernfabrik

Technologieschema

Schema der Lernfabrik Gewerbliche und Hauswirtschaftliche Schule Horb

Die Gewerbliche und Hauswirtschaftliche Schule Horb ist einen anderen Weg gegangen als die meisten geförderten Schulen. So wurden die bestehenden Maschinen und Anlagen weiter verwendet, punktuell ergänzt und anschließend vernetzt.
Aufgabe der Lernfabrik ist es, "Give aways" wie z. B. Fidget Spinner individuell nach Kundenwunsch zu fertigen. Dazu kommen modernste Anlagen zum Einsatz. So werden die Grundkörper der Spinner auf CNC Maschinen oder 3D Druckern gefertigt, die Montage erfolgt mit Hilfe von Robotern oder Arbeitsplatzassistenzsystemen, die Produktion der Verpackungen wird mit Laseranlagen realisiert.
Herzstück der Anlage ist die Logistik und das selbst konziperte ERP System. Die Logisitk zeichnet sich durch ein selbststeuerndes Kanbansystem aus, wobei der Materialfluss durch ein Fahrerloses Transportsystem erfolgt. Das ERP System wurde mit Hilfe von bereits in der Schule vorhandenen Softwaretools auf Basis von M365 (Power Automate) im Zusammenspiel mit einem Wordpress - Webshop realisiert.
Die einzelnen Komponenten der Lernfabrik sind miteinander vernetzt. So wurde z. B. das Werkzeugmanagement der CNC Maschinen komplett digitalisiert. Werkzeuge werden in einem Werkzeugausgabeautomat gelagert und ausgegeben. Die digitalen Informationen aus der Datenbank sind für CNC Programmieraufgaben nutzbar. Nach der Vermessung der Werkzeuge werden die Daten sofort in den Werkzeugspeicher der CNC Maschine geladen. CNC Programme die am externen Programmierplatz erstellt werden, werden ebenso direkt auf die CNC Maschine gespielt.
Die Montagezelle arbeitet mit einem KUKA Roboter. Dieser ist durch unterschiedlichste Bussysteme (Profinet, Profibus, IO-Link und ASi) mit den Sub-Systemen (Lager, Montagepresse, HMI) verbunden.
Für diverse Rüstvorgänge der verschiedenen Anlagen stehen Augmented Reality Technologien zur Verfügung. Diese unterstützen den Werker bei seiner Tätigkeit.

Hardwarekomponenten

CNC Dreh- und Fräsmaschine (Haas)
Werkzeugmanagement (Zoller)
Montagezelle mit Roboter, Presse, Lager (Kuka, Schmalz)
3D Drucker FDM (Ultimaker)
3D Drucker SLA (Formlabs Form2)
Lasercutter (Trotec)
Schlauer Klaus - Arbeitsplatzassistenzsystem (Optimum GmbH)
Werkzeugmanagement (Zoller)
Augmented Reality (3DQR)
Fahrerloses Transportsystem (Bito)

Verwendete Software

M365, Wordpress, Siemens TIA Portal, KUKA KRC2, Solidworks, Solidcam, Zoller werkzeugverwaltung, Trotec Lasersoftware, Cura für 3D Drucker

Pädagogisches Konzept

Berufsschule:
Neben den klassichen Inhalten des jeweiligen Ausbildungsberufes wird zukünftig verstärkt im Bereich der Automatisierung und Digitalisierung (vgl. Novellierung der Metallberufe – Zusatzqualifikationen) unterrichtet. Der Unterricht erfolgt im Rahmen des Wahlpflichtbereichs der jeweiligen Schularten. Zur praktischen Umsetzung der Unterrichtsinhalte wurde u.a. ein Pneumatiklabor modernisiert und eine Roboter Trainingszelle beschafft.
Im Pneumatiklabor wurden die alten Steuerungen durch moderne Logo 8 Steuerungen ersetzt, sodass auch die Einbindung von Smartphones und Tablets via Webserver erfolgen kann. An der Roboterzelle werden Grundfertigkeiten in der Roboterprogrammierung vermittelt.

Fachschule:
Die berufliche Weiterbildung erfolgt in der Fachschule für Technik. Auch hier werden in Zukunft neben den jeweiligen vorgeschriebenen Unterrichtsinhalten Vertiefungen im Bereich der Digitalisierung / Industrie 4.0 angeboten (vgl. auch Handreichung des KM – I4.0). Die Weiterbildung erfolgt u.a. im neu gestalteten SPS und Roboter – Labor. Hier wurden bereits Investitionen getätigt. So sind u.a. neue SPS Systeme mit HMI beschafft worden. Auch eine Roboter – Schulungszelle steht zur Verfügung.
Die letztgenannten Investitionen wurden bereits im Rahmen der Aktualisierung der Lerninhalte getätigt und sind nicht Gegenstand der Fördermaßnahme „Lernwerkstatt 4.0“

Vertiefung:
Die Vertiefung der Unterrichtsinhalte erfolgt in der Lernfabrik. Hier erhalten die Schülerinnen und Schüler die Möglichkeit das Gelernte anzuwenden. Welcher Inhalt an welcher Station der Lernfabrik vermittelt werden soll, kann der Inhaltsmatrix Berufsschule bzw. Inhaltsmatrix Fachschule entnommen werden.
Herausragend an diesem Konzept ist, dass die Lernfabrik als Ganzes betrieben werden kann, oder einzelne Stationen herausgelöst im Unterricht (Fräsen, Drehen, 3D Druck, Roboterprogrammierung etc.) verwendet werden können. Somit werden Doppelinvestitionen vermieden. Darüber hinaus werden viele Komponenten mit Industriestandard verwendet (CNC Maschinen, Roboter, Laser etc.) und bereits vorhanden sind.
Welche Inhalte an welcher Station vermittelt werden, sind den Inhaltsmatrizen der jeweiligen Schularten zu entnehmen.
Im Rahmen des Wahlpflichtbereiches sind explizit Stunden ausgewiesen, welche für Projekte in der „Digitalen Fabrik“ verwendet werden. Im ersten Schritt sind diese Stunden dafür da, die Lernfabrik aufzubauen. So werden z.B. durch die Fachschüler/innen Vorrichtungen entwickelt, gebaut und optimiert und die Zerspanungsmechaniker/innen programmieren die CNC Maschinen. Auch wurden im Rahmen von Technikerarbeiten gewisse Teilprojekte bei der Inbetriebnahme bearbeitet.

Nach erfolgter Inbetriebnahme und erfolgreichem Erstserienstart werden jährlich Anpassungen für weitere Produkte vorgenommen.

Konkrete Umsetzung der Musterlösung-BW

In Anlehnung an die Musterlösung-BW wurden weitere Bandmodelle beschafft, um die Lernfabrik 4.0 verstärkt im Grundlagenunterricht SPS einzusetzen. Im IT-Bereich werden Projektarbeiten zum Thema IoT und Datenerfassung an der CP factory durchgeführt.

Schularten/Ausbildungsberufe, bei denen die Lernfabrik zum Einsatz kommt

Fachschule für Technik - Maschinentechnik
Fachschule für Technik - Automatisierungstechnik/Mechatronik
TGGE
Zerspanungsmechaniker*in
Technsiche(r) Produktdesigner*in (MAK und PEK)

Die Lernfabrik als außerschulisches Demonstrationszentrum

Veranstaltungen mit Firmen, Vereinen
als Fablab für die Allgemeinheit
zu Kooperationszwecken mit allgemeinbildenden Schulen

Die Inbetriebnahme der Lernfabrik erfolgte im April 2021.
Der Aufbau der Lernfabrik wurde durch das Wirtschaftsministerium (Förderaufruf 2018) gefördert.

Kontakt:
Gewerbliche und Hauswirtschaftliche Schule Horb
Stadionstr. 22
72160 Horb am Neckar
www.bs-horb.de

Ansprechperson:
Niedzwetzki, Enrico

Homepage der Lernfabrik/Kooperation
www.neckarfab.de