Karl-Arnold-Schule Biberach

Es wurde ein gemeinsames Labor für Grundlagenvermittlung der Steuerungstechnik und für die Lernfabrik 4.0 eingerichtet. Pneumatikboards,  Tischförderbänder und ein digitaler Lernbegleiter (iPad mit der Lern- und Simulationssoftware Festo Tec2Screen) dienen der ersten Grundlagenvermittlung. Mit den I4.0-Labormodellen Stapelmagazin, Bohren, Pressen, Wenden, Tunnelofen und Werkstückausgabe werden die Grundkompetenzen vertieft und gleichzeitig in den Zusammenhang einer vernetzten I4.0-Anlage gesetzt.

Das Gesamtsystem des Anwendungslabors Industrie 4.0 umfasst neben der eigentlichen Produktionsanlage für Handyschalen auch ein Manufacturing Execution System (MES), so dass der vollständige Workflow einer flexiblen Fertigung vom Auftragseingang bis zur Auslieferung abgebildet wird.
Zentraleinheiten der Anlage sind das Hochregallager und eine Robotermontagezelle. An diese angebaut sind zwei Fertigungsstraßen für die Festo-Handyschalen. In einer Fertigungsstrecke werden rote, in der anderen schwarze Handyschalen produziert und bestückt. (vgl. Anlagenschema)

Das Anwendungslabor ist mit folgenden Komponenten der Fa. Festo Didactic SE ausgestattet:

• Hochregallagerarbeitszelle
• Robotermontagezelle mit industriellem Roboter
• vernetztes Palettentransfersystem mit folgenden Funktionsmodulen
• Stapelmagazine
• Bohren von Werkstücken
• Kamerainspektion
• Verpressen von Werkstücken
• Wenden von Werkstücken
• Tunnelofen
• Etikettieren
• Materialflusspuffer
• Ausgabestation

Steuerungstechnik: Siemens TIA V16
Manufacturien Execution System: Festo MES4 1.2.1.9
Robotersteuerung: Festo CIROS Education 6.2

Das zentrale Anliegen bei der Planung des Automatisierungslabors I4.0 ist die Zusammenführung der Grundlagen der Steuerungstechnik mit einer I4.0-Anlage. Indem die Auszubildenden die erlernten Grundlagen auch im Zusammenwirken der I4.0-Arbeitsstationen anwenden, werden die Schüler und Schülerinnen mit der I4.0-Anlage vertraut und wachsen in die Thematik hinein. Daher haben wir 'ein' Labor, in dem sowohl die Grundlagen, als auch die I4.0-Inhalte vermittelt werden.
Zudem kann in diesem Labor eine ganze Klasse ohne Gruppenteilung unterrichtet werden, jedoch mit zwei Lehrkräften. Daraus ergeben sich vielfältige Möglich-keiten, wie gegenseitige Unterstützung der Lehrkräfte, Lehrkräfte mit unterschied-lichen Schwerpunkten (z.B. Fertigungstechnik und Automatisierungstechnik), Individualisierung des Unterrichts für Schüler unterschiedlichen Leistungsni-veaus, … .
Der Schwerpunkt der Lernfabrik liegt in der Automatisierungstechnik. Da vorhan-dene Werkstätten der Metallbearbeitung bestens mit Dreh- Fräs- und CNC-Bearbeitungszentren ausgestattet sind, ist in der Lernfabrik keine metallbearbei-tende Station vorhanden.

Entsprechend der Handreichung 'Industrie 4.0 – Umsetzung im Unterricht' sind bisher folgende Inhalte I4.0 im Unterricht verankert:

Szenario 2: Flexible Fertigung:

• verkettetes Transportsystem: beschreiben, programmieren, in Betrieb nehmen
• Identifikationssysteme: beschreiben, programmieren, in Betrieb nehmen

Szenario 4: Service und Instandhaltung

• Prozess- und Zustandswerte der Anlage und von Sensoren/Aktoren erfassen und Anzeigen
• Einfache Instandhaltungsmaßnahmen, die vor Ort durchgeführt werden können, beschreiben

Szenario 6: Vernetzung und Datensicherheit

• Notwendige Parameter für ein Ethernet-Netzwerk beschreiben
• Topologien sowie eine strukturierte Verkabelung planen und beschreiben
• Aktive Netzkomponenten vergleichen und erklären
• Verschiedene ethernetbasierte Komponenten in einem Netzwerk in  Betrieb nehmen