Richard-Fehrenbach-Gewerbeschule Freiburg

Einrichtung eines Exzellenzzentrums mit einer digitalen Lernfabrik 4.0

Die digitale Cyber-Physikalische Lernfabrik soll für Ausbildungszwecke im Bereich automatisierte und digitale Produktion eingesetzt werden. Die Qualifizierung von angehenden Facharbeitern für die Anforderungen des Arbeitsmarktes von morgen steht dabei im Fokus.
Die digitale Lernfabrik muss als Ausbildungskonzept modular aus einzelnen Stationen bestehen, die miteinander kombiniert, vernetzt und von Produktionssegmenten zu Anlagen erweitert werden können. Sämtliche technischen und programmatischen Grundlagen sowie alle Funktions- und Produktionsprozesse der digitalen Lernfabrik und der Geschäftsprozesse von der Produktionsplanung bis zur Fertigung sollen mithilfe der didaktischen Unterlagen im Unterricht vermittelt werden. Die Lernsituationen sind beliebig skalierbar und erweiterbar. Jede Einzelstation ist in sich autark und intelligent. Die Produktionsschritte werden erfasst und protokolliert. Die anfallenden Daten stehen zur Auswertung, Weiterverarbeitung und Produktionsoptimierung auch für übergeordnete Softwaresysteme zur Anbindung an ein MES-System bzw. an z.B. SAP4school zur Verfügung. Alle Aspekte einer modernen, zukunftsorientierten Produktion sollen mit Hilfe des Einsatzes neuester Technologien abgebildet sein.
Die Ausbildung und das Training sollen auf die jeweiligen Lerninhalte ausgerichtet sein: Von Grundlagenthemen, wie beispielweise der SPS-Programmierung, der Sensorik, der Antriebstechnik bis hin zu Kommunikationstechnik via Profinet, OPC UA, oder MQTT. Ausgerichtet auf Bildungsgänge aus der Fachrichtung des Maschinenbaus, dem Technischen Gymnasium, sowie der Ausbildungsberufe wie Elektroniker/-in, Mechatroniker/-in, Industriemechaniker/-in, IT-Berufe und kaufmännische Berufe um insbesondere der Forderung nach interdisziplinären Kooperationen in Zukunft gerecht zu werden. Die zu qualifizierenden Themen sollen auf die Lernsituationen in Abstimmung mit den jeweiligen Lehrplänen angepasst werden können.
Die aufgeführten Ausstattungsgegenstände sind für den Einsatz als Lehr- und Lernmaterial vorgesehen. Die didaktischen Anforderungen müssen wie beschrieben ermöglicht werden. Zudem muss die digitale Lernfabrik aus Sicht der Unfallsicherheit für den Schulbetrieb zugelassen sein. Es müssen bei allen Materialien die Sicherheits- und Brandschutzvorgaben für den Einsatz im Schulbetrieb erfüllt sein. Die Lehrkraft muss die durch den Lehrplan verbindlichen Inhalte unterrichten können.

ETS – Lernfabrik, bestehend aus 10 Modulen

Siemens TIA Portal und Siemens NX

Ziele Lernfabrik 4.0 und pädagogisches Konzept in der RFGS (Kurzversion)
Mit der Technologie, welche die Lernfabrik bereitstellt, kann eine Vielzahl der Lehrplaninhalte bearbeitet und veranschaulicht werden. Dazu gehört das technische Grundlagenwissen in den Bereichen Maschinenbau und Elektrotechnik, Modellieren und Analysieren von Abläufen, Probleme erkennen und lösen und experimentelles Arbeiten an Soft- und Hardware.
Die Lernfabrik hat für die Schülerinnen und Schüler den großen Vorteil, dass die Bauteile, die Funktionsweise der Module im Gesamten und heruntergebrochen auf einzelne Bestandteile gesehen, gehört angefasst und konkret besprochen werden können. Die Schülerinnen und Schüler erfassen die Themen und ihre Zusammenhänge mit mehreren Sinnen und können sich damit die Lehrplaninnhalte besser erarbeiten und nachhaltiger merken.
Wenn auch die Automatisierungstechnik einen Schwerpunkt der Digitalisierung einnimmt, sehen wir die Möglichkeiten der Digitalisierung nicht ausschließlich in diesem Bereich. Viel mehr wollen wir im Zuge einer Lernfabrik 4.0 alle in unserer Schule bereits vorhandenen und netzwerkfähigen Techniken mit einbeziehen. Deshalb werden wir digital erhobene Messdaten vom Messtisch in allen Schularten, die Fertigung auf CNC-Maschinen, das Rapid Prototyping, CAD/CAM und die digitale Verarbeitung unterschiedlichster Daten aus der Computertechnik oder dem Qualitätsmanagement, die zum modernen Produktionsablauf gehören, konzeptionell integrieren.
Zusätzlich konnten wir viele regionale Partner aus Industrie und Handwerk gewinnen, weil die gewünschte Anlage so offen und erweiterbar ist, dass Handhabungs- und Bearbeitungseinheiten verschiedener Hersteller miteinander kommunizieren können. So entstand ein zukunftsweisendes Ausbildungskonzept in Kooperation mit der Wirtschaft, das den Praxisbezug auch für zukünftige Schülerinnen- und Schüler.