Berufsbildung

Andreas Mühlbauer,

Mobile Systeme machen Schule

Die Industrie 4.0 stellt die Automatisierungsbranche vor die Herausforderung, gut ausgebildeten Nachwuchs zu sichern, um die Innovationskraft des Wirtschaftsstandortes Deutschland zu erhöhen.

Das Labor in der Werner-von-Siemens-Schule. © SEW-Eurodrive

Daher fördern die Mitgliedsunternehmen des Vereins „New Automation“ die praxisorientierte, technische Bildung junger Menschen. SEW-Eurodrive lieferte ein mobiles System für die Ausbildung in der Lernfabrik 4.0 in einer beruflichen Schule in Mannheim. Die Werner-von-Siemens-Schule (WvS2) in Mannheim zählt zu den Vorreitern der Automatisierungstechnik in der beruflichen Aus- und Weiterbildung. Das didaktische Konzept dieser gewerblichen Schule vermittelt Grundlagen dieses Fachgebiets und erste praktische Erfahrungen. Auch der 2013 vom ZVEI gegründete Förderverein „New Automation“ unterstützt die schulische und universitäre Ausbildung in diesem Bereich. Er schafft eine tragfähige Basis für das Zusammenwirken von Bildungseinrichtungen und Industrieunternehmen und fördert praxisnahe Entwicklungsprojekte. Als Gründungsmitglied des Fördervereins startete SEW-Eurodrive zwei Pilotprojekte, um neueste Technologien für die Rhein-Neckar-Region bereitzustellen. Eines davon ist das Schulungs- und Demonstrationsobjekt Lernfabrik 4.0 an der WvS2, das technische und kaufmännische Ausbildungsinhalte realisiert.

Lernfabrik für Fertigungsprozesse

Industrie 4.0 und Digitalisierung begegnen den Beschäftigten vieler Unternehmen als konkrete Veränderungen in den Arbeits- und Produktionsprozessen. Die berufliche Ausbildung muss diesen Wandel begleiten, um die künftigen Arbeitskräfte gut auf ihre beruflichen Anforderungen vorzubereiten. In den letzten Jahren wurde an der WvS2 eine moderne Lernlandschaft eingerichtet, deren Kernstücke die Labore für Automatisierungs-, Netzwerk- und Montagetechnik sind. Die Werner-von-Siemens-Schule ist Kompetenzzentrum für Automatisierungstechnik und Mechatronik sowie für Elektro- und Informationstechnik in der Metropolregion Rhein-Neckar. Seit 2015 nimmt sie Industrie-4.0-Themen praxisnah in ihre Lehrpläne auf. Die 2021 eröffnete Lernfabrik 4.0 zur Simulation praxisnaher Fertigungsprozesse wurde nach neusten Industriemaßstäben gestaltet und ermöglicht die interdisziplinäre Verknüpfung technischer und kaufmännischer Ausbildungsinhalte mit modernster digitaler Informationstechnik. Ausgehend von der Kundenanfrage bis zur Auslieferung bildet die Lernfabrik einen Produktionsablauf ab, der auf die Losgröße 1 ausgerichtet ist.

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SEW-Eurodrive lieferte für die Lernfabrik 4.0 ein fahrerloses Transportfahrzeug (FTF) aus dem Portfolio des Geschäftsfeldes Maxolution System Solutions. Lukas Steibli, Vertriebsingenieur Didaktik bei SEW-Eurodrive, hat das Projekt Lernfabrik 4.0 federführend begleitet. Zum künftigen Ausbau der Lernfabrik 4.0 sagt er: „Das offene Konzept der mobilen Systeme von SEW-Eurodrive erlaubt auch in der Zukunft eine problemlose Weiterentwicklung der didaktischen Inhalte.“

Automatisierungs- und Montagetechnik

Die WvS2 entwickelte Industrie-4.0-Lehrsysteme für Schülerarbeitsplätze und unterrichtet relevante Lerninhalte der Automatisierungs-, Informations- und Montagetechnik sowie die erforderlichen Geschäftsprozesse in einem ganzheitlichen Zusammenhang. Die Teilsysteme der Lernfabrik werden in den Automatisierungslaboren vertieft. Hierbei vermitteln die Lehrkräfte unter anderem die Entwicklung von Softwarebausteinen, Modularisierung von Steuerungsprogrammen sowie Kommunikation und Schnittstellen zur IT. All diese Fachgebiete bilden die interdisziplinäre Grundlage von Industrie 4.0. Die Schüler arbeiten mit den Applikationsmodulen an kleineren und überschaubaren Systemen, an denen sie die Zusammenhänge schneller und leichter erfassen können. Im Unterricht erfolgt dann ein vertiefter Kompetenzerwerb einzelner Technologien. Dieses Vorgehen ermöglicht eine flexible Anpassung des Unterrichts an den Technologiewandel.

Im Montagelabor montieren die Schülerinnen und Schüler Bauteile und Baugruppen zu komplexen Maschinen und Anlagen. In praktischen Übungen wird bei der Materialbereitstellung und an den Montagearbeitsplätzen „Pick by Light“-Technologie eingesetzt. Die Nachwuchskräfte überwachen Produktionsabläufe und nehmen statistische Daten auf, um den Prozess zu optimieren. Im Ausbildungsberuf Mechatroniker sowie in der Fachschule Automatisierungstechnik/Mechatronik werden individualisierte Bauteile mit 3D-CAD-Software in Losgröße 1 konstruiert. Anschließend werden diese auf schuleigenen 3D-Druckern gefertigt und dem Montageprozess zugeführt. Auch der Einsatz kollaborierender Roboter wird in der Montagetechnik unterrichtet.

IT, ERP und MES

Industrie-4.0-Abläufe erfordern die Vernetzung von kaufmännischer Planung, Produktion und IT. In ihrem neu gestalteten Netzwerklabor vermittelt die WvS2 IT-Kompetenzen, die für die Industrie 4.0 erforderlich sind. Die Schülerinnen und Schüler erlernen anhand von Versuchsaufbauten aktuelle Technologien, die den kompletten Weg der Daten vom Sensor bis in die Cloud nachvollziehbar machen. Mit der Lernfabrik 4.0 werden Arbeitsaufträge aus dem Manufacturing Execution System (MES) abgerufen, statistische Daten automatisch erfasst und in einer zentralen Datenbank zur Verfügung gestellt.

Zur praktischen Umsetzung besteht eine Kooperation zwischen der gewerblichen Werner-von-Siemens-Schule und der kaufmännischen Friedrich-List-Schule (FLS) in Mannheim, denn der Übergang zum ERP-System liegt im Kompetenzbereich der FLS als SAP-Partnerschule. Durch den Einsatz von SAP ERP erleben die Lernenden die praktische Umsetzung von Abläufen innerhalb eines Unternehmens. Die Vernetzung beider Schulen ermöglicht Echtzeitzugriffe auf real ermittelte Auftragsdaten der Produktion, ihre Analyse sowie die Steuerung der Produktion.

Kooperation mit außerschulischen Partnern

Seit vielen Jahren ist die WvS2 Partner in der Fortbildung von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern regional ansässiger Unternehmen im Bereich Automatisierungstechnik. In den letzten Jahren entstand in der Fachschule ein Netzwerk mit Unternehmen, in denen die Fachschüler Technikerarbeiten durchführen. Seit die WvS2 vor fünf Jahren auf einem Innovationstag die neuen Fachräume und das didaktische Konzept für Industrie-4.0-Technologien vorgestellt hat, gibt es eine starke positive Resonanz auf die somit geschaffenen Möglichkeiten. Großzügige Unterstützung erfährt die Werner-von-Siemens-Schule vom Schulträger, der Vereinigung der Förderer der WvS2 e. V., aus der Wirtschaft und von Hochschulen.

Zusätzliche Fördermittel stellte das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau Baden-Württemberg für die Lernfabrik 4.0 bereit. „Zum Einsatz dieser Technologie in der beruflichen Aus- und Weiterbildung entwickelten die WvS2 und SEW-Eurodrive gemeinsam ein didaktisches Konzept und arbeiteten berufsgruppenübergreifend ein interdisziplinäres Unterrichtskonzept aus“, berichtet Lukas Steibli. Im Rahmen dieses Konzepts werden die Lernenden zunächst durch Grundlagenvermittlung an den Einzelmodulen qualifiziert. Durch die Verknüpfung dieser Module zu einem vernetzten Anlagensystem lässt sich der gesamte Produktionsprozess praxisnah abbilden. „Die interdisziplinäre, fachgebietsübergreifende Vermittlung von Fertigkeiten und Fachwissen ist die Grundvoraussetzung für zukunftsgerichtete Arbeitsplätze“, betont Steibli. Der SEW-Mitarbeiter lobt die gute Zusammenarbeit mit der Mannheimer Beruflichen Schule: „Ein weiteres Ziel dieser Kooperation ist es, landesweite Lehrerfortbildungen und Ausbildungsseminare auf Grundlage dieses Didaktikkonzepts zu realisieren.“

Gunthart Mau, SEW-Eurodrive

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