Berufsausbildung Die I4.0-Lernfabrik als schlüsselfertige Lösung

Industrie 4.0 begreifbar und erlebbar zu machen, ist Ziel der Industriellen Lernfabrik 4.0. Die erste Referenzanlage wurde an der Feintechnikschule in Schwenningen (FTS) konzipiert und als Web-Factory mit marktgängigen Maschinen und Werkzeugen aufgebaut. Jetzt wird die Lösung als schlüsselfertiges Gesamtsystem angeboten.

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Neue technische Lösungen für Industrie 4.0 (I4.0) oder das Internet der Dinge (IoT) bringen nicht nur Rationalisierungen ins Unternehmen, sondern es lassen sich auch im Rahmen erweiterter Geschäftsmodelle neue Erlöse erzielen. Das heißt, auch wenn in der neuen Arbeitswelt einige der bisherigen Berufsbilder und Arbeitsplätze keine Verwendung mehr finden werden, die Digitalisierung wird Arbeitsplätze sichern und vor allem, es werden viele neue, allerdings eher qualitativ anspruchsvolle, entstehen.

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Laut der VDE-Tec-Studie 2017 gibt es bereits heute Engpässe was den Nachwuchs an Elektroingenieuren und IT-Experten betrifft. Für die Zukunft rechnen lt. der Studie nur 9 % der Unternehmen damit, ihren Bedarf an digitalen Fachleuten decken zu können. Eine kritische Situation meldet auch der VDMA bei Facharbeitern für Bereiche, die mit der Digitalisierung verbunden sind: die offenen Stellen übertreffen die Zahl der Arbeitssuchenden um ein Vielfaches.

Die Gründe für fehlende Digitalisierungsspezialisten sind mannigfaltig. Um nur zwei zu nennen: die Anforderungen an künftige digitale Fachleute werden sich verändern und enorm erweitern, u. a. weil die neuen Arbeitsplatzbeschreibungen interdisziplinäre Ansätze beinhalten. Und eine VDI-Studie besagt, dass der Einsatz von Digitalisierungstechnologien vermehrt zur Rückverlagerung von Produktionskapazitäten nach Deutschland führt.

Begeisterung für I4.0 und IoT bei der jungen Generation wecken

Eine breite Qualifizierungsoffensive für digitale Technologien ist in jedem Fall das Gebot der Stunde. Dabei befindet sich die technologische Entwicklung im Rahmen von I4.0 und IoT erst am Anfang und wird sich in den kommenden Jahren in Richtungen weiter entwickeln, die heute noch gar nicht zu erkennen sind. Mit der Modernisierung der IT-Systeme und Wirtschaftsprozesse muss das Wissen und die Einstellung der Menschen Schritt halten und sich fortentwickeln.

Letzten Endes wird es darum gehen, das Bewusstsein und eine gewisse Begeisterung für die Digitalisierung, I4.0 und IoT zu wecken. Und wo wäre ein fruchtbarerer Boden für die neuen Ideen, als bei den jungen Menschen, die heute als Generationen sogenannter ‚digital natives‘ aufwachsen (die sogenannten Generationen Y und Z) und deren Kreativität noch nicht durch Scheuklappen eingeengt ist.

Um bei den jungen Menschen diese Begeisterung auszulösen und sie vor allem so gut wie möglich auf die neue Arbeitswelt vorzubereiten, wurde in der Feintechnikschule in VS-Schwenningen (FTS) mit der sogenannten Web-Factory ein mutiges Projekt angegangen. Mutig deshalb, weil die FTS sich selber um die Finanzierung kümmern musste. Die Feintechnikschule kommt aus der Tradition der Schwarzwälder Uhrenindustrie.

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Ausbildung 4.0: Die Zukunft der Industrie spielerisch vermitteln

Insgesamt 650 Schüler werden auf unterschiedlichsten Niveaus ausgebildet als Assistent für Informations- und Kommunikationstechnik, in einer vollschulischen Ausbildung zum Facharbeiter Feinwerkmechanik/Systemelektronik oder Uhrmacher, als Techniker Feinwerktechnik/Mechatronik bzw. Informationstechnik, als Industriemeister/Metall und Uhrmachermeister und in einem technischen Gymnasium zu einem allgemein gültigen Abitur.

Projektgruppe entwirft Vision einer I4.0-Web-Factory

Eine finanzielle Absage der Stuttgarter Landesregierung entmutigte die Verantwortlichen nicht. Schulleiter Thomas Ettwein: „Mit den Schwerpunkten Feinmechanik, Elektronik und Informationstechnik ist die FTS prädestiniert für eine Erweiterung der Kompetenzen in Richtung Industrie 4.0 und Internet der Dinge.“ Um die Absolventen für diese digitale Zukunft optimal zu qualifizieren und sie am praktischen Beispiel auf I4.0 vorzubereiten, entwickelte deshalb eine 12-köpfige Projektgruppe mit der Vision einer Web-Factory eine vollständig automatisierte Lernfabrik, inklusive eines darauf abgestimmten Lehrkonzeptes.

Für die Umsetzung der Lernfabrik in die Realität entstand aus der Not eine Tugend. Denn neben einer finanziellen Basis vom Schwarzwald-Baar-Kreis wurden jetzt vor allem finanzielle Unterstützung und technisches Know-how von Firmen aus der Region eingeworben. Die beteiligten Firmen haben durch ihr Engagement an der Lernfabrik den Vorteil, dass sie ihre Mitarbeiter aus erster Hand in digitaler Kompetenz fortbilden können. Das Konzept sieht darüber hinaus generell Weiterbildungsangebote für kleine und mittelständische Firmen vor. Für die Einwerbung und Auswahl der Firmen sowie die gesamte Koordination der Lernfabrik an der FTS sind die beiden Technischen Lehrer Jürgen Kubas und Frank Storz verantwortlich.

Mit fünf Firmen wurde eine besonders enge Kooperation eingegangen. Sie waren von Beginn an in der Projektgruppe aktiv, haben Maschinen und Anlagen sowie die Software zur Verfügung gestellt und arbeiten ständig mit an der Weiterentwicklung der Lernfabrik. Das sind die Firmen

• ASSTEC Assembly Technology (Rottweil) mit Handarbeitsplatz und intelligenten Assistenzsystemen,

• GEWATEC (Wehingen) mit den Software-Modulen ERP/MES, CAQ, MDE/BDE und DNC zur Verarbeitung der Daten, mit dem Webclient für den Online-Bestellprozess und der kompletten Auftragsabwicklung und Steuerung der Anlage,

• imsimity (St. Georgen) mit dem sogenannten Cyber-Classroom, einer VR-Lernumgebung, in der das 3D-Modell der Lernfabrik immersiv erlebbar ist,

• müga Werkzeugmaschinen (VS-Schwenningen) mit dem Dreh-/Fräszentrum und dem vorgeschalteten Industrieroboter und

• Stein-Automation (VS-Schwenningen) mit dem Transfersystem inklusive Werkstückträgern und der RFID-Technik

In der Lernfabrik wird unter realen Produktionsbedingungen gefertigt

Die Lernfabrik an der FTS zeichnet sich dadurch aus, dass keine Demonstrations- oder Labormodelle eingesetzt werden, sondern reale Industriekomponenten, die vollautomatisch und individuell konkrete Produkte fertigen. Als Produkte stehen vier Schlüsselanhänger aus Aluminium (Flaschenöffner, Anhänger, Signalpfeife und LED-Taschenlampe) zur Auswahl. Ein Kunde geht zur Bestellung mit seinem Smartphone, Tablet oder PC per QR-Code oder URL auf die Website, gibt seine persönlichen Daten an, wählt einen der vier Schlüsselanhänger aus und gibt die individuelle Gravur (Name, Logo, etc.) ein.

Über die Anbindung des Webclient an das ERP-System werden die Daten an die Anlage vor Ort übermittelt und automatisch im Produktionsleitsystem (MES/ERP) die Stammdaten, wie Kundeninformation, Kundenauftrag oder Produktionsauftrag angelegt, das zugehörige CNC-Programm geladen, das Gravierprogramm generiert und die Daten direkt an die Maschine übertragen. Dann erhält die Anlage vom System das Startsignal und der gesamte Fertigungsprozess wird angestoßen. Der Kunde kann die Fertigung des eigenen Schlüsselanhängers dabei per Webcam verfolgen.

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