Lernlandschaft I4.0

Die drei beruflichen Schulen aus dem Landkreis - die Friedrich-Ebert-Schule in Esslingen am Neckar, die Max-Eyth-Schule in Kirchheim unter Teck und die Philipp-Matthäus-Hahn-Schule in Nürtingen - schließen sich als Bildungspartner unter dem Namen “Lernlandschaft I4.0“ zusammen.

Sie stellen sich somit der Herausforderung, zusammen schulübergreifende Projekte mit dem Schwerpunkt auf dem Thema Industrie 4.0 zu realisieren. 

Die beteiligten Schulen stellen sich vor

IoT-Lab der Friedrich-Ebert-Schule Esslingen

Friedrich-Ebert-Schule
Esslingen

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Lernlandschaft I4.0: Das MESK 4.0 der Max-Eyth-Schule Kirchheim unter Teck

Max-Eyth-Schule
Kirchheim unter Teck

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Philipp-Matthäus-Hahn-Schule Nürtingen

Philipp-Matthäus-Hahn-Schule Nürtingen

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Initiative und Förderung

Im Rahmen des offiziellen Förderprojekts des Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus erfährt die Lernlandschaft I4.0 eine rege Unterstützung:


Das Lernlandschaft I4.0 Projekt “Patchkabel-Tester“

Gemeinsam wurde ein Produkt entwickelt, welches im Sinne von „Industrie 4.0“ produziert wird. Dieses Produkt sowie der Produktionsprozess kommen in allen Schulen und somit in möglichst vielen Berufsgruppen zur Anwendung.

Der Patchkabel-Tester ist dafür geeignet, um Patchkabel (i.d.R. werden damit PCs oder Anlagen in einem Netzwerk verbunden) auf deren Durchgängigkeit zu überprüfen. Das bedeutet, dass eine Prüfung durchgeführt wird, um zu ermitteln, ob die einzelnen Leitungen im Kabel oder am Stecker defekt oder fehlerhaft verbunden sind.

Die dezentrale Cyber-Factory (ein Anlagenkern und zwei Grundlagenlabore)

Der Patchkabel-Tester wird im Anlagenkern, der so genannten CP-Factory (CyberPhysischen-Factory) in Kirchheim unter Teck an der Max-Eyth-Schule produziert. Die Grundlagenlabore, die so genannten CP-Labs (CyberPhysische-Labore), befinden sich an der Friedrich-Ebert-Schule in Esslingen am Neckar und an der Philipp-Matthäus-Hahn Schule in Nürtingen. Diese CP-Labs können die komplexe CP-Factory komplett virtuell abbilden und so die Patchkabel-Tester virtuell „produzieren“

Mit Hilfe von Enterprise-Resource-Planning-Systemen (ERP) ist es auch möglich, Fertigungsaufträge von den beiden dezentralen CP-Labs an die zentrale CP-Factory in Kirchheim softwareseitig zu senden und die realen Bearbeitungszeiten der ausgeführten Aufträge analysieren zu können, sodass dort, dank Industrie 4.0, reale und völlig individuelle Patchkabel-Tester automatisch montiert werden.
 

Die CP-Factory (der Anlagenkern) in Kirchheim unter Teck

Für die Produktion an der Kirchheimer Anlage sind einzelne CP-Labs (Logistik-, Mess-, Bohr-, Montage- Pick by Light, Montage- automatisiert, Press-, Wende-, Etikettier- und Ausgabestation) zu einer Produktionseinheit mit Palettenumlauf verkettet. Auf jeder Palette befindet sich ein RFID (radio-frequency identification) Transponder, der die für die Produktion notwendigen Daten von einem zentralen Manufacturing Execution System (MES) erhält. An jeder Station wird in der Betriebsleitebene des MES automatisch geprüft, ob eine Tätigkeit auszuführen ist. Hierdurch kann auch noch nach Start des Fertigungsauftrages ein Kundenwunsch angepasst werden.

Für die Befüllung der Logistikstation ist eine Roboterstation mit einem Kistenmodul angebaut. Dies wird über ein selbstfahrendes Transportsystem aus einem Kistenlager mit Rohteilen versorgt. Wie im Bild ersichtlich können verschiedene Farbvarianten produziert werden. Die Gehäuse können auf dem schuleigenen 3-D-Drucker produziert werden.

Durch die Anbindung an die Unternehmensebene über das ERP-System an SAP kann der durchgängige Prozess, wie er in einem Unternehmen stattfindet, den Schülerinnen und Schülern demonstriert werden. 

Die Grundlagenlabore - CP-Labs 

Die zwei Grundlagenlabore an der Friedrich-Ebert-Schule in Esslingen und an der Philipp-Matthäus-Hahn Schule in Nürtingen wurden nach folgendem Grundprinzip der CP-Labs konzipiert.

Dies soll mit der nebenstehenden Abbildung verdeutlicht werden. In jedem CP-Lab steht dezentralisiert ein realer Anlagenteil der CP-Factory zur Verfügung. Aus didaktischen Gründen wurde hier der Anlagenteil CP-Lab-Drill (Bohrstation) ausgewählt. Jedes der Grundlagenlabore wurde in Summe mit sechs dieser realen CP-Lab-Drill (Bohrstation) ausgestattet.

An der realen Bohrstation können die meisten Inhalte unterrichtet werden, welche die Industrie 4.0 mit sich bringt. Hierzu zählen u.a. Themen wie Schrittketten, Werkstückidentifikation und Kommunikationsstandards mit vernetzten Komponenten wie 3D-Drucker, Roboter, hydraulische/pneumatische Einheiten etc. 

Die CP-Lab-Drill (Bohrstation) besteht aus folgenden Hardwarekomponenten:

  1. das Applikationsmodul Bohren,
  2. das HMI-Bedienpanel,
  3. das Transferband (bestehend aus Band, DC-Antrieb, Stopper- und Identifikationseinheit).

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