„Industrie 4.0“ bezeichnet die intelligente Vernetzung von Maschinen und Abläufen in der Industrie mit Hilfe von Informations- und Kommunikationstechnologie.  

Im Februar 2022 hatte die Verbandsversammlung daher das Projekt des Labors Industrie 4.0 mit einem Investitionsvolumen von mehr als 250.000 Euro beschlossen, in das auch Fördermittel des DigitalPaktes NRW einfließen. Die Investition zielt darauf ab, die Attraktivität und Wettbewerbsfähigkeit der Berufsschulausbildung für den Standort Leverkusen und die Region zu stärken. 

Der Fachraum wurde heute in Anwesenheit von Vertretern der Verbandsversammlung sowie von Oberbürgermeister Uwe Richrath als Vorsitzendem offiziell eingeweiht. 

Bestandteile des komplett neu eingerichteten Fachraumes Industrie 4.0 sind u.a. 13 sogenannte „Demo-Racks“ sowie ein Industrie-Roboter. Mit den verschiedenen Modulen der Demo-Racks lassen sich Abläufe und Prozesse anschaulich und nachvollziehbar darstellen. Sie werden durch die Möglichkeit zur Programmierung des Industrieroboters für unterschiedliche Handhabungsaufgaben sinnvoll ergänzt. 

Oberbürgermeister und Schulverbandsvorsteher Uwe Richrath betont die Bedeutung der Investition für das Berufskolleg und die Fachkräfteausbildung in der Region: „Die digitale Vernetzung von Produktions- und Wertschöpfungsprozessen wird immer wichtiger. Das Berufskolleg Opladen bietet mit dem Labor „Industrie 4.0“ modernste technische Möglichkeiten für eine Fachkräfteausbildung mit Zukunft.“ 

Vorteile und Einsatzmöglichkeiten

Die Digitalisierung von Produktions- und Wertschöpfungsprozessen bringt viele Vorteile. Beispielsweise können auf Grundlage von Daten und Erfahrungswissen Maschinenzustände identifiziert werden. Darüber hinaus können durch den IT-gestützten Datenaustausch zwischen Steuerung, Produktionsleitsystem und Cloud Datenredundanzen vermieden werden. 

Die Berührungspunkte der Auszubildenden mit Industrie 4.0 betreffen verschiedene Aspekte:

·       Eine vollständig computerintegrierte Fertigung

·       Der Einsatz neuer Produktions- und Fertigungstechnologien wie z. B. „Additive Manufacturing“

·       Die Realisierung eines optimalen Gesamtprozesses durch Prozessanalyse und Organisation von Arbeitsprozessen

·       Die Vernetzung und Kommunikation durch vernetzte Fertigungssysteme mit Hilfe intelligenter Sensorik und Aktorik

·       Das Sammeln, Bereitstellen und Auswerten von Daten unter Beachtung gesetzlicher Vorgaben und IT-Security

·       Die Mensch-Maschine-Kommunikation mit Hilfe von Augmented und Virtual Reality-Technologien

Im ersten Schritt sollen die Demo-Racks im Berufsschulunterricht eingesetzt werden, um die Grundlagen der Automatisierungstechnik zu vermitteln sowie Industrie 4.0-Anwendungen praxisnah umzusetzen und zu veranschaulichen. 

Bereits seit 2018 ist das Thema Digitalisierung von Produktionsprozessen in den Rahmenlehrplänen für die Berufsbilder Industriemechanik und Zerspanungsmechanik vorgesehen. Es ist außerdem relevant für das Berufsfeld Anlagenmechanik für Sanitär-, Heizungs- und Klimatechnik. 

Im Ausbildungsberuf Zerspanungsmechanik werden z.B. Grundlagen der Steuerungstechnik vermittelt. Im Bereich Industriemechanik können neben den Grundlagen der Steuerungstechnik auch die Programmierung, Vernetzung und Kommunikation kennengelernt werden. 

Im weiteren Verlauf können die Demo-Racks auch in den anderen Ausbildungsberufen am Berufskolleg eingesetzt werden. Dieses kann dann vom technisch-gewerblichen bis hin zum kaufmännischen Bereich erfolgen. Parallel ist der Unterricht unter Verwendung der Demo-Racks bei den Elektrotechnischen Assistenten geplant. Perspektivisch sollen die Demo-Racks zudem bei den Ausbildungsberufen der Fachrichtung Elektrik eingesetzt werden (z.B. Grundlagen der Steuerungstechnik, Energieüberwachung, Programmierung sowie Vernetzung und Kommunikation). 

Der Nutzen für die Ausbildungsbetriebe

Die Auszubildenden lernen im neuen Fachraum die Themen der Industrie 4.0 kennen. So erlangen sie z. B. im Bereich der Automatisierungstechnik Kenntnisse über zeitgemäßen Datenaustausch. Die Simulation und Reduzierung von Stillstand- und Umrüstzeiten sowie des Energieverbrauchs sind wichtige Erkenntnisse der Auszubildenden. Darüber hinaus sind die Qualitätsüberwachung sowie die individualisierte Produktion Themen, die durch die Berufsschüler wieder in den beruflichen Alltag zurückfließen. 

Zum Hintergrund - Technische Beschreibung  

Demo-Racks:

Die modularen Demo-Racks enthalten grundlegende Funktionalitäten einer sogenannten Smart Factory. Ein oder mehrere dieser Demo-Racks können genutzt werden, um Industrie 4.0-Anwendungen unterschiedlicher Komplexität zu realisieren. Durch das integrierte Förderband ist z.B. die Realisierung eines realitätsnahen Bearbeitungsprozesses – inklusive Bauteilidentifikation mittels RFID und anschließender Bearbeitung möglich. 

Mit Hilfe der Demo Racks werden somit aus den Bereichen der Qualitäts-, Energie- und Zustandsüberwachung praxisnahe Inhalte vermittelt und erprobt. Außerdem können Grundlagen der SPS-Programmierung, der Vernetzung von Teilsystemen und Cloud sowie das Thema Big Data behandelt werden. 

Das Berufskolleg Opladen ist die erste Schule im Rheinland, die die Demo-Racks einsetzen kann. Bundesweit gibt es z.Zt. bisher nur zwei weitere Berufskollegs, die eine Ausstattung mit solchen Schulungsgeräten aufweisen. 

Industrieroboter:

Der Industrieroboter von der Firma Fanuc findet seinen Einsatz sowohl in der Ausbildung im Bereich Industriemechanik als auch der Zerspanungsmechanik und spielt dort eine zentrale Rolle. Dieser Roboter ist ein wichtiger Bestandteil des Unterrichts im Rahmen von Industrie 4.0, da er eine entscheidende Schnittstelle in der automatisierten Fertigung ist. Hier lernen die Schülerinnen und Schüler anschaulich sowohl die Werkstückhandhabung als auch den vielseitigen Einsatz eines Industrieroboters. 

Die Programmierung erfolgt entweder direkt am Teach-Panel, welches sich in der Hand des Bedieners befindet, oder über eine Software am PC, wobei die erstellten Programme unkompliziert auf den Roboter übertragen werden können. 

Ausblick

Ein mögliches weiteres Ziel ist es, im Rahmen einer Zusatzqualifikation den Auszubildenden ab dem zweiten Ausbildungsjahr die Möglichkeit zu bieten, mehr über die neuen Verfahren und Prozesse der Industrie 4.0 zu erfahren. 

In Form eines Projektes soll die Idee des „smarten Produkts“ über die Entwicklung und Konstruktion, die Herstellung bis hin zur vorausschauenden Wartung und der intelligenten Vernetzung verschiedener Prozessschritte erarbeitet werden. Diese Inhalte können dann im Rahmen zusätzlicher Ausbildungsmodule angeboten werden. 

So bietet die Teilnahme am Projekt NRWgoes.digital den Auszubildenden die Möglichkeit, ihr Profil auf einem stark umkämpften Arbeitsmarkt am Berufskolleg Opladen weiter in Richtung Industrie 4.0 zu schärfen und diese Kompetenzen zertifiziert ausweisen zu können.