Industrie 4.0 an der RBS

Die Robert-Bosch-Schule Ulm hat es sich zur Aufgabe gemacht, den neuesten technischen Fortschritt unmittelbar an die Schüler:innen zu vermitteln. 

Hierzu zählt seit dem Schuljahr 2018/19 die Lernfabrik. Mit dieser können industrielle Prozesse abgebildet werden. 

  • Aktuelle Projekte

    Realisierung eines Hochregallagers

     

    Bei dem Projekt "Hochregallager" handelt sich um ein Lagersystem mit 28 Lagerplätzen. 

     

    Ziele des Projekts: 

    • Steuerung mit Siemens SPS S7-1500
    • Bedienung über Siemens HMI Panel TP700 Comfort
    • "Smart-Client" zur Bedienung per Smartphone und Tablet
    • Beladungssystem über Linearachse und pneumatischem Zylinder realisiert

     

      Unterrichtsinhalte:

      • Programmierung mit der Software TIA Portal V13
      • Erstellung von Funktionsplänen in Grobstruktur nach IEC 61131
      • Bibliotheksfähige Programmierung von verzweigten Schrittketten in der Darstellungsart „FUP“ zum Steuern der Bewegungsabläufe für das Be-und Entladen
      • Programmierung der Lagerverwaltung in der Darstellungsart „SCL“ mit Hilfe von zweidimensionalen Arrays
      • Erstellung der Anlagenvisualisierung der Software WinCC Comfort
      • Vernetzung der Steuerung und des Touchpanels über „Profinet“ 

      Mögliche Erweiterungen:

      • Bestückung per Roboter
      • Einlesen von Transpondern zur Bestückung von bestimmten Lagerplätzen
      Bild des Hochregallagers der Lernfabrik

    • Pädagogisches Konzept

      Ausgangssituation an der RBS:

      An der RBS wird seit Jahrzehnten in den Berufsfeldern Metall- und Elektrotechnik unterrichtet. Daher verfügt die Schule über hervorragend ausgestattete Werkstätten, Laboreinrichtungen und Theorieräume, in denen die Berufsschüler:innen und angehenden Techniker:innen verzahnt in Theorie und Praxis beschult werden können. Die Ausstattung wurde über die Jahre mit großem finanziellen Aufwand stets aktuell am Stand der Technik ausgerichtet. Sowohl in der Abteilung Elektrotechnik als auch in der Abteilung Fertigungstechnik wird seit Jahren in den verschiedensten Bereichen der Automatisierungstechnik unterrichtet.
      Bereits heute können Schüler:innen und Schüler an Einzelstationen der Robotik mit Hilfe von zwei Industrie-Robotern der Fima KUKA ausgebildet werden; das Drehen
      und Fräsen wird mittels hochmoderner CNC-Dreh- und Fräsmaschinen unterrichtet. Die Qualitätssicherung wird hierbei mit einer vollautomatisierten CNC-Messmaschine durchgeführt. Diese Maschinen/Stationen sind nicht verkettet, sondern ausgerichtet an der klassischen Werkstattfertigung.

       

      Bild eines Roboterarmes der Lernfabrik

      In der Abteilung Elektrotechnik verfügt die RBS im Bereich der Automatisierungstechnik über einen neu eingerichteten Labor-Raum, der schwerpunktmäßig zur Programmierung von SPS-Steuerungen sowie deren Vernetzung und für Projektarbeiten im Bereich der Automatisierungstechnik eingesetzt werden. Neu hinzu kam im Schuljahr 2018/19 ein Grundlagenlabor mit CPS-Einzelkomponenten von FESTO.

      Die Abteilung Fertigungstechnik der RBS verfügt über zwei Automatisierungslabore mit Schwerpunkt SPS-Technik und Pneumatik sowie ein Roboter-Labor mit zwei KUKA-Robotern.

      Bild des Grundlagenlabors mit Arbeitsplatz

      Beschreibung des Grundlagen-Labors:

      Thematisch soll sowohl im Grundlagenlabor als auch in der verketteten Lernfabrik 4.0 die vereinfachte Montage eines Mobiltelefons umgesetzt werden. Im Grundlagenlabor liegt der Fokus auf der Wissensvermittlung der Grundfunktionalitäten, der Aktoren und Sensoren sowie der Steuerungslogik jeder einzelnen Station. Dazu werden im hinteren Teil des Labors die beschafften Stationen wie abgebildet mit jeweils zwei Schüler-Sitzplätzen aufgestellt. Im vorderen Teil des Raumes kann eine geteilte Klasse frontal unterrichtet werden. Somit ist dieser Raum auf die Beschulung einer geteilten Laborklasse ausgerichtet. Dieses Grundlagenlabor ist seit November 2018 einsatzfähig.

      Bild des Förderbandes der Lernfabrik

      Beschreibung der Lernfabrik 4.0

      Im November 2019 wurde die Lernfabrik 4.0 geliefert, installiert  und anschließend in Betrieb genommen. Die Lernfabrik 4.0 wurde in direkter Nachbarschaft zum Grundlagenlabor aufgebaut. Die im Grundlagenlabor vermittelten Kenntnisse der Einzelstationen können hier in den Gesamt-Ablauf mit Fokus auf die Gesamt-Anlagensteuerung vermittelt und gezeigt werden.

      Eine zentrale Rolle spielt hierbei der MES-Leitstand (Fertigungsleitrechner) zur Auftragssteuerung. Ein weiterer Vorteil durch den redundanten Aufbau von Grundlagenlabor und Lernfabrik 4.0 ist die deutlich höhere Schülerzahl, die an den Systemen unterrichtet werden kann. Auch die Umsetzung der Musterlösung BW kann durch die Einzelstationen leichter realisiert werden.

      Bild der Lernfabrik

    • Kooperation mit der Friedrich-List-Schule Ulm (FLS)

      Integration ERP–MES–Produktion

      Um den Schüler:innen einen möglichst realitätsnahen, betrieblichen Gesamtablauf darzustellen, kooperiert die Robert-Bosch-Schule Ulm mit der Friedrich-List-Schule Ulm (Kaufmännische Schule). Somit kann der komplette Produktionsvorgang vom Auftragseingang über die Beschaffung bis zur tatsächlichen Produktion dargestellt werden. Seitens der FLS soll hierzu ein ERP-System eingerichtet und betrieben werden.

      Als erster Schritt ist geplant, die Verbindung zwischen der Friedich-List-Schule Ulm mit dem ERP-System "SAP4School" und der Robert-Bosch-Schule Um mit dem MES-System "MES4" der Firma FESTO über die Schnittstelle "SAP2MES" vom UCC Magdeburg zu realisieren.

      In weiteren Entwicklungsschritten soll eine eigene Schnittstelle zwischen der Friedrich-List-Schule und Robert-Bosch-Schule umgesetzt werden.

      Die Friedrich-List-Schule Ulm ist eine der größten kaufmännischen Schulen in Baden-Württemberg. Sie verfügt über mehr als 600 Rechner für den unterrichtlichen Einsatz. Ein CISCO-Netzwerk-Labor sowie ein modern eingerichteter Übungsfirmenraum ermöglichen praxisnahen Unterricht. Auf beiden Gebieten verfügt die Schule inzwischen über mehr als 15 Jahre Erfahrung.

      Grafik zur Veranschaulichung der Kooperation zwischen der Friedrich-List-Schule und der Robert-Bosch-Schule

    • Sponsoren

      Die Robert-Bosch-Schule Ulm möchte sich ganz herzlich bei den folgenden Sponsoren bedanken, die dazu beigetragen haben, dieses Projekt zu realisieren:

      • ASYS Automatisierungssysteme GmbH
      • Berufsbildungswerk Wieland
      • Daimler TSS GmbH
      • Mayser GmbH & Co KG
      • Rehm
      • scanplus GmbH
      • Uzin Utz AG