1. Industrielle Revolution: Mechanischer Webstuhl
2. Industrielle Revolution: Erste Fließbandfertigung
3. Industrielle Revolution: Industrieroboter
Internet of Things
SIMATIC S7-1516-3PNDP
Inbetriebnahme der realen Anlage
Steuerung über TP700 Touchpanel
Simulation einer einzelnen Anlage
Simulation des kompletten mechatronischen Fertigungssystems

Industrie 4.0 an der Berufsschule

Es ist das alles dominierende Thema in der Steuerungs- und Automatisierungstechnik „Industrie 4.0“.

Doch um zu verstehen was sich eigentlich hinter diesem allumfassenden Begriff verbirgt, ist ein kleiner Ausflug in die Geschichte notwendig. Die Meilensteine der industriellen Entwicklung, auch als „industrielle Revolution“ bezeichnet, lassen sich in vier Kapitel gliedern:

1. Industrielle Revolution

Die Wurzeln unserer heutigen Industrienationen gehen zurück auf die zweite Hälfte des 18. Jahrhunderts. Das englische Textilgewerbe gilt als Schlüsselindustrie für die später folgenden Entwicklungen. Angetrieben durch die ersten Dampfmaschinen lösten Maschinen immer mehr die damals übliche Handarbeit ab. 1784 erfand der Londoner Pfarrer Edmond Cartwright den ersten mechanischen Webstuhl und löste damit eine Revolution in Industrie und Gesellschaft aus.

2. Industrielle Revolution

Wir befinden uns nun um 1900 als sich Deutschland in der Phase der Hochindustrialisierung befand und wenig später Amerika den Übergang zur Massenproduktion beschritt. Henry Ford der Gründer des gleichnamigen Automobilkonzerns gilt als Vater der Fließbandfertigung. Das so produzierte Ford T-Modell konnte dadurch zehnmal schneller gefertigt werden als seine Vorgänger. Folglich wurde das Automobil zum bezahlbaren Massenprodukt – wenn auch mit begrenzten Wahlmöglichkeiten. So stammt etwa von Henry Ford der legendäre Satz: „Jeder Kunde kann sein Auto in einer beliebigen Farbe lackiert bekommen, solange die Farbe, die er will schwarz ist.“

3. Industrielle Revolution

Der dritte Meilenstein der Industrialisierung wird auch als digitale oder elektronische Revolution bezeichnet. Ab etwa der Mitte des vergangenen Jahrhunderts gab es eine ganze Reihe entscheidender Entwicklungen. Offiziell erfunden 1954, waren Industrieroboter zunächst mechanisch angetrieben, später hydraulisch und anschließend mikroprozessorgesteuert elektrisch, wie sie auch heute noch zum Einsatz kommen. Beim Stichwort Steuerung darf die erste Speicherprogrammierbare Steuerung (=SPS) Modicon 084, welche 1969 vorgestellt wurde, nicht vergessen werden. Auch der mittlerweile allgegenwärtige Einsatz von Computern hat die Industrie besonders und nachhaltig verändert.

4. Industrielle Revolution

Nun mag sich der Eine oder Andere wohl fragen, was auf Roboter, mikroelektronische Steuerungen und IT denn noch folgen soll? Auch Experten sind sich nicht wirklich einig was genau man jetzt unter dem Begriff Industrie 4.0 verstehen soll.

Aber zwei der entscheidenden Themen finden wir zunehmend auch in unserem alltäglichen Leben, allen voran das „Internet of Things“, kurz IoT. Das Internet der Dinge bedeutet, dass quasi alles mit Sensoren versehen und miteinander vernetzt wird. An unserer Berufsschule bilden die neuen S7-SIMATIC®-Steuerungen die Grundlage dafür. Sie verfügen über integrierte Webbrowser und lassen sich über die PROFINET-Schnittstelle mit Computernetzwerken verbinden.

 

Als zweites wichtiges Thema zu nennen ist die „Virtual Reality“. Auch wenn mittlerweile Smartphones im Paket mit VR-Brillen verkauft werden, sollte man keinesfalls den Fehler machen, die virtuelle Realität als Modeerscheinung oder gar reine Spielerei abzutun. Es ist schlichtweg die Zukunft, denn mit Hilfe dreidimensionaler Modelle spart die Industrie Milliarden. Anlagen und komplette Produktionsabläufe können simuliert werden, das reduziert sowohl Entwicklungskosten als auch Umrüstzeiten.

Um dies auch an der Berufsschule umsetzen zu können, haben wir in eine neue, komplett vernetzte mechatronische Produktionsanlage investiert. Sie besteht aus sechs regelbaren Transportsystemen, zwei 180°-Kurven und fünf aufgesetzten Bearbeitungsstationen. Die Anlage lässt sich komplett oder auch einzeln betreiben. Ziel der über Touchpanel steuerbaren Anlage ist es, ein dreiteiliges Werkstück zu fertigen, zu prüfen und anschließend über ein Handlingsystem individuell aus dem Prozess zu nehmen.

 

Doch der eigentliche Clou der Anlage ist die auf die Module abgestimmte 3D-Software. Die Lehrkraft kann die Stationen beliebig kombinieren und den Auszubildenden zur Verfügung stellen. Hier wird der Vorteil der virtuellen Oberfläche deutlich. Während die reale Anlage einen hohen fünfstelligen Betrag kostet und nur einer sehr begrenzten Anzahl an Schülern zeitgleich zur Verfügung steht, können 30 Auszubildende gleichzeitig die Anlage am PC in Full-HD-Auflösung testen, programmieren und anschließend komplett simulieren bevor sie ihr SPS-Programm in die reale Steuerung übertragen.

 

Mit modernen IT-Systemen und der jetzt vorhandenen Ausstattung sind wir für die an unsere Auszubildenden gestellten Anforderungen gut gerüstet. Doch wie die Verantwortlichen der Industrie wissen auch wir an der Berufsschule, dass Stillstand Rückschritt bedeutet. Wer weiß wann schon die fünfte Revolution auf uns wartet…

 

Frank Meier, FOL

Elektroabteilung