iLernfabrik 4.0: Lernen, verstehen und anwenden!

An der Elektronikschule in Tettnang lernen Schüler besonders praxisnah. In der neu eröffneten iLernfabrik 4.0 wird eine komplette Produktionskette realitätsnah abgebildet, die beispielhaft Plastikchips in Behältnissen verpackt. Die Schüler können hautnah erleben, was Industrie 4.0 bedeutet. Für Murrelektronik ist es besonders wichtig, dass Nachwuchskräfte auf höchstem Niveau ausgebildet werden – darum unterstützt das Unternehmen solche wegweisenden Innovationsprojekte gerne durch die Bereitstellung von Hardware-Komponenten für die Automatisierungstechnik. Auch bei der Planung war Murrelektronik beratend tätig.

Fast 1000 Schüler besuchen die Elektronikschule in Tettnang pro Schuljahr. Sie werden in den Bereichen Automatisierungstechnik, Elektrotechnik und Informationstechnik aus- und weitergebildet. Eine solche Spezialisierung ist in Deutschland einzigartig. Es ist kein Zufall, dass sich rund um die Stadt in Oberschwaben viele Unternehmen der Elektrotechnik angesiedelt haben. Viele Firmenchefs haben sich ihr Rüstzeug an der Elektronikschule angeeignet. Manche Schüler kommen in Vollzeit an die Elektronikschule, andere berufsbegleitend, abends und am Wochenende. Sie besuchen den Unterricht sozusagen freiwillig – und deshalb ist die Schule sehr engagiert, um ihnen ein attraktives Angebot zu machen. Das betrifft die Unterrichtszeiten, die enge Kooperation mit Unternehmen – und Lerninhalte, die die Schüler fesseln, begeistern und zum Schulbesuch motivieren.

Die Elektronikschule hat sich zielstrebig beworben, als das Ministerium für Wirtschaft, Arbeit und Wohnungsbau des Landes Baden-Württemberg eine Maßnahme zum Aufbau von Lernfabriken an beruflichen Schulen ausschrieb. An diesen sollen die Fach- und Nachwuchskräfte praxisnah auf die Anforderungen der Digitalisierung vorbereitet werden. Die Elektronikschule erhielt den Zuschlag für ein solches Labor und wurde vom Land sowie vom Schulträger, dem Bodenseekreis, finanziell gefördert. Ein erster Teil des Investitionsvolumens in Höhe von 1,1 Millionen Euro war damit abgedeckt – darüber hinaus musste die Elektronikschule für ihr Projekt Partner aus der Wirtschaft finden. Die Idee war dabei nicht, Schecks einzusammeln. Vielmehr stellten die Unternehmen Produkte und Komponenten sowie Arbeitszeit und Know-how für die Erstellung der iLernfabrik 4.0 zur Verfügung. Mit einem Festakt konnte das Labor im Oktober 2018 in Betrieb genommen werden.

In der Anlage, die maßgeblich von der Konstanzer Firma Christiani entwickelt und gebaut wurde, sind nun Automatisierungskomponenten vieler Hersteller eingebaut. Das ist durchaus gewünscht, sagt Lehrer Christian Schick: „Die Schüler sollen sehen und verstehen, wie die Komponenten miteinander funktionieren.“ Die Anlage besteht aus sechs Modulen mit zahlreichen Sensoren und Aktoren. Diese arbeiten kooperativ und verpacken – nachdem ein Auftrag über ein Webinterface eingegeben wurde – in mehreren Arbeitsschritten Plastikchips in Behältnisse. Dies geschieht in einer hohen Varianz; mit Behältnissen in verschiedenen Formen, Größen und Farben. Dies erfordert eine hohe Flexibilität der Automatisierungslösung.

Murrelektronik ist mit leistungsstarker Hardware in der iLernfabrik 4.0 vertreten. Für die elektrische Verbindung der Sensoren und Aktoren mit der Steuerung kommen die Feldbusstation Cube20S sowie die kompakten Feldbusmodule Cube20 zum Einsatz. Diese Systeme bieten eine hohe Packungsdichte, um auf wenig Platz sehr viele Kanäle anzuschließen. Die Schüler sehen bei diesen Modulen, wie Einzeladern im IP20-Bereich auf Klemmen aufgelegt werden. Bei Cube20S können aufgrund der modularen Bauweise zusätzliche Module einfach und schnell angereiht werden, wenn weitere Funktionen in der Anlage ergänzt werden sollen. Um Sensoren und Aktoren, die ein wenig außerhalb des Kernbereiches der Anlage liegen, effektiv einzubinden, sind Module des Cube67-Feldbussystems verbaut. Sie sind in unmittelbarer Prozessnähe installiert, von wo aus die Komponenten mit kürzesten Anschlussleitungen ins System eingebunden werden. Hier kommt vorkonfektionierte M8- und M12-Anschlusstechnik zum Einsatz, mit der die Gefahr von Verdrahtungsfehlern auf ein Minimum reduziert werden kann. Auch das kompakte Feldbusmodul Impact67 von Murrelektronik ist ein Bestandteil der Installationslösung; es zeigt eine weitere Möglichkeit auf, um Sensoren und Aktoren wirtschaftlich in die Installation einzubinden.

Die Schüler lernen an der iLernfabrik 4.0 besonders praxisnah. Sie bearbeiten Fragestellungen, die ihnen auch im betrieblichen Alltag begegnen. Dazu kann beispielsweise gehören, dass sich die Schüler mit der Aufgabe beschäftigen, wie man einen Taster, eine Signalleuchte oder gar eine ganze Funktionseinheit wie eine automatische Zuführeinheit in die iLernfabrik 4.0 einbinden und dadurch den Automatisierungsgrad erhöhen kann. Einige andere Beispiele: Wie kann man vorgehen, um ein Gerät in der Anlage zu tauschen, ohne einen langanhaltenden Maschinenstillstand zu verursachen, der im „Real Life“ kostenintensiv wäre? Wie können Abläufe innerhalb der Anlage visualisiert werden, um zu erkennen, ob der Signalaustausch zwischen den einzelnen Teilnehmern reibungsfrei funktioniert? Wie kann eine Lösung für die vorausschauende Wartung in die Anlage integriert werden?

„Mit vielen Aufgabenstellung, die wir mit den Schülern an der Anlage bearbeiten, befassen sie sich auch in ihren Unternehmen“, sagt Lehrer Andreas Greck und sieht darin auch einen interessanten Aspekt für die Firmen, die Material für die iLernfabrik 4.0 bereitgestellt haben: „Die Schüler arbeiten mit den Bauteilen und lernen sie kennen. Wenn sie sich im Berufsalltag für die Produkte eines Herstellers entscheiden müssen, dann greifen sie natürlich gerne auf diejenigen zurück, mit denen sie bereits gute Erfahrungen gemacht haben.“

Jürgen Zeltwanger, Geschäftsführer von Murrelektronik (CSO, CTO), fördert die ambitionierte Arbeit der Schule und der Lehrer gerne: „Wir engagieren uns für die iLernfabrik 4.0 der Elektronikschule, weil wir möchten, dass die Schüler und Schülerinnen die bestmögliche Ausbildung genießen. Das gelingt in Tettnang durch die beeindrucke Praxisorientierung.“