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Lernfabriken

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Digitalisierung verändert unsere Welt. Insbesondere für die Produktion ergeben sich vollkommen neue technologische Möglichkeiten und damit einhergehend neue Geschäftsmodelle. Neue Berufe entstehen, bestehende Berufe verändern sich zunehmend. Infolgedessen muss sich auch die Ausbildung von Schülerinnen und Schülern verändern, um den neuen Anforderungen gerecht zu werden. Im Folgenden wollen wir Ihnen drei Beispiele zeigen, wo dieser Trend erkannt wurde und wie dafür
neue Ausbildungskonzepte umgesetzt werden.

Anwendungsbeispiele

Lernfabrik 4.0

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Herr Heeger, Sie haben bereits im Jahre 2016 eine Lernfabrik 4.0 gemeinsam mit vier anderen Schulen im Rhein-Neckar Kreis installiert. Wie sind Ihre Erfahrungen in den letzten Jahren mit der Anlage und wie haben Sie aktuell die Lerninhalte umgesetzt?

Aktuell werden in der HSS sowohl Schüler von Berufskolleg und beruflichem Gymnasium, genauso wie Schüler der klassischen technisch-gewerblichen Ausbildungsberufe an der Anlage trainiert. Die Lernfabriken besitzen umfangreiche Sensorik (kapazitiv, induktiv, optisch, RFID, etc.) und deren moderne Anbindung an Steuerungen über IO-Link. An diesen Sensoren und Schnittstellen werden Elektroniker für Geräte und Systeme verstärkt unterrichtet.

Diese Auszubildenden beschäftigen sich auch mit Steuerungs- und Automatisierungstechnik, wie auch mit Bustechnologien. In der Industrie 4.0 Produktion entstehen neue Datenarten und Datenformate über Energieverbrauch, Fertigungstoleranzen, Qualitätssicherung, Fertigungsmanagement, … Das Auswerten und Weiterverarbeiten dieser Daten übernehmen die Fachinformatiker mit dem Schwerpunkt Anwendungsentwicklung. Flexible und globale Produktion erfordert außerdem Cloud-Technologie. Die Schüler lernen die Nutzung von Privat-, Public- und Community-Cloud sowie verschiedenste Clouddienste (wie IaaS, SaaS und PaaS) kennen.

 

Von Beginn an war das Ziel Ihres Lernkonzeptes auch die Einbindung der kaufmännischen Johann-Philipp-Bronner-Schule. Wie sind Ihre Erfahrungen nach den ersten Monaten der Kooperation?

Austausch und Unterricht findet mit der kaufmännischen Schule regelmäßig statt. Die Schüler der kaufmännischen Schule besuchen die Lernfabrik und können dort live die Funktion von MES® und ERP erleben. Es werden Aufträge in SAP angelegt und dann in der Produktion abgearbeitet. Es werden auch verschiedene Szenarien, wie vorgezogener Auftrag oder Auftragsänderung, durchgeführt. Ebenso werden Arbeitspläne angelegt oder abgeändert.

 

Klaus Heeger, Schulleiter der Hubert-Sternberg-Schule, Wiesloch

HTW Dresden

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Das „Industrial Internet of Things Test Bed“ (IIoT Test Bed) bietet den Forschern der HTW Dresden und Industriepartnern die Möglichkeit, in einer Modellfabrik die notwendigen Prozessinnovationen für die Bewältigung des digitalen Wandels in der Fertigung zu erforschen und die erforderlichen Lösungen zu entwickeln. Das IIoT Test Bed stellt als Modellfabrik einen diskreten, teilautomatisierten Fertigungsprozess nach, der die realen Prozessbedingungen in der industriellen Fertigung möglichst detailliert nachbildet.

MSW Mechatronik Schule Winterthur

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Mit modernsten Ausbildungsmitteln und Technologien werden die Lernenden auf die Herausforderungen der Mechatronik und der Industrie 4.0 vorbereitet. So wurde 2018 eine Industrie 4.0 Lernfabrik angeschafft. Wichtig war vor allem die Funktionalität, aber auch der Spielraum, den die Anlage bietet. Von Auszubildenden wurden in mehreren Projekten Module zum Handling und zur Verpackung von Schokolade entwickelt, gebaut und implementiert. Sensoren ermöglichen die lückenlose Nachverfolgbarkeit der Bestellungen – ein perfektes Beispiel für die Verbindung von theoretischen und praktischen Inhalten.

Philipp-Matthäus-Hahn Schule Balingen

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Es ist von entscheidender Bedeutung, dass der Mittelstand und Großunternehmen gleichzeitig den Fortschritt in der Digitalisierung bestreiten. Eine wichtige Rolle kommt dabei der beruflichen Schule zu, die gleichermaßen die Basis für die entsprechende Qualifizierung stellt und Schaufenster und Impulsgeber für die technologische Entwicklung ist. Ein gutes Beispiel ist hier die Philipp-Matthäus-Hahn-Schule in Balingen mit der neuen Lernfabrik 4.0 – die Schüler der Berufs- und Technikerschule sowie Lehrer und die lokale Industrie gleichermaßen begeistert.

Festo Lernfabrik Scharnhausen

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Sowohl praktisches Lernen am Arbeitsplatz als auch theoretisches Lernen im Schulungszentrum können an Grenzen stoßen, wenn der Produktionsablauf dadurch gestört wird. Diese Lücke schließt die zentral in das Werk integrierte Lernfabrik mit Hilfe von Pilottrainings, Produktschulungen oder Prozessqualifizierungen. Dabei werden in kurzen Lernsequenzen praxisnahe Inhalte vermittelt.

Staatliche Berufsschule Lauingen

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Im Februar 2020 wurde das Exzellenzzentrum für die Digitalisierung in der Staatlichen Berufsschule Lauingen eingeweiht.

 

Durch ihr zukunftsweisendes, durchdachtes  Konzept gelang es der Berufsschule Lauingen, die Hälfte des Projektes über die Förderprogramme „Exzellenzzentrum“ und „Integrierte Fachunterrichtsräume“ des Freistaat Bayern zu finanzieren. Die Hälfte wurde vom Landkreis beigesteuert.

 

Das Exzellenzzentrum ermöglicht es, die fortschreitende Digitalisierung in der Produktion und weiteren Geschäftsfeldern auch in den Ausbildungsberufen aufzugreifen und die Lernenden in den Kernthemen Industrie 4.0, Virtual Reality und Robotik auf die digitale Zukunft vorzubereiten.

Durch das multifunktionale Raumkonzept mit TecDesign® können unterschiedliche Themenschwerpunkte ohne großen Umbauaufwand in ein und demselben Raum unterrichtet werden.

 

Lernumgebung für:

  • Industrie 4.0
  • Robotik
  • Virtual Reality

 

Kundennutzen:

  • Bildungslösungen – ausgerichtet auf industrielle Anforderungen
  • Zunehmende Arbeitsmarktfähigkeit von Absolventen
  • Modernste Bildungsausrüstung und Spitzentechnologie
  • Laborplanung auf höchstem Niveau

 

Multifunktionale Lernräume

IHK Aalen

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6 Multifunktionale Lernräume ausgestattet mit:

  • Deckensystem, Lernsystemträger, Aufbewahrungsmöbel, Arbeitstische
  • Pneumatik und Hydraulik
  • Grundlagen Elektrotechnik, Steuerungstechnik, Antriebstechnik
  • Mechatronik/SPS-Technik
  • Tec2Screen®, FluidSIM®, WBTs
  • Industrie 4.0 CP Lab

Freudenberg Bildungszentrum Weinheim

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5 Multifunktionale Lernräume ausgestattet mit:

  • Deckensystem, Lernsystemträger, Aufbewahrungsmöbel, Arbeitstische
  • Pneumatik und Hydraulik
  • Metalltechnik
  • Industrie 4.0 CP Lab

Das Projekt umfasste die Planung und den Neubau eines innovativen Ausbildungszentrums auf dem Campus der Freudenberg Gruppe.

Das klare Ziel bei dem Neubau war es hierbei, eine Infrastruktur zu schaffen, die eine effiziente, moderne und flexible technische Ausbildung in den Metall- und Elektroberufen ermöglicht.

Das Bildungszentrum beherbergt nun im Erdgeschoss vollausgestattete Werksstätten für die mechanische Grundausbildung mit den Themen maschinelle/manuelle Werkstoffbearbeitung, CNC und Schweißen. Im Obergeschoss befinden sich die mit dem flexiblen Möbelkonzept TecDesign ausgestatteten Labore für Fluidtechnik, Steuerungstechnik, Elektrotechnik, I4.0 und ein IT-Schulungsraum.

 

Lernumgebung für:

  • Manuelle und maschinelle Werksstoffbearbeitung
  • CNC
  • Schweißtechnik
  • Fluidtechnik
  • Grundlagen der Elektrotechnik
  • Industrie 4.0
  • Steuerungstechnik
  • Connected Learning

 

Kundennutzen:

  • Bildungslösungen – ausgerichtet auf industrielle Anforderungen
  • Zunehmende Arbeitsmarktfähigkeit von Absolventen
  • Modernste Bildungsausrüstung und Spitzentechnologie
  • Laborplanung auf höchstem Niveau

Daimler Ausbildungszentrum Stuttgart

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Multifunktionale Lernräume ausgestattet mit:

  • Deckensystem, Lernsystemträger, Aufbewahrungsmöbel, Arbeitstische
  • Pneumatik und Elektropneumatik
  • Energieeffizientes Druckluftmanagement
  • Mechatronik und Fabrikautomatisierung
  • Tec2Screen®, FluidSIM®
  • Grundlagen der Industrie 4.0

Friedrich-Ebert-Schule Esslingen

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Multifunktionaler Lernraum ausgestattet mit:

  • Deckensystem, Lernsystemträger, Aufbewahrungsmöbel, Arbeitstische
  • Grundlagen der Elektrotechnik
  • Elektrische Installationstechnik
  • Elektrische Netzsysteme und Schutzmaßnahmen
  • Beleuchtungstechnik
  • KNX
  • HLS-Technik (Heizung, Lüftung, Sanitär)

Wir haben mit Erhard Hofmeister, Oberstudiendirektor und Schulleiter an der Friedrich-Ebert Schule in Esslingen über den Einzug der Digitalisierung im Handwerk und das fächerübergreifende Lernen in einem Multilabor gesprochen:


Was ändert sich im Handwerk durch die Digitalisierung?

Die Anforderungen an die Qualifikation der Mitarbeiter werden höher. Gleichzeitig spürt das Handwerk den Fachkräftemangel vor der Industrie, da diese bei der Rekrutierung von Mitarbeitern traditionell professioneller agiert. Das Handwerk muss vernetzter denken, weit über das eigene Gewerk hinaus. Das übliche „das-haben-wir-schonimmer- so-gemacht“ hält den Herausforderungen der Digitalisierung nicht stand. Die Entwicklung wird verschärft durch die derzeit extrem gute Auftragslage der Betriebe."

Was unterscheidet den Lernraum Handwerk 4.0 von anderen Räumen der Schule hinsichtlich Größe, Einrichtung, Mobilität oder Flexibilität?

Das Multilabor Handwerk 4.0 bildet real ein vollvernetztes Gebäude ab, sowohl ein privates als auch ein gewerbliches Gebäude. Lernende können nach der frontalen Präsentation eines Lernszenarios real an den Arbeitsplätzen im Labor Systeme bearbeiten. Außerdem können sämtliche Geräte mobil im Raum platziert werden.

Für wie wichtig betrachten Sie aus heutiger Sicht dasThema „Flexibilität“?

Flexibilität und die Fähigkeit, schnell auf Wandel zu reagieren, ist ein entscheidender Parameter im Zeitalter der Digitalisierung, die exponentiell und nicht linear verläuft. Flexibilität ist nicht unbedingt ein Bestandteil der deutschen Bildungslandschaft und somit vielleicht die größte Herausforderung.

Wie sind Ihre bisherigen Erfahrungen – aus Lehrer- und Schülerperspektive – hinsichtlich fächerübergreifendem Lernen und Lehren, Veränderung des Unterrichts und kontextbasiertem Lernen?

Grundsätzlich sind sowohl Lehrkräfte als auch Schülerinnen und Schüler angetan von den neuen Möglichkeiten. Anlagenmechaniker und Elektriker können zum Beispiel gleichzeitig unterrichtet werden und gewerkübergreifende Teams bilden. Diese Lernszenarien sind neue Erfahrungen, die Zeit brauchen, bis sie vollständig vorbereitet und eingeführt sind.

Erfordert oder ermöglicht „Handwerk 4.0“ andere Formen es Lernens? Welche Impulse und Rückmeldungen gibt es von den Ausbildungsbetrieben

Das Multilabor braucht selbstverständlich neue Formen des Lernens. Die Lehrkräfte müssen Lernszenarien ent-werfen und eine Übereinstimmung von Lehrplänen und technischen Möglichkeiten des Multilabors erreichen.  Die Einführung und Evaluation dieser Lernszenarien ist aufwändig und braucht Zeit.

Wird die Idee der Lernfeldorientierung mit dem neuen Konzept weiterentwickelt oder gar ersetzt?

Die Möglichkeiten des Multilabors und die neuen Lernszenarien ergänzen die Lernfeldorientierung.

Werden weitere Lernräume dieser Art folgen? Gibt es bereits Erkenntnisse, die zur Weiterentwicklung des Konzeptes und der Umsetzung neuer Ideen ermutigen?

Das Multilabor wird große Erweiterungen in Form von unterschiedlichen Photovoltaikanlagen mit entsprechenden Speichereinheiten erhalten und damit die Themen Energiegewinnung und Elektromobilität ergänzen. Die Erweiterungen sind bereits im Bau. Außerdem baut die FES ein IoT-Lab, in dem eine Industrie 4.0 Lernumgebung für Industrieberufe abgebildet wird.

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