Komplexe und digital gesteuerte Produktionsanlage entwickelt

Automatisierungstechniker der Meisterschule für Handwerker verwirklichen Industrie 4.0

Industrieanlage an der Meisterschule für Handwerker weckt Interesse: Schüler der berufsbildenden Schule für Technik Kaiserslautern informieren sich bei Andreas Hammen (links) und Martin Bentz (rechts neben Anlage)

Ihre digital gesteuerte Anlage ermöglicht eine dezentrale Produktion, wodurch Unternehmen ihre Produkte an auseinanderliegenden Orten herstellen können. Die angehenden staatlich geprüften Automatisierungstechniker der Meisterschule für Handwerker in Kaiserslautern (MHK) haben diese komplexe Industrieanlage in Gruppenarbeit selbst entwickelt, aufgebaut und unter praxisgemäßen Bedingungen automatisiert: Sie produziert mithilfe eines Roboters Rohteile, die von Hand zum Endprodukt zusammengestellt werden, erledigt die Qualitätskontrolle, realisiert die versandfertige Etikettierung und Einlagerung bis zur Auslieferung. „Wir forschen hier für die Praxis, die Arbeitsergebnisse entsprechen den Anforderungen von Industrie 4.0“, sagt Fachlehrer Andreas Hammen, der zusammen mit seinen Kollegen Martin Bentz, Jürgen Clos und Steffen Abel die zukünftigen Automatisierungstechniker betreut.

Die Fachschüler präsentierten Firmen der Umgebung im Rahmen eines „Industrie 4.0-Tages“ ihr Ergebnis. Die Vorführung der Anlage und anschließende Diskussion über die eingesetzten Techniken wurde neugierig aufgenommen. „Der Kontakt mit dem Handwerk, der Industrie und den Schulen ist uns wichtig“, betont Hammen. Auch die ansässige berufsbildende Schule für Technik Kaiserslautern, interessierte sich sehr für die Umsetzung dieses Projekts. Die 28-köpfige Berufsschulklasse, Fachrichtung Betriebstechnik, kam im Rahmen ihres Unterrichts zur Meisterschule und ließ sich die Industrieanlage vor Ort erklären. Es entwickelte sich ein reger Austausch zwischen den angehenden Facharbeitern und Technikern.

Im Laufe eines halben Jahres widmeten sich die Schüler jeweils einen Tag in der Woche der Aufgabe, ein sogenanntes cyber-physisches System, bei dem softwaretechnische mit mechanischen Komponenten verbunden sind, zu entwerfen und auszuführen. Zunächst erstellten sie eine Umsetzungskonzeption, in der die Schnittstellen der Anlage abgeteilt wurden, sodass sich einzelne Schüler jeweils intensiv mit einer Sache beschäftigen konnten; auch entwarfen sie eigene komplexe Datenstrukturen und Standards in der Programmierung, was nicht nur die Ausführung erleichtert, sondern für Firmen von Vorteil ist, damit die eigenen Leute die Maschinen warten und reparieren können. Diese Planungsphase dauerte etwa vier, fünf Wochen. Sodann ging es an die Umsetzung. Neben dem Programmieren mussten die Geräte angeschlossen und vernetzt werden. Hier zeigte sich dann auch, ob die einzelnen Gruppenteile aufeinander abgestimmt sind und – über eine „Cloud“ im Internet auch an unterschiedlichen Orten – miteinander kommunizieren können.

Dies wurde hervorragend umgesetzt, so dass nun ein Auftrag über ein mobiles Telefon eingegeben werden kann. Ab diesem Zeitpunkt fängt der „digitale Zwilling“ des bestellten Produktes auf einem RFID-Chip an „zu leben“ und das Produkt steuert ab sofort sich selbst durch den Prozess. RFID-Chips ermöglichen eine Identifizierung über elektromagnetische Wellen und haben schon längst Einzug in unseren Alltag gehalten. Auf dieser Grundlage sagt nun der digitale Zwilling einem Roboter in der Produktionszelle, welche Komponenten für das Produkt benötigt werden. Über ein Pufferband gelangen die Teile zu einem Handarbeitsplatz, wo die Teile zusammengestellt werden; dieser ist als Assistenzsystem ausgeführt, was den Arbeiter in vielerlei Hinsicht unterstützt: ergonomisch, indem sich der Arbeitstisch individuell auf den Werker einstellt, kognitiv, indem das System mittels einer aufleuchtenden Anzeige Entscheidungshilfen gibt, physisch in Kooperation mit Robotern, die beispielsweise beim Heben schwerer Waren helfen, und sensorisch, indem es in manchen Situationen einen besseren Überblick hat als der Mensch. Danach wird das Endprodukt über ein Förderband zur Qualitätskontrolle transportiert: Es wird gewogen und anhand einer intelligenten Kamera überprüft, ob es richtig zusammengesetzt wurde. Nach dem Etikettieren wird die Ware im Hochregal eingelagert. Ist der Zeitpunkt der Auslieferung gekommen, wandert das Produkt automatisch zum Versand. Während des gesamten Prozesses werden die aktuellen Auftragsdaten und Produktionsstatistiken angezeigt. „All diese Schritte gelingen nur im intelligenten Zusammenspiel der einzelnen Stationen und des Teams, das die Industrieanlage entwickelt und sich so auf die Praxis vorbereitet hat“, so Hammen.