GTS

Industrie 4.0 = Digitale Herausforderung für die berufliche Bildung!

Helge Nabert

Dr.-Ing. Karsten Wendt

GTS Spektrum

Digitale Transformation

Konzepte mit der Industrie

finden

Aktualisierung der Curricula

Technik veraltet immer

schneller! Was nun?

Moderne IT Infrastruktur

Moderne Unterrichts-

räume

Einfluss auf Unterrichts-methoden

GTS Moderne IT Infrastruktur

• Anbindung an das „Fast Internet“ !

• 300 Rechner im Schulnetz. Tendenz steigend.

• Bis Dezember 2017: 5 MBit Leitung

• Seit Dezember 2017: 16 MBit Leitung das ist völlig unzureichend-

– 2 MBit pro angeschlossenem Rechner

– Glasfaser: GigaBit ist erforderlich

– Zwischenschritt: 400 Mbit mit z.B. Unitymedia

• Gemanagtes WLAN in allen Unterrichtsräumen

GTS Moderne Unterrichtsräume

• Smartboard und Tafeln

• WLAN für die Lernenden und die Lehrenden in allen Unterrichtsräumen

• Serverkapazität für die Lernenden

• Tischbezogene Spannungsversorgung für die Privatgeräte

• Integration privater Geräte in den Unterricht

• Digitales Klassenzimmer mittels moodle

GTS Arbeitsraum DokuCam, Beamer und Tafeln

GTS Laptop oder Tablet - Klassen

Laptops sind schwer

Kurze Akkudauer von Laptops

Hohe Kosten von Laptops

+ Komplexere Programme sind lauffähig

+ Tablets sind leichter

+ Akkus halten einen Schultag

+ Tablets sind günstiger

+ Eingabe per Stift und Gesten

+ MS Surface kombiniert Laptop und Tablet Vorteile

Surface ist nicht so robust

GTS Tablet – Klassen

• Personalisierte Tablets

+ Speicherung der Inhalte der Lernenden auf dem Gerät

+ Aufbau eines eigenen Bestands an Anwendungen

- Höhere Anschaffungskosten

• Nicht personalisierte Tablets

– Lernzeitverluste durch Transport und verteilen der Geräte

– Aufladen der Geräte

– Vandalismus Gefahr und Diebstahlsrisiko

– Daten sind nicht auf dem Gerät gespeichert

– Akzeptanzprobleme

GTS Bearbeiten von Arbeitsblättern / Mitschrift

GTS Vorteile von Tablets im Unterricht

• Zahlreiche App‘s zu allen Fächern sind verfügbar

• Lernende haben immer Aufnahmegerät, Fotoapparat und Videokamera dabei! =>Zahlreiche Anwendungen

• Standard Anwendungen wie word, excel, powerpoint, pdf creator, ... Verfügbar. Für Lernende kostenlos

• Einsatz von .pdf Arbeitsblätter -> Papiereinsparung

• Stifteingabe zum Skizzieren und Schreiben ist möglich

• Darstellung auf dem Beamer oder Smartboard durch den Lernenden möglich

• Lernende müssen nicht mehr die Bücher mitbringen => digitale Lehrbücher

• Lernende verlassen die Schule fitter für die hoch technologisierte Gesellschaft

GTS Lernende bringen MS – Surface mit

GTS Schüler nutzen auch private Laptops

GTS Einfluss auf Unterrichtsmethoden

• Tablets unterstützen moderne Methoden (z.B. selbstorganisiertes lernen)

• Verteilung der Arbeitsblätter als .pdf – Dateien

• Bearbeitung im .pdf: Stift oder (Bildschirm-) Tastatur

• Darstellung der Ergebnisse auf Beamer oder Smartbord. Korrekturen leicht möglich

• Aber: Lehrkräfte müssen umdenken und ihre Arbeitsmaterialien aufwendig überarbeiten.

• => Schrittweises Umstellen erforderlich!

• Tafeln in den Räumen belassen.

GTS Industrie 4.0 in der beruflichen Bildung

Automation [1]

CFK [2.1] & [2.2]

Vernetzung [4]

3D-Druck [3]

Handlungsbedarf:

GTS Industrie 4.0 in der beruflichen Bildung

url: http://bk-ostvest.de/images/sample/BK_Ostvest/Dattelner_Forum/1-Industrie_4.0/Industriewirtschaftsschule.jpg date: 11.03.2018

GTS Industrie 4.0 – eine neue ind. Revolution

GTS Cyber-Physische-Systeme (CPS)

• Komplexe Interaktionen zwischen offenen / globalen Kommunikationsnetzen, realer Anlage und steuernder / überwachender Software.

• Anpassung von die Mensch-Maschine-Schnittstellen für komplex-vernetzte Anlagen

• Anpassen heterogener Systemstrukturen mittels Referenzarchitekturen.

• Problemlose Integration von nicht vorhersehbare Änderungen der Anlagen

• Sicherheit CPS-basierter Automatisierungslösungen muss gewährleistet bleiben.

Vergl.: url: https://www.vdi.de/uploads/media/Stellungnahme_Cyber-Physical_Systems.pdf date: 15.03.2018

GTS

Kernbotschaften

• 1. Zentraler Mehrwert ist das Bedienen individueller Kundenwünsche zu niedrigen Kosten.

• 2. Kernelemente individualisierter Produktion:

2.1. der kleinteiligen Standardisierung einzelner Prozessschritte,

2.2. ihrer Modularisierung,

2.3.ihrer rechnergestützten Modellierung,

2.4. ihrer Vernetzung sowie ihrer

2.5. automatisierten, flexiblen Kombination.

• 3. Individualisierte Produktion durch dezentrale Prozesssteuerung oder durch flexible Maschinen.

GTS Novellierung der Curricula vs. Moore‘s Law

url: https://wap.igmetall.de/docs_Forum_10_ZVEI_und_IGM_Aktualisierung_der_Ausbildungsordnungen_ff11d0e5ad6c9d08529d1448b3f140c3569ebffc.pdf date: 11.03.2018

GTS Novellierung der Curricula vs. Moore‘s Law

url: https://goo.gl/images/NNzLv1 date: 11.03.2018

GTS Reaktion auf ind. Innovationen: Lernfabrik

Bestandteile einer Lernfabrik: • Grundlagen-Labor zu

digital gesteuerten Produktionsmodulen

• Verkettetes Maschinensystem

• Pädagogisches Konzept

Ziel einer Lernfabrik: • Problemlösen an realen

Problemen • Verknüpfung von Theorie- und

Praxisphasen

url: https://www.feintechnikschule.de/sites/default/files/flyer_fts_lernfabrik_industrie_4.0_0.pdf date: 15.03.2018

GTS Reaktion auf ind. Innovationen: Lernfabrik

1 url: https://www.computerwoche.de/a/lernfabrik-bringt-industrie-4-0-praxis-in-die-berufsausbildung,3331241 date: 15.03.2018

GTS Reaktion auf ind. Innovationen: Lernfabrik 1

url: https://www.computerwoche.de/a/lernfabrik-bringt-industrie-4-0-praxis-in-die-berufsausbildung,3331241 date: 15.03.2018

GTS Didaktische Anforderungen an die Lernfabrik

url: https://www.mittelstand-digital.de/MD/Redaktion/DE/PDF/1-regionalkonferenz-vortrag-4,property=pdf,bereich=md,sprache=de,rwb=true.pdf date: 15.03.2018

GTS 1. didaktische Transformation: Curricula

Schulform

Schwerpunkt /

Beruf 3D-CAD 3D-Scan 3D-Druck CFK CNC Robotik

Vernetzung

Industrie 4.0 SPS

BG Maschinenbau

E1-Kurs;

Q1-Kurs

Q1 TF5

Q4 TF5 (Q4 TF5) Q4 TF1 Q3 TF3, TF4

Q2-Kurs;

Q4 TF4

Elektrotechnik

Techn. informatik

E 1, E2-Tech,

Q2-TEWI-LK,

Q2-TEWI-GK

E 1,

Q1-TeWi,

Q4-TEWI-LK

Q3-TEWI-LK,

Q4-Tech,

(Umwelttechnik) Q1-Kurs

BS Fluggerätemechaniker 9

Fluggerätmech-Inst. 5 5 3, 5 3 3

Fluggerätmech-TW 5 5, 11T 10T, 11T 11T

Fluggerätelektroniker 3 3 3 6, 9 6, 9, 10, 13

KFZ-Mechantroniker (12S)

Zweiradmechaniker 6

Mechatroniker 11 11 12 9

Industriemechaniker 1 8 13

Techn Produktdesigner 2 3, 6 3, 6, 9

Werkzeugmechaniker 11 11 9

Anlagenmechaniker 1

FS Luftfahrttechnik 3, 4, 5 3, 4 3, 4 6 5 7 7, 9

Maschinenbau JA JA JA JA JA JA JA

Mechatronik 2 (künftig) 2 (künftig) 2 (künftig) 4 (künftig) 5 (künftig) 9

GTS 2. Didaktische Transformation: Umsetzung

Robotik[8]

Faserverbundwerkstoffe [6]

3D-Druck [3]

Automation und Vernetzung [7]

Design [1]

Schulen können den ind. Innovationszyklen nicht mehr folgen

GTS Konkrete Umsetzung an der GTS

url: https://www.mittelstand-digital.de/MD/Redaktion/DE/PDF/1-regionalkonferenz-vortrag-4,property=pdf,bereich=md,sprache=de,rwb=true.pdf date: 15.03.2018

Dezentrale Prozesssteuerung über mehrere Werkstätten und Unterrichtsräume hinweg. Flexible Maschinen: mehrere kleine vernetzte Maschinen

3D-Druck: Negativ-Formen, Werkstoffe CFK: Legeverfahren, Werkstoffe Robotik: Sensorik, Verarbeitung

Vernetzung: Protokolle, HMI, Hard- & Software

1. Schwerpunkt der Lernsituationen auf industriellen Kooperationen 2. Vermittlung der Systematiken in der BS 3. Erfahren von realer Systemkomplexität in Betrieben

GTS Umsetzung von Industrie 4.0 an der GTS

url: http://bk-ostvest.de/images/sample/BK_Ostvest/Dattelner_Forum/1-Industrie_4.0/Industriewirtschaftsschule.jpg date: 11.03.2018

GTS Quellen:

[1] url: http://www.fml.mw.tum.de/fml/index.php?Set_ID=292 date: 15.03.2018 [2.1] url: www.airliners.net date: 15.03.2018 [2.2] url: www.bmw.net date: 15.03.2018 [3] url: https://www.igo3d.com/ultimaker-3-extended date: 15.03.2018 [4] url: https://www.siemens.com/press/pool/de/events/2015/digitalfactory/2015-04-hannovermesse/praesentation-d.pdf date: 15.03.2018 [5] url: https://www.microsoft.com/de-de/surface/devices/surface-studio/overview date: 15.03.2018 [6] url: http://www.ligna.de/product/vakuumpressen-und-vakuumsack/2189334/Q201940 date: 15.03.2018 [7] url: https://www.voelkner.de/products/811143/Controllino-SPS-Steuerungsmodul-Mega-100-200-00-12-V-DC-24-V-DC.html date: 15.03.2018 [8] url: https://www.kuka.com/de-de/produkte-leistungen/robotersysteme/ready2_use/kuka-ready2_educate date: 15.03.2018