smartFactory / Lernfabrik 4.0

Die Lernfabrik

Eine Lernfabrik ist eine vernetzte Anlage, die den kompletten Produktionsprozess auf Basis von Industrie 4.0 -Technologien abbildet. Dies beginnt bei der Auftragsannahme und setzt sich über die Auftragsabwicklung bis zur Produktion, dem Versand und der Rechnungserstellung fort. Diese einzelnen Schritte im Produktentstehungsprozess können dabei über smart Devices abgefragt und beobachtet werden. Die Lernfabriken ermöglichen es, das abstrakte Konzept von Industrie 4.0 und smarten Technologien für Nachwuchs- und Fachkräfte greifbar und somit die digitale Transformation erlebbar zu machen.

Lernfabriken an Schulen in Baden-Württemberg

 

Virtuelle Tour der Lernfabrik. Die Steuerung erfolgt mit der Maus.

 

Virtuelle Tour

Die Anlage

Die Lernfabrik 4.0 besteht aus vier einzelnen Zellen. Jede Zelle ist eine eigene Maschine. Die Zellen sind konzeptionell identisch aufgebaut, sodass eine Änderung der Reihenfolge, oder ein Einzelbetrieb ohne Betrachtung des Prozesses, möglich ist. So können die Zellen getrennt oder im Verbund arbeiten.

Die Lernfabrik Industrie 4.0 soll die individuelle Konfiguration eines Produktes (Legoauto) in Losgröße 1 produzieren.  Der Kunde hat die Möglichkeit sein Produkt über ein Webinterface des Herstellers zu konfigurieren (Farbe von Rädern, Chassis und Motorhaube) und in Bestellung zu geben. Aus dieser Bestellung wird ein Auftrag generiert, der in der Datenbank erfasst wird. Außerdem bekommt der Kunde eine Auftragsbestätigung an seine E-Mail-Adresse gesendet.

Rädermontage mit Sechs-Achs-Roboter in Zelle 1

Sobald ein neuer Auftrag zur Verfügung steht und die Lernfabrik bereit ist, startet die Produktion.

Zelle 1 bekommt die Information, dass ein neuer Auftrag vorhanden ist und erhält alle wichtigen Auftragsdaten, die für den Produktionsschritt notwendig sind. Hat die Zelle 1 ihren Produktionsschritt abgeschlossen, werden alle relevanten Produktionsdaten in die Datenbank geschrieben. Dabei werden diese Daten dem Produkt und dem Auftrag zugeordnet.

Video

Technische Daten der Zelle 1

Prozessmodul Radmontage

  • Bauteilmagazin mit 5x6 Bestückungen
  • Schwenkbare Bauteilablage mit Arretierung
  • 6-Achs Roboter (Mitsubishi Melfa RV-2F-D)
  • Abfrage mit Lichtschranke, Räder montiert
  • Greifer Räder (Schunk PGN-Plus)

Prozessmodul Zellenverkettung

  • Schutzscheibe mit Schott
  • Sicherheitsschott mit Abfrage
  • Zellenverbindung über Rastbolzen

Prozessmodul Transportband

  • Transportband
  • Quertransport
  • Vereinzeler
  • Hub und Positioniereinheit
  • Werkstückträger
  • Bauteilabfrage, Sensorik

Chassis-Montage mit X-Y-Handlingssystem in Zelle 2

Der Werkstückträger (im Folgenden mit WT abgekürzt) mit dem Produkt wird anschließend weiter in die nächste Zelle befördert.

Die Zelle 2 besorgt sich nun, mit Hilfe der WT-Nummer, ebenso alle relevanten Daten für den Produktionsschritt. Anschließend werden wiederum die angefallenen Produktionsdaten an die Datenbank zurückgemeldet.

Video

Prozessmodul Grundgestellmontage

  • 3x Bauteilmagazine 1x5
  • Bauteilablage
  • Elektrisches Achssystem XYZ
  • Abfrage mit Lichtschranke, Grundgestell montiert
  • Greifer Grundgestell
  • Prozessmodul Zellenverkettung
  • Schutzscheibe mit Schott
  • Sicherheitsschott mit Abfrage
  • Zellenverbindung über Rastbolzen

Prozessmodul Transportband

  • Transportband
  • Quertransport
  • Vereinzeler
  • Hub und Positioniereinheit
  • Werkstückträger
  • Bauteilabfrage, Sensorik

Analog geschieht dasselbe Prinzip für den letzten Produktionsschritt in Zelle 3.

Video

Fügen der Motoren mit SCARA-Roboter in Zelle 3

Prozessmodul Motorhaubenmontage

  • Bauteilmagazine 7x3
  • Bauteilablage
  • SCARA Roboter (Mitsubishi Melfa RH-3FH5515-D1-S15
  • Abfrage mit Lichtschranke, Motorhaube montiert
  • Greifer Motorhaube (Schunk)

Prozessmodul Zellenverkettung

  • Schutzscheibe mit Schott
  • Sicherheitsschott mit Abfrage
  • Zellenverbindung über Rastbolzen

Prozessmodul Transportband

  • Transportband
  • Quertransport
  • Vereinzeler
  • Hub und Positioniereinheit
  • Werkstückträger
  • Bauteilabfrage, Sensorik

Prüfen und Warenausgabe des gefertigten Produktes in Zelle 4

Abschließend findet in Zelle 4 die Endkontrolle mittels optischer Bildverarbeitung statt.

Ist die Produktion abgeschlossen, wird ein Lieferschein generiert und an den Kunden per Mail zugesendet.

Video

Prozessmodul Qualitätskontrolle

  • Pneumatisches XYZ-Handling
  • NIO Rutsche
  • Schutztür
  • Schott
  • Bauteilgreifer

Prozessmodul Zellenverkettung

  • Schutzscheibe mit Schott
  • Sicherheitsschott mit Abfrage
  • Zellenverbindung über Rastbolzen

Prozessmodul Transportband

  • Transportband
  • Quertransport
  • Vereinzeler
  • Hub und Positioniereinheit
  • Werkstückträger
  • Bauteilabfrage, Sensorik

Prozessmodul Kameraeinheit

  • Kamera (Cognex)

Erste Schulungszertifikate zur Smart Factory

Fit für die Zukunft – erste Schulungszertifikate zur Smart Factory gingen von der Steinbeis-Schule an WAFIOS-Mitarbeiter

Die SmartFactory Trainingsanlage der FVS wird mittlerweile auch von der örtlichen Industrie gebucht. So auch von WAFIOS, nur ein paar Meter von der Steinbeis-Schule die Karlstraße hinauf. Unmittelbar nach dem Ende des letzten I 4.0 Basiskurs-Moduls am Donnerstag,03.April, überreichte Schulleiter Dominik Kugler an eine Gruppe von WAFIOS-Mitarbeitern ihre Teilnahmezertifikate. Die Firma mit Stammsitz in Reutlingen ist einer der führenden Spezialmaschinenhersteller im Bereich Drahtbiegen, Rohrbiegen und Kaltmassivumformung.

Herr Kugler dankte in einer kurzen Ansprache Herrn Holder und Herrn Peters aus der WAFIOS-Geschäftsleitung für ihre Initiative in Bezug auf Industrie 4.0, für die Mitarbeiter, die Angebote dazu wahrnahmen und auch dem Förderverein und Kollegen der Steinbeis-Schule, welche die Schulungsmöglichkeiten anboten. Wichtig sei der stete Austausch mit der Industrie, die Industrie 4.0-Anlage an der Schule sei anpassbar und weiterentwicklungsfähig.

Der Schulleiter machte klar: „Wichtiges Ziel ist der größtmögliche Nutzen für den Unterricht. Zusätzlich bietet die Smart Factory -Anlage der FVS externen Industrieunternehmen eine auf ihre Weiterbildungsbedürfnisse zugeschnittene Schulungsmöglichkeit.“>

Herrn Holder, Vorstand von WAFIOS, wiederum war der Stolz über die erfolgreich absolvierte Schulung seiner Mitarbeiter anzumerken. Er betonte, dass man „alle bei WAFIOS bei dem Thema Digitalisierung und Vernetzung mitnehmen“ wolle- denn „der Wandel in der Industrie kommt.“ So sei es ihm wichtig, dass nach den ersten Anstößen für das Projekt vor etwa zwei Jahren die Steinbeis- Schule „Gas gegeben“ habe; auf diese Weise sei das Programm entstanden. Seine Frage war, “Wie machen wir die Mannschaft fit für die Digitalisierung?“ Ein Prozess vom ersten Kundenwunsch hin zum fertigen Produkt sei der „richtige Weg“. Dementsprechend positiv war auch seine Bewertung dieser allerersten Schulung der Steinbeis-Schule für die Industrie: Die gemeinsame Entwicklung eines Schulungsprogramms, das Themen wie Sensorik, Robotik, Automatisierungslösungen und IT umfasst war „Klasse“.

Herr Peters von WAFIOS stellte fest, dass die Schulung auch für ältere Mitarbeiter von großem Wert sei. Es sei wichtig, dass man sagen könne, man wisse über das Thema Bescheid. Bei seinen Mitarbeitern, so Herr Holder, gäbe es „keine Angst vor dem Verlust des Arbeitsplatzes durch die Entwicklungen im Bereich Industrie 4.0, wohl aber Respekt vor den vielfältigen Herausforderungen, die eine sich wandelnde Arbeitswelt mit sich bringe.“

Auch deshalb dieser intensive Unterricht mit insgesamt 20 Stunden der Industrie-schulung. Schulleiter Kugler lobte denn auch die Kursteilnehmer als „Pioniere an dieser I 4.0 Anlage“. Aber auch aus dem Kreis der ersten 15 Teilnehmerinnen und Teilnehmer war großes Lob zu hören: „Das Engagement der Lehrer“ und ihr Einsatz „waren super“.

Bis zum Sommer werden noch weitere zwei Gruppen von WAFIOS diese Schulung an der FVS durchlaufen. Anfragen zu Schulungsmöglichkeiten und der Buchung von Kursen sind über das Schulsekretariat jederzeit möglich.