Industrie 4.0

Was ist I4.0 eigentlich?

Nach der ersten industriellen Revolution (I1.0), in der die Wasser- und Dampfkraft in die Werkhallen Einzug fand, erfolgte die zweite industrielle Revolution (I2.0) in der die Fließbandfertigung und der elektrische Antrieb der Maschinen eingeführt wurden. Die Automatisierung der Fertigung durch den Einsatz von Elektronik und Datenverarbeitung, wird Digitale Revolution (I3.0) genannt.

Unter dem Stichwort "Industrie 4.0" wird die totale Vernetzung aller Produktions-, Montage-, Liefer- und Serviceprozesse verstanden - Informationstechnik, Telekommunikation und Fertigung verschmelzen.

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Damit die Fabrik der Zukunft flexibler, effizienter und intelligenter wird, sollen Maschinen, Anlagen und Produkte miteinander kommunizieren. Werden Fabriken bislang noch zentral gesteuert, können künftig Maschinen und Werkstücke selbst die Produktion organisieren. Dadurch können die Vorteile der Massenfertigung auch für Kleinstserien bis zur Stückzahl „eins“ genutzt werden und damit individuelle Produkte hoher Qualität sehr wirtschaftlich gefertigt werden. 
In einer Veröffentlichung des Bundeswirtschaftsministeriums wird die Fabrik der Industrie 4.0 wie folgt beschrieben: „Intelligente Maschinen koordinieren selbstständig Fertigungsprozesse, Service-Roboter kooperieren in der Montage auf intelligente Weise mit Menschen, (fahrerlose) Transportfahrzeuge erledigen eigenständig Logistikaufträge. Industrie 4.0 bestimmt dabei die gesamte Lebensphase eines Produktes: Von der Idee über die Entwicklung, Fertigung, Nutzung und Wartung bis hin zum Recycling. Über die “intelligente Fabrik” hinaus werden Produktions- und Logistikprozesse künftig unternehmensübergreifend vernetzt, um den Materialfluss zu optimieren, um mögliche Fehler frühzeitig zu erkennen und um hochflexibel auf veränderte Kundenwünsche und Marktbedingungen reagieren zu können.”

Was ist die Karlsruher Lernfabrik 4.0?

Die Lernfabrik 4.0 der Carl-Benz-Schule Karlsruhe (CBS) und unserer Nachbarschule, der Heinrich-Hertz-Schule Karlsruhe (HHS), wird aus zwei Standorten bestehen: Einem Grundlagenlabor an der CBS und einem auch als Demonstrationszentrum nutzbaren Labor an der HHS.

Gemäß den disziplinären Schwerpunkten beider Schulen wird das Labor der CBS das Modell eines modular aufgebauten Fertigungsstandorts inklusive einer exemplarischen CNC-Bearbeitungsmaschine sein, das Komponenten eines Beispielprodukts herstellt.

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Die Komponenten können von der CBS aus mittels moderner Logistik an den zweiten Fabrikstandort – einen Montagebetrieb an der HHS geliefert werden. Dort werden die vom Standort 1 gefertigten Komponenten zu einem Gesamtprodukt montiert. Dabei sind beide Labore so konzipiert, dass hier die klassischen Voraussetzungen der I4.0, also die klassische Automatisierungstechnik, in verschiedenen Graden erfahren und erlernt werden können. Beide Standorte können sowohl jeder für sich betrieben werden als auch gemeinsam über ein sogenanntes „MES“ – ein professionelles Produktionssteuerungssystem – im Sinn von I4.0 arbeiten.
 Dabei ist es Konzept der Lernfabrik, die Komplexität einer 4.0 Produktion so weit didaktisch zu reduzieren und in anwendungsnahen aber überschaubaren Modulen abzubilden, dass die Grundprinzipien der verschiedenen Disziplinen der Automatisierungstechnik leicht erfahrbar und begreifbar werden. Im Zusammenspiel beider Modellstandorte via MES kann dann der Übergang von der aktuellen Technik autark agierender, hoch automatisierter Einzelstandorte zur zukünftigen 4.0 Technologie – der sogenannten „smart factory“ nachvollzogen und in geschützter Umgebung erprobt werden.
Die Lernfabrik steht allen Schülern und Auszubildenden der CBS und HHS offen und wird in den Unterrichten der beiden Schulen zukünftig fächerübergreifend eine wichtige Rolle spielen. Darüber hinaus soll die Lernfabrik aber auch ein regionales Kompetenzzentrum für Betriebe sein, die sich in dem Themengebiet Automatisierungstechnik und I 4.0 schulen und weiterbilden lassen wollen.
Die Karlsruher Lernfabrik wird mit den anderen Lernfabriken des Landes vernetzt werden. Durch den aktiven Austausch der Lernfabriken untereinander und die enge Kooperation mit unseren Forschungs- und Ausbildungspartnern ist sichergestellt, dass Innovationen und Entwicklungen zum Thema Industrie 4.0 einfließen und die Lernfabrik damit dauerhaft auf dem Stand der Technik bleibt.