Das Gesicht der Fertigung hat sich seit dem Start von Industrie 4.0 dramatisch verändert. Die W Booth School of Engineering Practice and Technology der McMaster University (SEPT B.Tech.) hat beschlossen, auf ihrem Campus in Hamilton, Ontario, eine Lernfabrik zu entwerfen und zu entwickeln. Diese moderne Einrichtung spielt bei der Personalentwicklung eine wichtige Rolle und führt Studenten und Auszubildende in die Bereiche IoT, IIoT, Cyber-Physical Systems, digitale Arbeitsanweisungen und andere Industrie-4.0-Konzepte ein.
Vorstellung der Lernfabrik
Lernfabriken stellen ein neues experimentelles Lernmodell dar, das in bestimmten europäischen Ländern eingeführt wurde und nur an wenigen nordamerikanischen Universitäten zu finden ist. In den Lernfabriken erhalten die Studenten die Möglichkeit, die Arbeit in einem ähnlichen Umfeld zu erleben, wie es sie beim Eintritt in den Arbeitsmarkt erwartet. „Unsere Lernfabrik ist ein Ort, der eine moderne Produktionsstätte simuliert“, sagte Dr. Ishwar Singh, einer der Gründer der SEPT Learning Factory. „Wir verfügen nicht nur über alle herkömmlichen Workstations zum Montieren, Testen und Verpacken, sondern auch über einige der neuesten im Markt verfügbaren Technologien wie 3D-Drucker sowie einige Geräte zur Prototypenentwicklung.“ Mit diesem Technologiezugang können sich Studenten jenseits traditioneller Praktiken darauf vorbereiten, Teil des zukünftigen verarbeitenden Gewerbes zu sein.
Fertigungstechnologie trifft auf das Lernen an der Hochschule
Die Geschichte der Lernfabrik von McMaster beginnt mit der Konzeption der SEPT B.Tech.-Partnerschaft selbst. Eingerichtet wurde sie im Jahr 2005. SEPT B.Tech. war das Ergebnis einer von Dr. Mo Elbestawi initiierten Zusammenarbeit zwischen der McMaster University und dem Mohawk College. Ziel dieser Partnerschaft war es, das Bachelor of Technology-Programm zu schaffen. Durch dieses Programm konnten die Schüler „in 3D“ lernen, indem sie Theorie, Praxis und Erlebnis in die Ausbildung einbezogen haben. Mit diesem Ansatz können Studenten neben dem herkömmlichen Lernen durch Vorlesungen und Labore wie eine echte Arbeitskraft in der Fertigung praktische Industrieerfahrung aus erster Hand sammeln. Nach der Gründung von SEPT wandte sich Dr. Elbestawi an seine Kollegen Dr. Dan Centea und Dr. Ishwar Singh. Gemeinsam studierten und besuchten sie bestehende Lernfabriken, um eine hochmoderne Einrichtung zu schaffen. Nach dem Aufbau bei McMaster wird diese Einrichtung derzeit von sieben Bachelor-Studiengängen und fünf Graduiertenkollegs genutzt.
„Wir wollten eine moderne Einrichtung aufbauen, in der Studenten und Doktoranden mehr über IoT- und IIoT-Technologie, cyber-physische Systeme und alles, was Industrie-4.0-Konzepte demonstriert, lernen können. Wir wollten auch eine Plattform für SEPT-Absolventen zum Erwerb dieser Fähigkeiten und Fertigkeiten bieten, so dass sie erfolgreich an der Transformation des verarbeitenden Gewerbes und verwandter Branchen teilnehmen können, womit sie auf die nächste Ebene der Produktivität und Leistung gelangen.“
<p><strong>Dr. Mo Elbestawi</strong></p>
Industrie 4.0 und VKS im Klassenzimmer
SEPT führt die Studenten umgehend und intensiv in die Industrie-4.0-Prinzipien ein. „In einem Kurs für angewandte Kommunikation nehmen die Studenten in ihrem ersten Jahr an einem Rundgang durch die Lernfabrik teil. Anschließend werden sie gebeten, mit VKS eine Montageanleitung für eines der dort derzeit hergestellten Teile zu erstellen“, erläutert Dr. Singh. Da es die Industrie-4.0-Konzepte strikt einhält, fügt sich VKS nahtlos in die Lernfabrik ein. Dort montierte Produkte wie Magnetventile, elektronische Schraubendreher und IoT-Platinen werden von VKS-Leitfäden begleitet, die den Studenten helfen. In VKS finden die Studenten auch Anweisungen zur Verwendung des 3D-Druckers der Lernfabrik. Damit sparen sowohl Studenten als auch Professoren wertvolle Zeit, da es viel zu lernen und zu lehren gibt, bevor die Studenten bereit sind, einen Beitrag zum verarbeitenden Gewerbe zu leisten. „Wir haben vor, für neue Geräte im Labor weitere Anweisungen für VKS-Leitfäden zu erstellen“, bestätigt Dr. Singh. VKS hilft ihnen, sowohl die Studenten als auch die Ausrüstung zu schützen.
„Wir betrachten VKS als ein sehr nützliches Software-Tool für die digitale Fertigung, das leicht zu erlernen und einzusetzen ist. Die Tatsache, dass es webbasiert ist, macht es nicht nur bequem. Damit wird auch einer der Aspekte von Industrie 4.0 realisiert.“
<p><strong>Dr. Ishwar Singh</strong></p>
Ein Ort der Zusammenarbeit und Innovation
Die Lernfabrik lehrt die Studenten nicht nur, innovative Technologien einzusetzen und über den Tellerrand hinaus zu denken, sondern trägt auch zu ihrer Entwicklung als Arbeitskräfte bei, indem sie ihnen den Wert von Zusammenarbeit nahebringt. Nach Abschluss von Schlusssteinprojekten in Zweier- oder Dreierteams werden die Studenten, die in der Lernfabrik gearbeitet haben, aufgefordert, ihre Projekte bei den Branchen vorzustellen und Partner für die Weiterentwicklung ihrer Ideen zu suchen. „Unser Motto ist Hand-on, Mind-on und Spirit-up“, erklärt Dr. Singh. „Die Lernfabrik ist eine Drehscheibe, die alle Labore zusammenbringt. Wir fördern die Zusammenarbeit zwischen Studenten, anderen Abteilungen und externen Unternehmen.“ Die Lernfabrik unterhält nicht nur Partnerschaften mit Unternehmen wie VKS, die zur Bereitstellung moderner Fertigungstechnologien beitragen, sondern gelegentlich auch Partnerschaften mit Unternehmen, die junge Köpfe suchen, um ihre Produkte auf die nächste Stufe zu bringen.
„Die Einrichtung der Lernfabrik war eine Attraktion für internationale Besucher, die an der Entwicklung von Kooperationsprojekten interessiert sind. Studenten aus drei Kontinenten entwickelten Projekte in der Lernfabrik. Unser Ziel ist es, unser internationales Engagement auszubauen, um andere Länder zu unterstützen, die an der Entwicklung ähnlicher Einrichtungen interessiert sind.“
<p><strong>Dr. Dan Centea</strong></p>
Mehr als nur Fertigungstechnologie
Jedes Mitglied des verarbeitenden Gewerbes wird zustimmen, dass die Fertigung mehr beinhaltet als Werkzeuge und Technologie. SEPT hat dies beherzigt, und Studenten, die diese Lehrgänge belegen, werden wahrscheinlich Kurse wie Management Principles und Introduction to Health and Safety in ihrer Liste der erforderlichen Kurse vorfinden. Diese und andere Bereiche, die die Verwaltungslogistik einer Produktionsanlage betreffen, sind ebenfalls Teil der Erlebnisses in der Lernfabrik. „Ein weiteres Ziel“, so Dr. Singh, „ist die Vorstellung verschiedener Technologien. Da VKS einfach zu bedienen ist, besteht unser zukünftiger Plan darin, alle Funktionen wie bei einem Manufacturing Execution System (MES) zu implementieren. Wir planen derzeit, eine Gruppe von Studenten zusammenzustellen, die mit der Implementierung von VKS in alle unsere Lernfabrikprozesse beauftragt wird.“
Die zukünftigen Arbeitskräfte an die letzte Grenze bringen
SEPT sieht, dass sich die Beziehung zu VKS weiterentwickelt, während man dort das nächste große Projekt in Angriff nimmt. Space. SEPT ist eine der kanadischen Lerneinrichtungen, die am Canadian CubeSat Project (CCP) der kanadischen Regierung teilnehmen. Das CCPbietet Professoren in postsekundaren Einrichtungen die Möglichkeit, ihre Studenten in eine echte Weltraummission einzubeziehen.„Das mit dem Würfelsatellitenprojekt angestrebte Ziel der McMaster University ist die Überwachung der Hintergrundstrahlung im Weltraum. Da die Raumfahrt in den letzten Jahren stark zugenommen hat, wollen wir die Auswirkungen der Hintergrundstrahlung kennen“, erläuterte Dr. Singh. „Die Lernfabrik würde dafür genutzt, sowohl die Prototypen der Satelliten als auch die Bodenkommunikationsstation zu bauen.“ Aufgrund der hohen Sensibilität dieser Montageprojekte bestätigte Dr. Singh, dass jede Montage von einem VKS-Leitfaden begleitet wird.