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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