Industrie 4.0

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Nachdem im Schuljahr 2017/18 durch die Klassen MI12 und BFT12 die Grundgedanken von Industrie 4.0 anhand eines automatisierten, sensorgesteuerten und datenüberwachten Papierlochers umgesetzt wurden, stand im Schuljahr 2018/19 die hardwaretechnische Optimierung des Prototypen im Vordergrund.

Die Klasse MI12 montierte unter Anleitung ihres Fachlehrers Helmut Welsch neue, kompaktere Endlagensensoren und verbesserte die Materialerkennung.
Zum einen wurde die Position des Materialerkennungssensors verändert, um den Locher transportabel zu machen, zum anderen wurde ein leistungsfähigerer optischer Sensor eingebaut, um eine sichere Materialerkennung zu gewährleisten. Letzteres führte allerdings zugleich zu neuen Problemen, da der Sensor aufgrund seiner Empfindlichkeit auch streulichtanfälliger ist. Dieses Problem wurde durch eine veränderte Geometrie am Niederhalter und durch den flächenbündigen Einbau einer schwarzen, lichtabsorbierenden Kunststoffeinlage gelöst.

 

 

Aus Sicht der IT-Abteilung heißt Industrie 4.0: alle Maschinen einer Fertigung sprechen dasselbe Protokoll.

Zur Veranschaulichung: Ein Autofahrer erwartet, dass die Pedale eines Autos von links nach rechts Kupplung, Bremse und Gas bedienen. Und zwar unabhängig davon, ob das Auto mit Benzin, Diesel oder Erdgas betrieben oder ob es von VW, BMW oder Toyota kommt. Stellen Sie sich nur mal kurz vor, was passieren würde, wenn bei Autos aus Großbritannien die Pedale für Gas und Bremse vertauscht wären...

Die Reihenfolge der Pedale im Auto kann man mit einem Protokoll vergleichen. Sprechen alle dasselbe Protokoll kann man ohne Probleme den oder die Fahrer*in oder auch das Fahrzeug austauschen. Und so soll es auch mit den Maschinen der Metallabteilung geschehen: Sie sollen alle dasselbe Protokoll sprechen. In der Welt der Industrie 4.0 heißt dieses Protokoll Open Platform Communications Unified Architecture, kurz OPC UA.

Ziel der IT-Abteilung ist es für günstige Raspberry Pi Einplatinencomputer eine Software zu schreiben, die die elektrischen Signale einer Werkzeugmaschine aus der Metallabteilung nach OPC UA übersetzt und im Computernetzwerk der Schule verfügbar macht. Die Schüler*innen der Metallabteilung können dann mit einer OPC-UA-Standardsoftware den Zustand der Maschinen prüfen und Einstellungen vornehmen.

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Die Software wird zusammen mit den Schüler*innen in der Programmiersprache JavaScript und der Bibliothek NodeOPCUA für Node.js entwickelt.

 

Für 2019/20 ist schon die nächste Fortentwicklung geplant: Die Klasse BFT12 nahm noch in diesem Schuljahr unter Anleitung von Herrn Helbig einen neuen 3D-Drucker in Betrieb. Mit dessen Hilfe sollen alle mechanisch gering belasteten metallischen Bauteile des Druckers durch kostengünstige Kunststoffteile ersetzt werden.

Artikel und Fotos: Hans-Peter Karl, Florian Reichl

 

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