Beschaffung eines MakerSpace und Roboterzentrums für die Werner-von-Siemens-Schule in Hildesheim

Für die Werner-von-Siemens-Schule in Hildesheim soll eine, an unterschiedliche Unterrichtsanforderungen anpassbare kollaborierende Robotik, mit Anbindung an eine Industrie 4.0-Anlage inklusive Lernsoftware und MES, beschafft werden.

Hauptort der Ausführung: Hildesheim

Als berufsbildende Schule für die Bereiche Metall- und Elektrotechnik nimmt die Automatisierungstechnik für die Werner-von-Siemens-Schule eine besondere Rolle ein. Das Schlagwort „Industrie 4.0“ ist mit den Begriffen Automatisierungstechnik, Digitalisierung und fortführender Entwicklung verbunden. Die Schulen sind gefordert kundenspezifischere Produktlösungen zu vermitteln und dem Trend zur Unterstützung von außerordentlich kleinen Fertigungs-Chargen nachkommen zu können. Hierfür ist ein Umdenken in den bisherigen Produktionsstrategien notwendig. Ein besonderer Fokus liegt im Bereich der Forschung und Entwicklung. An einer Schule müssen neben den Grundlagen auch das Handwerkszeug für Optimierungen in Produktionsprozessen gelegt werden.

Um den Schüler- und -innen, Lehrkräften, Kooperationspartnern und Anderen die vernetzte, automatisierte und roboterunterstützte Welt von I4.0 ermöglichen zu können, bildet die Roboter-Akademie-Hildesheim einen realen Fertigungsprozess ab. Die Räume, Anlagen und Arbeitsbereiche sind so geplant, dass man über die handlungsorientierten Anwendungen an modularen Anlagen zur Gesamtkomplexität eines exemplarischen Fertigungsprozesses kommt. Dieser kann die Entwicklung vom einfachen Modellfahrzeug bis hin zu den autonom fahrenden Fahrzeugen umfassen. Dabei ist das Konzept so ausgelegt, dass in jedem Fall eine prozessorientierte Aufgabe im Vordergrund steht und alle Teilnehmer die Möglichkeit haben an und mit Robotern zu arbeiten. Die Vermittlung von Handlungskompetenz ist das primäre Ziel der Roboter-Akademie. Durch verschiedene Anforderungsbereiche können Fach- und Personalkompetenz vermittelt und stetig ausgebaut werden. Um den Kreis der vollständigen Handlung in allen Bereichen durchlaufen zu können, stehen für das eigenständige Lernen, die Gruppen- und Plenumsphasen und die kollaborierenden Arbeitsphasen mit anderen Projektgruppen verschiedene Optionen zur Verfügung. So ermöglicht der Einsatz von digitaler Präsentations- und Medientechnik in allen Räumen den Austausch von Daten und Informationen sowohl innerhalb als auch mit externen Beratern und Projektmitgliedern außerhalb der Schule.

Gesamtdarstellung MakerSpace und Roboterzentrum (Technischer Schwerpunkt)

Für die Werner-von-Siemens-Schule in Hildesheim soll eine, an unterschiedliche Unterrichtsanforderungen anpassbare kollaborierende Robotik, mit Anbindung an eine Industrie 4.0-Anlagen inklusive Lernsoftware und MES, beschafft werden. Die Robotik bildet die Bereiche künstliche Intelligenz inklusive des Teilbereichs (ML) „Maschinen Lernen“, autonomes Fahren mit einem COBOT und die Fertigung eines eigenentwickelten Fahrzeugs der Werner-von-Siemens-Schule als Lernträger, mit Hilfe von kollaborierenden Robotern, ab. Besonders der Bereich „Bewegen und Greifen“ muss hierbei auch unter dem Aspekt der Bionik betrachtet werden. Ein Zusammenspiel von unterschiedlichen Robotertypen mit einem MES System zu einem Montageprozess ist dabei ausdrücklich gefordert. Im MES System können Aufträge in Losgröße 1 erfasst werden, die an der neuen Anlage produziert werden können. Ein Wechsel zwischen kompletter Automatisierung des Prozesses und auch einer Intelligenten, werkergestützten Montage mit den kollaborierenden Robotern muss dabei möglich sein.

In der Anlage soll ein Auto aus einzelnen Teilen montiert werden, dabei sollen bei den kollaborierenden Robotern mindestens die Teile, Grundgestell, Arduinohalterung (μC-Controllerhalterung), Ultraschallbaugruppe, Tragstruktur, Kugel und Dach montiert werden.

Die genaue Konfiguration des zu montierenden Autos soll in einem MES System definiert (Arbeitsplan, Materialliste, …) und über individuelle Kundenaufträge bestellt werden. Der Gesamtprozess der Montage und des Materialtransports soll anschließend automatisiert ablaufen können. Bei der Software muss es sich um ein einfach zu installierendes Tool mit offenen Schnittstellen handeln, so dass Produktionsdaten einfach ex- und importiert werden können.

Erläuterung:

Die Beschaffung erfolgt aus Mitteln des Förderprogramms N21 - Masterplan Digitalisierung - Innovations- und Zukunftszentren Robotik an berufsbildenden Schulen - mit Zuwendungsbescheid vom 13.02.2021.

In einem 12-monatigem Prozess wurde, mit den bekannten Herstellern von didaktischen Lehr- un Arbeitsmitteln, die Realisierung der Gesamtlösung für die zur Verfügung stehenden Räumlichkeiten, erarbeitet. Von 4 beteiligten Unternehmen konnte ausschließlich die Fa. Festo Didactic SE ein Machbarkeitsvideo auf Basis des neuen Lernträgers präsentieren. Die Gesamtlösung wird ausschließlich zu Forschungs- und Entwicklungszwecken hergestellt (§ 14 Abs. 4 Ziff 4 VgV) und bedingt, dass eine Kompatiblität zu der bereits eingesetzten Software FluidSIM® 6 (Schaltplan-Entwurfs- und Simulationsprogramm für Pneumatik, Hydraulik und Elektrotechnik) besteht (§ 14 Abs. 4 Ziff. 5 VgV). Beide Regelungen rechtfertigen die Direktvergabe der Gesamtleistungen an die Festo Didactic SE in Denkendorf.

Genaue Angaben zu den Fristen für die Einlegung von Rechtsbehelfen: