Ausgangspunkt der Industrie 4.0 ist eine derzeitige Stagnation der Produktivitätssteigerung, da aktuell schon ein hoher Automatisierungsgrad in der Industrie erreicht ist. Man hat erkannt, dass diese zukünftig nur durch eine Organisationsoptimierung mit tatkräftiger Unterstützung der Informationstechnik zu erreichen ist. Dies hat sich in ähnlicher Weise beim Einführen von ERP-Systemen gezeigt, wobei diese Projekte inzwischen weitestgehend erfolgreich abgeschlossen sind. Eine starre Fertigungsautomatisierung lässt sich zumindest in Europa zukünftig kaum weiterverfolgen, da die Kunden zunehmend individualisierte Produkte verlangen, was geringere Stückzahlen bei zunehmender Variantenzahl bedeutet, die bei immer kürzeren Entwicklungszeiten serienreif dem Markt angeboten werden müssen, wobei die nutzbaren Verkaufszeiten gleichermaßen reduziert werden. Dies alles verlangt eine flexible Fertigungsautomatisierung, die die gesamte Logistikkette eines Produktes von der Entwicklung bis zur Anlieferung beim Kunden umfasst. Die Idee hierbei ist: Eine Dezentrale Produktionssteuerung Anlagenteile und Produktionsprozesse werden autonom und hochflexibel Produkte und Fertigungsanlagen übernehmen die Fertigungs- und Logistiksteuerung Vorteil bei kleinsten Stückzahlen, schnelle Markteinführung mit großer Variantenzahl bei geringer Fehlerquote Umsetzung über digital veredelte Produktionsanlagen (Smart Factory) Unter dem Begriff Smart Factory versteht man hierbei: Smart products und -Produktionsressourcen mit tausenden von Sensoren - die als Teile von cyber-physischen Produktionseinheiten - Nach dem Prinzip von Industrie 4.0 - mit dem Internet der Dinge verbunden sind Vorteil: die Produktionsdaten (Smart Data) werden herangezogen für das Maschinenmonitoring eine Effizienzoptimierung 1
Aus dem allem ergeben sich neue Anforderungen an die Ingenieure, die am Entwickungs-, Produktions- und Logistikprozess beteiligt sind: Konstruktion: - NC-gerechte Konstruktion (Toleranzen) - Teamarbeit zusammen mit QS, FP, Fertigung zwingend erforderlich Messtechnik: - Tendenz zu fertigungsintegrierten Messtechnik - Zentrale Datenhaltung ohne Redundanz - Sensorentwicklung mit Messdatenaufbereitung Fertigung und Montage: - Transparente Umsetzung neuer Fertigungsorganisation mit dezentraler Steuerung - Condition prediction und Energieeffizienz IT: - transparente Datenbereitstellung Logistik: - neue Ansätze der virtuellen- und der Intra- bzw. Extralogistik Was bedeutet dies für die Ausbildung zukünftiger Ingenieure? Industrie 4.0 ist evolutionär und kein revolutionärer Prozess, da die erforderlichen Technologien wie z.b. RFID, NFC, Embedded Systeme, Feldbusse, CAD-CAM, IT usw. bereits vorhanden sind und in einigen Studiengängen Teil des Curriculums sind. 2
Aber: Hoch qualifizierte Mitarbeiter werden Engpass für diesen intelligenten Produktionsprozess Innovation ist gekoppelt mit Wissen der Mitarbeiter (VDE Trendstudie) Vernetzte Mitarbeiter werden zunehmend Teamplayer Interdisziplinäres, interaktives, interkulturelles und praxisorientiertes Verständnis, fachliche und soziale Kompetenz Erforderlich werden Grundlagen in Mechanik, Elektrik, Sensorik, Messtechnik und IT Bau intelligenter Maschinen Als Lösung für diese neuen Aufgaben bietet sich insbesondere der Mechatronische Ansatz an, der die geforderten Kompetenzen bereits heute sehr gut abbildet. Die Qualifizierung der vorhandenen Mitarbeiter kann erfolgen über: Förderung von Modellvorhaben Förderung der Entwicklung digitaler Lerntechniken Erforschung von neuen Ansätzen für arbeitsplatznahen Wissens- und Kompetenzerwerb Förderung von Querschnittskonzepten zu Fragen der Arbeitsorganisation Mitarbeiter in Fertigung müssen zusätzlich betreuen: - Netzwerktechnik - dezentrale lokale Systeme - Assistenzsysteme Um dies alles mit vorhandenen und zukünftigen Mitarbeitern realisieren zu können ergeben sich folgende Trends: Unternehmen werden deshalb zukünftig noch stärker als heute zu Bildungspartnern von Hochschulen. An ein komprimiertes Erststudium müssen sich Einsätze in der betrieblichen Praxis und Vertiefungsstudien anschließen, die aber leider häufig nur konsekutiv sind. 3
Deshalb ggf. interdisziplinärer berufsbegleitender oder Part time- Weiterbildungsstudiengang ggf. Master Zunehmend werden interdisziplinäre und überfachliche Kompetenzen wie Management oder Projektsteuerung gefordert Demografischer Wandel und die heterogenen Voraussetzungen der Lernenden erfordern neue Ansätze für die Didaktik Die Fakultät Mechatronik und Elektrotechnik der Hochschule Esslingen befasst sich als älteste Fakultät Mechatronik in Deutschland bereits seit 25 Jahren mit diesen Anforderungen und bietet nach einem gemeinsamen Grundstudium drei Studiengänge in der Mechatronik an: Automatisierungstechnik, Elektrotechnik und Feinwerktechnik, wobei die im nachfolgenden Bild umrahmten Vertiefungen speziell die Erfordernisse der Industrie 4.0 bedienen. Als wichtigsten Ausbildungszweig zur Umsetzung der klassischen Anforderungen der Industrie 4.0 sehen wie den Schwerpunkt Software und Netze im Studiengang Mechatronik/Automatisierungstechnik an. Aber auch die Sensorik und die Feinwerktechnik vermitteln beispielsweise den Studierenden Kompetenzen im Bereich elektrischer und optischer Sensoren, die in Verbindung mit der damit erforderlichen Messdatenverarbeitung, die Umsetzung der Industrie 4.0 erst möglich macht. 4
Zusätzlich zu den grundständigen Angeboten werden an unserer Fakultät zukünftig alle Arten der dualen Studienmöglichkeiten angeboten, wie sie nachfolgend dargestellt sind: Die mechatronische Ausbildung stellt somit einen sehr erfolgversprechenden Ansatz zur Realisierung der zukünftig neuen Fertigungsweise dar. 5