Nur stabile und optimierte Prozesse können auch sinnvoll digitalisiert werden. Deshalb ist die Prozessanalyse, als Basis der Digitalisierungsoffensive, ein elementares Modul für alle Teilnehmenden.
Welche Prozesse lassen sich durch den Einsatz von Industrie 4.0 optimieren? Inwieweit kann eine interaktive Prozessgestaltung hierbei helfen und was wird dafür benötigt? Diese Fragen werden gemeinsam mit den Teilnehmenden in diesem Modul mittels eines fiktiven Unternehmens genauer untersucht.

Mehr Digitalisierung und mehr Cloud-Anwendungen verlangen mehr Sensibilität und Kenntnis in diesen Bereichen. Deshalb müssen IT-Security, Datensicherheit und der Schutz vor Cyberangriff en mit Priorität auch in der beruflichen Bildung behandelt werden.
In diesem Modul werden neben den rein technischen Schutzmaßnahmen insbesondere die notwendigen organisatorischen Rahmenbedingungen beschrieben. Dies soll auch zur Selbsteinschätzung dienen, um auf Basis der eigenen Verhaltensweise zum sicheren Umgang mit Daten, insbesondere den eigenen Passwörtern, zu sensibilisieren.

• Big Data: In diesem Modul werden sowohl moderne Methoden der Datenanalyse als auch Algorithmen und Techniken zur Entwicklung von Informationssystemen vorgestellt.

• Remote Service: Remote Service (Fernwartung) ist im 21. Jahrhundert für jeden Hersteller eine Selbstverständlichkeit. Maschinen müssen gewartet werden und Kunden erwarten einen schnellen, zuverlässigen Service. Mit Hilfe des Remote Service, für die sofortige Kommunikation mit Maschinen und Anlagen, unterstützen Multichat-Funktionen und Whiteboards die Lehrenden und Lernenden im direkten Kommunikationsverbund, um Servicefragen gemeinsam lösen zu können.
  Durch den zusätzlichen Einsatz von Augmented Reality (AR) und Nutzung von mobilen Endgeräten während einer Remote Session, wird der Lernerfolg in diesem Modul noch erhöht.

• AR-Technologien: Das Ziel von Augmented Reality (AR) ist es die Realität mit digitalen Inhalten anzureichern, d.h. dass Bilder, Videos, 3D-Modelle und Animationen in das Sichtfeld des Users projiziert werden. Dargestellt werden können diese Inhalte durch unsere Partner auf herkömmlichen Smartphones und Tablets, über Datenbrillen und SmartGlasses.

• VR-Technologien: Virtual Reality birgt als digitales Medium ein großes Potenzial für die Wissensvermittlung im Rahmen der dualen Berufsausbildung, da sich Zusammenhänge auf vielfältige Weise veranschaulichen lassen. VR wird in „digitalen Räumen“ für einzigartige User Experiences genutzt und verbessert wirkungsvoll die virtuelle Zusammenarbeit an Ideen, Produkten und Projekten. Das Training in der virtuellen Realität stimuliert nicht nur das motorische Gedächtnis und fördert somit den Lerneff ekt, es
  begünstigt auch ein sicheres Training in der Ausbildung nicht ganz risikofreier Berufe. Gefährliche Aufgaben können so von Anfängern vorab virtuell geübt werden.

• Condition Monitoring & Predictive Maintenance: Für die vorausschauende Wartung (Predictive Maintenance) ist ein zuverlässiges Condition Monitoring essenziell. Bereits vorhandene Daten können als Basis eingesetzt werden, so dass statistische Auswertungen machbar sind, sich eine Mustererkennung in den Daten etabliert oder neuronale Netze mit maschinellen Lernalgorithmen verwendet werden können. So sollen
  z. B. Verschleißmuster, Anomalien- und Ausreißer erkannt werden.

• Computer Aided Design (CAD): Das computergestützte Design (CAD) macht die Konstruktion, sei es die von Autos, Maschinen oder Gebäuden, deutlich effizienter
  und weniger fehleranfällig. CAD-Daten bilden die Grundlage für alle anderen CAx-Technologien und deren Vernetzung. Mit benutzerfreundlichen Werkzeugen, die dabei helfen, Innovationen zu entwickeln und jeden Aspekt des Produktentwicklungsprozesses zu beschleunigen, gewinnen die Teilnehmenden Einblicke in Konstruktionsaufgaben. In diesem Modul werden nicht nur CAD-Modelle erstellt, sondern mit VR-Brillen „begehbar“ gemacht und virtuell betrachtet.

• Computer Aided Planning (CAP): Eine der größten Herausforderungen für moderne Unternehmen ist die stetige Anpassung an individuelle Kundenanforderungen
  und die Veränderungen der Märkte. Hinzu kommen Faktoren wie der gestiegene Kostendruck, neue Technologien, Ressourcenknappheit und die Forderung nach einer kontinuierlichen Produktivitätssteigerung. Diese Ausgangslage führt zu einer immer komplexer werdenden Planung von Ressourcen und der Produktion.
  Fachkräfte, die die Produktion als komplexes System begreifen und alle Schritte bei der Planung im Blick behalten, sind erforderlich. Sie müssen Produktionsprozesse unter Berücksichtigung wichtiger Kontroll- und Analyseverfahren operativ planen, steuern und optimieren.
  Die Teilnehmenden gewinnen einen fundierten Überblick über die gesamte Produktionsplanung. Sie erleben die Herausforderung komplexer Planung und erkennen das Potenzial einer exemplarischen Softwarelösung für den Einsatz in der Praxis.

• Computer Aided Manufacturing (CAM): 5-Achs Fräszentren können ohne Computer Aided Manufacturing (CAM) nicht optimal genutzt werden. Ein weiterer Vorteil von CAM-Lösungen ist die steuerungsunabhängige Programmierung. Eine NC-Code Simulation bietet zusätzlich noch eine vollständige Abbildung der gesamten Werkzeugmaschine und simuliert NC-Programme auf Basis des realen NC-Codes nach dem Postprozessorlauf. Die vollständige Maschinensimulation mit allen Maschinendetails erkennt Kollisionen, Verfahrwegs-Begrenzungen, Beschädigungen am Werkstück schon vor der realen Bearbeitung an der CNC-Maschine.
  Teilnehmende lernen einen ganzheitlichen Lösungsansatz für zerspanende und additive Fertigungsverfahren kennen. In diesem Modul lernen Teilnehmende auch, wie durch Simulation der erstellten NC-Programme Kollisionen vermieden werden.

• Computer Aided Quality (CAQ): Mithilfe eines CAQ-Systems lassen sich erfasste, qualitätsrelevante Daten mit statistischen Methoden auswerten. Ein möglicher Anwendungsbereich eines CAQ-Systems ist beispielsweise das Anzeigen der Prozessfähigkeit von Produktionsprozessen.
  Mithilfe des Qualitätsmanagements lässt sich somit ermitteln, wie gut reproduzierbar bzw. stabil bestimmte Produktionsprozesse sind. Ob strategisches Qualitätsmanagement oder operative Qualitätssicherung – durch eine einheitliche Datenstruktur sowie einen hohen Grad an Vernetzung und Automatisierung ermöglicht CAQ effektives Prozessmanagement, proaktive Fehlervermeidung und ein unternehmensweit gelebtes Qualitätswesen.
  Dieses Modul ermöglicht den Teilnehmenden einen Einblick in die Methoden und Verfahren der Qualitätssicherung sowie die wichtigsten statistischen Methoden der Qualitätsprüfung.

Additive Fertigung und die klassische CNC-Bearbeitung haben beide ihre Vorteile und Grenzen. Durch die Kombination der beiden Technologien können komplexe technische Probleme auf neue und innovative Weise gelöst werden. Additiv gefertigte Produkte erfordern in der Regel eine Nachbearbeitung (z. B. durch CNC-Maschinen), um sicherzustellen, dass die Teile die geforderten Spezifikationen und Toleranzen erfüllen. Somit werden auch in diesem Modul fachübergreifende Themen behandelt, die in den gewerblich-technischen Berufsschulzentren realisiert werden können.

• Fertigungsprozesse digital vernetzen: Produktivität steigern, Programmier- und Rüstzeiten minimieren, Bedienfehler reduzieren, wettbewerbsfähig bleiben, digital
  lernen und arbeiten … nur einige Gründe die CNC-Prozesse optimal zu gestalten. 
  Die Teilnehmenden lernen in diesem Modul, welche Voraussetzung bzw. Hard- und Software-Komponenten für eine funktionierende Umsetzung erforderlich sind.

• Robotik: Für dieses Modul wurde ein Paket entwickelt, welches praxisnahe Erfahrungen mit der Programmierung und Bedienung modernster Industrie- oder kollaborierender Roboter ermöglicht. Der Inhalt des Paketes ist für moderne Fabrikanwendungen äußerst relevant und enthält alles, was Lehrende benötigen, um Lernenden die Programmierung und Bedienung von Robotern zu vermitteln.

Industrie 4.0, Smart Factorys und cyber-physical Systems – das sind typische Schlagwörter, die heute in Zusammenhang mit industrieller Produktion verwendet werden, um den Kundenwünschen nach individuellen Produkten in Losgröße 1 zu begegnen.
Parallel steigt der Wunsch nach ressourcenschonender Produktion und der auf dem Weltmarkt herrschende Kostendruck nimmt zu. Diesen Anforderungen begegnen die Unternehmen durch vernetzte, örtlich verteilte, intelligente Produktionsunternehmen,
sogenannte Smart Factorys.
Smart Factorys produzieren in Abhängigkeit der zur Verfügung stehenden Anlagen und der Minimierung des Ressourcenbedarfs effizient Produkte bis hin zur Losgröße 1. Hierzu erfassen sie sowohl den Zustand ihrer Anlagen als auch den Energie und Materialverbrauch, werten diese Informationen aus und führen bei Bedarf eigenständig Optimierungen durch.
Zur Realisierung dieser Funktionen werden Maschinen und Anlagen mit zusätzlicher Sensorik, Informationsverarbeitung und Schnittstellen untereinander sowie zu einer Cloud ausgestattet. Maschinen und Anlagen werden damit zu cyber-physical Systems. Eine wichtige Technologie zur Realisierung dieser Systeme ist die Automatisierungstechnik.

Die Möglichkeiten von KI scheinen unbegrenzt und verleihen dem Thema einen einzigartigen Charme. Gleichzeitig wirkt es auf nicht absolute Fachleute als besonders undurchdringlich. In diesem Modul wollen wir die typischen Buzzwords entmystifizieren und den eigentlichen künstlichen Denkprozessen Schritt für Schritt beim Arbeiten zusehen.

Durch Automatisierung, Digitalisierung und Industrie 4.0 verändern sich die Rahmenbedingungen und Möglichkeiten in der Arbeitswelt. Es verändern sich bestehende Arbeitsprozesse (z. B. fallen monotone Arbeiten weg) und immer komplexere, vernetzte Fertigungssysteme erfordern bereichsübergreifende Kompetenzen.
Das Modul Arbeit 4.0 – Organisation von Arbeitsprozessen veranschaulicht den Teilnehmenden diesen Veränderungsprozess. Es werden Möglichkeiten und Notwendigkeiten für den Einsatz moderner Arbeits- und Organisationsgestaltungselemente an konkreten Beispielen vermittelt.