Die fischertechnik Lernumgebung dient zum Lernen und Begreifen von Industrie-4.0-Anwendungen in
der Berufsschule und Ausbildung sowie zum Einsatz für Forschung Lehre und Entwicklung an
Universitäten in Betrieben und IT-Abteilungen. Die Simulation bildet den Bestellprozess den
Produktionsprozess und den Lieferprozess in digitalisierten und vernetzten Prozessschritten
ab.FabrikabbildDie Lernfabrik besteht aus den Fabrikmodulen Ein- und Auslagerungsstation
Vakuum-Sauggreifer Hochregallager Multi-Bearbeitungsstation mit Brennofen einer
Sortierstrecke mit Farberkennung einem Umweltsensor sowie einer schwenkbaren Kamera. Nach
Anlieferung von Rohware erfolgt die Einlagerung im Hochregallager und nach Bestellung im
Dashboard durchlaufen die Werkstücke die jeweiligen Fabrikmodule und der aktuelle Status ist
sofort im Dashboard sichtbar.Der integrierte Umweltsensor meldet Werte zu Temperatur
Luftfeuchtigkeit Luftdruck und Luftqualität. Die Kamera sieht durch den vertikalen wie
horizontalen Schwenkbereich die gesamte Anlage ein und ist so für eine webbasierte
Fernüberwachung nutzbar.Die einzelnen Werkstücke werden durch NFC (Near Field Communication)
getrackt: Jedes Werkstück erhält eine eindeutige Identifikationsnummer (ID). Das ermöglicht die
Rückverfolgung und Sichtbarkeit des aktuellen Status der Werkstücke im
Bearbeitungsprozess.SteuerungDie Lernfabrik 4.0 24V wird durch eine SPS gesteuert
(Markenunabhängig nicht im Lieferumfang enthalten) und hat ein fertig geschriebenes
Beispielprogramm (als Strukturierter Text ST) im Lieferumfang enthalten. Das Programm wurde
auf Basis einer Siemens S7-1500 erstellt (Details dazu siehe auf dieser Seite unter
“Downloads”).Die neu entwickelten 24V-Adapterplatinen als Schnittstelle zur SPS sind in der
Lernfabrik vormontiert und werden über Klemmen mit der SPS verbunden. Unter anderem können mit
dieser neuesten Adapterplatinen-Generationdie Encoder-Motoren in der Geschwindigkeit über PWM
gesteuert werdengibt es Push Pull Ausgangsstufen für Fototransistoren und Taster Zusätzlich ist
ein fischertechnik TXT Controller installiert. Dieser wird über die Adapterplatine mit Strom
versorgt und sorgt für die Verbindung zur fischertechnik Cloud. Zudem kommuniziert der TXT
Controller in MQTT an das IOT-Gateway (Raspberry Pi) welches wiederum in OPC-UA an die SPS
Steuerung übersetzt. So lassen sich einerseits die 9V-basierten Komponenten wie der
Umweltsensor die USB-Kamera der Helligkeitssensor und der NFC-Reader über die MQTT
Schnittstelle ansprechen und von der SPS auslesen. Noch interessanter dürfte jedoch eine
weitere Funktion des IOT Gateways sein nämlich die Möglichkeit einer optionalen Anbindung an
eine eigene Cloud. So bietet die Lernfabrik 4.0 maximale Flexibilität für den jeweiligen
Anwender.SoftwareDas SPS-Programm zur Steuerung der fischertechnik Lernfabrik 4.0 wurde als
Strukturierter Text (ST) auf Basis einer Siemens S7-1500 erstellt und ist im eLearning-Portal
aufrufbar. Es kann ebenfalls auf Github.com fischertechnik eingesehen kostenfrei genutzt und
heruntergeladen werden. Natürlich kann die Lernfabrik auch mit anderen SPS-Modellen und -Marken
gesteuert sowie individuelle Lösungen selbst programmiert und umgesetzt werden. Eventuell sind
dann am Beispielprogramm kleine Anpassungen notwendig die selbstständig umzusetzen
sind.fischertechnik CloudÜber den mitgelieferten und in die Lernfabrik integrierten WLAN-Router
wird die Verbindung zur fischertechnik Cloud aufgebaut. Empfehlenswert ist dabei die Verwendung
der Webbrowser Chrome oder Firefox. www.fischertechnik-cloud.com. Die Server der Cloud befinden
sich in Deutschland und gewährleisten dass für die Speicherung der Daten die strengen
europäischen Anforderungen gelten. Persönliche Daten werden in einem Account mit Passwortzugang
geschützt der den sehr sicheren „OAuth2“ Industrie-Standard verwendet. Alle gesendeten Daten
zur Cloud werden mit Zertifikaten verschlüsselt übertragen (https-Standard).2 Dashboards
Raspberry Pi und Node-REDDas fischertechnik Dashboard in der Cloud kann über mobile Endgeräte
wie Tablet und Smartphone sowie am Laptop und PC aufgerufen und bedient werden. Zusätzlich ist
ein lokales Dashboard erstellt mit Node-RED auf dem Raspberry Pi (IOT-Gateway) implementiert
und es können via Node-RED auch eigene Dashboards erstellt werden.Die in der Lernfabrik 4.0
enthaltenen Dashboards ermöglichen die Darstellung von Plattformen aus drei unterschiedlichen
Perspektiven:KundensichtLieferantensichtProduktionssicht In der Kundensicht ist eine
Webshop-Oberfläche mit Warenkorb abgebildet auf der man ein Werkstück bestellen und den
aktuellen Status der Bestellung im Warenkorb verfolgen kann. Dieser Verlauf wird auf der
Oberfläche für den Kunden angezeigt sodass dieser über den Status seiner Bestellung informiert
ist.In der Lieferantensicht wird der Vorgang zur Bestellung der Rohware dargestellt und
visualisiert.In der Produktionssicht können der Fabrikstatus der Produktionsprozess der
Lagerbestand der NFC RFID-Reader sowie die Sensorwerte abgefragt werden.Darüber hinaus lässt
sich hier auch die Kamera steuern die die Fertigungsstraße überwacht. All diese Funktionen
werden innerhalb eines Fensters angesteuert und über das Menü umgeschaltet.Im Fabrikstatus wird
der Status des jeweiligen Moduls über eine Ampeldarstellung visualisiert. Tritt eine Störung in
der Produktion auf wird diese nach Behebung der Ursache über einen Button quittiert und die
Produktion wird fortgeführt.In der Ansicht Produktionsprozess sind die einzelnen
Fertigungsschritte durch verbundene Knotenpunkte visuell vereinfacht dargestellt. Der jeweils
aktive Knoten (=Produktionsmodul) leuchtet grün oder rot wenn der jeweilige Prozessschritt
live in Bearbeitung ist oder ein Fehler vorliegt und auf Behebung wartet.Die Produktionsansicht
Lagerbestand visualisiert den aktuellen Lagerbestand der Werkstücke inklusive Mindest- und
Maximalbestand. Ein Bestellpunktverfahren ist hinterlegt. Diese Produktionsansicht dient
ausschließlich der Visualisierung.Die Produktionsansicht des NFC RFID-Readers zeigt die Daten
des Werkstücks an und kann dazu verwendet werden Werkstücke manuell auszulesen oder zu
löschen. Die Rohdaten der NFC-Tags können mit einer Standard NFC-App von mobilen Geräten mit
NFC-Reader ausgelesen werden. Jedes Werkstück hat eine eigene unverwechselbare ID und bildet
folgende Daten ab: Status Farbe und Zeitstempel von Anlieferung bis Versand.Die Kamera wird
ebenfalls über die Produktionsansicht angesteuert und auch die ausgelesenen Werte des
Umweltsensors sind hier einsehbar.AV VR Digitaler ZwillingAlle fischertechnik Trainings- und
Simulationsmodelle lassen sich ideal auch für digitale Anwendungen und Demonstratoren
einsetzen. Die dafür notwendigen CAD-Daten stellen wir Ihnen gerne zur
Verfügung.Weiterführendes UnterrichtsmaterialDas Unterrichtsmaterial ist im eLearning Portal
abrufbar - siehe Link ganz oben auf der Seite in rot.
