Künstliche Intelligenz an der Lernfabrik
Es ist die Fabrik der Zukunft im Laborformat: die Lernfabrik 4.0 an der Zentralgewerbeschule Buchen (ZGB). Seit 2015 ist die modellhafte Produktionsanlage, die in Aufbau und Ausstattung modernen Produktionsanlagen der Industrie 4.0 gleicht, das Herzstück an der ZGB.
Nun wird die Anlage durch Applikationsmodule zur Künstlichen Intelligenz (KI), insbesondere „Machine Learning“ ergänzt. Machine Learning ist ein Teilbereich der künstlichen Intelligenz. Mithilfe des maschinellen Lernens werden die in den modernen verketteten Produktionsprozessen eingesetzten IT-Systeme in die Lage versetzt, auf Basis vorhandener Datenbestände und Algorithmen Muster und Gesetzmäßigkeiten zu erkennen und Lösungen zur Verbesserung der Qualitätssicherung zu entwickeln. Es wird quasi künstliches Wissen aus Erfahrungen generiert. Die aus den Daten gewonnenen Erkenntnisse lassen sich verallgemeinern und für neue Problemlösungen oder für die Analyse von bisher unbekannten Daten verwenden. Die Produktionsanlagen erkennen ihre Fehler selbst und leiten daraus Optimierungen ab.
Dieses Themenfeld gewinnt in der Produktion rasch an Bedeutung, da die Produktqualität durch Verwendung von KI und Machine Learning schnell und nachhaltig gesteigert werden kann. „Die Nutzung von KI in der Fertigung ist ein grundlegender Schritt in die Zukunft und kann Unternehmen den entscheidenden Wettbewerbsvorteil bieten“, merkt Schulleiter OStD Konrad Trabold an. „Da das Potenzial von KI und Machine Learning auch in den Ausbildungsbetrieben der industriellen ZGB-Partner vorhanden ist, ist es für unsere Auszubildenden und zukünftigen Fach- und Führungskräfte sehr wichtig, solide Kenntnisse über die Möglichkeiten der KI nicht nur in der Theorie zu gewinnen, sondern auch an praktischen Beispielen anwenden zu können.“
Möglich geworden ist das Vorhaben durch ein weiteres Förderprogramm des Ministeriums für Wirtschaft, Arbeit und Tourismus Baden-Württemberg. Das Land übernimmt damit knapp die Hälfte der Kosten, die sich im Gesamten auf ca. 65.000 Euro belaufen.
„Wir werden in der Region durch das neue Modul die interdisziplinäre Zusammenarbeit zwischen den Schulen, den Unternehmen sowie den Auszubildenden stärken“, resümiert Trabold und ergänzt: „Mit fundierten Kenntnissen dieser Zukunftstechnologie bereiten wir unsere Schüler vorausschauend auf die künftigen Anforderungen in der Wirtschaft vor.“
Die ZGB betreibt die Lernfabrik 4.0 in Kooperation mit der Gewerbeschule Mosbach, der DHBW Mosbach, Partnern aus der regionalen Wirtschaft und Industrie sowie der Industrie- und Handelskammer Rhein-Neckar, Außenstelle Mosbach.
Erfolgreicher Auftakt des Formats „Lernortkooperation“
Handyschalen in verschiedenen Farben. Das produziert die Lernfabrik 4.0 in der Zentralgewerbeschule (ZGB) in Buchen. Von der Bestellung über die Fertigung bis zum Versand. Und das nicht etwa in mühsamer, händischer Kleinstarbeit, sondern vollautomatisiert – natürlich nur zu Schulungszwecken.
Es ist eine Fabrik der Zukunft im Laborformat, die auf dem Campus der Schule steht. Dort lernen Schüler zunächst in Grundlagenlaboren einzelne Module des industriellen Fertigungsprozesses kennen. Diese sind wiederum zu einem verketteten Anlagensystem zusammengeschaltet, das eine komplexe Produktionskette abbildet. Bis es allerdings soweit war, musste die Schule einen langen Weg zurücklegen. Groß war im Dezember 2015 die Freude, als klar war, dass die Zentralgewerbeschule wie auch die Gewerbeschule Mosbach gemeinsam über 400 000 Euro vom Land erhalten, um ein Labor aufzubauen, das industriellen Automatisierungslösungen gleicht. Landrat Dr. Achim Brötel sprach damals von einer sehr guten Botschaft auch für hiesige Wirtschaftsunternehmen. Der Kreis steuerte seinerseits deshalb 500 000 Euro zu.
Erstmals in Betrieb genommen wurde die Anlage dann im März 2017. Ziel einer nun jüngst eingeläuteten nächsten Phase in der Geschichte des Projekts ist die noch konsequentere Verzahnung mit der heimischen Wirtschaft. Was beim damaligen Förderaufruf des Wirtschaftsministeriums als „Konzept für den Einsatz der Lernfabrik als Demonstrationszentrum für die mittelständische Wirtschaft“ beschrieben wurde, nennt die Schule jetzt „Lernortkooperation“. In der ersten Runde kamen Ausbilder aus rund 30 Unternehmen im Kreis auf Einladung von Südwestmetall, dem Verband der Metall- und Elektroindustrie Baden-Württemberg, an die ZGB. Stattfinden sollen die Treffen in Zukunft regelmäßig, um, wie Schulleiter Konrad Trabold erklärt, einen weiteren wichtigen Schritt zu gehen: „Unsere Fachlehrer betreuen mit sehr viel Engagement die Lernfabrik und haben in den vergangenen Jahren zusammen mit den Schülerinnen und Schülern unheimlich viel Herzblut in dieses Projekt gesteckt und dabei schon sehr viel Wissen vermittelt. Doch nun geht es darum, die Verbindungen zwischen den Lehrplänen, dem Unterricht an der ZGB und vor allem den konkreten Anforderungen in den Industrieunternehmen noch enger zu ziehen“, so Trabold. Dies unterstrich zum Auftakt auch Markus Singler von Südwestmetall. Singler lobte das große Engagement des Kreises und der ZGB. Das offene Workshop-Format sei genau der richtige Rahmen.
Daher lernten die Teilnehmer bei dem ersten Treffen nicht nur die Lernfabrik mit ihren vier Modulen selbst kennen, sondern erhielten auch Einblicke in eine landesweit einheitliche Musterlösung für den Bereich Elektro- und Metalltechnik. In diesem Konzept werden Begriffe und Schwerpunktmodule inklusive der Lösungsvarianten für den Unterricht zusammengefasst. Vorgestellt wurde die „Musterlösung BW“ von Maik Lamprecht von der Landesgruppe Industrie 4.0. Er plädierte dabei insbesondere dafür, die Trennung zwischen einzelnen Fachbereichen nicht aufrechtzuerhalten, sondern die Lerninhalte übergreifend zu vermitteln. Lamprecht, selbst Fachberater und Fachlehrer in Karlsruhe, betonte, es gebe dank intensiver Aufbauarbeit nun erstmals ein pädagogisches Gesamtkonzept, auf das sich die Ausbildungsbetriebe nun verlassen könnten. Ziel sei es, ein gemeinsames Verständnis für solche „Real-time smart factories“ an allen teilnehmenden Schulen im Land zu erreichen.
In der anschließenden Diskussion wurde deutlich, dass diese Musterlösung an der ZGB bereits weitgehend Realität ist. „Wir unterrichten vieles davon schon“, betonten Martin Trabold und Ralf Weinmann vom Team der Lernfabrik 4.0. Diese stellten dann mit den Fachlehrern Ralf Schäfer und Thomas Banschbach in Workshops einzelne Unterrichtsthemen für die Berufsgruppen Elektro- und Metalltechnik vor.
Kultusministerin Dr. Susanne Eisenmann zu Besuch an der ZGB
Kultusministerin Dr. Susanne Eisenmann besucht seit zweieinhalb Jahren Schulen im Land. Am 22.03.2019 war sie in der Zentralgewerbeschule Buchen.
Unter dem Titel „Klassentreffen – unterwegs in Sachen Bildung“ informiert sich Kultusministerin Dr. Susanne Eisenmann seit zweieinhalb Jahren vor Ort über die Situation in Schulen. Am Freitag, 22.03.2019, war sie letztmals unter diesem Motto unterwegs, doch will sie den direkten Austausch mit den Schulen beibehalten. „Die Schulbesuche kommen bei den Lehrern, Eltern und Schülern prima an“, so Eisenmann, die in Buchen und Mosbach Station machte.
Nach der Begrüßung durch Landrat Dr. Achim Brötel und Schulleiter Konrad Trabold suchte die Ministerin in der Zentralgewerbeschule das Gespräch mit Schulleitung, Lehrkräften, Schülern, Eltern sowie den Verantwortlichen in den Kommunen und den Schulbehörden.
„Mich interessiert, was an den Schulen vor Ort passiert. Was läuft gut, was weniger? Das möchte ich wissen, damit wir unsere Bildungspolitik an den Bedürfnissen der Menschen ausrichten können“, so Eisenmann. Bei einem Rundgang erfuhr sie vom Einsatz von 3D-Druckern und 3D-Scannern, erhielt Einblicke in die Möglichkeiten der Lernfabrik 4.0 und tauschte sich mit Bäckern und Bäckereifachverkäufern aus. Dabei wollte die Ministerin beispielsweise von Schülern und Lehrern wissen, was wie vermittelt wird, wie neu die Technik ist, mit der ausgebildet wird, wie die Entscheidung zu genau diesem Beruf gefallen ist oder welchen Sinn Schulpraktika machen?
Die Themen bei den anschließenden Gesprächen waren unter anderem die besonderen Herausforderungen von beruflichen Schulen im ländlichen Raum, wie etwa der Erhalt eines breiten Angebots an Bildungsgängen und die Sicherstellung der Unterrichtsversorgung.
Danach sprach Kultusministerin Eisenmann bei einem Schülerforum mit Schülersprechern über das Mitwirken von Schülern am Schulleben, über die digitale Bildung und die neue gymnasiale Oberstufe. Später traf Eisenmann politische Verantwortungsträger, darunter Landtagsabgeordnete, den Landrat sowie Oberbürgermeister und Bürgermeister aus dem Neckar-Odenwald-Kreis, um sich bei einem gemeinsamen Arbeitsessen über regionale bildungspolitische Themen auszutauschen.
Den Abschluss des Tages bildete – nach einem Besuch der Lohrtalschule (Grund- und Werkrealschule) Mosbach – eine Diskussionsrunde mit rund 100 Schulleitern aus dem Neckar-Odenwald-Kreis sowie den Vorsitzenden der örtlichen Personalräte.
Dabei berichtet die Kultusministerin von ihren Eindrücken des Tages und warf einen Blick in die Zukunft der baden-württembergischen Bildungspolitik. In der anschließenden moderierten Diskussionsrunde hatten die Gäste die Möglichkeit, Fragen zu stellen, die Ministerin Eisenmann gemeinsam mit Anja Bauer, Abteilungspräsidentin am Regierungspräsidium Karlsruhe, und Hartwig Weik, Leiter des Staatlichen Schulamts Mannheim, beantwortete.
Lyrik 4.0
Mit ihrem Gedichtband „Lyrik 4.0“ zeigen die Schüler der aktuellen TGM3 des Technischen Gymnasiums der Zentralgewerbeschule (ZGB), dass sich technisches Interesse und die Begeisterung für poetische Sprache nicht ausschließen müssen. In ihm reflektieren sie die mit dem Wandel zur Industrie 4.0 veränderten Arbeits- und Produktionsabläufe kritisch.
Entstanden ist das Projekt als spontane Idee im Deutschunterricht gegen Ende des vergangenen Schuljahres. Was zunächst nur eine vage Vorstellung war, löste einen gruppendynamischen Prozess aus, an dessen Ende nicht nur ein Gedicht eines jeden Schülers stand, sondern zu jedem Gedicht beigeordnet ein, zum Teil verfremdetes, Bild aus der ZGB eigenen „Lernfabrik 4.0“.
Die Zentralgewerbeschule ist eine von insgesamt nur 16 Schulen in Baden-Württemberg, die eine solche Lernfabrik einrichten konnten. Sie besteht aus einem Grundlagenlabor für industrielle Automatisierungslösungen und einer digitalen intelligenten Fabrik (smart factory). Dadurch soll der Sinn für Innovation und das Wissen um die Zukunft der Arbeitswelt vermittelt werden. In den im Deutschunterricht ihrer Lehrerin Dr. Isabell Arnstein entstandenen Texten reflektieren die Schüler die Entwicklung zum Teil kritisch, zum Teil hoffnungsvoll.
Auf das Buch, das nun auch im Buchhandel oder im Internet gekauft werden kann (ISBN: 978-3746748375), sind die jungen Lyriker zurecht stolz. Und auch Dr. Isabell Arnstein zeigt sich mit dem Ergebnis zufrieden, „denn mit dem Band haben wir nebenbei ein ganz neues Lyrik-Genre erschaffen.“ Zudem wurden die Schüler dadurch „ganz unbemerkt auch gut auf den für das Abitur relevanten Lyrikbereich vorbereitet.“
Lernfabrik 4.0 an der ZGB!
„Wir freuen uns riesig“, war die spontane Reaktion des Schulleiters Konrad Trabold als er davon erfuhr, dass an der Zentralgewerbeschule eine Lernfabrik 4.0 eingerichtet wird.
Das Ministerium für Finanzen und Wirtschaft des Landes unterstützt die Einrichtung von 15 Lernfabriken 4.0 an beruflichen Schulen in Baden-Württemberg. Insgesamt 6,5 Millionen Euro werden zur Verfügung gestellt um Fach- und Nachwuchskräfte auf die Anforderungen von „Industrie 4.0", ein Zukunftsprojekt zur Digitalisierung und Vernetzung aller Prozesse in Industrieunternehmen, vorzubereiten. Die Zentralgewerbeschule hatte sich gemeinsam mit der Gewerbeschule Mosbach um solch eine Lernfabrik 4.0 beworben und gewonnen. Zusammen erhalten sie eine Fördersumme von genau 419.040 Euro um die Schulen technologisch auf den neuesten Stand zu bringen. [Hier vielleicht ergänzen, was angeschafft wird] Zusätzlich steuert den Landkreis noch einmal 500.000 Euro bei. Als dritter Partner ist die Duale Hochschule Baden-Württemberg aus Mosbach mit dabei.
Von diesem Investitionsschub werden auch kleine und mittlere Unternehmen der Region profitieren, die zukünftig noch stärker mit der ZGB zusammenarbeiten sollen. Mit der Lernfabrik 4.0 werden die Schüler noch besser auf die künftigen Anforderungen in der Industrie vorbereitet, da sie die Schüler an die Bedienung von Anlagen auf der Basis realer Industriestandards herangeführt. An der ZGB werden die dualen Ausbildungsgängen der Fachbereiche Metall- und Elektrotechnik, die Schüler der Fachschule für Technik, aber auch Teilnehmer von Weiterbildungslehrgängen des Fördervereins direkt der Lernfabrik profitieren.
