Mehr Hightech für die Lernfabrik

25.04.2021 - von Daniela Schneider
Die Feintechnikschule wünscht sich für ihre Anlage eine Erweiterung. Die könnte ein Unternehmen aus dem Schwarzwald liefern, wenn der Förderantrag durchgeht.

Schwenningen. Die Staatliche Feintechnikschule hat sich beim Wirtschaftsministerium im Rahmen der Wirtschaftsstrategie „KI –Aktionsprogramm für den Mittelstand“ für die Förderung von Applikationsmodulen gemeinsam mit dem Landkreis beworben. „Wir hoffen, dass wir damit erfolgreich sind“, sagt Schulleiter Thomas Ettwein.

Industrie 4.0 - dieser Bereich geht auch einher mit den Stichworten Künstliche Intelligenz - kurz KI - und Augmented Reality (AR), was mit „Erweiterte Realität“ zu übersetzen wäre. Darunter versteht man „die computergestützte Erweiterung der Realitätswahrnehmung“, wie es in der Kurz-Definition heißt.
Die Industrie-4.0-Lernfabrik in Schwenningen wurde im Dezember 2016 eingeweiht. Sie fungiert als Übungs- und Modellanlage der Schule, die selbst in Trägerschaft des Landes steht, während Schulträger des angeschlossenen Technischen Gymnasiums der Landkreis ist. In der Lernfabrik werden mittels spanender Fertigung Pfeifen, Taschenlampen, Schlüsselanhänger und Flaschenöffner mit einer individualisierten Gravur als Einzelstücke hergestellt. Jetzt soll die Lernfabrik um eine Qualitätssicherung mittels Künstlicher Intelligenz und um eine industrielle Kamera ergänzt werden.

KI für die Qualitätssicherung

Dabei würde man seitens der Schule gerne auf die Expertise eines Global Players aus dem Schwarzwald zurückgreifen: Das Unternehmen Sick, das seinen Hauptsitz in Waldkirch hat, ist einer der weltweit führenden Hersteller intelligenter Sensoren und Sensorlösungen für die Fabrik-, Logistik- und Prozessautomation.
Sick hat ein Lernsystem entwickelt, mit dem Industrie 4.0 erlebbar gemacht werden soll. Die „Smart Button Factory“ setzt darauf, wichtige Kernbegriffe der vierten industriellen Revolution wie etwa „Losgröße eins“, Künstliche Intelligenz oder maschinelles Lernen verständlich zu machen.
Die Lernfabrik der Feintechnikschule soll nun von einer Funktion profitieren, die zu diesem Lernsystem gehört: Produzierte Teile werden dabei direkt unter eine Kamera gelegt. Die im Vorfeld angelernte KI entscheidet, ob die Teile brauchbar oder defekt sind. Besonders Teile wie Holzoberflächen oder Lebensmittel kommen immer in unterschiedlichsten Oberflächenstrukturen aus der Produktion. Daher ist eine Beurteilung ohne KI hier meist nicht möglich.

Eine normale Software erkennt zum Referenzbild meist immer einen Fehler. Die KI kann durch eine Art Schulung erlernen, welche Teile gut oder Ausschluss sind. Auch Teile, die in ihrer Struktur so noch nie exakt gleich eingelesen wurden, können somit beurteilt werden.
Vorgesehen ist zudem eine Absicherung des Roboters mit Visualisierung durch Augmented Reality. Der Laserscanner, der herfür verwendet werden soll, soll eben falls aus dem Hause Sick kommen. Hier wird ein für den Menschen nicht sichtbarer, laserbasierter Lichtvorhang an die Maschine angebracht. Mittels Smart-App wird das Mobilgerät mit der Hardware verbunden. Der Lichtvorhang kann mittels Display sichtbar und somit auch justierbar gemacht werden.

Neun Lernaufbauten

„Zusätzlich sollen neun Lernaufbauten für Künstliche Intelligenz und Augmented Reality als Erweiterung für das Industrie-4.0-Grundlagenlabor angeschafft werden, an denen Schülerinnen und Schüler die KI-Anwendung direkt im Labor in Kleingruppen erlernen“, berichtet der Projektverantwortliche Bernd Grieshaber.
Die Lernaufbauten sollen mit den zugehörigen Lerninhalten, weiterführenden Dokumenten und exemplarischen Lösungen geliefert werden. Das Lernkonzept KI behandelt die Definition von Klassen, die Einteilung der Werkstücke in definierte Klassen anhand spezifischer Merkmale sowie das Trainieren des neuronalen Netzes. Das Resultat der Qualitätskontrolle mit KI wird am Ende auf einem Computer ausgegeben.

Ob die Schule die Förderung bekommt, steht noch nicht fest – die Hoffnung ist aber groß, dass es klappen könnte. Das Förderprogramm des Landes für Lernfabriken 4.0 hat ein Netz von Lernorten geschaffen, an denen die Digitalisierung der Wirtschaft in Aus- und Weiterbildung praktisch fass- und erlebbar wird, und dazu gehören in Villingen-Schwenningen gleich zwei Schulen, denn auch die Gewerbeschule verfügt über eine solche Lernfabrik.

Nachdem insgesamt bereits 37 Projekte zur Einrichtung von Lernfabriken 4.0 in Baden-Württemberg gefördert wurden, soll jetzt mit der dritten Auflage des Programms die berufliche Ausbildung durch Module zur Künstlichen Intelligenz und virtuellen Darstellungen erweitert werden Ziel ist es, moderne Technologien der Digitalisierung und des maschinellen Lernens in die heutige Ausbildung zu übertragen und ebenso der jeweiligen Region ein Schaufenster für aktuelle Industrie-4.0-Lösungen und digital vernetzte Anlagen und Systeme zur Verfügung zu stellen.

Bild: M. Miksic

April 2021