INDUSTRIELLE METALLBERUFE - AUSBILDUNG GESTALTEN - BIBB
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AUSB I L DU N G G ESTA LT EN Industrielle Metallberufe
AUSBILDUNG GESTALTEN Industrielle Metallberufe ▪▪ Anlagenmechaniker/Anlagenmechanikerin ▪▪ Industriemechaniker/Industriemechanikerin ▪▪ Konstruktionsmechaniker/Konstruktionsmechanikerin ▪▪ Werkzeugmechaniker/Werkzeugmechanikerin ▪▪ Zerspanungsmechaniker/Zerspanungsmechanikerin
© 2018 by Bundesinstitut für Berufsbildung, Bonn
ISBN: 978-3-8474-2255-6 (Print)
ISBN:978-3-96208-082-2 (PDF)
Diese Netzpublikation wurde bei der Deutschen Nationalbibliothek
angemeldet und archiviert.
urn:nbn:de:
Internet: www.bibb.de/de/84062.php
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Keine Bearbeitung – 4.0 Deutschland).
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Internet auf unserer Creative-Commons-
Infoseite www.bibb.de/cc-lizenz.
Herausgeber:
Bundesinstitut für Berufsbildung, Bonn
Robert-Schuman-Platz 3
53175 Bonn
Internet: www.bibb.de
Konzeption und Redaktion:
Axel Kaufmann
Bundesinstitut für Berufsbildung
E-Mail: kaufmann@bibb.de
Kerstin Jonas
Bundesinstitut für Berufsbildung
E-Mail: jonas@bibb.de
Petra Fitzner-Kohn
Bundesinstitut für Berufsbildung
E-Mail: fitzner-kohn@bibb.de
Autoren:
Busse, Falco; ABB Ausbildungszentrum gGmbH Berlin
Eger, Dietmar; Daimler AG
Freund, Stephan; ZF Friedrichshafen AG
Gerdes, Frank; IG Metall
Kaltenecker, Reinhard; AUDI AG
Klaus, Torsten; TRUMPF GmbH + Co. KG
Koring, Claudia; IG Metall
Krajewski, Erwin; Voith GmbH
Kretzmer-Buß, Herbert; Volkswagen AG
Kuik, Holger; Siemens AG
Labusch-Schönwandt, Gerhard
Müller, Karlheinz; Zentralverband Elektrotechnik- und Elektronikindustrie e. V.
Räß, Sven-Uwe; Arbeitgeberverband Gesamtmetall
Rott, Carsten; Evonik Technology & Infrastructure GmbH
Salm, Christian; AG der Dillinger Hüttenwerke
Schiebel, Rolf; Industrie- und Handelskammer, Prüfungsaufgaben- und
Lehrmittelentwicklungsstelle (PAL), Region Stuttgart
Schneider, Ralf; BASF SE
Schuster, Heiko; Siemens AG
Schwarz, Anja; Deutscher Industrie- und Handelskammertag e. V.
Tackenberg, Henry; Berufsfortbildungswerk GmbH
Wendt, Dietmar; Currenta GmbH & Co. OHG
Gedruckt auf PEFC-zertifiziertem PapierInhalt
Vorwort ........................................................................................................................ 4
1 Auf einen Blick – was ist neu?......................................................................................... 5
2 Digitalisierung der Arbeitswelt – veränderte Anforderungen an die Berufsbildung....................... 6
3 Neue und geänderte Berufsbildpositionen.......................................................................... 8
3.1 Neue Berufsbildposition 5 „Digitalisierung der Arbeit, Datenschutz und Informationssicherheit“.................................. 8
3.2 Geänderte Berufsbildpositionen...............................................................................................................11
3.3 Betriebliche Projekte.............................................................................................................................12
4 Zusatzqualifikationen.................................................................................................. 16
4.1 Zusatzqualifikation Systemintegration.........................................................................................................17
4.2 Zusatzqualifikation Prozessintegration........................................................................................................19
4.3 Zusatzqualifikation Additive Fertigungsverfahren ..........................................................................................22
4.4 Zusatzqualifikation IT-gestützte Anlagenänderung.........................................................................................26
4.5 Empfehlungen zur Planung und zur Umsetzung der Zusatzqualifikationen............................................................31
5 Prüfung .................................................................................................................. 34
6 Änderungen in den Rahmenlehrplänen........................................................................... 37
7 Lernortkooperation im Industrie 4.0 Kontext.................................................................... 38
7.1 Industrie 4.0 relevante Ausbildungsinhalte.................................................................................................38
7.2 Industrie 4.0 relevante Kompetenzfelder ....................................................................................................38
7.3 Digitale Basisqualifizierung .....................................................................................................................39
7.4 Qualifizierung im Industrie 4.0 Workflow....................................................................................................39
7.5 Ableitung der Industrie 4.0 relevanten Qualifikationsinhalte............................................................................39
Links........................................................................................................................... 40
Adressen...................................................................................................................... 42
Abbildungsverzeichnis..................................................................................................... 44
Dieses Symbol verweist an verschiedenen Stellen im Dokument auf Praxisbeispiele und Zusatzmaterialien, die
Sie auf der Seite des Berufs im Internet finden [www.bibb.de/de/84062.php].
Industrielle Metallberufe | Ausbildung Gestalten 3Vorwort
Liebe Leserinnen, liebe Leser,
wie kaum eine andere Berufsgruppe stehen die industriel- Diese Umsetzungshilfe stellt konkrete Beispiele für die Aus-
len Metall- und Elektroberufe (M+E) im Fokus, wenn es um bildungsgestaltung vor und gibt Hilfen für die zeitlich-orga-
„Digitalisierung“ und „Industrie 4.0“ geht. Diese Themen nisatorische Planung, Realisierung und Dokumentation der
werden ab dem 1. August 2018 in den Ausbildungsverord- Ausbildung. Zusätzlich können weitere Angebote und Vorla-
nungen der M+E-Berufe verankert. Hierzu wurden die Ord- gen online abgerufen werden.
nungsmittel durch umfassende Änderungsverordnungen
angepasst. Die jetzt vorliegende Umsetzungshilfe wurde bereits mit
Beginn des Verfahrens von Anfang an mitgedacht und im
Um die Ausbildungsverantwortlichen bei einer reibungs- laufenden Prozess ständig weiterentwickelt. Für die ver-
losen Umsetzung der geänderten Ausbildungsinhalte und trauensvolle und engagierte Zusammenarbeit danken wir
-möglichkeiten zu unterstützen, wurden für die M+E Berufe den beteiligten Sachverständigen und Koordinatoren der
zwei Umsetzungshilfen erstellt. Sozialpartner. Zukünftig wird für die Weiterentwicklung
der Ordnungsmittel und der Ausbildung in den Berufen ein
Die hier vorliegende Veröffentlichung gilt für die industriel- kontinuierlicher Dialog mit der Ausbildungspraxis noch not-
len Metallberufe: wendiger. Dafür sind hier gute Grundlagen gelegt, an die wir
anknüpfen werden.
ffAnlagenmechaniker/Anlagenmechanikerin,
ffIndustriemechaniker/Industriemechanikerin, Ich wünsche mir gerade auch vor diesem Hintergrund eine
ffKonstruktionsmechaniker/Konstruktionsmechanikerin, umfassende Verbreitung dieser Umsetzungshilfe bei allen,
ffWerkzeugmechaniker/Werkzeugmechanikerin und die mit der dualen Berufsausbildung befasst sind – ein-
ffZerspanungsmechaniker/Zerspanungsmechanikerin. schließlich der Auszubildenden selbst.
Korrespondierend mit den Änderungsverordnungen widmet Den Autorinnen und Autoren dieser Veröffentlichung gilt
sich die Umsetzungshilfe erstens der neuen, für alle ver- mein herzlicher Dank für ihre engagierte und qualifizierte
bindlich geltenden Berufsbildposition „Digitalisierung der Arbeit!
Arbeit, Datenschutz und Informationssicherheit“, zweitens
einzelnen Änderungen in den weiteren Berufsbildpositionen
und drittens den für die oben genannten Berufe neu entwi-
ckelten optionalen Zusatzqualifikationen. Gerade dieses neu
eingeführte Instrument wählbarer Zusatzqualifikationen
gibt den im Digitalisierungsprozess unterschiedlich aufge-
stellten Betrieben die Möglichkeit, gezielt Kompetenzen für
den digitalen Wandel aufzubauen. Diese optionalen und ge-
sondert zertifizierten Ausbildungsinhalte sind zugleich ein Bonn, im Oktober 2018
attraktives Angebot für Auszubildende, ihre Qualifikationen Prof. Dr. Friedrich Hubert Esser
um neue, besonders nachgefragte Kompetenzen zu erwei- Präsident Bundesinstitut für Berufsbildung
tern. Die Zusatzqualifikationen verbessern darüber hinaus
die Startmöglichkeiten für die berufliche Weiterbildung der
Fachkräfte.
4 Ausbildung Gestalten | Industrielle Metallberufe1 Auf einen Blick – was ist neu?
Die Digitalisierung und die mit ihr einhergehenden Entwick- (Gesamtmetall), die Industriegewerkschaft Metall (IG Me-
lungen verändern die Arbeitswelt in der Metall- und Elektro- tall), der Verband Deutscher Maschinen- und Anlagenbau
Industrie. Dabei stehen die unter dem Schlagwort Industrie e. V. (VDMA) und der Zentralverband Elektrotechnik- und
4.0 beschriebenen Veränderungen in der industriellen Pro- Elektronikindustrie e. V. (ZVEI) auf eine Modernisierung der
duktion im Mittelpunkt. Leitbild für Industrie 4.0 sind wand- geltenden Ausbildungsordnungen mittels Änderungsverord-
lungsfähige und vernetzte Produktions- und Logistikpro- nungen verständigt.
zesse, die eine hocheffiziente und hoch flexible Produktion
ermöglichen, Kundenwünsche in Echtzeit integrieren und Unterstützt vom Bundesinstitut für Berufsbildung (BIBB)
individuelle Produktvarianten möglich machen. haben Sachverständige der Arbeitgeber und Arbeitnehmer
dazu die Metall- und Elektro-Ausbildungsordnungen und
Mit der Arbeitswelt ändern sich die Qualifikationsanforde- Ausbildungsrahmenpläne überarbeitet. Korrespondierend
rungen an die Fachkräfte. Die besondere Herausforderung sind die Rahmenlehrpläne von den Rahmenlehrplanaus-
für die Weiterentwicklung der Ausbildungsberufe ist dabei, schüssen der Kultusministerkonferenz (KMK) überarbeitet
dass die Wirtschaft in einem permanenten Transformations- worden.
prozess steht, der aber in Einzelbetrieben und an Arbeits-
plätzen nicht zwingend zeitgleich wirkt. Konventionelle und Die Ausbildungsordnungen beinhalten drei Neuerungen:
innovative Techniken existieren nebeneinander und müssen
beide gemeistert werden. Das setzt Flexibilität und breite ffÜber alle Berufe hinweg wurde die neue integrativ zu
Qualifikationen voraus. vermittelnde Berufsbildposition „Digitalisierung der
Arbeit, Datenschutz und Informationssicherheit“ einge-
Die Ausbildungsordnungen für die industriellen Metall- und fügt.
Elektroberufe sind prozessorientiert und gestaltungsoffen ffBetriebliche Lerninhalte wurden in Hinblick auf Indus-
formuliert. Sie bilden im Sinne von Mindestanforderungen trie 4.0 relevante Qualifikationsanforderungen aktuali-
eine gute Grundlage, um für heutige und künftige Arbeits- siert.
aufgaben die notwendige berufliche Handlungsfähigkeit zu ffMit insgesamt sieben optional wählbaren Zusatzqualifi-
vermitteln und abhängig von betrieblichen Anforderungen kationen werden Industrie 4.0 relevante Qualifizierungs-
die Ausbildung auszugestalten. schwerpunkte abgebildet.
Vor diesem Hintergrund haben sich das Bundesministerium Der Hauptausschuss des Bundesinstituts für Berufsbildung
für Wirtschaft und Energie (BMWi), das Bundesministerium hat am 15. März 2018 die Modernisierung der industriellen
für Bildung und Forschung (BMBF), der Gesamtverband der Metall- und Elektroberufe und des Mechatronikers/der Me-
Arbeitgeberverbände der Metall- und Elektro-Industrie e. V. chatronikerin zum 1. August 2018 beschlossen.
Industrielle Metallberufe | Ausbildung Gestalten 52 Digitalisierung der Arbeitswelt – veränderte
Anforderungen an die Berufsbildung
Digitalisierung wird in den letzten Jahren mit den Maßstä- Hochdynamische Transformationsprozesse, wie durch In-
ben des Begriffs Industrie 4.0 gemessen. Industrie 4.0 gilt dustrie 4.0 hervorgerufen, erfordern zusätzlich eine voraus-
als vierte Stufe der Industrialisierung, die eine intelligente schauende Qualifizierung der Fachkräfte. Um dabei Effizienz
Vernetzung von Ressourcen, Informationen, Objekten und und Nachhaltigkeit in der Fort- und Weiterbildung sicherzu-
Menschen auf Basis von cyberphysischen Systemen (CPS) stellen, müssen geeignete Qualifizierungsprozesse definiert
kennzeichnet. In Unternehmen wird das z. B. daran erkenn- und so eng wie möglich mit den neuen Arbeitsprozessen ge-
bar, dass Prozesse digital abgebildet sind und Tablets sowie koppelt werden. Das Konzept der arbeitsprozessorientierten
moderne Leitstände zum Einsatz kommen. Intelligente Sen- Qualifizierung bietet dazu passgenau die notwendige Unter-
soren sorgen innerhalb von Anlagen dafür, dass ganze Pro- stützung.
zessketten, einschließlich der Materialflüsse, abgestimmt
und optimiert sind, diese IT-gestützt betrieben werden und Mit seinen beiden essenziellen Bestandteilen – Prozessorien-
dass vorausschauend instand gehalten und in Prozesse ein- tierung und Integration von Arbeit und Lernen – ermöglicht
gegriffen werden kann. das Konzept auch in Verbindung mit prozessorientiert ge-
stalteten Fortbildungsordnungen zukunftsweisende Ansätze
Gefordert sind nicht nur neue „digitale“ fachliche Quali- für eine moderne Fachkräfteentwicklung.
fikationen, die beispielsweise ein größeres Abstraktions-
vermögen, Prozess- und Systemverständnis betreffen. Zur In einer arbeitsprozessorientierten Qualifizierung lernen
Beherrschung von vernetzten Systemen sind auch methodi- Teilnehmer/-innen überwiegend in ihrem Arbeitsfeld und
sche, soziale und personale Kompetenzen wichtig. Komplexe mit ihrem Team direkt in den Industrie 4.0 Arbeitsprozessen.
digitalisierte Produktionsprozesse sind heute von einzelnen Ziel muss es in Zukunft sein, diese Form des Lernens syste-
Fachkräften nicht mehr zu beherrschen. Um diese Systeme misch und nachhaltig zu fördern.
handlungssicher zu entwickeln, zu bauen und zu betreiben,
arbeiten interdisziplinäre Teams in der gesamten Wertschöp- Eine regelmäßige Weiterbildung ist zum Zwecke des Quali-
fungskette zusammen. fikationserhalts notwendig und gemeinsame Aufgabe von
Fachkräften und Unternehmen. Dazu gehören z. B. Lernen
Durch die steigende Komplexität miteinander vernetzter im Prozess der Arbeit, Herstellerschulungen, Unterweisun-
Systeme und durch sich verkürzende Innovationszyklen gen und das Nutzen einschlägiger Fachzeitschriften wie
neuer Techniken steigen darüber hinaus die Anforderungen auch entsprechender Online-Angebote.
an die Problemlösungs- und Selbstlernkompetenzen aller
Beschäftigten. Die berufliche Aufstiegsfortbildung hat mit dem Industrie-
meisterkonzept eine etablierte Marke. Die landesrechtlich
Angesichts der Tatsache, dass sich Aufgaben- und Kompe- geregelte Techniker-Fortbildung ist an Fachschulen möglich.
tenzprofile von Mitarbeitern und Mitarbeiterinnen stark än-
dern werden, ist die Aus- und Weiterbildung der Fachkräfte Diese und andere Fortbildungsmöglichkeiten sind eine gute
ein Kernthema. Ausgangsbasis für eine anforderungs- und bedarfsgerechte
Qualifizierung in Richtung Industrie 4.0. Die folgende Grafik
zeigt dafür mögliche Karrierewege (siehe Abb. 1).
erufliche Fortbildung gewinnt zunehmend an
B
Bedeutung
Die enge Verzahnung von Aus- und Fortbildung wird zu-
künftig immer wichtiger. Ziel muss es daher sein, die Stär-
ken einer breiten und systematischen Ausbildung mit denen
einer hierauf aufbauenden strukturierten Fortbildung effizi-
ent zu verbinden. Dies ermöglicht langfristig attraktive Fach-
karrieren.
6 Ausbildung Gestalten | Industrielle MetallberufeLehramt an
Technische/-r Master Berufspädagoge/
Betriebswirt/-in Berufsbildenden
Betriebswirt/-in Maschinenbau2 -pädagogin
Schulen Metalltechnik
Fortbildung
Prozessmanager/-in Aus- und
Industriemeister/-in Techniker/-in Bachelor Industriemeister/-in
Produktions- Konstrukteur/-in Weiterbildungs-
Metall Maschinenbau1 Maschinenbau2 Mechatronik
technologie pädagoge/-pädagogin
Prozessexperte/ Applikations- Ausbildereignung
sierung
Speziali-
-expertin experte/-expertin (AEVO)
IT-gestützte Additive
Systemintegration Prozessintegration
lifizierung
Anlagenänderung Fertigungsverfahren
Zusatzqua-
Produktions-
Anlagen- Industrie- Konstruktions- Werkzeug- Zerspanungs-
technologe/
mechaniker/-in mechaniker/-in mechaniker/-in mechaniker/-in mechaniker/-in
Ausbildung
-technologin
1 Die Fachrichtung Maschinenbau ist als Beispiel angegeben. Darüber hinaus sind weitere einschlägige Fachrichtungen möglich.
2 Die Studiengänge Maschinenbau sind als Beispiele angegeben. Darüber hinaus sind weitere einschlägige Studiengänge möglich.
Abbildung 1: Übersicht über mögliche Karrierewege (Quelle: IG Metall, überarbeitet)
Industrielle Metallberufe | Ausbildung Gestalten
73 Neue und geänderte Berufsbildpositionen
3.1 Neue Berufsbildposition 5 Dies betrifft z. B. den Umgang mit Visualisierungssystemen
in der Prozesssteuerung, mit Assistenzsystemen im Quali-
„Digitalisierung der
tätsmanagement, mit Tablets bei der Aufnahme von Tei-
Arbeit, Datenschutz und lenummern oder den Zugriff auf Handlungsanleitungen,
Informationssicherheit“ ebenso die Nutzung von digitalen Medien zur Informations-
beschaffung (z. B. Lernplattformen, Blogs, Online-Videos).
Entsprechend dem Bedeutungszuwachs der digitalen Arbeit, Einbezogen sind dabei der Datenschutz und die Berücksich-
digitaler Arbeitsmittel und -formen sowie der Anforderun- tigung der organisatorischen und technischen Maßnahmen
gen des Datenschutzes und der Informationssicherheit wur- zur Informationssicherheit im Unternehmen. Aber auch das
de eine neue integrative Berufsbildposition (lfd. Nr. 5) in die interdisziplinäre, domänen- und funktionsübergreifende
Verordnungen aufgenommen. Zusammenarbeiten ist für die Arbeits- und Geschäftsprozes-
se der Industrie 4.0 notwendig und wird mit der Berufsbild-
Die darin beschriebenen Qualifikationen sind integrativ position 5 abgebildet und gefördert.
während der gesamten Ausbildungszeit zu vermitteln (siehe
Abb. 2).
Die neue Berufsbildposition (lfd. Nr. 5)
„Digitalisierung der Arbeit, Datenschutz und
Informationssicherheit“ ist – wie die Standard-
Berufsbildpositionen (lfd. Nr. 1–4) – integrativ
Ausbildungszeit 3, 5 Jahre
während der gesamten Ausbildungszeit zu
vermitteln (vertikale Integration).
Die beschriebenen Qualifikationen können
fachlich/inhaltlich wie auch
handlungs-/kontextbezogen
Neue Berufsbildposition 5
in die dafür relevanten Arbeitsaufgaben und
-abläufe integriert werden.
Standard-
Berufsbildpositionen 1-4
Abbildung 2: Qualifizierung in integrativen Berufsbildpositionen (Quelle: ZVEI, überarbeitet)
Mit dieser Berufsbildposition verbindet sich die Zielsetzung, In der folgenden Übersicht 1 werden die zu vermittelnden
die Entwicklung der Kompetenz „IT“ als ein Werkzeug im be- Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten aus dem Ausbil-
ruflichen Kontext einzusetzen. dungsrahmenplan zum besseren Verständnis erläutert und
mit Beispielen unterfüttert.
8 Ausbildung Gestalten | Industrielle MetallberufeÜbersicht 1: Neue Berufsbildposition „Digitalisierung der Arbeit, Datenschutz und
Informationssicherheit“
Teil des Ausbildungsberufsbildes/
Kernqualifikationen, die unter
Einbeziehung selbstständigen Planens,
BBP Erläuterungen Zeitrahmen
Durchführens und Kontrollierens
integriert mit berufsspezifischen
Fachqualifikationen zu vermitteln sind
5 Digitalisierung der Arbeit, Datenschutz und Informationssicherheit
a) auftragsbezogene und technische Unter- ffbetriebsübliche Software nutzen, z. B.
lagen unter Zuhilfenahme von Stan- ●●Enterprise Ressource Planing (ERP)
dardsoftware erstellen ●●Office-Pakete
●●Computer Aided Design (CAD)
●●Computer Aided Manufacturing (CAM)
●●Manufacturing Execution System (MES)
ffZeichnungen, Protokolle, Arbeitspläne erstellen oder
editieren
ffWorkflows bearbeiten
b) Daten und Dokumente pflegen, austau- ffKollaborationsplattformen, z. B.
schen, sichern und archivieren ●● Teamcenter
●● SharePoint
●● ERP
ffWorkflow bearbeiten
ffDatensicherung nach betrieblichen Vorgaben
c) Daten eingeben, verarbeiten, übermit- ffDaten konvertieren
teln, empfangen und analysieren ffBig Data bündeln und auswerten
ffStatistiken erstellen
ffdigitale Techniken und Arbeitsmittel nutzen, z. B.
●●LAN und WLAN
●●Bluetooth während der
●●Radio Frequency Identification (RFID) gesamten
●●QR-Code Ausbildungszeit
●●Near Field Communication (NFC) zu vermitteln
●●Transponder
●●Parameter in Steuerung eingeben
d) Vorschriften zum Datenschutz anwenden ffEU-Datenschutz-Grundverordnung (DSGVO) und
Bundesdatenschutzgesetz (BDSG), z. B.
●● Einwilligung zur Verarbeitung von Daten
●● Löschen von Daten
ffbetriebliche Richtlinien
ffUrheberrecht beachten
ffZugangsberechtigungen
e) informationstechnische Systeme (IT-Sys- ffSchnittstellen und Zusammenhänge erkennen und
teme) zur Auftragsplanung, Auftrags- verstehen
abwicklung und Terminverfolgung an- ffERP-Systeme
wenden ffWorkflow und Termine beachten
ffMeilensteine beachten, ggf. Maßnahmen ergreifen
f) Informationsquellen und Informationen ffInternet
in digitalen Netzen recherchieren und ffIntranet
aus digitalen Netzen beschaffen sowie ffForen
Informationen bewerten ffChats
ffPlattformen
ffWissensdatenbanken
ffNetzwerke
ffSeriosität, Glaubhaftigkeit, Nutzungsrechte prüfen
Industrielle Metallberufe | Ausbildung Gestalten 9Teil des Ausbildungsberufsbildes/
Kernqualifikationen, die unter
Einbeziehung selbstständigen Planens,
BBP Erläuterungen Zeitrahmen
Durchführens und Kontrollierens
integriert mit berufsspezifischen
Fachqualifikationen zu vermitteln sind
g) digitale Lernmedien nutzen ffLernmedien individuell bewerten
ffInternet
ffStandards des Bundesamts für die Sicherheit in der
Informationstechnik (BSI) beachten und einhalten
ffbetriebliche Regelungen
ffIntranet
ffLernmanagementsysteme
ffApps
ffPlattformen (Kommunikation, Information, Videos,
Austausch)
ffNetzwerke
ffComputer Based Training (CBT)
ffWeb Based Training (WBT)
ffUmgang mit mobilen Endgeräten
h) die informationstechnischen Schutzziele ffStandards des Bundesamts für die Sicherheit in der
Verfügbarkeit, Integrität, Vertraulichkeit Informationstechnik (BSI) beachten und einhalten
und Authentizität berücksichtigen ffbetriebliche Regelungen
i) betriebliche Richtlinien zur Nutzung ffUmgang mit mobilen Datenträgern
von Datenträgern, elektronischer Post, ffE-Mail-Konvention, Verschlüsselung
IT-Systemen und Internetseiten ein-
halten
j) Auffälligkeiten und Unregelmäßigkeiten ffWarnmeldungen beachten und aufbereiten
in IT-Systemen erkennen und Maßnah- (Screenshots)
men zur Beseitigung ergreifen ffSystemadministratoren benachrichtigen
ffnicht erwartetes Verhalten (Flackern, Töne,
Fehlfunktionen) bewerten und Maßnahmen ergreifen
k) A
ssistenz-, Simulations-, Diagnose- ff2D-, 3D-CAD
oder Visualisierungssysteme nutzen ffProzesssimulation in der Steuerungstechnik
ffSchweißsimulation
ffCAM-Systeme
ffRoboter-Simulation
ffAugmented Reality, z. B.
●●QR-Codes
●●Datenbrille
ffVirtual Reality
ffCondition Monitoring
ffDigitaler Zwilling
l) in interdisziplinären Teams kommuni- ffArbeiten mit der Cloud
zieren, planen und zusammenarbeiten ffSchnittstellen-Kommunikation
ffKompetenz-Abgrenzung
ffScrum-Methode
ffDesign-Thinking
ffArbeiten in fachbereichsübergreifenden Teams, z. B.
●●BWL
●●Maschinenbau
●●IT
●●Mechatronik
ffArbeiten in qualifikationsübergreifenden Teams, z. B.
●●Auszubildende
●●Facharbeiter/-innen
●●Ingenieure/Ingenieurinnen
ffZusammenhänge im Product Lifecycle Management
10 Ausbildung Gestalten | Industrielle Metallberufe3.2 Geänderte Berufsbildpositionen Die vorgenommenen Änderungen an den Kernqualifikatio-
nen werden durch die Verknüpfung mit den Fachqualifikati-
Neben der Einführung einer neuen integrativen Berufsbildpo- onen in allen Zeitrahmen der Ausbildungsrahmenpläne und
sition (BBP) zur Digitalisierung wurden bei der Berufsbildpo- in den korrespondierenden Lernfeldern der Rahmenlehr-
sition lfd. Nr. 6 „Betriebliche und technische Kommunikation“ pläne umfassend wirksam. Somit werden die Industrie 4.0
– zu den gemeinsamen Kernqualifikationen der Metallberufe spezifischen Inhalte mit den damit verbundenen personalen
gehörend – entsprechende Aktualisierungen, Ergänzungen und sozialen Kompetenzen in die jeweils relevanten Hand-
und auch Streichungen vorgenommen (siehe Übersicht 2). lungskontexte integriert. Diese Inhalte können – je nach be-
trieblichen Anforderungen und Prozessabläufen im Einsatz-
Bei den Fachqualifikationen wurde die Berufsbildposition gebiet – unterschiedlich miteinander verzahnt werden.
„Geschäftsprozesse und Qualitätsmanagement im Einsatz-
gebiet“ um einen weiteren Buchstaben ergänzt: „l) Lebens- Für die zu vermittelnden Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähig-
zyklusdaten von Aufträgen, Dienstleistungen, Produkten keiten wurden Erläuterungen ergänzt, die Impulse für die
und Betriebsmitteln auswerten, Vorschläge zur Optimierung Planung und Umsetzung der Ausbildung geben sollen und
von Abläufen und Prozessen erarbeiten“ (siehe Übersicht 3). die als Beispiele anzusehen sind.
Die für alle Berufe der jeweiligen Berufsgruppe
definierten gemeinsamen Kernqualifikationen
berufsspezifische (50% der Ausbildungszeit) sind unter Einbeziehung
Fachqualifikationen selbstständigen Planens, Durchführens und
21 Monate Kontrollierens integriert mit den berufsspezifischen
Ausbildungszeit 3,5 Jahre
Fachqualifikationen (50% der Ausbildungszeit) zu
vermitteln (horizontale Integration).
Sie können dazu je nach betrieblichen Anforderungen
integrative Vermittlung und Prozessabläufen unterschiedlich miteinander
verzahnt werden.
gemeinsame
Kernqualifikationen
21 Monate
Abbildung 3: Kern- und Fachqualifikationen (Quelle: ZVEI, überarbeitet)
Übersicht 2: Industrielle Metallberufe – Gemeinsame Kernqualifikationen
Teil des Ausbildungsberufsbildes/
Kernqualifikationen, die unter
Einbeziehung selbstständigen Planens,
BBP Erläuterungen
Durchführens und Kontrollierens
integriert mit berufsspezifischen
Fachqualifikationen zu vermitteln sind
6 Betriebliche und technische Kommunikation
c) Gespräche mit Kunden, Vorgesetzten ffOnline- und Videokonferenzen, z. B.
und im Team situationsgerecht und ●● Skype Meeting
zielorientiert auch mit digitalen Kom- ●● TeamViewer
munikationsmitteln führen und dabei ●● Desktop-Sharing
kulturelle Identitäten berücksichtigen ●● Filesharing
●● Cloud Network
ffChats
ffWebforen
ffE-Mails
Industrielle Metallberufe | Ausbildung Gestalten 11Übersicht 3: Industrielle Metallberufe – berufsspezifische Fachqualifikationen
BBP Teil des Ausbildungsberufsbildes/
Kernqualifikationen, die unter
Einbeziehung selbstständigen Planens,
Erläuterungen
Durchführens und Kontrollierens
integriert mit berufsspezifischen
Fachqualifikationen zu vermitteln sind
18/19/
Geschäftsprozesse und Qualitätssicherungssysteme im Einsatzgebiet
20/21
l) Lebenszyklusdaten von Aufträgen, ffPredictive Maintenance
Dienstleistungen, Produkten und ffAnlagen-, Prozess- und Produktoptimierung
Betriebsmitteln auswerten und Vor- ffzur Optimierung von Produkten und Prozessen:
schläge zur Optimierung von Abläufen ●●Erfassung von Produkt- und Produktionsdaten
und Prozessen erarbeiten ●●Datenanalyse (auch durch Softwareanwendungen)
●●Dateninterpretation
3.3 Betriebliche Projekte
Zur Umsetzung der in den geänderten Berufsbildpositionen im Rahmen der Ausbildung abgegrenzte Abschnitte, deren
und in der neuen Berufsbildposition enthaltenen, zu ver- Lernerfolg an den Arbeitsergebnissen und in Reflexionsge-
mittelnden Fertigkeiten, Kenntnissen und Fähigkeiten er- sprächen mit den Auszubildenden gemessen werden kann.
scheinen insbesondere Projekte geeignet. Sie unterstützen Nachfolgende Beispiele sind in der Praxis bereits erprobt.
selbstständiges und selbstorganisiertes Lernen und schaffen
1. Ausbildungsjahr: Inbetriebnahme eines Mini-PC (Raspberry Pi)
Industriemechaniker/Industriemechanikerin
(Dieses Beispiel ist mit den entsprechenden Anpassungen für die anderen vier industriellen Metallberufe möglich.)
1. Ausbildungsjahr
Berufsbildpositionen Lernfeld
ffBBP 5 f, g, i, l ffLF3: Herstellen von Baugruppen (80 Stunden)
ffBBP 6 d, e, f Lernsituation
ffBBP 7 h, ,i
Programmieren eines Mini-PC „Raspberry Pi“ (4 Stunden)
ffBBP 17 a, b, c, d, e
Betriebliche Lernaufgabe
Programmieren und Inbetrieb-
nehmen eines Mini-PC
„Raspberry Pi“
Dauer des betrieblichen Projekts Abbildung 4: Raspberry Pi
eine Woche (Quelle: IG Metall)
Aufgabenstellung Handlungsprodukt/Lernergebnis
Ein Mini-PC „Raspberry Pi“ soll so programmiert werden, dass LED Die Schüler und Schülerinnen sind in der Lage, den Auf-
(light emitting diode) über Kontaktstifte (GPIO general purpose input/ bau des Mini-PC und dessen Funktionsweise zu erklären
output) ein- und ausgeschaltet werden können. sowie mit dessen Betriebssystem umgehen. Sie ermitteln
Die Auszubildenden sollen ihre Arbeiten dokumentieren. Die Ergeb- zusätzlich benötigte Bauteile. Hierzu verwenden sie Infor-
nisse präsentieren sie in der Lerngruppe. Anschließend führen sie ein mationen aus technischen Unterlagen und Lernprogrammen
Abschlussgespräch in der Lerngruppe, in dem sie den ganzen Prozess (auch in englischer Sprache). Die Schüler und Schülerinnen
reflektieren. planen eine entsprechende Steuerung (Blinkschaltung) und
können deren Funktionszusammenhänge beschreiben. Für
die Funktionsprüfungen entwickeln sie Prüfkriterien.
Die Schüler und Schülerinnen können ihre eigenen Arbeiten
dokumentieren und bewerten sowie in der Lerngruppe prä-
sentieren und gemeinsam in einem Gespräch reflektieren.
Abbildung 5: Steckplatine (Quelle: IG Metall)
12 Ausbildung Gestalten | Industrielle MetallberufeFertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten
BBP 5:
f) Informationsquellen und Informationen in digitalen Netzen recherchieren und aus digitalen Netzen beschaffen sowie
Informationen bewerten (Informationsbeschaffung und Recherche via Internet (Informationsgehalt, einfaches Auffinden
von Lösungen, Übersichtlichkeit, Barrierefreiheit), Lernen mit Lehr- und Lernvideos, Bewertung von Lehr- und Lernvideos (es
werden Hintergründe zur Durchdringung des „Tuns“ vermittelt), Bewertung von Internetseiten)
g) digitale Lernmedien nutzen (Eingabe von Programmbefehlen (Programmierkonsolen))
i) betriebliche Richtlinien zur Nutzung von Datenträgern, elektronischer Post, IT-Systemen und Internetseiten einhalten
(Datensicherheit beim Herunterladen von Software, Umgang mit SD-Karten)
l) in interdisziplinären Teams kommunizieren, planen und zusammenarbeiten (interdisziplinärer Gruppenaustausch; Informationen,
Lernfortschritte, gegenseitige Hilfestellungen (Diskussionen und Bewertung aller Schritte und Erfolge))
BBP 6
d) Sachverhalte darstellen, Protokolle anfertigen; englische Fachbegriffe in der Kommunikation anwenden
e) Informationen auch aus englischsprachigen technischen Unterlagen oder Dateien entnehmen und verwenden
f) Besprechungen organisieren und moderieren, Ergebnisse dokumentieren und präsentieren
BBP 7
h) Qualifikationsdefizite feststellen, Qualifizierungsmöglichkeiten nutzen
i) unterschiedliche Lerntechniken anwenden
BBP 17
a) einschlägige Sicherheitsvorschriften über das Arbeiten an elektrischen Systemen anwenden
b) Schalt- und Funktionspläne verschiedener Systeme anwenden
c) elektrische Baugruppen oder Komponenten mechanisch aufbauen
(Umgang mit: Bauteilen, SD-Karten, Kabeln und Kleinstspannung)
d) mit Kleinspannung betriebene elektrische Baugruppen oder Komponenten installieren und prüfen
e) funktionsgerechten Ablauf vom Steuerungen überprüfen, bei Störungen Maßnahmen durchführen oder einleiten
Arbeitsform
Gruppenarbeit, ständiger Austausch über den Lernfortschritt in einer berufsübergreifenden Lerngruppe.
(z. B. 1 Industriemechaniker/-in, 1 Elektroniker/-in für Betriebstechnik, 1 Kaufmann/-frau für Büromanagement, 1 Fachinformatiker/-in)
Arbeitsmaterialien
Hardware je Gruppe: 1x Raspberry Pi; 1x kompatible SD/micro SD-Karte; 1x passender Stromanschluss: 1x USB-Kabel;
1x HDMI-Kabel; 1x Gehäuse (optional); 1x Computerbildschirm
Vorgehen/Ablauf/Erläuterung der Arbeitsschritte
Arbeitsschritt 1: Informationsbeschaffung: Was ist ein Raspberry
Pi; Aufbau des Mini-PC und Funktionsweise;
benötigte Zusätzliche Bauteile; Betriebssystem
Arbeitsschritt 2: S oftware auf SD-Karte herunterladen und ins-
tallieren
Abbildung 6: Mini-PC Raspberry Arbeitsschritt 3: Bauteile handhaben, Leitungsverbindungen
Pi (Quelle: IG Metall) herstellen, Inbetriebnahme
Arbeitsschritt 4: Programmierung des Mini-PC
Arbeitsschritt 5: Anschluss und Test
Abbildung 7: Programmierzeile Arbeitsschritt 6: Dokumentation, Erstellen einer Präsentation
für eine Blinkschaltung
(Quelle: IG Metall) Arbeitsschritt 7: Fachgespräch (Abschlussgespräch) in der Lern-
gruppe
Abbildung 8: Verbindung mit
Steckplatine (Quelle: IG Metall)
Organisatorische Hinweise/Ressourcen
Azubi-PCs, Beamer, Tablet-PC, Besprechungsraum, Werkbänke E-Technik, Internet
Weiterführende Informationen
ffCommunity: http://raspberrypiguide.de
ffInternetforen: https://forum-raspberrypi.de/forum
Industrielle Metallberufe | Ausbildung Gestalten 132. Ausbildungsjahr: Planen und Fertigen eines Handygehäuses
Industriemechaniker/Industriemechanikerin
2. Ausbildungsjahr
Berufsbildpositionen Lernfeld
ffBBP 5 a bis l ffLF 7: Montieren von technischen Teilsystemen (Zeitrichtwert
ffBBP 6 c 40 Stunden)
ffBBP 18 a bis l Lernsituation
Betriebliche Lernaufgabe konkrete Aufgabenstellung siehe links (4 UStd.)
Planen und Fertigen eines Handygehäuses.
Diese Aufgabe steht beispielhaft für verschiedene Fertigungsauf-
träge, z. B. komplettes Produkt fertigen, Teilprodukt fertigen oder
individuelle Bearbeitungen am Produkt.
Dauer des betrieblichen Projekts
fünf Tage (durch Definition von Teilaufträgen auch modular
aufbaubar)
Aufgabenstellung Handlungsprodukt/Lernergebnis
Selbstständige Einarbeitung in die Funktionsweise der verschie- ffArbeiten mit Produktionsauftrags- und
denen Bearbeitungsstationen, Erarbeiten und Planen von Ferti- Produktionsleitsystemen, Auftragsplanung, -erstellung und
gungsaufträgen mit anschließender Durchführung der geplanten Durchführung von digitalen Fertigungsaufträgen komplexe
Fertigungsaufträge am Industrie 4.0 Automatisierungssystem Aufgaben verstehen und umsetzen können, Umgang mit
oder am modularen Produktionssystem. Abschließend sind die digitalen Medien
Kontrolle und die Dokumentation in das zur Verfügung gestellte ffeigenständige Kontrolle der geplanten Arbeit durchführen
digitale Arbeitsheft durchzuführen. Dabei stehen Produktions- können
planungen mit Parametrierung, Visualisierung und Vernetzung,
Bewertungskriterien
Big Data mit Datenauswahl und Datenspeicherung zur vollstän-
digen Durchführung der Fertigungsaufträge an einem Industrie ffPlanung, Durchführung der Fertigungsaufträge mit
4.0 Automatisierungssystem oder modularen Produktionssystem Produktionsauftrags- und Produktionsleitsystemen sowie
im Vordergrund. anschließender Funktionskontrolle und Qualitätssicherung
inkl. digitaler Dokumentation
Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten
Im Zeitrahmen:
ff5a, 18a) auftragsbezogene und technische Unterlagen unter Zuhilfenahme von Standardsoftware analysieren und auswerten
ff5l, 6c) in interdisziplinären Teams kommunizieren, planen und zusammenarbeiten
ff5b, f, g, i, 18b) auftragsbezogene Recherche und Analyse von Daten und Dokumenten in digitaler Form von einem internen
Dateiserver oder aus dem Internet, dabei Richtlinien zur Nutzung des Internets und IT-Systemen einhalten
ff5d, i) Anwendung von IT-Systemen zur Auftragsplanung und Auftragsabwicklung. Richtlinien zur Nutzung von IT-Systemen
einhalten
ff5c, 18d, f, h, i, k, l) selbstständige Auftragsdurchführung, Auftragsprüfung und eventuelle Korrektur mit anschließender
Dokumentation
Arbeitsform
Kleingruppen (empfohlen in 2er-Gruppen) je Station am Produktionssystem. Darin sind zwei Stapelmagazine, eine Messstation, eine
Bohrstation, eine Pressstation, eine Heizstation, eine Wendestation und eine Abladestation inbegriffen. Diese Applikationsstationen
sind jeweils auf einem Transportband montiert. Die Kleingruppen arbeiten sich in die Funktionsweise der Bearbeitungsstationen
ein, planen eigenständig einen Fertigungsauftrag und führen diesen an dem Industrie 4.0 Automatisierungssystem oder am modu-
laren Produktionssystem aus.
Arbeitsmaterialien
Industrie 4.0 Simulationssystem oder modulares Produktionssystem, digitale Quick-Guides für die jeweilige Fertigungsstation und
die jeweiligen Fertigungsaufträge, z. B. auf Basis von QR-Codes oder digitaler Herstellerunterlagen
Organisatorische Hinweise/Ressourcen
Mobiles Endgerät (Tablet/Smartphone), Simulationsfabrik, Lernmanagementsystem (alternativ: Dateienserver)
Weiterführende Informationen zu folgenden Themen aus dem Internet oder aus digitalen Herstellerunterlagen
Industrie 4.0, individuelle Fertigung, Vernetzung, Big Data, cloudbasierende Fertigungssysteme, Produktionsplanungs- und Produk-
tionsleitsysteme, QR-Code, RFID
14 Ausbildung Gestalten | Industrielle MetallberufeVorgehen/Ablauf/Erläuterung der Arbeitsschritte
ffDie Lernenden erhalten den Arbeitsauftrag/Fertigungsauftrag:
schwarzes Handy-Gehäuse, bestehend aus Front- und
Rückschale, planen und fertigen.
ffDabei sind folgende Arbeitsschritte zu planen und zu
parametrieren:
●●Frontschale: Positionsprüfung und beidseitig bohren
●●Pressdauer: 5s
●●Presskraft: 60N
●●Heizzeit: 6s
Abbildung 9: Arbeitsauftrag (Quelle: Daimler AG)
●●Heiztemperatur: 40°C
●●Werkstück wenden
●●Ausgabe zur anschließenden Kommissionierung: rechte
Ausgaberutsche
ffDie Lernenden haben sich in die Funktionen der
verschiedenen Fertigungsapplikationen einzuarbeiten (z. B.
Bandansteuerung und Applikationsmodule). Hierfür können
Quick-Guides durch Scannen von QR-Codes aufgerufen
werden oder Internetseiten der Systemlieferanten verwendet
werden.
Abbildung 10: Scan eines QR-Codes (Quelle: Daimler AG)
ffMithilfe des Quick-Guides und des digitalen Arbeitshefts
können die Lernenden für ihren Fertigungsauftrag die
einzelnen Fertigungsschritte planen. Dabei sind Ablauf und
Zusammenarbeit der einzelnen Bearbeitungsstationen zu
berücksichtigen.
Abbildung 11: Digitales Arbeitsheft (Quelle: Daimler AG)
ffAn den entsprechenden Bearbeitungsstationen des
modularen Produktionssystems können die geplanten
Fertigungsschritte in das Produktionsauftrags- und
Produktionsleitsystem eingepflegt werden (z. B.
Stapelmagazin, Bohrstation, Heizstation, Pressstation,
Abladestation).
Abbildung 12: Einpflege der Fertigungsschritte (Quelle: Daimler AG)
ffDurch Abarbeiten des Fertigungsauftrages können die
geplanten Fertigungsschritte (siehe Schritt 1) überprüft
werden.
ffAnschließend erfolgt die Funktionskontrolle, die
Qualitätssicherung und die digitale Qualitäts- und
Auftragsdokumentation.
Abbildung 13: Funktionskontrolle (Quelle: Daimler AG)
Werkbank 4.0 (2. Ausbildungsjahr)
Vorlage betriebliches Projekt
Industrielle Metallberufe | Ausbildung Gestalten 154 Zusatzqualifikationen
Impulse für die Aufnahme von Zusatzqualifikationen kamen ffSystemintegration,
branchenunabhängig von Unternehmen, die einen besonde- ffProzessintegration,
ren Qualifizierungsbedarf als Folge der Digitalisierung und ffAdditive Fertigungsverfahren und
von Industrie 4.0 sehen. Unabhängig von Technologielevel ffIT-gestützte Anlagenänderung.
und Firmengröße kamen dabei immer wieder Wünsche nach
weiterführenden digitalen Kompetenzen auf. Die für die industriellen Metallberufe beschriebenen Zusatz-
qualifikationen sind optionale On-top-Angebote, in denen
Optional wählbare Zusatzqualifikationen wurden bei der über das Berufsbild hinausgehende weiterführende Fertig-
Novellierung des Berufsbildungsgesetzes im Jahre 2005 ein- keiten, Kenntnisse und Fähigkeiten erworben werden kön-
geführt. Damit verband sich das Ziel, bereits im Rahmen der nen. Sie adressieren zentrale Handlungsfelder von Indust-
Ausbildung weiterführende Fertigkeiten, Kenntnisse und rie 4.0, sind berufsübergreifend beschrieben und verstehen
Fähigkeiten vermitteln zu können. Diese Kompetenzen ge- sich als kurzfristig realisierbares Angebot im Kontext eines
hören ausdrücklich nicht zu den Mindestinhalten des jewei- betrieblichen Qualifizierungsbedarfs.
ligen Ausbildungsberufsbildes und müssen als Zusatzquali-
fikationen gesondert geprüft und bescheinigt werden. Ziel ist es, einen Standard zu setzen, der bundesweit nachge-
fragt, qualitätsgesichert und vergleichbar geprüft wird. Der
Im Rahmen der Modernisierung der industriellen Metallbe- Deutsche Industrie- und Handelskammertag (DIHK) und die
rufe wurde dieses Element genutzt und die nachfolgenden Industrie- und Handelskammern (IHK) geben zum formalen
Zusatzqualifikationen in die Verordnung über die Berufsaus- Ablauf der Prüfung gemeinsam einen Leitfaden für die Ausbil-
bildung der industriellen Metallberufen aufgenommen: dungsbetriebe und Prüfungsausschüsse heraus [ Kapitel 5].
Metallberufe Mechatroniker/-in Elektroberufe
Prozessintegration Programmierung Programmierung
Systemintegration IT-Sicherheit IT-Sicherheit
IT-gestützte Anlagenänderung Digitale Vernetzung Digitale Vernetzung
Additive Fertigungsverfahren Additive Fertigungsverfahren
Abbildung 14: Übersicht Zusatzqualifikationen
Optionale Zusatzqualifikationen
(Zeitrahmen je 8 Wochen)
Einsatzgebiete
Ausbildungszeit 3, 5 Jahre
berufsspezifische Systemintegration (Konfigurierung,
Fachqualifikationen Codierung)
21 Monate Prozessintegration (Produktion und Logistik)
Additive Fertigungsverfahren (Modellieren,
Vorbereiten, Fertigen)
integrative Vermittlung IT-gestützte Anlagenänderung (Datensätze,
Prozessparameter)
gemeinsame
Kernqualifikationen
21 Monate
Abbildung 15: Zusatzqualifikationen Metallberufe (Quelle: ZVEI, überarbeitet)
16 Ausbildung Gestalten | Industrielle MetallberufeDie Zusatzqualifikationen geben den im Digitalisierungspro- der Erweiterung oder Optimierung von Produktionsanlagen
zess unterschiedlich aufgestellten Betrieben die Möglichkeit, erforderlich sind. Oftmals werden Anlagen nicht ersetzt,
gezielt Kompetenzen für den digitalen Wandel aufzubauen. sondern um neue Funktionen erweitert („Retrofit“).
Diese optionalen und gesondert zertifizierten Ausbildungs-
inhalte sind zugleich ein attraktives Angebot für Auszubil- Die zusätzlichen Komponenten können dabei Automatisie-
dende, ihre Qualifikationen um neue, besonders nachge- rungen optimieren, aber auch Daten für weitere Prozesse lie-
fragte Kompetenzen zu erweitern. Die Zusatzqualifikationen fern. Somit wird die Möglichkeit geschaffen, Maschinen und
verbessern darüber hinaus die Startmöglichkeiten für die Anlagen in moderne IT-Infrastrukturen einzubetten. Weite-
berufliche Weiterbildung der Fachkräfte. re Gründe können die Steigerung der Produktqualität, aber
auch das Erreichen einer höheren Effizienz der Anlage sein.
Die Herausforderung dabei ist, die zusätzlichen Komponen-
4.1 Zusatzqualifikation ten (Sensorik, Aktorik) möglichst nahtlos in das bestehende
System mechanisch, elektronisch und informationstech-
Systemintegration
nisch zu integrieren.
Unter Systemintegration versteht man alle Aktivitäten zur In der folgenden Übersicht 4 werden die zu vermittelnden
Einbindung von Komponenten und Systemen in Maschinen Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten als Teil der Zusatz-
und Anlagen, angefangen von der Anforderungsdefinition qualifikation stichwortartig und beispielhaft erläutert.
über die Lösungsauswahl und Inbetriebnahme bis hin zur
Erprobung. Das nachfolgend an dem Modell der vollständigen Handlung
orientierte Projekt ist als Beispiel zu verstehen und kann für
Mit der Zusatzqualifikation „Systemintegration“ werden die Ausbildung im Rahmen der Zusatzqualifikation System-
Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten vermittelt, die bei integration genutzt werden.
Übersicht 4: Zusatzqualifikation Systemintegration
Teil der Zusatzqualifikation/ zeitliche
Lfd.
zu vermittelnde Fertigkeiten, Erläuterungen Richtwerte
Nr.
Kenntnisse und Fähigkeiten in Wochen
1 Analysieren von technischen Aufträgen und Entwickeln von Lösungen
a) Ist-Zustand von zu verbindenden Teil- ffInformationen sammeln
systemen analysieren und auswerten ffNormen beachten
und Systemschnittstellen identifizieren ffSchnittstellen, z. B.
●●pneumatisch
●●elektrisch
●●mechanisch
●●digital
ffKompatibilität berücksichtigen
ffDatenprotokolle erstellen
b) technische Prozesse und Umge- ffLasten-/Pflichtenheft abgleichen
bungsbedingungen analysieren und ffCheckliste für die Inbetriebnahme erstellen
Soll-Zustand festlegen
8
c) Lösungsvarianten zur Systemintegrati- ffLösungsvarianten erstellen und mit selbstdefinierten
on erarbeiten, bewerten und abstim- Kriterien beurteilen
men und dabei sowohl Spezifikationen ffKriterien, z. B.
berücksichtigen als auch technische ●●Kosten
Bestimmungen und die betrieblichen ●●Zuverlässigkeit
IT-Richtlinien einhalten ●●Lebenserwartung
●●Arbeitssicherheit
ffgeeignete Variante im Team auswählen
d) Vorgehensweise und Zuständigkeiten ffZuständigkeiten im Team entsprechend der
bei Installationen und Systemerpro- Qualifikationen festlegen
bungen festlegen ffVorgehensweise grafisch darstellen (Fluss-,
Balkendiagramm)
Industrielle Metallberufe | Ausbildung Gestalten 17Teil der Zusatzqualifikation/ zeitliche
Lfd.
zu vermittelnde Fertigkeiten, Erläuterungen Richtwerte
Nr.
Kenntnisse und Fähigkeiten in Wochen
2 Installieren und Inbetriebnehmen von cyberphysischen Systemen
a) mit Kleinspannung betriebene Hard-
warekomponenten installieren und
Softwarekomponenten konfigurieren
b) S ysteme mittels Software zu einem ffSoftware mit mechatronischen Systemen verbinden,
cyberphysischen System vernetzen z. B.
●●Kamerasoftware mit Werkstückerkennung
●●Barcodereader
●●Sensoren
●●Aktoren
ffNetzwerkintegration veranlassen oder durchführen
c) Systeme mit Hard- und Softwarekom- ffTestbetrieb planen - Checkliste nutzen
ponenten in Betrieb nehmen ffTestbetrieb durchführen
d) Störungen analysieren und systemati- ffTestbetrieb bewerten
sche Fehlersuche in Systemen durch- ffggf. Fehlerbeseitigung durchführen bzw. organisieren
führen und dokumentieren
e) Systemkonfiguration, Qualitätskontrol- ffProgramme, Parameter dokumentieren und sichern
len und Testläufe dokumentieren ffStresstest
ffInbetriebnahmeprotokoll/Testprotokoll
ffAnlagendokumentation anpassen
Beispiel betriebliches Projekt: Bilderkennung von Teilen
Aufgabenstellung:
In der Vergangenheit kam es aufgrund fehlerhaft positionierter Werkstücke häufig zu Störungen der Anlage. Zur Vermeidung
dieser Störungen soll eine berührungsfreie Lösung für die Erkennung der Werkstücklage in das System integriert werden. Nach
erkannter fehlerhafter Lage soll ein zu definierender Signalfluss zur Ausschleusung oder Lagekorrektur des Werkstücks führen.
Informieren
ffLokalisation der Störung (z. B. mittels Störungsprotokollen, Kundengesprächen)
fftechnische Dokumente der Anlage und Komponenten (z. B. Schnittstellen,
physikalische Gegebenheiten, Medien) sichten
ffZeitfenster für Umbaumaßnahme in Erfahrung bringen
ffInformationen zu Entscheidungsträgern, Prozessschnittstellen und
Änderungsberechtigungen einholen
ffIT-Protokolle, freie Anschlüsse, Spannungsversorgung berücksichtigen
ffAbnahmebedingungen klären
ffInformationen zu infrage kommenden Komponenten einholen
Planen
ffArbeits- sowie Meilensteinplan erstellen
ffErkennungssystem auswählen und Kommunikation mit Stakeholdern, z. B.
Infrarotsensoren, Digitalkamera, Laserscanner sicherstellen
fftechnische Dokumentation für die Anlagenerweiterung anfertigen
ffBestelllisten und Kostenplan anfertigen
Abbildung 16: Erkennungssystem
(Quelle: ATeB)
18 Ausbildung Gestalten | Industrielle MetallberufeEntscheiden
ffKamerasystem mit IP-Protokoll RJ45 Schnittstelle und 12V Betriebsspannung (aufgrund
der höheren Flexibilität, geometrischer Gegebenheiten und technischen Daten der
Anlage) auswählen
ffgeplante Änderungen mit Entscheidungsträgern abstimmen
ffFreigabe zur geplanten Systemintegration einholen
Durchführen
ffErkennungssystem nach Sicherung der Anlage montieren
ffSystemkomponenten elektronisch und informationstechnisch nach betrieblichen
Richtlinien justieren und in Betrieb nehmen
ffkonfiguriertes System in die Gesamtanlage integrieren
ffAnlage in Abstimmung mit den Anlagenverantwortlichen („Testbetrieb“) wieder in
Betrieb nehmen
ffProbelauf der Anlage und Feinjustage durchführen
ffAbnahme vorbereiten
Abbildung 17: Integration in die Anlage
ffAnlagendokumentation vervollständigen und Änderungen dokumentieren
(Quelle: ATeB)
Kontrollieren
ffAbnahme der Anlage mit Anlagenverantwortlichen durchführen
ffAbnahmeprotokoll anfertigen
ffgeänderte Dokumentation übergeben
ffgeänderte Anlage übergeben
Abbildung 18: Abnahmeprotokoll
(Quelle: ATeB)
Bewerten
ffErgebnisse in den Wochen nach der Inbetriebnahme, z. B. durch Beobachtung und
Dokumentation der Prozessstabilität, bewerten
Weitere Beispiele aus dem betrieblichen Umfeld können sein: Der aus der Softwareentwicklung bekannte Ansatz der Sys-
temmodellierung wird auf das mechatronische Gesamtsys-
ffIntegration von QR-/Barcode- oder RFID-Readern zur Steu- tem übertragen. Im Vordergrund steht dabei die konsequen-
erung eines Fertigungsprozesses („Intelligente Teile“); te Verbindung von Anforderungen, Produktbeschreibung
ffIntegration „intelligenter Module“ zur Erfassung von Pro- und Test auf den unterschiedlichen Reifegradstufen und
zessdaten wie z. B. Temperaturen, Drücke, Verbräuche; Detaillierungsebenen.
ffEinsatz von Frequenzumrichtern bei elektrischen An-
trieben zur Einsparung von Energie und zur Vernetzung Im Unterschied zur reinen Software-Applikation besteht
untereinander (Synchronisation). bei eingebetteten Systemen eine enge Wechselwirkung zwi-
schen Software, Elektronik und Hardware. Eine unkontrol-
lierte und nicht abgestimmte Softwareänderung kann daher
4.2 Zusatzqualifikation dazu führen, dass das Gesamtsystem nicht mehr oder nur
fehlerhaft funktioniert.
Prozessintegration
Mit der Zusatzqualifikation „Prozessintegration“ werden
Bei der Prozessintegration sollen neue oder ergänzende Ele- Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten vermittelt, die bei
mente in die Steuerung von komplexen mechatronischen der Erweiterung oder Optimierung von eingebetteten Syste-
Systemen so genannten „Embedded Systems“ (eingebettete men (Embedded Systems) erforderlich sind.
Systeme) aufgenommen werden.
In der folgenden Übersicht 5 werden die zu vermittelnden
An der Entwicklung bzw. Erweiterung eingebetteter Systeme Fertigkeiten, Kenntnisse und Fähigkeiten als Teil der Zusatz-
sind unterschiedliche Fachdisziplinen (z. B. Mechatronik, qualifikation stichwortartig erläutert.
Metalltechnik und Informatik) beteiligt. Die hier agierenden
Fachkräfte müssen nicht nur unterschiedliche Arbeitsabläu-
fe aufeinander abstimmen, sondern auch die spezifischen
Fachsprachen berücksichtigen.
Industrielle Metallberufe | Ausbildung Gestalten 19Übersicht 5: Zusatzqualifikation Prozessintegration
Teil der Zusatzqualifikation/ zeitliche
Lfd.
zu vermittelnde Fertigkeiten, Erläuterungen Richtwerte
Nr.
Kenntnisse und Fähigkeiten in Wochen
1 Analysieren und Planen von digital vernetzten Produktionsprozessen
a) Produktionsprozesse analysieren ffvor- und nachgelagerte Schritte analysieren
ffEinflussgrößen und deren Auswirkungen beschreiben
ffSchnittstellen-Analyse
ffIst-Zustand ermitteln
b) Anpassung der Produktion sowie der ffVeränderung des Prozesses, z. B. Varianten des Pro-
Handhabungs-, Transport- oder Iden- dukts durch Material-, Form-, Stückzahländerung
tifikationssysteme planen ffIntegration von neuen Typen, Produktionsverfahren,
Varianten in bestehenden Prozessen
c) Prozessänderungen planen und hin- ffÄnderungen von Vorrichtungen, Taktzeiten, Logistik
sichtlich vor- und nachgelagerter planen
Bereiche bewerten sowie die Zustän- ffSchnittstellen bewerten
digkeiten im Team abstimmen ffZuständigkeiten im interdisziplinären Team abgrenzen
d) Spezifikationen, technische Bestim- ffBeachten von z. B.
mungen und betriebliche IT-Richtli- ●● CE-Konformität
nien bei Prozessänderungen beachten ●● elektromagnetische Verträglichkeit
●● Gefährdungsbeurteilung
●● Herstellervorschriften
●● Produktspezifikationen
ffSachverständige einbeziehen
2 Anpassen und Ändern von digital vernetzten Produktionsanlagen
a) geplante Prozessabläufe simulieren ffSimulationsprogramm, z. B.
●●
Bewegungssimulation (Roboter)
●●
Kollisionsprüfung 8
ffHandbetrieb, z. B. über ein HMI den Portallader per
Hand verfahren
b) Auf- und Umbau von Produktionsan- ffmechanischer Umbau, Anpassung von Sensoren/
lagen und die datentechnische Ver- Aktoren
netzung im Team durchführen ffAbstimmung im interdisziplinären Team
c) S teuerungsprogramme im Team än- ffProgramme anpassen
dern, testen und optimieren
3 Erproben von Produktionsprozessen
a) Produktionsverfahren und Prozess- ffTestbetrieb durchführen
schritte, logistische Abläufe und Ferti-
gungsparameter erproben
b) Gesamtprozess kontrollieren, überwa- ffbei der Qualitätssicherung mitwirken, z. B. Messwerte
chen und protokollieren und prozess- aufnehmen, Maschinen- und Prozessfähigkeit feststel-
begleitende Maßnahmen der Quali- len
tätssicherung durchführen
c) Fehler- und Mängelbeseitigung ver-
anlassen sowie Maßnahmen doku-
mentieren
d) Daten des Konfigurations- und Ände- ffProgramme, Parameter dokumentieren und sichern
rungsmanagements pflegen und tech- ffZeichnungsversionen aktualisieren
nische Dokumentationen sichern
e) Prozessvorschriften erstellen ffArbeitsanweisungen erstellen
ffProzessfreigabe veranlassen
Das nachfolgend an dem Modell der vollständigen Handlung orientierte Projekt ist als Beispiel zu verstehen und kann für die
Ausbildung im Rahmen der Zusatzqualifikation „Prozessintegration“ genutzt werden.
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