Modulare Schulung für Industrie 4.0

Das „WerkerLab“ entwickelt ein Schulungskonzept für Lösungen auf dem Weg zu Industrie 4.0 – angepasst an den individuellen Wissensstand in mittelständischen Unternehmen und die zeitliche Verfügbarkeit von Facharbeitern. Das Ziel des Projektes? Qualifikationslücken im Bereich von CAX-Prozessen entlang einer Prozesskette müssen geschlossen worden. Die WBA Aachener Werkzeugbau Akademie GmbH bringt ihr Experten- und Branchenwissen aus Anwendersicht in das Projekt mit ein und hilft so, den Umgang mit Veränderungen durch digitale Lösungen der produzierenden Industrie aktiv zu gestalten.

Um mit der zunehmenden Prozess- und Produktkomplexität im Zuge der Digitalisierung sowie Vernetzung von Prozessen, Systemen und Maschinen Schritt zu halten, sind effiziente Aus- und Weiterbildungsangebote für Facharbeiter, vor allem für kleine und mittlere Unternehmen (KMU), von hoher Bedeutung.

Nur so können Facharbeiter eine hohe Profitabilität und hohe Maschinenlaufzeiten sicherstellen. Mit dem „WerkerLab“-Projekt soll genau das eingeführt werden: Passgenaue Qualifizierungsformate, die Facharbeiter für die Anwendung neuer Produktionsweisen fit machen. Die konkrete Herangehensweise? Im Forschungsprojekt entsteht ein innovatives, interdisziplinäres sowie praxisnahes Schulungskonzept – einzusetzen im Anwendungsfall „CAM-Programmierung“. Eine flexible Adaptierung an den individuellen Wissensstand und die zeitliche Verfügbarkeit der Teilnehmer soll möglich werden. Die Lerninhalte mit direktem Praxisbezug stehen den Schulungsteilnehmern digital, in einzelnen Modulen und in verschiedenen Lernformen zur Verfügung.

Die Schulungsinhalte basieren auf einer KMU-gerechten Bedarfs- und Profilerhebungsmethodik. Die Zielgruppe bilden Facharbeiter mit einer Grundausbildung als Industriemechaniker, Zerspanungsmechaniker oder ähnlichen Berufsbildern, kurz „Werker“. Ziel des Schulungskonzeptes ist nicht die Umschulung komplett fachfremder Arbeitskräfte. Vielmehr steht die Weiterbildung zur CAM-Programmierung von 3- und/auf 5-Achs-Fräsmaschinen im Fokus. Die Definition idealtypischer Arbeitsvorgänge und daraus entstehende Kompetenzprofile dienen als Grundlage für die Erarbeitung der Schulungskonzepte. Das Fazit: Die manuelle Bedienung der Fräsmaschinen gelingt in der Regel einwandfrei. Probleme bereitet vielen Werken vielmehr die Programmierung im komplexen CAM-System.

Bereits das Öffnen eines CAM-Programms, um eine CAM-Simulation zu starten, liegt oftmals außerhalb der Fachkompetenz. Doch genau das ist unabdingbar. Vor allem in der Lohnfertigung, in der ein Großteil der zu fertigenden Teile hoch komplexe Einzelaufträge sind, ist eine Programmierung anspruchsvoller Mehrachsenbearbeitungen oder Freiformflächen an der Maschine durch Werker kaum realisierbar. Der Fokus bei der Erarbeitung des Schulungskonzeptes liegt daher darauf, dass Werker in die Lage versetzt werden, ein CAM-Programm in unterschiedlichen Ausmaßen autark bedienen zu können.

Das Schulungskonzept basiert aufgrund der verschiedenen Vorkenntnisse der Teilnehmer auf drei Qualifikationsstufen. Ein Online-Fragebogen ermittelt die Qualifikationsstufe der Werker und baut auf dem bestehenden Wissensstand – Fähigkeit, ein CAM-Programm zu öffnen (Stufe 1); Fähigkeit, bestehende CAM-Programme zu ändern (Stufe 2); Fähigkeit, Bearbeitungsreihenfolgen zu ändern und einfache CAM-Programme zu erstellen (Stufe 3) – auf. Der Einsatz einer solchen digitalen Lösung ermöglicht die Einbettung von Videosequenzen einzelner CAM-Simulationsabläufe. So können Fehler in der Simulation aufgedeckt und Lösungs- und Korrekturvorschläge erarbeitet werden. Basierend auf den Befragungsergebnissen kann anhand von Kompetenzprofilen für den prototypischen CAM-Nutzer eine zielgerichtete Eingruppierung des Werkers in eine der oben genannten Lernstufen erfolgen, um einen angepassten Einstieg in die CAM-Ausbildung zu gewährleisten.

Der konkrete Schulungsgegenstand: Ein typisches Maschinenbauteil, das mit 3+2-Bearbeitungen hergestellt werden kann, und ein Werkzeugschieber aus dem Formenbau als Simultanbearbeitungsteil. So können Werker in der Schulung gemäß ihren individuellen Fähigkeiten die Referenzbauteile programmieren und sich der steigenden Komplexität nähern. Ein spezieller Anreiz am Schulungsformat teilzunehmen, ist vor allem ein Gamification-Ansatz. Er soll dem Konzept einen besonderen Anreiz verleihen. Teilnehmende Werker sollen entlang des Lernprozesses über Fortschritt und Zielerfüllungsgrad informiert und im Sinne eines Punktesystems zur Freischaltung weiterer Lerninhalte im CAM-System belohnt werden. Je größer der Lernerfolg, desto mehr zusätzliche Angebote werden verfügbar. Auf spielerische Weise kann so ein Anreiz geboten werden, die eigenen Fähigkeiten kontinuierlich zu steigern und eine Qualifizierung zum CAM-Programmierer zu erreichen. Eine systematische Risikoanalyse zeigt zusätzlich an, welche Schäden an Bauteilen, Werkzeugen oder gar Maschinen durch Fehlbedienung entstehen können und bietet zusätzliche Hilfestellung.

Nach der Pilotierung des im Forschungsprojekts „WerkerLab“ entwickelten Schulungskonzepts, wird eine Evaluation bei einem Endanwender durchgeführt. Zukünftig soll das Konzept auch exemplarisch für die Erarbeitung weiterer „WerkerLabs“ in themenübergreifenden und fachfremden Branchen dienen.