Příklad dobré praxe: Na cestě za vzděláváním 4.0 v oboru mechatronik u firmy Krone. Čtvrtý díl seriálu BIBB přibližuje, jak se v praxi daří realizovat vzdělávání 4.0. Výroba zemědělských strojů ve firmě Bernard Krone GmbH ve Spelle i stroje samotné podléhají narůstající digitalizaci.
Návštěva v Spelle, kde jsou vzděláváni žáci v oboru mechatronik ukázala, jak se firmě daří přizpůsobit vzdělávání měnícím se požadavkům průmyslu 4.0.
Strojírenský podnik Bernard Krone GmbH & Co. KG se sídlem ve Spelle (Dolní Sasko) vyrábí zemědělské stroje pro sklízení krmiva. Produkty jsou prodávány na celém světě. V okresu Emsland patří firma Krone k jednomu z největších zaměstnavatelů. Závod ve Spelle zaměstnává v současné době kolem 2000 pracovníků.
Více informací o podniku Krone
Výrobní procesy v rámci automatizované produkce jsou stále více digitalizovány a propojovány – průmysl 4.0 ovlivňuje výraznou měrou také podnik ve Spelle. Změna se netýká pouze výrobních procesů, také vyráběné zemědělské stroje jsou stále více digitálně propojeny s komplexními systémy řízení zemědělských podniků (Farm Management System). Nejde pouze o jednoduchou obsluhu strojů nebo řízení a správu vozového parku, ale i o zpracování dat týkajících se výnosů, správu dat a fakturaci.
Na pracovišti ve Spelle poskytuje Krone odbornou přípravu celkem 38 žákům v oboru mechatronik. Většina z nich již má zkušenosti s opravami zemědělských strojů, které získali na rodinných statcích. Tyto praktické zkušenosti jsou v rámci vzdělávání systematicky prohlubovány a rozšiřovány. Centrální roli v rámci vzdělávání u Krone hrají projekty a jejich realizace. Žáci vytvářejí modely, které názorně demonstrují určité funkce zemědělských strojů firmy Krone, které při běžném provozu nelze vidět. Tyto modely, které vznikají v rámci odborné přípravy realizované u firmy Krone, slouží nejen zákazníkům firmy Krone, ale jsou také využívány jako názorné ukázky a výcvikové předměty pro mechaniky a opraváře pracující u obchodníků na celém světě.
Během let se podařilo vybavit řadu školicích středisek cvičnými pracovišti a stanovišti s modely, které vznikly v rámci samotné odborné přípravy. Zde se pak mohou například řidiči učit řídit zemědělské stroje a ovládat všechny jejich funkce. Učni mají k dispozici modely, které jsou vybavené funkcemi pro simulaci poruch, díky tomu si mohou osvojit správnou obsluhu řídicích jednotek a zadávání pomocí dotykového displeje v případě, že je hlášena porucha.
Vznikl celý „park“ takovýchto modelů. Ty demonstrují, jak fungují například komplexní průřezové modely hydraulických systémů, ale i kompletní motory nákladních aut, které jsou větší než člověk. Všechny tyto modely sestavili a zprovoznili sami žáci. Patří k tomu i dopravní simulátor vybavený nezbytnými řídicími jednotkami a počítači. Mechanici se mohou díky výukovým modelům podívat do „zákulisí“, aniž by byli rušeni kovovými plechy a agregáty. Připraví se tak na řešení nutných oprav. Komplexní látka, kterou si žáci v oboru mechatronik u firmy Krone musejí osvojit, je na základě tvorby výukových modelů rozdělena do smysluplných ucelených a příkladových učebních částí/jednotek. Nejde pouze o to, aby byly do provozu uvedeny všechny mechanické a elektronické komponenty a aby bylo správně provedeno jejich naprogramování. Žáci musejí také přemýšlet, jak vytvořit model tak, aby byly všechny jednotlivé operace a funkce srozumitelné a pochopitelné pro všechny, kteří se na model dívají. Tím, že je nutné osvojenou látku srozumitelně vysvětlit ostatním, se zvyšuje úroveň porozumění osvojené látky. Dalším příkladem, který můžeme představit, je model samonakládacího vozíku. Ten byl vytvořen učni podle originálu a byl doplněn o originální senzory na nápravě a návěsu. Díky tomu lze zvážit sklizeň přímo na vozidle. Výukový model je vybaven originální řídicí jednotkou a displejem, které jsou v kabině každého žacího stroje. Aby bylo možné ověřit naměřené hodnoty, dali žáci model na váhu. Zákazníkům je tedy také možné zároveň předvést a demonstrovat funkčnost a kalibraci váhového mechanismu.
Kompetence orientované na procesy a mezioborová komunikace
Všechny modely jsou vytvořeny v rámci samostatného projektu. Žáci si musejí sami obstarat všechny součástky a potřebné informace. Vše začíná u nákupu potřebných elektronických a mechanických součástek, pokračuje přes získání potřebných informací od strojních vývojářů nebo IT odborníků, vyhledávání na internetu a končí stáhnutím potřebného softwaru a odpovídajících pomůcek z podnikových databank. Učni následně navrhnou výukový model a zhotoví ho v dílnách. Nainstalují a propojí elektronické komponenty s řídicími jednotkami, nahrají software a naprogramují všechny potřebné funkce. V případě, že všechny testy proběhnou v pořádku, mají žáci za cíl zorganizovat odeslání modelu zákazníkovi. Dále musejí daný projekt zdokumentovat, tak aby získané znalosti a dovednosti mohla využívat i další generace učňů. Školitelé na pracovišti mají pouze roli poradců a dávají žákům tipy a rady v případě, že se objeví problémy. Pro samotnou stavbu modelů mají učni k dispozici pracoviště vybavené potřebnými nástroji pro mechaniku a elektroniku ve školicím středisku. Kromě toho mají k dispozici prostory, kde lze provádět svářečské práce a rozsáhlejší odborné pracovní činnosti s kovy. Jedna místnost školicího střediska je vybavena počítači, které lze využít při vyhledávání na internetu, programování a při provádění dokumentace.
Podniková zadání
Projekty jsou využívány také jako podniková zadání pro závěrečnou zkoušku v oboru mechatronik. Svůj vlastní projekt si mohou vybrat společně se školiteli z nabídky různých zadání. Návrhy projektů pocházejí z poptávky zákazníků z Německa, ale i ze zahraničí, zadavatelem může být ale i oddělení vývoje u firmy Krone. Toto oddělení například hledalo řešení návrhu síta pro kukuřičnou siláž. Základem byly výsledky výzkumu týkající se doby protřepání a směru otáčení, ale také potřebné rychlosti síta. Učňové měli za úkol na základě těchto dat vytvořit elektronicky řízený model a zohlednit v něm bezpečnost práce. Při pohybech a otáčení síta nesmí za žádných okolností dojít ke zranění prstů.
Průmysl 4.0
Učni v rámci tohoto projektu uplatnili své odborné znalosti a museli si vyměňovat informace napříč obory. Také v tomto případě si museli nejdříve obstarat potřebná data a informace, ale i vlastní komponenty. Žáci museli nejen smontovat mechanické komponenty, nainstalovat elektronické součástky, ale i propojit a naprogramovat celý výrobní proces pomocí senzorů a aktorů. Na závěr se měl celý výrobní proces ve virtuální podobě odrazit v softwaru, přes který jej lze řídit. Mladí pracovníci si za tímto účelem museli osvojit znalosti programování, a proto absolvovali dodatečné školení. Pomohli jim také žáci oboru programátor a vývojář. Díky tomu byli schopni vytvořit webové rozhraní.
Ve výrobě
Žáci se učí nejen při práci na projektech, ale také při odborné přípravě v rámci výroby, tak aby měli stále přehled o celkovém kontextu výroby. Proto pracují ve dvouměsíčních blocích na různých stanovištích výrobní linky pro zemědělské stroje a také v oblasti zajištění kvality. Na pracovištích výrobní linky jsou k dispozici obrazovky. Zde si mohou mladí učni v případě potřeby v databance vyhledat potřebné pracovní postupy. Díky tomu se učí, jak jsou do zemědělského stroje integrovány jednotlivé komponenty a jak je zajištěna souhra všech komplexních částí. Zadání a řešení vnitřního vybavení (zde například baterie a její propojení) si mohou žáci vyhledat na počítači přímo na pracovišti. Na obrazovce jsou pak zobrazeny všechny kroky daného postupu. Učni mají kromě toho k dispozici i příručky s konstrukčními výkresy. Tímto způsobem tak mohou žáci získat přehled o celém výrobním procesu.