5G-Lernorte OWL

Projektzeitraum: 01.05.2022 – 31.12.2024

Gefördert durch: Ministerium für Wirtschaft, Industrie, Klimaschutz und Energie des Landes Nordrhein-Westfalen vertreten durch Projektträger Jülich

Ziel des Projektes: Ziel ist es, die Vorzüge und Grenzen der 5G-Technologie für die Ausbildung von gewerblich-technischen und kaufmännischen Berufen zu erforschen, wie beispielsweise Werkzeugmechaniker:innen oder Industriekaufleute. 

Dabei werden konkrete Lernszenarien für das Lernen durch und für 5G entwickelt und in vier Berufskollegs erprobt: dem Carl-Miele-Berufskolleg und dem Reinhard-Mohn-Berufskolleg in Gütersloh sowie dem Richard-von-Weizsäcker-Berufskolleg und dem Ludwig-Erhard-Berufskolleg in Paderborn. Dazu werden Lernfabriken eingerichtet, an denen gewerblich-technische und kaufmännische Auszubildende gemeinsam lernen können.

Darüber hinaus sollen die Lernorte in den Berufskollegs mit der SmartFactoryOWL in Lemgo, einer gemeinsamen Einrichtung des Fraunhofer IOSB-INA und der TH OWL, und den Ausbildungswerkstätten der Unternehmen vernetzt werden. Außerdem sollen die Lernfabriken genutzt werden, um Lehrerinnen und Lehrer, Fachkräfte sowie An- und Ungelernte zu qualifizieren. Mit dem Fraunhofer 5G-Anwendungszentrum und einem eigenen 5G-Campusnetz hat die SmartFactoryOWL seit 2021 ihre entsprechenden Forschungs- und Erprobungsinfrastrukturen ausgebaut.

Projektpartner: OstWestfalenLippe GmbH, Universität Paderborn, Fraunhofer IOSB-INA, Kreis Gütersloh, Kreis Paderborn, Nachwuchsstiftung Maschinenbau, pro Wirtschaft GT, Wertkreis Gütersloh, Beckhoff, Weidmüller, ELHA Maschinenbau, Raumtänzer.

Einblicke in das Projekt:

• Testmessungen mit 5G-Campusnetz aus Lemgo in den Gütersloher Berufskollegs
• Techniktest mit Augmented Reality-Brillen in der SmartFactoryOWL
• Erprobung der außerschulischen Lernsituation "Retrofitting historisch gewachsener Maschinenbestände" in der SmartFactoryOWL
• Erprobung der außerschulischen Lernsituation "Austausch mit Prozessexpertin" in der SmartFactoryOWL

Im Reinhard-Mohn- und Carl-Miele-Berufskolleg sollen im Projekt Lernsituationen auf Grundlage eines 5G-Campusnetzes als Kommunikationstechnologie erprobt werden. Ein 5G-Campusnetz ist ein lokal, privat betriebenes 5G-Mobilfunknetz und dies soll im Projekt mit dem öffentlichen 5G-Netz, welches in den beteiligten Berufkollegs in Paderborn eingesetzt wird hinsichtlich der Möglichkeiten der Erprobung von Lernszenarien verglichen werden. Zur Planung der Ausschreibung des 5G-Campusnetzes in Gütersloh wurde im Februar 2023 mit dem 5G-Campusnetz vom Fraunhofer-Institut aus Lemgo eine Testmessung durchgeführt. Es wurden verschiedene Antennenstandorte getestet und die Signalstärke an verschiedenen Messpunkten in den Gebäuden der Berufskollegs geprüft und auf einer Karte digital festgehalten. 

Im Juli nutzte das 5G-Lernorte OWL-Projektteam der Universität Paderborn/ SICP und des Fraunhofer IOSB-INA das 5G-Campusnetz der SmartFactoryOWL um erste Erfahrungen mit der Nutzung der Augmented Reality-Brillen im 5G-Netz zu machen und mögliche Anwendungsszenarien zu testen. Dabei wurde der Fokus auf die technische Inbetriebnahme und die Übertragungsqualität gelegt.

Für die Erprobung der außerschulischen Lernsituation „Retrofitting historisch gewachsener Maschinenbestände“ sind Schüler:innen des Richard von Weizsäcker Berufskollegs in Paderborn am 14.12.2023 nach Lemgo in die SmartFactoryOWL gekommen. Der Auftrag der Schüler:innen war es, sich über die Möglichkeiten der Erweiterung einer Maschine ihres Berufskollegs (einer Standbohrmaschine von 1976) zu erkundigen und erste Ideen einer möglichen Retrofit-Umsetzung zu entwickeln. Dabei konnten Sie auf die Expertise von Mitarbeitenden des Fraunhofer IOSB-INA zurückgreifen. Zunächst wurde in einem Theorieblock auf Industrie 4.0 Retrofit, 5G allgemein und die Potenziale von 5G im Retrofit eingegangen. In der Übungssituation erstellten die Schüler:innen in Gruppen erste Retrofit-Umsetzungskonzepte für die Standbohrmaschine, die Ergebnisse wurden dann in der Gruppe besprochen. Anschließend wurde den Schüler:innen in einer LabTour durch die SmartFactoryOWL anhand von Demonstratoren Retrofit Umsetzungen gezeigt.  

"Über die 5G-Lernsituationen können wir den Schülern einen praxisnahen Einstieg ins Thema Funktechnologie und in die digitale Welt allgemein bieten, den wir so an der Schule allein nicht darstellen könnten“, freut sich Lehrer Thomas Kruse über die neuen Möglichkeiten. „Heute haben wir etwa gemeinsam erarbeitet, welche Daten wir mit welchen Sensoren an der Standbohrmaschine erfassen können – und wie die Daten dann per 5G übertragen werden. Dabei hat sich gezeigt, dass hinter industriellem 5G deutlich mehr steckt als nur mobiles Internet auf dem Handy.“ 

Die entwickelten Ideen zu der Retrofit-Umsetzung der Standbohrmaschine des Berufskollegs in Paderborn könnten nun im Unterricht weiterverfolgt werden.

Für die Erprobung der außerschulischen Lernsituation „Austausch mit Prozessexpertin“ haben sich Schüler:innen des Ludwig-Erhard Berufskollegs in Paderborn am 27.02.2024 virtuell nach Lemgo in die SmartFactoryOWL geschaltet. Diese außerschulische Lernsituation ist der schulischen Lernsituation „Fertigungsverfahren 4.0“, in der das Optimierungspotenzial des Fertigungsverfahrens im Berufskolleg gefertigten Bluetooth-Lautsprecherboxen geprüft und bewertet werden soll, untergeordnet. Es wird durch Expertin Nissrin Perez ein Einblick in den Fertigungsprozess der CUNA Realproduktion in Lemgo gegeben.

Die Schulklasse verbindet sich über einen 5G-Livestream remote aus dem Klassenraum mit der SmartFactoryOWL in Lemgo. Hier stellt Nissrin Perez, Mitarbeitende des Fraunhofer Instituts aus Lemgo, die CUNA Realproduktion vor. Anhand der vollumfänglich digitalisierten und transparenten Produktion wird den Schüler:innen der Fertigungsprozess der CUNA Mehrwegbecher demonstriert und erklärt. Dabei wird auch auf die Themen Automatisierung und Digitalisierung im Kontext von Industrie 4.0 eingegangen. Während der Lernsituation können die Schüler:innen mit Frau Perez interagieren und Fragen stellen. Mit den gewonnenen Informationen kann die Aufgabenstellung der übergeordneten Lernsituation „Fertigungsverfahren 4.0“ weiterbearbeitet werden.

Während der außerschulischen Lernsituation wird die 5G-Technologie wird als Kommunikationsmedium zur Übertragung der Bild- und Tonspur verwendet. Die SmartFactoryOWL verfügt über ein 5G-Campusnetz, welches für die Durchführung der Lernsituation verwendet wird. Die Schulklasse verbindet sich über das öffentliche 5G-Mobilfunknetz.