Industrielle Wettbewerbsfähigkeit steht in direktem Zusammenhang mit der Aus- und Weiterbildung von Fachkräften und Studierenden. Neben theoretischen Grundlagen ist dabei vor allem Praxiswissen im Hinblick auf digitalisierte und vernetzte Fertigungsprozesse gefragt. Virtuelle Lernfabriken, die auf 3D-Simulationsplattformen basieren, bieten im Bereich Industrie 4.0 neue Möglichkeiten. So auch die Mechatronic Simulation Wall (MSW) von MHJ Software. Sie ist ein Spiegelbild realer mechatronischer Systeme und kann bis zu vier unterschiedliche Stationen umfassen: Magazin, Bearbeitung, Qualitätssicherung und Sortierung. Eine solche Konfiguration bietet die Möglichkeit, jede Station individuell zu programmieren oder das gesamte System in Betrieb zu nehmen, was vielfältige Lernszenarien mit unterschiedlicher Komplexität erlaubt.

Vier Stationen simulieren die Fertigung

Die MSW besteht aus vier Bildschirmen, die jeweils mit einem Mini-PC verbunden sind. Die PCs sind miteinander vernetzt; auf jedem läuft eine erweiterte Version der Software PLC-Lab 3D Player. Außerdem ist jeder PC mit einer physischen SPS verbunden oder nutzt eine Software-SPS, wie PLCSIM Advanced. Die vier Stationen der Lernfabrik simulieren die Fertigung zylindrischer Werkstücke unterschiedlicher Materialien von der Anlieferung der Rohlinge über Bearbeitung und Prüfung bis hin zur Sortierung.

Die einzelnen Stationen können von verschiedenen Teams bearbeitet werden. Jedes Team entwickelt das Steuerungsprogramm für die eigene Station, also zum Beispiel für das Magazin, die Bearbeitung, die Prüfung und Sortierung oder die Lagerung. Da die Schwierigkeitsgrade unterschiedlich sind, können Dozenten die Teams je nach Leistungsstand einsetzen. Dabei kann jede Station unabhängig konfiguriert sein, eine kann beispielsweise mit einer S7-Steuerung gekoppelt werden, während eine andere eine Codesys- oder Bradley-Steuerung nutzt. Wird die MSW im Informatikunterricht genutzt, lassen sich Stationen auch direkt mit der Python-Programmiersprache steuern.

Außer den vier Stationen der vernetzten Fertigungslinie enthält die MSW auch kleinere, autarke Simulationsmodelle mit unterschiedlichen Schwierigkeitsgraden.

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Sind die Steuerungsprogramme fertig, testet jedes Team seine Station unabhängig von den anderen Stationen mit Hilfe der 3D-Simulation. Funktionieren die einzelnen Stationen, kann die Lernfabrik als Gesamtsystem simuliert werden. In dieser Phase tauschen dann die vier 3D-Simulationen Daten aus, um einen durchgängigen Materialfluss zu gewährleisten.

Ab 2025 wird es mit der neuen Software PLC-Lab 3D-Studio möglich sein, eigene 3D-Simulationen aus CAD-Daten zu erstellen. So können dann zum Beispiel angehende Konstrukteure die CAD-Modelle erstellen, während Auszubildende im Bereich Mechatronik, Elektrotechnik oder Automatisierung die Programmierung übernehmen.