Mediensystem OmniControl

Name: Pädagogische Hochschule Freiburg
Gründungsjahr: 1962
Mitarbeiterzahl:
Branche: Berufliche Bildung
Ausgezeichnet: Februar 2016

Kompetenzen

Die Pädagogische Hochschule (PH) in Freiburg ist eine bildungswissenschaftliche Hochschule mit Universitätsstatus. Der Schwerpunkt der Forschung an der Hochschule liegt auf dem Lehren und Lernen in pädagogischen Kontexten und seinen individuellen und institutionellen Bedingungen.
Im Rahmen einer Kooperation zwischen der Hochschule Offenburg und der PH kann das Lehramt für berufliche Schulen mit gewerblich technischer Ausrichtung (u. a. Mechatronik, Elektrotechnik/Informatik) studiert werden. Ein Fokus der Forschung und Lehre am Institut für Berufs- und Wirtschaftspädagogik der PH liegt in der Fachdidaktik der Steuer- und Regelungstechnik.

"Basierend auf den "Fundamentalen Ideen" hinter "Industrie 4.0" sollten betreffende Lehr-/Lernumgebungen so einfach wie möglich, so komplex wie nötig und nicht teuer in der Einführung sowie im Unterhalt sein: Einerseits bleiben bei den immer komplexeren Systemen ggf. sonst Sachverhalte und Funktionen in Lehr-/Lernsituationen unverstanden. Andererseits verfügen Betriebe, Schulen und Hochschulen i. d. R. nur über beschränkte finanzielle und personelle Ressourcen zum technologischen Schritthalten." Dr. Nikolaus Steffen, Institut für Berufs- und Wirtschaftspädagogik

Welche neue Industrie 4.0-Lösung wurde eingeführt?

Das Freeware-Projekt OmniControl wurde als Reaktion des Mangels an geeigneten Mediensystemen für Lehr-/Lernsituationen der Mess-, Steuer- und Regelungstechnik (MSR) im Projektverbund zwischen dem Technischen Bildungszentrum Mitte in Bremen und dem Institut für Berufs- und Wirtschaftspädagogik der PH Freiburg entwickelt. Es stellt im Gegensatz zu hochkomplexen „Ingenieurswerkzeugen“ ein didaktisch reduziertes, einfach zu bedienendes Mediensystem dar, mit dem sich anschaulich und auch altersgerecht vernetzte Steuer- und Regelungsprozesse darstellen und durchführen lassen.

Ein Einsatz von industriellen Programmierumgebungen im Unterrichtskontext lässt sich teilweise nur als „herstellerbezogenes Produkttraining“ charakterisieren, bei dem Aufwand und Nutzen in keinem Verhältnis zueinander stehen, da sich i. A. „Steuerungsproblem“ und „Softwarebedienungsproblem“ unangemessen potenzieren. Es drängt sich hier der Vergleich mit einer „Führerscheinausbildung auf Formel 1-Rennwagen“ auf. OmniControl stellt hingegen das „Steuerungsproblem“ in den Mittelpunkt, mit dem sich beginnend von einfachsten Simulationen logischer Grundschaltungen stufenlos bis hin zu komplexen, ethernetbasierten Client-/Servernetzen (inkl. Hardwareeinbindung) realisieren lassen.

Wie funktioniert die Lösung?

OmniControl besteht aus Hard- und Softwarekomponenten und einer begleitenden Homepage (u. a. zum Download der Software und begleitenden Lehr-/Lernmaterialien). Das Mediensystem ist eine einfach zu bedienende, JAVA-basierte betriebssystemunabhängige Programmier-, Simulations- und Steuerungsumgebung für den MSR-Einstieg.

Mit OmniControl ist die normkonforme Erstellung und Simulation von Schaltungen mittels der Funktionsbausteinsprache (FBS) und – in Abgrenzung zu anderen Mediensystemen – auch in der prozessorientierten Ablaufsprache (AS) möglich. Alle Veränderungen und Prozesse werden grafisch dargestellt und innerhalb der Modellbibliothek wird bereits eine Auswahl an dynamischen Simulationsmodellen angeboten, die die anschauliche Darstellung von Basisproblemen der Mess-, Steuerungs- und Regelungstechnik zulassen.

Die Animation der Modelle umfasst die Steuerung durch Tasten/Schalter/Steller, die Visualisierung der Prozesse durch Darstellung der Zustände (z.B. Aus/An) und der dynamischen Veränderungen (z. B. Schließen/Öffnen des Zugangstors, Hoch-/Runterfahren der Rolltreppe). Ergänzend ist ein Y/T-Schreiber integriert, der das Regelverhalten in Abhängigkeit von der Zeit dynamisch und fortlaufend darstellt. Alle im Editor erstellten Schaltungen können selbstverständlich gespeichert sowie ex- und importiert werden.

Beim Einsatz von OmniControl in Lehr-/Lernsituationen kann auch das TCP/IP basierte industrielle Kommunikationsprotokoll „Modbus“ für die Vernetzung von Steuer- und Visualisierungsprozesse genutzt werden: Beginnend von einer 1:1 Ethernetverbindung von OmniControl als Soft-SPS mit einer beliebigen, zu steuernden und zu visualisierenden Hardwareanwendung mittels Modbus-Buskoppler bis hin zur n:n-Vernetzung diverser (Soft-)SPSen und Hardwareanwendungen (bzw. deren Virtualisierungen) können mit OmniControl realisiert werden.

Wo wird die Lösung einsetzt?

OmniControl richtet sich an Lehr-/Lernsituationen der MRT im schulischen (inkl. Berufs- und Hochschule) und betrieblichen Kontext. Der Betrieb des kostenlosen OmniControl ist – bedingt durch dessen JAVA-Programmierung – fast uneingeschränkt unter allen gängigen Betriebssystemen direkt vom USB-Stick möglich, so dass Lernende und Lehrende damit auch unkompliziert z. B. zu Hause arbeiten können.

Aktuell wird OmniControl primär innerhalb von Berufsschulen und in der Lehramtsausbildung für die Berufsschule und das Fach „Technik“ der Sekundarstufe 1 eingesetzt. Neben dem Einsatz in der beruflichen und hochschulischen Aus- und Weiterbildung lässt sich OmniControl auch sehr gut im MINT-Unterricht der Allgemeinbildung der Sekundarstufe 1 und 2 einsetzen. Aufgrund seiner einfachen Bedienbarkeit ist es bereits für den frühen Einsatz in der Mittelstufe geeignet: Unter anderem biete seine sehr gute Zugänglichkeit selbst unerfahrenem Lehrpersonal einen einfachen Einstieg in die MSR- und Buskommunikationstechnik sowie die Programmierung in FBS und AS.

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