Ein zehnjähriges Experiment in der Ausbildung für industrielle Automatisierung
Das Programm Industrial Automation des Bakersfield College besteht seit zehn Jahren. Dies zeigt deutlich, dass die Ausbildung im Bereich der industriellen Automatisierung eng mit den Anforderungen des regionalen Arbeitsmarkts verknüpft wird.
Das Programm begann als Teil des ursprünglichen Pilotprojekts für Bachelorstudiengänge an kalifornischen Community Colleges mit einem praktischen Ziel: lokale Ingenieur- und Automatisierungsfachkräfte für Arbeitgeber auszubilden, die Schwierigkeiten hatten, qualifiziertes Personal zu rekrutieren.
Der erste Abschlussjahrgang umfasste nur sieben Studierende. Ein Jahrzehnt später hat das Programm mit 34 Studierenden einen Rekordjahrgang hervorgebracht und meldet unter den Absolventen, die eine Beschäftigung suchen, eine Vermittlungsquote von 98 %.
Aus industrieller Sicht ist diese Entwicklung aussagekräftiger als die reinen Einschreibungszahlen. Automatisierungssysteme werden zunehmend komplexer, doch das Angebot an Technikern und Ingenieuren, die sowohl Steuerungshardware als auch Produktionsprozesse verstehen, konnte nicht immer Schritt halten.
Der Bedarf der Industrie schuf das Programm
Die frühe Entwicklung des Programms wurde durch ein einfaches industrielles Problem vorangetrieben.
Arbeitgeber in der Region benötigten Fachkräfte, die mit Automatisierungssystemen arbeiten konnten, doch der regionale Talentpool war zu klein. Daher rekrutierten Unternehmen außerhalb von Kern County und in einigen Fällen außerhalb der Vereinigten Staaten.
Diese Situation veranschaulicht ein wichtiges Merkmal der Beschäftigung in der industriellen Automatisierung: Unternehmen benötigen nicht einfach nur Programmierer.
Fachkräfte für moderne Automatisierung müssen möglicherweise SPS, industrielle Netzwerke, Sensoren, Robotik, Bewegungssysteme, maschinelle Bildverarbeitung, elektrische Verdrahtung, Fehlerbehebung und Produktionssoftware verstehen. Außerdem müssen sie verstehen, wie diese Technologien in einer laufenden Produktionsanlage zusammenspielen.
Bakersfield College scheint sein Programm auf diesen umfassenderen Bedarf ausgerichtet zu haben, statt Automatisierung als eng abgegrenzte Programmierdisziplin zu behandeln.
Das Labor wird zum echten Klassenzimmer
Die Erweiterung des Robotiklabors ist besonders wichtig.
Studierende kommen nun mit Industrierobotern, Bildverarbeitung, Automatisierungssteuerungen und neueren Roboterplattformen in Kontakt, darunter humanoide und vierbeinige Roboter.
Eine solche Laborumgebung bietet etwas, das herkömmlicher Unterricht nur schwer nachbilden kann: die Möglichkeit, physische Systeme einer Fehlersuche zu unterziehen.
In einer realen Automatisierungsanlage tritt ein Fehler nur selten als klarer Softwarefehler auf. Ein Techniker muss möglicherweise feststellen, ob das Problem von einem Sensor, einer Kabelverbindung, einem I/O-Modul, der Steuerungslogik, der Netzwerkkommunikation, der mechanischen Positionierung oder der Anwendungssoftware ausgeht.
Dieser Diagnoseprozess gehört zu den wertvollsten Fähigkeiten, die ein Automatisierungsprogramm vermitteln kann.
Robotikkenntnisse gehen über die Roboterprogrammierung hinaus
Die derzeitigen Studierenden lernen, Roboter zu bauen und zu programmieren, doch der größere Nutzen liegt im Verständnis vollständiger Automatisierungsarchitekturen.
Ein Roboter arbeitet normalerweise als eine Komponente innerhalb eines größeren Systems. Seine Leistung kann von SPS-Steuerung, Sicherheitskreisen, Bildverarbeitungssystemen, industriellem Ethernet, Sensoren, Servoantrieben, End-of-Arm-Werkzeugen und Produktionsdatenbanken abhängen.
Daher benötigen angehende Automatisierungsingenieure Systemwissen statt isolierter Robotikkenntnisse.
Die Erfahrungen der Studierenden des Bakersfield College spiegeln diese Entwicklung wider. Während sie praktische Fähigkeiten zur Fehlersuche entwickeln, nehmen die Studierenden an Robotikaktivitäten, Praktika, Laborarbeiten und Kontakten zu Arbeitgebern teil.
Bildverarbeitung verändert die Aufgaben von Automatisierungstechnikern
Die Erfahrungen des Absolventen Francisco Hernandez liefern ein weiteres nützliches Beispiel.
Er arbeitet nun mit einem Bildverarbeitungssystem, das Fehler erkennt und landwirtschaftliche Produkte an einer Produktionslinie sortiert.
Dies stellt einen umfassenderen Wandel in der industriellen Automatisierung dar. Bildverarbeitungssysteme verlagern Prüfaufgaben zunehmend von menschlichen Bedienern hin zu automatisierter Erfassung und Klassifizierung.
Der Einsatz von Bildverarbeitung macht technisches Personal jedoch nicht überflüssig.
Jemand muss weiterhin Kameras konfigurieren, Erkennungsparameter validieren, Kommunikationsprobleme beheben, Anlagen warten, Fehlauslösungen untersuchen und die Prüfergebnisse mit dem Produktionsleitsystem verbinden.
Mit anderen Worten: Die Automatisierung verändert den technischen Arbeitsaufwand, anstatt ihn einfach zu beseitigen.
Praktika schaffen eine direkte Verbindung zur Industrie
Die Beziehung des Programms zu Arbeitgebern ist ein weiterer wichtiger Faktor für seine gemeldeten Beschäftigungsergebnisse.
Die jährliche Karrieremesse zieht Unternehmen aus mehreren Regionen an, während Studierende durch Praktika und Tätigkeiten in Laboren praktische Erfahrungen sammeln können.
Diese Verbindung zur Industrie verringert den Abstand zwischen akademischer Ausbildung und den Anforderungen der Produktion.
Für Arbeitgeber im Automatisierungsbereich stellt ein Bewerber, der bereits mit Steuerungen, Robotern, Bildverarbeitungssystemen, Verdrahtung und Fehlerbehebung gearbeitet hat, ein anderes Profil dar als jemand, dessen Erfahrung auf theoretische Studienleistungen beschränkt ist.
Dasselbe Prinzip gilt für nationale Laboratorien und Organisationen der fortgeschrittenen Fertigung, in denen Automatisierungsfachkräfte mit Robotik, technischen Systemen und spezialisierten Steuerungstechnologien arbeiten können.
Die Entwicklung von Fachkräften für die Automatisierung wird zu einer Systemanforderung
Das Beispiel aus Bakersfield verdeutlicht außerdem ein größeres industrielles Problem.
Der Mangel an Fachkräften in der Automatisierung lässt sich nicht einfach durch den Kauf weiterer Roboter lösen.
Jedes automatisierte Produktionssystem schafft Anforderungen in den Bereichen Engineering, Inbetriebnahme, Programmierung, Wartung, Diagnose, Cybersicherheit, Sicherheitsvalidierung und Unterstützung über den gesamten Lebenszyklus.
Mit der Einführung weiterer vernetzter Anlagen in den Betrieben wird das erforderliche Kompetenzspektrum breiter.
Ein moderner Automatisierungstechniker arbeitet zunehmend an der Schnittstelle von Elektrotechnik, Automatisierungstechnik, Informationstechnologie, Robotik und Produktionsbetrieb.
Dadurch wird eine interdisziplinäre Ausbildung besonders wertvoll.
Roboter schaffen nicht automatisch Arbeitsplätze ab
Die Feststellung von Professor Roy Allard, dass Roboter typischerweise monotone, gefährliche oder schmutzige Arbeit ersetzen, verdeutlicht einen wichtigen Unterschied in der industriellen Automatisierung.
Der Hauptzweck vieler Roboteranwendungen besteht darin, repetitive oder gefährliche Aufgaben von Menschen auf Maschinen zu übertragen.
Die menschlichen Arbeitskräfte wenden sich dann Tätigkeiten zu, die Fehlerbehebung, Prozessoptimierung, Programmierung, Wartung, Überwachung und ingenieurtechnisches Urteilsvermögen erfordern.
Aus meiner Sicht lautet die treffendere Beschreibung nicht „Roboter ersetzen Arbeitskräfte“.
Stattdessen verteilen Roboter menschliche Arbeit über das gesamte Produktionssystem neu.
Das wirtschaftliche Ergebnis hängt stark davon ab, ob Unternehmen in die Arbeitskräfte investieren, die für den Betrieb und die Verbesserung dieser automatisierten Systeme erforderlich sind.
Die nächste Herausforderung ist die Skalierung der Ausbildungsinfrastruktur
Das Wachstum des Programms schafft ein Problem, auf das viele erfolgreiche technische Programme irgendwann stoßen: Kapazität.
Mehr Studierende erfordern mehr Lehrkräfte, Laborausrüstung, Arbeitsplätze, Robotikplattformen, elektrische Ausbildungssysteme und Platz für praktische Projekte.
Dies ist nicht einfach nur eine Frage der Bildungsverwaltung.
Anlagen der industriellen Automatisierung unterliegen physischen Einschränkungen. Studierende können Inbetriebnahme, Verdrahtung, Roboterbetrieb oder Fehlersuche nicht effektiv erlernen, wenn der Zugang zu Laboren zu stark eingeschränkt ist.
Folglich erfordert eine steigende Zahl von Absolventen parallele Investitionen in die Ausbildungsinfrastruktur.
Humanoide Roboter sind interessant, aber die Grundlagen bleiben wichtig
Der geplante Einsatz humanoider und vierbeiniger Roboter ist ein Hinweis darauf, wohin sich die Robotikausbildung entwickeln könnte.
Diese Plattformen können Studierende mit fortgeschrittener Wahrnehmung, Mobilität, Mensch-Maschine-Interaktion, autonomer Navigation und Robotersteuerung vertraut machen.
Der Bildungswert sollte jedoch nicht von der Neuartigkeit des Roboters selbst ausgehen.
Studierende müssen weiterhin die Grundlagen verstehen: Sensoren, Aktoren, Steuerungslogik, Kommunikationsnetzwerke, Sicherheitsfunktionen, Bewegungssteuerung, Diagnostik und Systemintegration.
Diese Prinzipien bleiben auch dann anwendbar, wenn sich die physische Form des Roboters ändert.
Im nächsten Jahrzehnt wird es um Integration gehen
Das erste Jahrzehnt des Bakersfield College zeigt, wie eng die Ausbildung im Bereich Automatisierung auf den regionalen industriellen Bedarf abgestimmt sein kann.
Das Wachstum von sieben Absolventen auf einen Abschlussjahrgang mit 34 Studierenden ist ein messbarer Indikator. Die gemeldete Vermittlungsquote von 98 % liefert einen weiteren.
Noch wichtiger ist, dass sich das Programm auf ein Modell zubewegt, in dem Robotik, maschinelles Sehen, industrielle Steuerung, Praktika und Beziehungen zu Arbeitgebern zusammenwirken.
Diese Entwicklung entspricht der Entwicklung der industriellen Automatisierung selbst.
Die nächste Generation von Automatisierungsfachkräften wird nicht mit isolierten Maschinen arbeiten. Sie wird mit vernetzten Systemen arbeiten, in denen Robotik, SPS, Bildverarbeitung, Netzwerke, Software, Daten und menschliche Bediener kontinuierlich miteinander interagieren.
Die eigentliche Herausforderung der nächsten zehn Jahre wird daher nicht darin bestehen, Studierenden den Betrieb von Robotern beizubringen.
Dort lernen sie , wie man vollständige automatisierte Produktionssysteme entwickelt, integriert, diagnostiziert und kontinuierlich verbessert.
