Bildungsangebot

Personale Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler wenden Regeln zur Teamarbeit an.

Sie lösen auftretende Konflikte nach Regeln des Konfliktmanagements.

Sie nehmen sowohl die Rolle einer Projektleitung als auch die eines Teammitgliedes ein und reflektieren diese.

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler analysieren im Team ein fachrichtungstypisches Projekt und führen es nach den Vorgaben des Projektmanagements durch. 

Sie erstellen ein Lasten- und Pflichtenheft.

Sie planen den Ablauf des Projektes. Dabei erstellen die Schülerinnen und Schüler einen Projektstrukturplan, der eine Risikoanalyse und Pufferzeiten beinhaltet.

Sie bereiten Projektsitzungen vor und führen diese unter der Berücksichtigung von Meilensteinen durch. 

Sie überwachen kontinuierlich den Projektverlauf mittels eines Soll-Ist-Vergleiches und führen ggf. Änderungen durch. Dabei bewerten sie die Ergebnisse im Hinblick auf Zeit, Kosten und Qualität.

Sie dokumentieren den Stand des Projektes und stellen Teilergebnisse vor.

Sie präsentieren und übergeben das Projektergebnis.

Sie reflektieren und evaluieren ihre Vorgehensweisen sowie die Projektergebnisse.

Struktur:

(Modulbereiche)

Die Schülerinnen und Schüler kennen den Aufbau von Halbleitern in elektronischen Schaltungen und können diese Kenntnisse in einfachen Schaltungen einsetzen. Sie können verschiedene Transistor- und Operationsverstärkerschaltungen analysieren und simulieren. Elektrische und elektronische Bauelemente können für diese Schaltungen durch die Entwicklung von Formeln berechnet und dimensioniert werden. Kennwerte können durch den Aufbau von Messschaltungen und die Aufnahme von Messwerten ermittelt und nachgewiesen werden.

Digitale Schaltungen können über logische Verknüpfungen nach beliebiger logischer Funktion entwickelt und getestet werden.

Die Schülerinnen und Schüler können ihr Wissen im Rahmen eines Projektes selbstständig anwenden.

Grundelemente der Elektronik einsetzen und beschreiben

• PN-Übergang
• Diode, Z-Diode, LED (Kennwerte, Grenzwerte)
• Gleichrichterschaltung
• Spannungsstabilisierung
• Glättung und Siebung

Bipolare Transistoren in Anwenderschaltungen einsetzen

• Aufbau und Wirkungsweise von Transistoren und deren Grundschaltungen
• Kennwerte, Grenzwerte und Kennlinien
• Transistoren in Verstärkerschaltungen
• Transistoren als Schalter / Verstärker
• Kennwerte, Grenzwerte von Feldeffekttransistoren

Kennwerte von Operationsverstärkern messtechnisch nachweisen

• Differenzverstärker
• Komparator
• Invertierender- Nichtinvertierender OP-Verstärker
• P, I, D – Regler
• Sägezahngenerator, Dreieckgenerator

Schaltnetzwerke zur Realisierung von Ablaufsteuerungen entwickeln

• Logische Verknüpfungen
• Funktionsgleichungen,
• Wahrheitstabellen,
• Zeitablaufdiagramme,
• Bistabile Kippstufen (Flipflops)
• Asynchronzähler
• Synchronzähler
• Schieberegister

Die Schülerinnen und Schüler kennen die Grundlagen des technischen Zeichnens und können einfache Bauteile dreidimensional konstruieren. Sie können elektrische Schaltungen projektieren und mittels gängigen Zeichenprogrammen konstruierten.

Elektronische Schaltungen können durch die Schülerinnen und Schüler auf Leiterplatinen entwickelt und konstruiert werden.

• Grundlagen des technischen Zeichnens
• Einfache 3D-Konstruktionen mit CAD Programmen
• Erstellung von Schaltplänen für elektronische Schaltungen mittels CAE
• Layout von Leiterkarten
• Herstellungsprozesse für bestückte Leiterkarten
• Erstellung von Stromlaufplänen mit CAE
• Projektierung von SmartHome Systemen mit KNX
• Grundlagen BIM, 3D-Konstruktionen mit elektrischer Ausrüstung

Projekte nach dem 4-Phasen-Modell definieren:

Methodische Schritte in der Definitionsphase erarbeiten

• Ausgangssituation mit Problembeschreibung analysieren
• Das Projekt in das Umfeld einordnen
• Lasten- und Pflichtenheft erarbeiten

Vorgehensweise im Beispielprojekt planen

• Arbeitspakete identifizieren und Projektstrukturplan aufbauen
• Termin- und Meilensteinplanung erarbeiten
• Ressourcen- und Kostenplanung einbeziehen

Projektmanagement während der Durchführung

• Projektfortschritt erfassen, analysieren und steuern
• Ergebnisse dokumentieren
• Controlling

Beispielprojekt abschließen

• Abschlusspräsentation/ -bericht erstellen
• Lessons learned erarbeiten

Personale Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler entwickeln Prozessdenken.

Sie strukturieren ihren Arbeitsprozess.

Sie verhalten sich gegenüber Kundenanforderungen aufgeschlossen.

Sie arbeiten und kommunizieren sachbezogen und ergebnisorientiert.

Sie reflektieren den Handlungsablauf. 

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler erweitern bestehende technische Lösungen.

Sie erfassen Anforderungen einer Systemerweiterung und dokumentieren diese.

Sie analysieren bestehende technische Systeme, planen Erweiterungen gemäß den Anforderungen und dokumentieren diese. 

Sie informieren sich über rechtliche Rahmenbedingungen und berücksichtigen sie.

Sie entwickeln technische Vorschläge für eine Systemerweiterung unter Berücksichtigung geeigneter Rohstoffe, Werkstoffe bzw. Technologien und führen ggf. Berechnungen durch.

Sie nutzen vorhandene Daten und setzen branchenspezifische Software ein.

Sie realisieren ihre Handlungsergebnisse. 

Sie passen technische Dokumente, ggf. Programme an.

Sie überprüfen die technische Systemerweiterung.

Sie dokumentieren, reflektieren und beurteilen ihre Vorgehensweise und Handlungsergebnisse.

Struktur:

(Modulbereiche)

Zur Entwicklung elektrotechnischer Systeme analysieren, planen, dimensionieren und projektieren die Schülerinnen und Schüler elektrische Schaltungen. Im Mittelpunkt des Unterrichtes stehen:

• Messversuche, deren Erkenntnisse sprachlich mit Merksätzen und mathematisch mit Formeln beschrieben werden.
• Erstellen, Lesen, Interpretieren und Arbeiten mit Schaltungen, Kennlinien und Diagrammen.
• Auswertung und Veranschaulichung von Messwerten - wo immer es sinnvoll ist – mit dem Computer.
• Einsetzen von fachbezogenen Normen und Vorschriften, wenn ihre Beachtung fachlich geboten ist.

Zum Erreichen der Lernziele sind Laborübungen nötig. Mit praxisnahen Messverfahren untersuchen die Schülerinnen und Schüler Bauteile und Schaltungen und vertiefen so ihre Kenntnisse

Elektrische Größen und Grundgesetze

• Grundbegriff: Spannung, Strom, Widerstand…
• Maschen- und Knotenanalyse

Gleichstromkreise

• Widerstandsschaltungen: Reihen-, Parallel-, Gruppenschaltungen
• Stern-Dreieck-Umwandlungen
• Netzwerksberechnungen: Überlagerungsverfahren, Kreisstromverfahren, Ersatzquellenverfahren

Elektrisches Feld

• Kapazität und Kondensator
• Gemischte Schaltungen
• Influenz
• Ladungsvorgänge bei Kondensatoren

Magnetisches Feld

• Magnetfeld
• Induktivitätsberechnungen
• Hysterese
• Induktion
• Induktionsgesetz
• Generator-Motorprinzip
• Selbstinduktion
• Schaltvorgänge bei Spulen im Gleichstromkreis

Kondensator und Spule im Wechselstromkreis

• Ideale R,C, und L Bauelemente im Wechselstromkreis
• Komplexe Berechnung gemischte Schaltungen von R, C und L
• Frequenzgang von RC-Übertragungsgliedern
• Schwingkreis, Resonanzkreis

Die Schülerinnen und Schüler analysieren die Funktionsweise von verschiedenen Mikrocontrollersystemen. Sie kennen unterschiedliche Baugruppen eines Mikrocontrollers und können diese aufgabengerecht konfigurieren.

Sie entwickeln für die Mikrocontrollersysteme Programme in den Sprachen Assembler, C und C++ und testen diese mit entsprechenden Hardware- und Softwarewerkzeugen. Die Schülerinnen und Schüler nutzen dabei professionelle Integrierte Entwicklungsumgebungen. Zur Dokumentation Ihrer Programme verwenden sie Programmablaufpläne und Struktogramme.

Für konkrete Übungen stehen Systeme mit einem 8-Bit-Controller aus der 8051-Familie sowie Systeme mit ARM-Cortex M3 Controllern zur Verfügung. Um die Unterrichtsziele zu erreichen, wird projekt- und handlungsorientiert gearbeitet.

Architektur von Mikrocontrollersystemen

• Funktionseinheiten von Mikrocontrollersystemen
• Vergleich von Mikroprozessoren und Mikrocontrollern
• Register- und Speicherarchitektur von Mikrocontrollern der 8051-Familie
• Befehlssatz der 8051-Familie

Handhabung von Entwicklungswerkzeugen

• Handhabung integrierter Softwareentwicklungsumgebungen
• Nutzung von Werkzeugen zum Programmdebugging und zur Simulation
• Programmtest auf den Hardwareplattformen: SAB 80C535 und mbed LPC 1768 mit ARM Cortex Controller

Erstellen von Anwendungsprogrammen

• Maschinennahe Codierung von Programmabläufen in Assembler und C
• Entwicklung von Lösungsalgorithmen für Steuerungsaufgaben unter Beachtung des EVA-Prinzips
• Darstellung von Algorithmen mit Hilfe von Flussdiagrammen und Struktogrammen
• Programmmodularisierung durch Unterprogramme
• Polling- und Interrupttechnik
• Verwendung von Klassen, Objekten und Bibliotheken in der Sprache C++

Konfiguration und Verwendung spezieller On-Chip-Komponenten

• Zähler- und Timerbausteine, AD-Wandler, RS-232
   

Systemerweiterung unter Verwendung des I²C-Standards

• Sensoren, Speicherbausteinen, Ethernet-Schnittstelle

• Auswahl von geeigneten Messinstrumenten für betriebliche Problemstellungen:
  • Messtechnik und Verantwortung
  • Kriterien zur Geräteauswahl
    • Normenbezug: DIN EN 61010, DIN EN 61343-3 (VDE 0682-401:2015-08)
    • Technische und weitere Aspekte
  • Elektrotechnisches Grundvokabular
    • Spannung, Strom, Widerstand, Arbeit, Leistung, Wirkungsgrad, Wirkleistungsfaktor, Phasenwinkel, Effektivwert, Gleichrichtwert, Formfaktor, Crestfaktor, etc.
• Messunsicherheit in der Messtechnik
• Definition und Problemstellungen

Die Schülerinnen und Schüler verstehen die Grundlagen der Informationsdarstellung und -verarbeitung in Mikrocomputersystemen und die Funktionsweise von Rechnersystemen.

Zur Lösung von technischen Problemen nutzen sie gängige Anwendungs­programme, insbesondere eine Tabellen­kal­kulation, und erstellen typische technische Dokumente, wie Messprotokolle und Projektdokumentationen.

Die Schülerinnen und Schüler nutzen Integrierte Entwicklungsumgebungen, um techni­sche Software zu planen, zu implementieren und zu testen. Sie kennen die Elemente der strukturierten Programmierung und können elementare Al­gorithmen erstellen und implementieren. Sie sind in der Lage, Programm­teile zu modularisieren und bereitge­stellte Funktionen in eigene Program­me einzubinden.

Gemäß verbreiteter Vernetzungsstandards können die Schülerinnen und Schüler Rech­ner in ein bestehendes Netzwerk integrieren, Netzwerkparameter festle­gen und die Netzwerkkonfiguration durchführen. Sie berücksichtigen dabei gegebene Anforderungen und die Grundlagen der Netzwerk-Sicherheit.

Technische Dokumente erstellen

• Textverarbeitung, Formeleditor
• Tabellenkalkulation, Zellbezüge, Formeln, Funktionen, Diagramme

Strukturierte Programmierung

• Programmiersprachen, Sprachsyntax
• Zuweisungen, Operatoren, Variablen und Konstanten, Datentypen
• Bedingte Anweisungen, Schleifen
• Struktogramme, Programmablaufpläne

Modularisierung von Programmen

• Funktionen, Modularisierung
• Datenstrukturen, Felder, Strukturen
• Zeiger

Rechner in PC-Netzwerke einbinden

• Netzarchitekturen, Topologien, Zugriffsverfahren
• Übertragungstechniken, Netzwerkprotokolle (TCP/IP)
• Netzwerkdienste

Personale Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler definieren, bewerten und reflektieren Ziele und Prozesse. Sie gestalten diese eigenständig und nachhaltig.

Sie entwickeln eine offene Haltung zu innovativen Konzepten.

Sie lösen komplexe fachbezogene Probleme und vertreten ihre Lösungen argumentativ gegenüber Fachleuten.

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler entwickeln komplexe technische Lösungen.

Sie analysieren und dokumentieren Kundenanforderungen.

Sie bereiten Fachgespräche vor, führen sie durch und dokumentieren sie.

Sie klären und berücksichtigen rechtliche Rahmenbedingungen.

Sie beurteilen fachliche Innovationen und setzen neue Technologien um.

Sie wenden Kreativitätstechniken zur Produktentwicklung an.

Sie setzen branchenspezifische Software zur Bearbeitung komplexer Aufgaben ein.

Sie entwerfen und konstruieren technische Lösungen und führen Berechnungen durch.

Sie wählen geeignete Rohstoffe, Werkstoffe bzw. Technologien für komplexe technische Lösungen aus.

Sie berücksichtigen ökologische Aspekte und treffen nachhaltige und umweltgerechte Entscheidungen. 

Sie überprüfen kriteriengeleitet technische Lösungen.

Sie erstellen technische Dokumente, ggf. Programme. 

Sie präsentieren technische Lösungen und übergeben sie an den Kunden.

Sie reflektieren und beurteilen ihre Vorgehensweise und Handlungsergebnisse.

Struktur:

(Modulbereiche)

In diesem Modulbereich werden Messverfahren und Systeme betrachtet, die unter anderem dem Aspekt der Übernahme von Verantwortung in der Elektrotechnik Rechnung tragen sollen.

Weiterhin werden in diesem Modul Messverfahren und Systeme betrachtet, die der Erfassung nichtelektrischer Größen dienen. Hier werden neben den klassischen Sensoren der Automatisierungstechnik auch Systeme aus dem Bereich der Maschinensicherheit genutzt.

• Verantwortung und betriebliche Organisation
• Anwendung von Normen – Verantwortung übernehmen
• Prüfungen elektrischer Anlagen, Maschinen und Geräte
  • DIN VDE 0100-600, DIN VDE 0113-1, DIN VDE 0105-100, DIN VDE 0701, etc.
• Spannungsqualität – Analyse und Auswirkungen von Oberschwingungen
• Erfassung nichtelektrischer Größen:
  • Radarsensor, PH-Wertsensor, Optische Sensoren, kapazitive und induktive Näherungsschalter, etc.
  • Arbeitsplatzlaserscanner, Lichtvorhang, 3D Kamerasystem, RFID-Zugangssysteme, etc.

Die Schülerinnen und Schüler analysieren die wesentlichen Strukturen zur Bereitstellung elektrischer Energie. Hierbei berücksichtigen Sie im Wesentlichen Aspekte der:

• Versorgungssicherheit sowie der
• Sicherstellung des ordnungsgemäßen Netzbetriebs.

Sie beurteilen zudem die Potenziale, Problemstellungen (technisch sowie gesellschaftspolitisch) von konventioneller und regenerativer Energieerzeugung.

Aufbau von Energieversorgungssystemen

• Netzstrukturen
• Spannungsebenen
• Netzformen
• Inselsysteme/Eigenversorgungsanlagen

Wärmekraftwerke

• Grundlagen Thermodynamik
• Dampfturbinen
• Steinkohlekraftwerke
• Kernkraftwerke

Regenerative Energiequellen

• Wasserkraft
• Windkraft
• Photovoltaik
• Geothermie

Kraftwerkseinsatz

• Analyse von Verbrauchsdaten
• Sicherstellen der Versorgungssicherheit
• Speichertechnologien in der Energieversorgung
• Netz- und Systemregeln von Netzbetreibern

Gesellschaftliche und politische Aspekte der Energieversorgung

• Regulierung der Energiewirtschaft
• Energiekostenentstehung
• Umwelttechnische Aspekte der Energieerzeugung

Die Schülerinnen und Schüler vergleichen unterschiedliche Übertragungssysteme zum Transport von elektrischer Energie und kennen deren Vor- und Nachteile in verschiedenen Anwendungsbereichen. Sie können in Drehstromsystemen die Spannungs- und Stromverhältnisse in symmetrischen und unsymmetrischen Stern- bzw. Dreieck-Schaltungen bestimmen und Übertragungswirkungsgrade berechnen.

Charakteristische Kenngrößen von Transformatoren im Einphasen- und Drehstrombereich können ermittelt und entsprechende Ersatzschaltbilder dargestellt werden. Anlagen der Energieversorgung können durch Parallelschaltung von Transformatoren erweitert und die Lastverteilung bestimmt werden.

Energiekabel und Freileitungen und werden aufgrund der Anforderungen normgerecht ausgewählt und entsprechend dimensioniert. Leitungen und Kabel können bezüglich Wechselstromeffekten beschrieben und Verluste sowie Spannungsfall durch die entsprechenden Leitungsparameter berechnet werden.

Übertragungssysteme analysieren

• Spannungsebenen, Übertragungs- und Verteilnetze
• Übertragungswirkungsgrad
• Dreiphasensysteme (Spannungen, Verkettung)
• Unsymmetrische Belastung in Drehstromsystemen
• Sternpunktverschiebung, Sternpunktspannung
• Hochspannungsgleichstromübertragung (HGÜ - HVDC)

Transformatoren überprüfen und in bestehenden Anlagen erweitern

• Idealer und realer Transformator
• Leerlauf- und Kurschlussversuch
• Transformierte Größen von Ersatzschaltbildern
• Kappsches Dreieck bei unterschiedlichen Belastungsfällen (Ohmsch, Ohmsch-Induktiv, Kapazitiv)
• Wirkungsgrad und Jahreswirkungsgrad
• Parallelschalten von Transformatoren
• Lastverteilung bei gleichen/ungleichen Kurzschlussspannungen

Energiekabel und Leitungen dimensionieren und auslegen

• Widerstandsbeläge von elektrischen Leitungen
• Belastungsgrad
• Auswahl von Kabel und Leitungen
• Spannungsfall mehrfach belasteter Drehstromleitungen
• Dimensionierung von Ringleitungen mittels Lastmoment und Tiefpunktbestimmung

In diesem Modul werden Messverfahren und Systeme betrachtet, die unter anderem dem Aspekt der Übernahme von Verantwortung in der Elektrotechnik Rechnung tragen sollen.

Weiterhin werden in diesem Modul Messverfahren und Systeme betrachtet, die der Erfassung nichtelektrischer Größen dienen. Hier werden neben den klassischen Sensoren der Automatisierungstechnik auch Systeme aus dem Bereich der Maschinensicherheit genutzt.

• Verantwortung und betriebliche Organisation
• Anwendung von Normen – Verantwortung übernehmen
• Prüfungen elektrischer Anlagen, Maschinen und Geräte
  • DIN VDE 0100-600, DIN VDE 0113-1, DIN VDE 0105-100, DIN VDE 0701, etc.
• Spannungsqualität – Analyse und Auswirkungen von Oberschwingungen
• Erfassung nichtelektrischer Größen:
  • Radarsensor, PH-Wertsensor, Optische Sensoren, kapazitive und induktive Näherungsschalter, etc.
  • Arbeitsplatzlaserscanner, Lichtvorhang, 3D Kamerasystem, RFID-Zugangssysteme, etc.

Die Schülerinnen und Schüler analysieren die wesentlichen Merkmale einer relationalen Datenbank. Sie entwerfen das Entity-Relationship-Modell für eine Datenbank und führen eine Normalisierung zur Vermeidung von Redundanzen durch.

Die Implementierung einer Datenbank geschieht nachfolgend auf einem SQL-Server. Dabei setzen die Schülerinnen und Schüler SQL-Anweisungen zum Einfügen, Ändern und Löschen von Datensätzen ein. Mit dem SELECT-Befehl werden komplexe Abfragen an die Datenbank gestellt. Darüber hinaus entwickeln die Lernenden Konzepte zur Realisierung der referentiellen Integrität und zum Erhalt der Datenkonsistenz.

Für den Mehrbenutzerbetrieb der Datenbank kennen die Schülerinnen und Schüler das Benutzer- und Rechtekonzept eines SQL-Servers.

Merkmale relationaler Datenbanken

• Datenbankebenen im ANSI-Architekturmodell
• Beziehungstypen zwischen Entitäten
• Einfüge-, Änderungs- und Löschanomalien
• Datenkonsistenz und Datenredundanz

Entwurf von relationalen Datenbanken

• Entity Relationship Modell
• Schritte 1 bis 3 des Normalisierungsprozesses
• Primär- und Fremdschlüsselbeziehungen

Implementierung einer SQL-Datenbank

• Host-Architektur, Client-Server-Architektur, Verteilte Datenbank
• SQL-Befehle: CREATE, INSERT, DELETE, UPDATE etc.
• Referentielle Integrität

Datenbankabfragen

• SELECT Statement
• Aggregatfunktionen: SUM, MAX, MIN, AVG etc.
• Inner JOIN, Outer JOIN, Right Join
• Unterabfragen

Mehrbenutzerbetrieb

• Anlegen von Benutzern und Gruppen
• Rechtevergabe mit GRANT, REVOKE etc.
• Transaktionen und Isolation
• Datenbanksicherheit mit dem ACID-Prinzip

Verfahrensmodelle der Softwareentwicklung

• Wasserfall-, Spiral und V-Modell
• Modularisierung nach Top-Down und Bottom-Up Methode
   

Handhabung von Entwicklungswerkzeugen

• Handhabung integrierter Softwareentwicklungsumgebungen
• Nutzung von Werkzeugen zum Programmdebugging und zur Simulation
• Programmtest auf den Hardwareplattformen:

Erstellen von Anwendungsprogrammen

• Konstanten - Variablen – Strukturen
• Verzweigungen und Schleifen
• Grundlagen der objektorientierten Programmierung
• UML-Diagramme: Klassen- und Objektdiagramm, Anwendungsfalldiagramm und Aktivitätsdiagramm
• Verwendung von Klassen, Objekten und Bibliotheken

Konfiguration und Verwendung spezieller On-Chip-Komponenten

• Zähler- und Timer-Bausteine, AD-Wandler, RS-232
   

Systemerweiterung unter Verwendung des I²C-Standards

• Sensoren, Speicherbausteinen, Ethernet-Schnittstelle

Personale Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler zeigen Bereitschaft, Lösungen oder Prozesse zu optimieren.

Sie reflektieren entwickelte Lösungen oder Prozesse kritisch.

Sie identifizieren Verbesserungspotenziale und leiten zur Optimierung an.

Sie sind in der Lage, Kritik anzunehmen und sachbezogen zu äußern

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler optimieren komplexe technische Lösungen oder Prozesse.

Sie identifizieren Optimierungspotenziale aus technischer, wirtschaftlicher und gestalterischer Sicht.

Sie entwickeln Optimierungsvarianten.

Sie vergleichen diese Varianten und bewerten diese vor dem Hintergrund des Optimierungsanlasses.

Sie passen technische Lösungen an die ausgewählten Varianten an.

Sie setzen branchenspezifische Software zur Optimierung technischer Lösungen ein.

Sie beurteilen das optimierte Ergebnis.

Struktur:

(Modulbereiche)

Automatisierungsprojekte

• Projektmanagement (V-Modell, iterativ, agil)
• Grundlagen Steuerungstechnik (z.B. BMK, EVA-Prinzip, Drahtbruchsichereit, Grundschaltungen, GRAFCET)

SPS

• Integrierte Entwicklungsplattformen (IDE/TIA)
• Hardwarekonfiguration, Profinet, Gerätenamen
• Editor, KOP, FUP, SCL … (Debugger)
• PLC Variablen, Style-Guide
• UND, ODER, SR, RS, Timer, Zähler
• HMI, Visualisierung, Touchpanel
• Instanzen (lokal, global, Multiinstanz)

Regelungstechnik

• bibliotheksfähige Bausteine
• Analogelektronik (Messwerterfassung, AD-Wandlung, Skalierung)
• Analyse und Programmierung Regler- /Regelstrecken
• Darstellung als Kurvenbild im HMI
• Einstellung und Optimierung (Chien, Hrones und Reswick, Ziegler und Nichols)
• Selbstoptimierende Reglungssysteme
• RI Fließbilder
• Digitaler Zwilling
• Technologieobjekt (PID Compact, Motion Control)

Servoantriebe

• Schrittmotoren (PTO/PWM, PTO / analog / PROFIdrive)

Höhere Programmiersprachen

• Geschwindigkeitsvorteil der SPS bei SCL-Programmierung
• Erweitertes Debugging durch die Trace-Funktion
• Industrie 4.0, Smart Factory, Smart Production
• Webshop, ERP, MES, SPS, CPS, SOA, RFID, Losgröße Eins
• zusammengesetzte Datentypen, Arrays
• Relationale Datenbanksysteme
• SQL (Structured Query Language)
• Data Mining in EXCEL

Personale Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler übernehmen die Verantwortung für ihre Arbeitsweise und Entscheidungen.

Sie unterstützen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in Arbeits- und Lernprozessen.

Sie stellen komplexe Sachverhalte adressatengerecht dar.

Sie reflektieren und bewerten selbstgesteuert eigene und fremde Arbeitsergebnisse und -prozesse.

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler planen selbstständig die Organisation eines Produktionsprozesses. Sie erstellen Ablaufpläne zur Planung und Dokumentation von Produktionsprozessen. 

Sie informieren sich über die notwendigen Technologien zur Realisierung des Produkts.

Sie planen den Einsatz von Geräten, Maschinen und Software unter relevanten Gesichtspunkten.

Sie ermitteln den Personalbedarf und organisieren die Einteilung der zur Produktion benötigten Teams.

Sie beachten rechtliche Aspekte für Arbeitssicherheit und Gesundheitsschutz und sorgen für deren Einhaltung.

Sie erstellen Instandhaltungskonzepte insbesondere unter dem Aspekt „Vorbeugende Instandhaltung“.

Sie bewerten bestehende Prozesse, optimieren und modernisieren diese.

Sie führen ein Energiemanagementsystem ein und wenden dies zum nachhaltigen Umgang mit Ressourcen an. 

Sie planen und realisieren die Produktion, ggf. unter Berücksichtigung von Logistikkonzepten.

Sie planen und organisieren die Entsorgung, insbesondere unter Aspekten der Nachhaltigkeit.

Sie überwachen und dokumentieren Prozesse mittels geeigneter Verfahren.

Struktur:

(Modulbereiche)

Die Schülerinnen und Schüler analysieren und verstehen elektrische Antriebe als komplexen Zusammenhang aus Arbeitsmaschine, Getriebe/ Kupplung, elektrischer Maschine sowie Leistungsstellglied und Regelungseinheit.

Das Fach verbindet Kenntnisse aus Bereichen der Mechanik, Dynamik, Elektrotechnik, Elektronik, Informatik und bedient sich regelungs-, steuerungs- und messtechnischer Inhalte.

• Grundlegendes zu Antriebssystemen
• Klassifizierung elektrischer Maschinen
• Normung und Begriffsbestimmung
• Aufbau und Wirkungsweise von Gleichstrommaschinen
• Betriebsverhalten und Anwendung von Gleichstrommaschinen
• Drehzahlstellbare Gleichstromantriebe
• Aufbau und Wirkungsweise von Drehfeldmaschinen
• Betriebsverhalten und Anwendung von Drehfeldmaschinen
• Drehzahlstellbare Drehstromantriebe
• Aufbau und Wirkungsweise von Servoantrieben
• Betriebsverhalten und Anwendung von Servoantrieben
• Aufbau und Wirkungsweise von BLDC-Motoren

Grundlegende Kommunikationsprinzipien

• Datenkommunikationsmodelle (OSI, TCP/IP)
• Übertragungsmedien, Zugriffsverfahren
• Netzwerktopologie, Rollenverteilung

Lokale Netzwerke auf Basis von Ethernet und TCP/IP

• Ethernet-Protokoll, Netzwerkgeräte (Switch, Router)
• Netzwerkkopplung, Redundanz (STP), VLAN
• IP-Protokoll (IPv4, IPv6), Routing und Subnetting
• Network Address Translation (NAT),  ARP, ICMP

Dienste und Anwendungsprotokolle

• Netzwerkbetriebssystem Linux, Linux-Konsole, Remote-Shell (SSH)
• Kommunikationsabläufe bei TCP und UDP
• DHCP-Server, Namensauflösung mit DNS, Web-Server

Prozessbedienung und –visualisierung konzipieren und realisieren

• Web-Technologien in der Automatisierung (HTTP, HTML+CSS, JS)
• OPC in der Automatisierungstechnik, OPC/UA

Klassische Feldbusse

• Buszugriff und Arbitrierung
• Protokollstruktur (CAN), Anwendungsprotokolle (CANOpen)

Industrial Ethernet

• Unterschiede zwischen Feldbus und Industrial Ethernet
• Echtzeitfähiges Ethernet (Profinet)

Netzwerksicherheit

• Gefahrenabschätzung und Risikoanalyse
• Verschlüsselung, Zertifikaten

Aufbau und Konfiguration von Firewalls, Paketfilter

Personale Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler nehmen ihr Umfeld differenziert wahr und leiten daraus angemessene Verhaltensweisen und Handlungsstrategien für die Führung von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern ab.

Sie setzen sich differenziert mit ihrer Fähigkeit zur Annahme von Kritik auseinander.

Sie geben konstruktiv und differenziert Feedback an andere.

Sie setzen sich mit ihrer Rolle bei der Konsensbildung in Gruppenprozessen auseinander.

Sie kommunizieren und handeln wertschätzend, empathisch und authentisch.

Sie reflektieren ihre personale Kompetenzentwicklung mit Blick auf ihre zukünftige Rolle als Führungskraft.

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler führen die Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter nach sozialen und fachlichen Gesichtspunkten.

Sie entwickeln Konzepte zur Personalintegration und zur Teambildung für eine professionelle Zusammenarbeit.

Sie wenden Konzepte der Prävention, der Intervention und der Konfliktbearbeitung an.

Sie führen fachliche und persönliche Gespräche zur Motivation und zum Schutz von Mitarbeiterinnen und Mitarbeitern.

Sie achten auf die Verwendung gendergerechter Sprache.

Sie beraten und fördern Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter in ihrer beruflichen Entwicklung und berücksichtigen dabei die unterschiedlichen Berufsbiographien von Frauen und Männern vor dem Hintergrund von Familie und Beruf.

Sie leiten Jugendliche in der betrieblichen Ausbildung an.

Sie bewerten und beurteilen die Kompetenzen der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter im Kontext arbeitsrechtlicher Vorschriften.

Sie reflektieren die entwickelten Konzepte und Strategien kriterienorientiert.

Struktur:

(Modulbereiche)

Die Schülerinnen und Schüler können unterschiedliche Einflussfaktoren auf die Verhaltensweisen der Mitarbeiter erkennen und angemessen darauf reagieren. Sie können Motivation von Manipulation unterscheiden und Motivation als Wert für den Mitarbeiter einsetzen, da sie unterschiedliche Motivationsmodelle kennenlernen und sie als Erklärungs- und Prognosemodell zur angemessenen Problemlösung anwenden können.

Die Schülerinnen und Schüler kennen die Grundlagen des Führens und die Arbeitstechniken, diese fach- und sachgerecht anzuwenden. Sie können Konfliktsituationen beschreiben und analysieren, sowie Konfliktlösungsstrategien entwickeln und anwenden.

Grundlagen betrieblicher Führung anwenden

• Führungsstile, Personalbeurteilung
• Anforderungen an Führungskräfte
• Aufgaben Führungskräfte

Konflikte konstruktiv und differenziert managen

• Konfliktdiagnose und Lösungsmodelle erarbeiten
• Konfliktablauf und -ursachen erkennen und beheben

Modelle der Motivation erarbeiten

• Extrinsische und intrinsische Motivation
• Arbeits- und Leistungsmotivation
• Mitarbeitergespräche führen

Die Schülerinnen und Schüler können auf der Grundlage einer Ausbildungsordnung einen betrieblichen Ausbildungsplan erstellen. Sie kennen die Möglichkeiten der Mitwirkung und Mitbestimmung der betrieblichen Interessenvertretung in der Berufsbildung. Sie können inhaltliche sowie organisatorische Abstimmungen mit Kooperationspartnern durchführen.

Kriterien und Verfahren zur Auswahl von Auszubildenden können angewendet werden.

Die rechtlichen Grundlagen der Berufsausbildung werden vermittelt.

Betriebliche Lern- und Arbeitsaufträge können entwickelt und gestaltet werden und entsprechende Ausbildungsmethoden eingesetzt werden.

Die Schülerinnen und Schüler können soziale und persönliche Entwicklungen von Auszubildenden fördern; Probleme und Konflikte rechtzeitig erkennen und auf Lösungen hinwirken.

Leistungsbeurteilungen können durchgeführt und bewertet werden.

Die Schülerinnen und Schüler können die Fortbildungsprüfung Ausbildung der Ausbilder (AdA) – Ausbildereignungsprüfung ablegen.

Ausbildung der Ausbilder: Ausbilden lernen

Ausbildungsvoraussetzungen prüfen und Ausbildung planen

• Nutzen der betrieblichen Ausbildung
• Ausbildungsbedarf und Rahmenbedingungen
• Betriebliche Eignung und Verantwortungsbereiche der Mitwirkenden

Ausbildung vorbereiten und bei der Einstellung von Auszubildenden mitwirken

• Ausbildungsordnung und betrieblicher Ausbildungsplan
• Mitbestimmungsrechte und Lernortkooperation
• Einstellungsverfahren und Vertragsabschluss

Ausbildung durchführen

• Reflexion von Lernprozessen
• Probezeit und berufstypische Geschäftsprozesse
• Ausbildungsmethoden und -medien
• Lernschwierigkeiten und Lernhilfen
• Ausbildungserfolg feststellen

Ausbildung abschließen

• Vorbereitung auf die Abschlussprüfung und Anmeldung
• Erstellen von Zeugnissen
• Fort- und Weiterbildungsmöglichkeiten

Personale Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler sind bereit, Qualitätsmanagement als Führungsaufgabe aktiv wahrzunehmen und Maßnahmen abzuleiten.

Sie steuern ihren Arbeits- und Lernprozess eigenverantwortlich.

Sie übernehmen Verantwortung für Kommunikationsprozesse und verhalten sich konstruktiv.

Sie reflektieren und bewerten eigene und fremde Arbeitsergebnisse.

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler erläutern die Ziele, Aufgaben und Arbeitsmethoden von Qualitätsmanagement und die Bedeutung für den Technikbereich.

Sie setzen ein Qualitätsmanagementmodell um. Dazu legen sie Prüfmerkmale fest und überprüfen sie im Prozess. Sie legen geeignete Maßnahmen zur Qualitätssicherung fest und führen sie durch.

Sie begleiten und dokumentieren Prozesse zur Zertifizierung eines Qualitätsmanagements.

Sie bearbeiten Reklamationen.

Sie überprüfen ein Qualitätsmanagementmodell in Bezug auf Anwendbarkeit und Wirksamkeit.

Struktur:

(Modulbereiche)

Die Schülerinnen und Schüler (Lernenden) können unter rezeptiver, produktiver, interaktiver und mediativer Nutzung der englischen Sprache Aufgaben des Optimierens technischer Lösungen und Prozesse bewältigen.

Vor allem auf der Grundlage von technischen Zeichnungen und Schaltplänen beschreiben sie Produkte bzw. Systeme sowie Fertigungsprozesse. Darauf aufbauend diskutieren sie jeweilige Verbesserungsmöglichkeiten, wobei sie mögliche Varianten beschreiben, begründen, vergleichen und bewerten. So optimieren sie z.B. eine hydraulische Schaltung. Dabei beschreiben sie auch technologisch und wirtschaftlich relevante Kalkulationen. Außerdem leiten sie zur Einhaltung der situativ notwendigen Arbeitssicherheitsregeln an und sie präsentieren ihre Arbeitsergebnisse

Die dazu erforderlichen sprachlichen Mittel wenden sie situationsbezogen an. Hierzu gehören neben dem Vokabular, welches sie unter Verwendung geeigneter Wörterbücher auffinden, auch aufgabenbezogen relevante Grammatikaspekte (z.B. das Verdeutlichen der Reihenfolge von Ereignissen oder das Vergleichen) sowie Sprachstrategien (z.B. Diskutieren oder Para-phrasieren). Bei den Aufgaben beachten sie eventuelle internationale bzw. interkulturelle Unterschiede bzgl. des englischsprachigen Raums („inter-cultural awareness“).

• Arten und Elemente von technischen Zeichnungen und von Schaltplänen benennen
• Form- und Funktionsbeschreibungen formulieren
• Bestandteile einer hydraulischen Schaltung
• Fertigungsprozesse beschreiben
• Optimierungsvarianten diskutieren
• mathematische Operationen beschreiben
• Hydrauliksystem optimieren
• Arbeitssicherheitsaspekte beschreiben
• interkulturelle Aspekte berücksichtigen
• Arbeitsergebnisse präsentieren
• Wörterbücher nutzen

Die Schülerinnen und Schüler können die fächer- und fachrichtungsübergreifende Bedeutung des Qualitätsmanagements erkennen und anwenden.

Sie können die Begriffe im Qualitätsmanagement definieren und anwenden. Die gesetzlichen und DIN EN ISO Bestimmungen sind bekannt und kommen zur Anwendung. Rechtliche Auswirkungen von Mängeln können analysiert werden.

Die unterschiedlichen Methoden und Werkzeuge des QM können sach- und fachgerecht ausgewählt, eingesetzt und gegebenenfalls optimiert werden. Die grundlegenden Werkzeuge der Audits werden beherrscht und angewendet.

Qualitätssicherungs-Systeme im Unternehmen realisieren

• Qualitätsphilosophie (Qualitätspolitik, -strategie)
• Qualitätsplanung (z. B. Qualitätsanforderungen, gesetzliche Bestimmungen und Auflagen, Regelwerke und Normen)
• Qualitätslenkung (z. B. vorbeugende, überwachende und korrigierende Tätigkeiten)
• Qualitätssicherungs-Systemnachweise (z. B. Qualitätssicherungs-Handbuch, Verfahrensanweisungen und Berichte)
• Qualitätsförderung (z. B. Förderprogramme, Motivation und Schulung)

Qualitätssicherungs-Techniken anwenden

• Qualitätssicherungs-Methoden zur Prozess Verbesserung (z. B. FMEA, Pareto-Analyse, Fehlerbaum-Analyse, Ursachen-Folge-Analyse)
• Qualitätssicherungs-Techniken zur Prozess Verbesserung (z. B. Prüftechniken, Qualitätsregelkartentechnik)
• Qualitäts-Audits

Personale Kompetenzen

Die Schülerinnen und Schüler übernehmen unternehmerische und soziale Verantwortung.

Sie handeln berufsethisch sowie ökonomisch und ökologisch bewusst im Kontext nachhaltiger Entwicklung.

Sie gestalten ihre Kundenbeziehungen adressatengerecht und reflektieren sie.

Fachkompetenz

Die Schülerinnen und Schüler erledigen markt- und kundenorientiert Managementaufgaben auf der mittleren Führungsebene.

Sie betreuen Kunden, verkaufen Produkte und wirken am Marketing mit.

Sie setzen selbstständig markt- und kundenorientiert neue Technologien um. 

Sie wählen Material und Dienstleistungen aus und kaufen diese ein.

Sie planen und kalkulieren Leistungen, erstellen Angebote, schließen Kaufverträge ab und kalkulieren Aufträge nach. 

Sie bereiten Kennzahlen auf und unterstützen das betriebsinterne Controlling.

Sie analysieren und berücksichtigen fundiert rechtliche und wirtschaftliche Rahmenbedingungen im unternehmerischen Handeln im eigenen und im Zielland.

Sie identifizieren und wenden Aspekte der Unternehmensgründung und unternehmerischen Selbstständigkeit an. 

Sie berücksichtigen den Wertschöpfungskreis.

Sie bewerten die Wirksamkeit ihrer Maßnahmen.

Struktur:

(Modulbereiche)

Die Schülerinnen und Schüler können betriebswirtschaftliche, kaufmännische und rechtliche Zusammenhänge erkennen, in den Grundzügen beurteilen und an unternehmerischen Entscheidungen mitwirken.

Sie sind in der Lage betriebliche Wachstumspotenziale zu identifizieren und Unternehmensstrategien zu entwickeln.

Bei der Gründung und Übernahme eines Unternehmens können sie Ziele vorbereiten, durchführen und bewerten sowie ihre Bedeutung für ein Unternehmenskonzept begründen.

Die Schülerinnen und Schüler können bei der HWK die externe

Fortbildungsprüfung zum „Geprüfte/r Fachmann/-frau für kaufmännische Betriebsführung nach der HwO“ machen.

Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen beurteilen

• Buchführung und Bilanzierung
• Kosten- und Leistungsrechnung
• Kalkulation

Gründungs- und Übernahmeaktivitäten vorbereiten, durchführen und bewerten

• Voraussetzungen beruflicher Selbstständigkeit begründen
• Entscheidungen zur Standortwahl, Rechtsform, Unternehmenskonzept treffen
• Marketingkonzept entwickeln

Unternehmensführungsstrategien entwickeln

• Beschaffungs- und Vertriebsprozesse
• Leistungserstellungsprozesse
• Investitionsplanung und Finanzierung

ERP-Systeme am Beispiel von SAP anwenden

• Softwareerkundung
• Stammdatenpflege
• Vertriebsprozess
• Beschaffungsprozess

Schmolke/ Deitermann: Industriebuchführung mit Kosten- und Leistungsrechnung IKR, Winkels Verlag

Der Handwerksmeister, Feldhaus Verlag

SAP4schools Software