智能工厂学生实际操作实验室方案

中国制造2025

“4.0智能工厂”学生实际操作

试验室方案智能工厂学生实际操作实验室方案第1页“智能工厂”实训试验室方案指导思想以中国制造2025指导思想为主体，融合“互联网+”将工业领域新一代革命技术研发与创新技术结果、互联网创新结果深度融合于智能工厂领域之中，提升实体经济创新力和生产力，形成更广泛以互联网为基础设施和实现工具经济发展新形态。促进以云计算、物联网、大数据为代表新一代信息技术与当代制造业、生产性服务业等融合创新，发展壮大新兴业态，打造新产业增加点，为大众创业、万众创新提供环境，为产业智能化提供支撑，增强新经济发展动力，促进国民经济提质增效升级。智能工厂学生实际操作实验室方案第2页“智能工厂”实训试验室方案方案概述将企业生产制造车间由集中式控制向分散式增强型控制基本模式转变，目标是建立一个高度灵活个性化和数字化产品与服务生产模式。重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产设施实现，主要包括整个企业生产物流管理和人机互动在工业生产过程中应用。结合企业生产物流运行模式，结合学校电子技术、机电一体化、电气自动化、生产管理、物流管理及其相关专业现阶段建设情况，以及智能工厂试验室规划理念，进行综合且专业化设计，以中国制造2025和“互联网+”模式为实训教学研究载体，构建一个高端精细化实体制造运作模式试验室。让学生足不出校就能真实体验中国制造2025和“互联网+”在生产制造企业运行模式，增强学生社会实践能力，提升学生社会竞争力。经过校企合作，校方教师与企业共同从项目调研、产品研发、项目实施、试运行到实训课程建设，取得结果共享为社会创造价值，从而增强师资教学水平与科研思维意识；提升学校社会著名度。智能工厂学生实际操作实验室方案第3页第一章智能工厂试验室设计规划1.1实训室建设目标经过建立智能工厂试验室，能够实现以下目标：理论与社会实践相结合；提升学生社会就业竞争力；教学和研究一体化；打造“校中企”实训模式，创新智能工厂综合实训教学模式；打造成智能工厂综合实训示范基地；让学生实训后具备制造企业中层管理决议能力；培养具备高端制造领域运作模式和数字化控制技术高级人才；培养具备“互联网+”业态创新思维与智能工厂整合能力复合型管理人才。智能工厂学生实际操作实验室方案第4页第一章智能工厂试验室设计规划1.2实训教学设计规划认识—使学生对智能工厂认识从观念上升到实际。理论—从认知层面学习掌握理论、原理、创新思维和技术知识。实操—经过智能工厂实训智能装备与数字化软件系统相结合对所学原理与技术

进行实践，掌握智能工厂运作中智能制造、智能生产、智能物流

运行管理以及信息流通活动协作技能。演练—依据试验设计，学生经过动脑和动手提升理论与实际紧密结合能力，

深入智能工厂跨领域活动各个步骤团体运作能力。应用—以满足行业市场需求为任务，模拟高端制造企业实际场景，完成应用

操演，形成工业制造生产企业产前物流、产中物流、第三方物流、

智能工厂、“互联网+”企业运作“战略”意识。集成—培养学生科技创新意识，利用所学原理知识和掌握研发技能训练，形成

整体智能工厂“战略”布局，转化为更为符合中国制造2025战略层面，提升知识技能系统化。智能工厂学生实际操作实验室方案第5页第一章智能工厂试验室设计规划1.3智能工厂优势特点以硬件环境建设、软件环境搭建以及课程体系建设并重方式实施，确保学校在智能工厂硬件设备投入情况下，经过互联网及其软件平台以及丰富实践教学课程体系，开展智能化生产、智能制造、智能物流实训试验，充分培养学生在机电一体化、电气工程、电子技术、生产管理、物流工程、工业工程及其相关专业综合实践应用和科研创新能力。传统实训室如工业工程、电气自动化实训室等技术落后，功效单一与外界最新技术发展趋势脱节缺乏生产管理方面教学内容教学伎俩陈旧智能工厂实训室集成了最新自动化、信息化技术，如“互联网+”、物联网等表达了生产管理、运维等完整企业管理思绪，实现学习到工作无缝对接集成了信息化教学伎俩，提升学生学习主动性智能工厂学生实际操作实验室方案第6页第一章智能工厂试验室设计规划工业性：硬件产品配置标准件均采取工业一线品牌，非标件加工和电气配线均符合国际化工业标准，软件系统均经过世界五百强制造企业运行验证合格，符合“互联网+”行动计划中数据实时和协同创新理念，最大程度缩短了与工业级设备差距。该系统可全自动化、高效率、高精度制造产品，并可经过射频技术存放并追踪各工序生产信息。其中数控车床、加工中心、工业机器人、工业总线、工业柔性传输线、检测系统等设备与控制系统均与工业生产应用相一致，将当代化工业现场各项先进生产制造技术充分融合并展现。开放性：产品开放了电路气路配线、机械装调等功效，使学生能够真正实现动手实操。电气部分扩展表达在接口自由，各从控单元均可外接控制器来实现控制功效。机械部分扩展表达在系统可经过添加新模块单元来完成系统升级。技术先进性：系统所包括工业机器人、多轴运动控制系统、工业柔性传输线、RFID射频识别系统等，物联网数据传输可追溯性管理等先进技术均充分表达了系统技术应用先进型。智能工厂学生实际操作实验室方案第7页第一章智能工厂试验室设计规划产品高端性：产品主要电气元件和传动机构均选取德、日进口一线工业品牌产品；机械加工零件如钢制、铝制零件均在确保高标准加工精度同时，进行了表面氧化、喷涂等处理方式。可确保设备在确保质量和稳定性同时，到达外形美观特点。系统采取了德国西门子可编程控制器、变频器；日本欧姆龙工业传感器与RFID射频识别系统；德国西门子或日本松下数控系统；日本松下或安川工业机器人柔性生产性：可依据生产计划执行全自动化原料检测、识别、加工、后处理、装配、包装、成品入库系统功效。从软件上，经过上位机自动化生产管理系统，可实现生产信息存放追踪功效，和柔性排产计划功效，从而有效统计、统计、追踪、变换生产质量和效率；从硬件上，系统可经过简单更换一些工装夹具和加工程序，改变生产产品。系统模块化：系统中单元设备（上料系统、数码车床、机器人、检测系统、封箱模块、码垛模块等）含有“联机/单机”两种操作模式。全部单元设备都能够独立操作，能够单机设备为平台，进行单项技术研发。智能工厂学生实际操作实验室方案第8页第一章智能工厂试验室设计规划综合性：整套系统从机械传动精心设计、控制元件类型选取、数据采集实时、软件系统集成、产品柔性化和控制类型上，均表达其特点特征，以多元化为出发点，防止重复使用，使学生能够在一套系统中最大可能掌握更多知识点。用户能够依据这一套系统同时设置多门实训课程，从而到达同类几套产品实训功效。能够实现技术实训内容包含：系统集成技术、物流工程技术、PLC控制技术、总线技术、电气控制技术、气动技术、液压技术、伺服控制技术、变频控制技术、电子技术、组装技术、运动控制技术、电机拖动技术、直流调速技术、步进闭环控制技术、PID控制技术、机械传动与执行机构技术、故障检测与排除技术、传感技术、测控技术、组态技术、HMI人机交互技术、自动化仓储管理技术、智能仪表控制技术、质量控制技术、图像视觉处理技术、RFID射频识别技术。智能工厂学生实际操作实验室方案第9页第一章智能工厂试验室设计规划便捷性：产品由一个总控单元和各类从控单元等组成，其组成形式采取模块化设计理念，每个从控单元均由支撑平台、配电板、执行部分组成。具备结构格调统一、升级扩展灵活等特点。各单元分为手动/自动两种模式，可单站训练也可整体运行，使得实训能够愈加安全便捷进行。安全性：设备含有接地保护、过载保护、短路保护、漏电保护功效、含有误操作保护功效、安全性符合相关国家标准标准、全部材质均符合环境保护标准。全部元器件满足国家CCC认证。本实训室最大亮点在于改进常规软/硬件脱节与只做不研或者只研不做弊端，经过软件集成实训室全部智能设备，建设创新、智能、自动、系统智能工厂试验室。最大特色在于移植企业运行管理模式，将传统制造业经过互联网思维优化整合与信息物联无缝集成，而且转化为高校实用教学。智能工厂学生实际操作实验室方案第10页第一章智能工厂试验室设计规划1.4实训室布局此智能工厂试验室布局灵活，能够系统性布局也能够模块化布局，提议实训室场地在100平方米以上。示意图（仅供参考）智能工厂学生实际操作实验室方案第11页第二章智能工厂试验室系统组成2.1智能工厂管理系统智能工厂管理系统是结合生产制造企业咨询规划实际，同时基于ERP、MES（制造执行系统）、控制系统及供给链管理于一体实现整体无缝信息互联一个透明化智能工厂管理系统。智能工厂学生实际操作实验室方案第12页第二章智能工厂试验室系统组成智能工厂管理系统为在激烈全球竞争中保持优势，制造企业要最大化利用资源，将生产变得愈加高效；为适应不停改变客户需求，制造企业必须尽可能缩短产品上市时间，对市场响应愈加紧速；为满足市场多元化需求，制造企业还要快速实现各步骤灵活变动，将生产变得愈加柔性。而高效、快速、柔性，正是智能化企业为制造业带来最大改变。智能工厂学生实际操作实验室方案第13页第二章智能工厂试验室系统组成经过智能化工厂规划，能够降低产品上市时间最少30%；经过优化规划质量，能够降低制造成本20%。而在新产品上市百分比、设备生产效率、产品交付能力及营运利润率等多个方面，智能化工厂指标均远远高于传统制造企业。智能制造带来不只是炫目标科技，还有实实在在收益，以及支撑企业久远发展竞争力。主要包含以下功效特点。2.1.1基础数据管理基于生产管理决议，需要采集大量辅助生产数据。这些数据能够采取数据采集系统、条形码/二维码/射频标签(RFID)等方式取得。系统依据实际需要能够灵活采取自动搜集(采取条形码/二维码/RFID)以及手工录入方式提供必要基础数据，以符合国家要求和生产管理需要。2.1.2生产计划和排产依据混流平衡标准实现排产，由日计划排定上线次序计划，并计算出装配过程中各个相关工位所需要物料信息，实现物料拉动管理。订单管理将允许进行次序调整（包含改序，插序等）。智能工厂学生实际操作实验室方案第14页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.3物料拉动管理生产物料管理实现对整个生产过程物料信息全方面实时管理。生产物料管理功效与生产计划和生产跟踪管理紧密结合，经过设备状态和生产监控实时数据，对物料消耗情况进行及时监控和汇报。智能工厂学生实际操作实验室方案第15页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.4采购管理包含采购计划、采购订单、采购结算、采购费用、价格及供货信息资料等功效模块，基于工作流驱动对采购业务物流进行有效跟踪和管理。智能工厂学生实际操作实验室方案第16页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.5订单管理订单是整个系统内在驱动力之一，针对不一样客户含有各种订单接收策略，惯用XML、EMAIL、TXT文件等方式；订单管理主要包含订单接收/录入、执行情况跟踪等功效。2.1.6仓储管理仓储是供给链执行过程关键步骤，仓储管理包含仓储资源管理和业务运作流程实现。主要包含收货、品检、上架、拣选、流通加工、装运、补货、库存控制、可视化监控、移库、盘点等功效。智能工厂学生实际操作实验室方案第17页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.7供给商管理供给商评定，支持对供给商在质量、价格、交期、服务、可连续性改进等各方面进行综合评定；全程协议纪录和跟踪；建立供给商-存货价格体系，实现采购询价、比价、筛选、分析等。智能工厂学生实际操作实验室方案第18页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.8产品跟踪管理在生产过程中，产品跟踪很主要。产品生产动态队列是物料拉动和订单跟踪基础。跟踪方式以条形码、二维码和射频标签为主，进行生产投料、生产装配、检测，搜集生产数据，建立生产信息档案和生产线监控。2.1.9生产现场管控即时资料处理(RealTime)：生产过程数据能够进行实时反馈，保障实时对生产现场管控。2.1.10现场无纸化作业(Paperless)全部采取电子设备采集生产数据，不需要再填写大量书面汇报。2.1.11现场资源追踪(Tracking)能够及时了解生产现场包含人力、设备、材料等资料利用情况。2.1.12生产情况监控(Monitoring)能够经过系统及时了解产品情况，实时把握生产最新情况。2.1.13自动化设备控制(Control)可与生产自动化设备进行对接，使系统与设备真正一体化。2.1.14及时现场管理(JitManagement)及时反馈现场生产数据给管理者，让管理者及时对生产过程进行调控。智能工厂学生实际操作实验室方案第19页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.15SPC（统计工序控制）质量管理

对于产品生产质量数据，当发觉有质量问题时候，操作员可选择对应质量问题原因，完成整个统计过程。质量问题原因内容可依据需要做自定义修改。需要查询质量数据，只要输入产品ID号，即可显示产品相关质量信息。建立产品生产全过程档案(工艺、时间、人员、部件、检测等)；建立质量追溯链，实现正反向追溯，追溯至供给商和人员。智能工厂学生实际操作实验室方案第20页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.16全程追溯体系从原材料供给商，生产批号资讯，到生产中人员设备资讯，生产测试统计，维修统计以及产品出货后位址，数量等资讯，智能工厂管理系统都会忠实进行统计以建立完整追溯档案。当发生问题时，能够提供准确资料来给分析人员提供帮助来确定问题和确定影响范围。智能工厂学生实际操作实验室方案第21页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.17智能预警管理经过系统预警功效，我们能够透过Mail，短信，报警灯等方式能够让相关人员及时发觉问题，在问题扩大之前就将问题毁灭，降低由此造成损失。系统经过现场采集即时生产资料中发觉异常，然后通知到相关责任人而且停线预防问题扩大而停线，相关人员假如办法正确能够继续生产，不然停线整理。智能工厂学生实际操作实验室方案第22页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.18工艺管理视觉化在产品生产过程中，提供生产工艺路线视觉化查询,直观显示产品应该走工序，已经走过哪些工序，以及生产详细资料。2.1.19配送管理以最大程度降低生产物流成本、提升运作效率为目标，按照实时配送标准，在多购置商并存环境中，经过在购置商和各自供给商之间建立实时双向链接，构筑一条顺畅、高效物流通道，为购置、供给双方提供高度集中、功效完善和不一样模式配送信息服务。2.1.20协同管理是以集中管控、协同应用企业管理模式为背景，满足制造企业管理模式变革平稳过渡需要，符合企业管剪发展趋势，形成了制造供给链和经典离散制造模式。智能工厂学生实际操作实验室方案第23页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.21现场设备管理经过二维码、RFID或蓝牙等现场设备与移动终端（手机、Pad）组合，实现设备维护、点巡检等管理流程信息化和跨平台处理。用户使用移动终端，能够在任意一台设备旁边实时查看运行相关数据，调取设备手册和检修流程等文档资料，维护工作完成后，系统自动将维护人员、维护过程等信息上传至服务器，实现程序闭环。智能工厂学生实际操作实验室方案第24页第二章智能工厂试验室系统组成2.1.22客户管理经过对客户资料搜集、分类、存档、检索和管理，全方面掌握不一样客户群体、客户性质、客户需求、客户信用等客户信息。以提供最正确客户服务为宗旨，为客户提供物流运作、方案、价格、市场、信息等各种服务内容，及时处理客户在合作中碰到各类问题，妥善处理客户合作中发生问题，培养长久忠诚客户群体，为企业供给链形成和整合提供支持。同时包含对客户服务渠道和业务查询管理，经过客户服务渠道，客户能够经过各种方式（如网上查询、电话查询、短信通知、E-MAIL通知等）或者客户订单状态及其作业情况。智能工厂学生实际操作实验室方案第25页第二章智能工厂试验室系统组成2.2智能生产流水线该试验室实训用流水线是实现了螺丝+垫片+螺帽产品组装整个生产流程。主要包含上料、组装、产品检验、产品装箱、码垛、产品入库工序。RFID电子标签已埋在原料工件内部，检测距离约为140mm。RFID检测系统能够准确地读取工件内标签信息，进而实现了产品分拣和全程数据跟踪。经过更换机器人夹具，即可对应不一样规格螺丝、垫片和螺帽。（软件上，经过识别RFID信息，自动进行分别处理）而且采取了先进Profibus工业现场总线控制方式，配有主控德国西门子S7-300PLC、人机界面、组态软件等，系统更大程度上展现了工业现场工作状态及当代制造工业发展方向。智能工厂学生实际操作实验室方案第26页第二章智能工厂试验室系统组成系统工作流程：在总控界面输入生产需求后，系统会自动检验料仓库存情况，并按照生产需求，依据上述流程自动传输、识别、装配、入库等，从而打造缩小版含有中国制造2025特征柔性化、智能化、网络化生产线。智能工厂学生实际操作实验室方案第27页第二章智能工厂试验室系统组成2.2.1上料由料库、上料振动盘（或上料机器人）组成，用于将工件库中工件（螺丝、垫片、螺帽）分别按照生产需要依次推出到组装设备中。原料工件中已经含有RFID电子标签，方便于产品质量跟踪。三工位供料设计，使得供料方式多样化，能够进行单一上料，也能够进行不一样编型号组合上料，以及对上料速度快慢控制，实现上料形式多样化。自动上料振动盘数控机床用上料机器人智能工厂学生实际操作实验室方案第28页第二章智能工厂试验室系统组成2.2.2组装该数控机床把垫片套入到螺丝上，而且拧紧螺帽。设有多个传感器，能够检测原料件是否正确到位。检测工件RFID信息，自动识别不一样规格原料工件，从而进行不一样处理（比如说拧紧力度调整，拧转数调整等）。把加工信息实时传送给上位控制电脑。智能工厂学生实际操作实验室方案第29页第二章智能工厂试验室系统组成2.2.3产品检验智能视觉检测系统采取CCD摄影机将被检测目标转换成图像信号，传送给专用图像处理系统，依据像素分布和亮度、颜色等信息，转变成数字化信号，图像处理系统对这些信号进行各种运算来抽取目标特征，如面积、数量、位置、长度，再依据预设允许度和其它条件输出结果，包含尺寸、角度、个数、合格/不合格、有/无等，实现自动识别和检验是否合格功效。本设备采取一套松下PV200视觉系统，由视觉控制器、视觉相机及监视显示器等组成。视觉相机安装在系统平台专用相机支架上，用于检测工件特征，如缺