离散制造生产过程仿真交互平台需求说明

离散制造生产过程仿真交互平台需求说明1.需实现的功能或者目标：1.1采购人在招标文件中未列明的所需辅材、附件、配件、线缆等后续将不再单独支付费用，招标文件未提及但完备平台运行所需的其它软硬件和改造内容均由中标人免费提供并提供同等维保服务；1.2交钥匙项目；1.3基于数字孪生的半实物生产模拟平台，实现离散制造流程展示和算法验证；1.4以谐波减速器为装配对象，建立生产流程的虚拟三维空间模型并与MES、设备监控系统集成，实现实时生产数据驱动的三维虚拟可视化监控；1.5通过若干个执行设备间的协同，结合硬件实物装配系统展现感知、控制、优化等算法对生产过程的影响，实现生产过程各类策略的可行性评估与展示；1.6通过虚拟与物理融合，即通过在三维虚拟生产流程漫游，查看生产计划执行状态设备状态、质量状态、工艺参数、生产历史、生产绩效等生产实况和生产实绩。名称数量单位要求离散制造生产过程仿真交互平台1套一、总体要求面向高端离散制造过程，实现全流程自动装配、多机械臂协同作业、高质量数字孪生模型搭建、多工业系统信息交互等。1.多种不同尺寸、不同型号的谐波减速器的全自动装配与成品质量检测；2.在谐波减速器的过程中体现多机械臂协同作业，包括通过≥2个六轴机械臂协同组装刚轮与柔轮及通过SCARA、锁螺丝机与六轴机械臂协同完成谐波减速器螺丝孔定位与锁付；3.在同一条流水线上完成谐波减速器的全自动装配与全自动拆解；4.配合谐波减速器装配过程搭建高质量数字孪生系统，实现实时感知与可视化及智能决策与下发；5.配合谐波减速器装配过程实现生产过程MES/WMS/数字孪生系统信息交互；6.全过程提供开放接口，硬件控制、数字孪生系统数据等均支持二次开发。二、具体要求1.硬件实物装配系统1.1六轴工业机器人(1)轴数：六轴；(2)手腕持重：≥50kg；(3)最大工作范围：≥1600mm；(4)重复定位精度：≤±0.05mm；(5)电源：额定输入电压AC220V，电源频率50~60Hz；(6)最大负载：≥50kg；(7)本体重量：≤75kg；(8)防护等级：IP54或优于；(9)通讯方式：TCP/IP及其他通信协议（如Profinet）；(10)抓取1)配备高精度机器视觉与运动控制系统；2)配备定制抓具和末端执行器，反射式传感器；3)配备电缸，利用电缸夹紧和松开工件，配合机器人完成工件搬运和装配；4)材质：铝/钢（SUS304），表面做防锈处理用于工件上下料。(11)配套仿真控制软件，支持二次开发及数据孪生。1.2选择顺应性装配机器手臂（SCARA）(1)轴数：四轴；(2)手腕持重：≥6kg；(3)最大工作范围：≥550mm；(4)重复定位精度：≤±0.05mm；(5)电源：额定输入电压AC220V，电源频率50~60Hz；(6)最大负载：≥6kg；(7)本体重量：≤23kg；(8)防护等级：IP30或优于；(9)通讯方式：TCP/IP及其他通信协议（如Profinet）；(10)姿态稳定时间：≤0.17s；(11)配套仿真控制软件，支持二次开发及数据孪生。1.3锁螺丝机；(1)锁付螺丝规格：M3~M6；(2)适配产品规格（L*W）：320*320mm；(3)锁付电批数：2把（伺服电批）；(4)锁钉效率：0.9~1.3s/2颗钉；(5)有效行程（X*Y*Z）：400*400*100mm；(6)重量：≤35kg；(7)控制方式：控制卡+手柄；(8)总功率：1.4kW；(9)电源：AC220V，50Hz；(10)工作气压：0.55~0.65MPa。1.4立体仓库(1)规格：5层5列，单格≥2000*1500*1500mm；(2)配套仓库管理系统（WMS），具有基本资料（订单管理、出入库管理）维护功能并能实时感知库存数量，支持库存信息可视化与MES、数据孪生系统模块间允许通过网络通信进行信息交互。1.5机电设备机械故障检测台(1)转速测量精度误差：≤0.05%；(2)激光信号响应时间：≤0.5s；(3)支持模拟并检测≥5种典型的轴承故障，包括轴承内圈、外圈、滚珠、保持架及综合故障；(4)支持模拟并检测≥4种典型的齿轮故障，包括点蚀、裂纹、磨损、断齿；(5)负载变化范围：0~6N.m；(6)振动传感器最大采样频率：≥100kHz；(7)信号通过两通道同步采集数模转换器采集；(8)支持基于路径或非路径采集、时域波形/频谱分析、包络谱解调分析、相位分析；(9)支持双通道相位差分析&轴心轨迹、3D振型分析&3D瀑布图、伯德图分析&敲击测试；(10)支持可编辑轴承数据库；(11)支持自定义谱线分辨率；(12)支持≥3种数据导出格式，包括UFF58、ASCII、CSV等。1.6功率计(1)通过实时监控各机械臂及整个平台的功耗并通过TCP/IP、总线通信等通信方式传递实时功率信息；(2)支持电压AC220V、频率50~60Hz、电流5mA~20A、数据刷新频率≥10Hz、误差率≤±0.4%。1.7贴标设备(1)支持直接贴标、推压式贴标、前端面贴标、拐角贴标；(2)标签规格（宽度/长度）：40~165mm/50~330mm；(3)产线速度：0~0.4m/s；(4)工作环境1)温度范围：5~40℃；2)湿度范围：相对湿度20~85%，无冷凝。(5)通讯接口：RS232、USB、多路I/O；(6)喷印分辨率：≥200dpi；(7)整机重量：≤40kg。1.8交互操作台1.规格：长宽覆盖全物理产线工作范围（约2500*3600mm）、高750mm；2.材质：碳钢喷塑，能支撑机械臂等设备运行。1.9装配线（含输送）(1)规格：2m≤长度≤3.5m、0.2m≤宽度≤0.5m，移动载具装有RFID芯片或条码识别；(2)材质1)耐磨、抗腐蚀；2)装配线：碳钢喷塑，能支撑机械臂等设备运行；3)输送带：橡胶带；4)线体支架：铝型材；5)皮带机架：铝型材，不锈钢（SUS304）导轨。(3)输送形式：无工作台水平输送；(4)驱动电机1)单相负载输出，AC220V；2)具有正反转控制功能；3)支持过载保护；4)支持故障诊断；5)符合安全标准：IEC61508；6)通信接口：TCP/IP及其他工业实时以太网。(5)具有位置或条码识别功能；(6)输送线本体支持快速拆装；(7)工作方式：电机驱动、传感器检测、启停控制；(8)输送速度：0~15m/min；(9)变频调速。1.10全过程数据可获取、可溯源，支持二次开发。2.数字孪生仿真平台2.1生产调度系统（MES）：包括仓库管理系统、生产调度系统与数据集成模块，具有入库业务、库存调拨和虚仓管理等功能，具备导入几何模型、构建三维车间结构和可视化动态监控能力，通过将信息集成系统的数据进行分析挖掘并通过模拟仿真验证决策效果，最终通过数字孪生系统将决策下发实现决策交互。(1)硬件（最低配置）1)CPU：1颗英特尔至强3204，主频1.9GHz，6核；2)内存：16GBDDR43200MHz，18个DIMM插槽；3)显卡：RTX-A4000-16G；4)硬盘：480GSSD+2TSATA硬盘；5)电源：额定输入电压AC220V，电源频率50~60Hz，1250W；6)网卡：双千兆；7)显示器：55寸4K。(2)软件1)包含管理物料数据及BOM、工艺路径等数据；2)监控各单元生产状态、设备状态及单元间物流周转、最大运载量等信息；3)支持维护质量检测项和规则；4)允许根据规则触发生产订单生成；5)允许根据所需生产物料的BOM、工艺路径信息将订单拆解为具体的工序任务；6)结合当前各单元设备状态、物料状态将工序任务按预定规则分配到合适的设备上进行生产；7)允许根据分配的工序任务进行原料需求分析并驱动相关单元触发物料配送；8)允许根据现场设定的看板库存数量进行物料拉动式补料或推送式发货；9)允许按各类维护进行综合分析和可视化展现，直观反映质量关键问题进行质量改进。(3)提供数据开发接口，支持二次开发。2.2数字孪生系统(1)硬件（最低配置）1)CPU：1颗英特尔至强3204，主频1.9GHz，6核；2)内存：16GBDDR43200MHz，18个DIMM插槽；3)显卡：RTX-A4000-16G；4)硬盘：480GSSD+2TSATA硬盘；5)电源：额定输入电压AC220V，电源频率50~60Hz，1250W；6)网卡：双千兆；7)显示器：55寸4K。(2)可视化刷新率60~120FPS，可视化延迟≤10ms，数据交互上下行带宽≥50MHz；(3)软件1)数据采集平台对产线设备、生产、用户等信息进行采集，如机器人关节、传感器信号等，刷新周期≤500ms；2)数据展示包含告警信息&订单&设备&物料&质量、设备运行状态（运行、停机、待机、告警）、订单执行（计划量、完成量）；3)监控各单元生产状态、设备状态及单元间物流周转、最大运载量等信息；4)含六轴工业机器人、选择顺应性装配机器手臂（SCARA）、锁螺丝机、立体仓库、机电设备机械故障检测台、装配线等设备的数字孪生模型，支持多种不同型号的谐波减速器建模及模型间交互、模型运行等规则的设计与调整；5)允许模拟仿真，以模型动态渲染形式实时展示产线运行状态并支持产业决策仿真推演；6)数据基于Web或HTML5标准展示且在多维度实时呈现产线信息。7)六轴工业机器人、选择顺应性装配机器手臂（SCARA）配套仿真控制软件需与数字孪生系统进行数据通信，确保控制参数、控制策略等信息一致。(4)提供数据开发接口，支持二次开发。2.3全过程数据可获取、可溯源，支持二次开发。3.激光雷达定位系统3.1扫描原理：机械旋转；3.2扫描通道数：64；3.3最远测距可至200m，误差≤5cm@0.3~1m、≤2cm@1~200m；