智能制造生产线运营与维护大赛方案

智能制造生产线运营与维护大赛方案武汉华中数控股份有限公司2017年5月1.智能制造公共实训基地1.1智能制造公共实训基地项目价值智能制造公共实训基地项目紧扣“中国制造2025”的主攻方向，具有鲜明的特色和先进性，建成后可提升学校的专业实力，有利于吸引更优秀的学生资源和教师队伍，可提升学校的整体“品牌形象”；智能制造公共实训基地项目涵盖了数控、机器人、机械、电子、电气、自动化、控制、计算机、软件、信息系统、统计、管理等多学科领域的知识，可作为学校跨专业的综合教学实训平台；智能制造公共实训基地项目可以用于日常教学，也可用于实际生产加工，可使学生的能力与企业对智能制造人才的需求相吻合；智能制造公共实训基地项目各个软、硬件模块具备良好的开放性，基于此平台，相关专业师生可进行更深入的自主科研工作。

2.智能制造公共实训基地项目硬件方案2.1硬件总方案及布局本项目智能制造实训平台包括数字化立体料仓、六关节机器人、加工中心、在线检测系统、智能产线控制系统组成；参赛选手团队协作完成机器人示教编程、成品件在线检测、切削加工大数据采集和工艺优化等基本工作任务，并通过RFID系统，完成成品件的归类入库，智能产线控制系统下发生产任务单等一系列混合智能生产线的任务。

2.1.1立体效果图图2.1智能制造公共实训基地布局图2.2加工工件图2.2加工工件示意图本工件是由轴类毛坯件加工而成，加工过程中，数控车床和加工中心根据任务的要求调用不同的加工程序，从而完成工件的加工，加工中心加工完成后，进行工件的在线检测，最后根据检测结果将成品件放入对应的仓位。

2.3工艺流程图图2.3工艺流程图2.4主要设备介绍2.4.1工业机器人（1）设备概述为了能适应狭小、多点位、高灵活性工作要求，需要配置高性能六关节机器人，以适应不同场合的复杂工况要求。

图2.46关节工业机器人表2-1HSR-JR612工业机器人参数（2）可开展的实训项目◆机器人示教编程操作◆机器人离线编程仿真◆机器人故障诊断处理◆机器人与其它设备的联调2.4.2数字化料仓（1）方案概述数字化立体化设置3层4列，每个仓库设有仓位传感器，并将物料信息传送至智能产线控制系统，实现数字化立体仓库的数字化管理。

图2.5数字化料仓（2）可开展的实训●学习数字化立体仓库基本原理●与ＡＧＶ小车、机器人实现物料周转联调●数字化立体仓库系统故障诊断与处理2.4.3在线检测系统（1）方案概述图2.6在线检测系统本产品中数控机床在线测量系统的运用有利于提高生产效率，控制产品质量，降低生产成本，提高企业竞争力。

主要用于加工结束后：工件尺寸的自动检测、加工超差报警。

高精度测头安装到机床内部，可自动建立工件坐标系，自动进行测头标定，自动检测并设置工件在机床坐标系中的的工艺基准，对刀具磨损实现自动补偿，提高加工精度。

本检测系统通过总线连接到智能产线控制系统上，实时采集检测结果和检测数据，根据检测结果对高速钻攻中心进行刀具磨损补偿，确保工件的加工质量，形成了一个质量控制的闭环系统。

（2）可开展的实训●学习检测系统的组成和工作原理●学习检测系统的安装和调试方法●了解检测系统在工业现场的实际应用2.4.4RFID系统（1）方案概述图2.7RFID系统RFID是一项利用射频信号实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术，具有精度高、适应环境能力强、抗干扰强、操作快捷等优点，当电子标签进入磁场后，如果接到读写器发出的射频信号，就能凭借感应电流所获得的能量，发出存储在电子标签中的信息，读写器读取信息并解码后，送至智能产线控制系统进行有关数据处理。

在本智能加工单元平台中，读写器安装在信息读写台上，电子标签固定在料盘上，工件每完成一道工序，读写器都会将相应的加工信息写入电子标签中，实现对物料加工过程和仓库存储的数字化管理。

（2）可开展的实训学习RFID电子标签系统的工作原理●学习RFID电子标签系统的安装和调试方法●了解RFID电子标签系统在工业现场的实际应用2.4.5机器人夹具（1）方案概述图2.8机器人夹具根据所加工产品本身的属性、加工工艺、机器人的动作的要求，制作一套专用型的机器人夹具，该夹具由两个工位组成，一个工位采用三爪卡盘夹取的方式夹取工件，另一个工位由一个平行移动气缸的开闭进行料盘的夹取。

（2）可开展的实训●学习机器人夹具的工作原理●学习机器人夹具的安装和调试方法●了解机器人夹具在工业现场的实际应用2.4.6机器人第七轴（1）方案概述图2.9机器人第七轴为了提高机器人利用率，加大机器人运行范围，在机器人原有六个轴基础上增加多一个可移动的第七轴，使机器人能够适应多工位、多机台、大跨度的复杂性的工作场所。

（2）可开展的实训●学习机器人第七轴的工作原理●学习机器人第七轴的安装和调试方法●了解机器人第七轴在工业现场的实际应用2.4.7加工中心（1）方案概述（2）可开展的实训●学习加工中心的工作原理●学习加工中心程序调试方法●学习加工中心运行及维护方法●了解加工中心在工业现场的实际应用3.智能制造公共实训基地项目软件方案“智能制造公共实训基地项目软件方案”旨在实现智能工厂“现实虚拟一体化、设计制造一体化、过程管控一体化、生产协同一体化”，将生产资源进行整合集成管理，利用信息化的手段建立核心竞争优势，最终建立快速响应、高质量、低成本的精益生产体系。

3.1云数控系统方案3.1.1云数控系统概述云数控系统是运用物联网、大数据、云数控等关键技术，围绕数控机床加工效率和质量的提升以及机床的智能化管理，整合国内各项领先技术而开发出的先进车间信息化管理系统。

主要有“云管家、云维护、云智能”三大功能，实现制造设备从日常生产到维护保养、改造优化的全生命周期管理，为用户提供设备及产品相关信息的“大数据”。

◆云数控管家功能：基于云数控系统的信息平台为工厂设计工程师、试产工程师、设备维护工程师、管理人员提供贴身的管家式服务，通过安装在移动互联终端（手机、PAD）上的云管家软件，随时查看设备运行及维护使用等相关信息。

◆云数控维护：基于云数控系统的信息平台开发远程故障诊断服务，实现自动故障信息提醒与推送，支持基于地理位置的故障报修，专家远程在线检测，自动系统诊断、升级、备份与恢复功能。

◆云智能技术：基于云数控平台资源，研制可提供第三方编程、工艺优化、设备租借等的智能服务功能，可为专用化、定制化、大批量、小批多品种等特殊订单生产的设备、技术等相关资源协调与服务功能。

图3.1云数控系统3.1.2可开展的实训项目◆了解云数控系统基本原理和功能◆学习基于云数控平台处理自动化生产单元日常事务，培养学生基于云服务的管理决策能力3.2装备智能自决策3.2.1基于大数据分析的工艺参数智能优化机加工领域对数控机床的高速高精加工性能有很高的要求，对加工效率尤其敏感。

对一个3000台机床规模的3C加工车间，若单件加工效率提升10%，意味着可节省300台机床的费用。

首件试切时采集加工过程的实时数据，获得加工过程“心电图”，建立实时数据、材料去除率和加工程序行之间的对应关系，基于实测数据优化进给速度，在均衡刀具切削负荷的同时，可有效、安全地提高加工效率。

图3-2加工工艺参数优化原理3.2.2基于云服务、大数据的智能化机床健康保障对数控机床进行定期“体检”，并采集运行过程中大数据，通过单机历史数据的纵向比较和机床集群数据的横向比较，掌握机床健康变化，实现数控机床的健康保障。

1)机床健康状态机床集群健康状态：图3-3机床集群健康状态机床单台健康状态：图3-4机床单台健康状态2)机床健康保障的“铁人三项”图3-5机床健康保障的“铁人三项”通过在数控机床上运行“铁人三项”G指令，采集数控机床运行的实时大数据，形成指令域波形图，并从中获取可反映机床装配质量、电机质量、伺服调整匹配度的特征参数，形成对数控机床健康状态的全面评估和保障。

3)基于云服务平台的健康保障功能架构图3-6基于云服务平台的健康保障功能架构3.2.3可开展的实训项目◆了解基于设备实时大数据的加工工艺参数优化基本原理◆学习并掌握加工工艺参数智能优化软件的使用方法，并进行实际加工应用◆了解基于设备实时大数据的机床健康保障基本原理◆学习并掌握如何操作并实现机床健康保障功能，并进行实际应用◆学习并掌握机床常见故障的原因分析及解决办法3.3智能产线控制系统方案3.3.1方案概述智能产线控制系统是自动化生产单元“大数据”的核心层，主要负责产线设备数据采集（各个设备状态、IO状态、生产数据等）、状态显示、产线监控、RFID读写控制、NC文件及作业指导书传输、检测设备检测交互等，并将数据上传至云数控系统，再由云数控系统上传至数据库，实时获知每台机床的当前加工的工件和工件生产数量。

为MES/ERP系统提供准确、及时的生产完工信息。

PLC负责整个产线的逻辑动作控制、机床与机器人及检测、清洗设备的生产协调控制。

网络通讯模块主要负责将离散的CNC、PLC、检测设备等进行组网，实现线体总控及智能化制造系统与设备之间的集中控制与网络化管理。

图3-7智能产线控制系统架构3.3.2可开展的实训项目◆了解智能产线控制系统基本原理◆CNC、Robot、RFID、PLC、检测设备等通讯及数据采集◆数控设备网络化管理◆PLC、Robot、CNC编程及操作◆远程故障诊断与分析；◆RFID通信连接，数据读写；◆产线生产任务派发；◆机床内部工件尺寸测量与刀具磨损补偿；◆设备智能调度及控制，总控PLC编程、调试；。