智慧工厂-工业4.0实训解决方案

智慧工厂:工业4.0实训解决方案

本方案以工业4.0（Industry 4.0）和中国制造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的研发与创新技术成果、互联网的创新成果深度融合于智能工厂领域之中，提升实体经济的创新力和生产力，形成更广泛的以互联网为基础设施和实现工具的经济发展新形态。

促进以云计算、物联网、大数据为代表的新一代信息技术与现代制造业、生产性服务业等的融合创新，发展壮大新兴业态，打造新的产业增长点，为大众业、万众创新提供环境，为产业智能化提供支撑，增强新的经济发展动力，促进国民经济提质增效升级。旨在将企业生产制造车间由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，目标是建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式。

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的实现，主要涉及整个企业的生产物流管理和人机互动在工业生产过程中的应用。同时结合企业生产物流运营模式，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，以及工业4.0智能工厂实验室规划理念，进行综合且专业化的设计，以工业4.0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企业运作模式的实验室。

让学生足不出校就能真实体验工业4.0和“互联网+”在生产制造企业的运营模式，增强学生的社会实践能力，提高学生社会竞争力。通过校企合作，校方教师与企业共同从项目调研、需求分析、产品研发、项目实施、系统调试、试运行到实训课程建设，获得成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；提高学校的社会知名度。

第一章工业4.0智能工厂实验室设计规划

1.1 实训室建设目标

通过建立工业4.0智能工厂实验室，能够实现以下目标：

建

理论与社会实践相结合；

•提高学生社会就业竞争力；

•教学和研究一体化；

•打造“校中企”的实训模式，创新工业4.0智能工厂综合实训教学模式；

•在当地打造成工业4.0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策能力；

•培养具备高端制造领域运作模式和数字化控制技术的高级人才；

•培养具备“互联网+”业态创新思维与智能工厂整合能力的复合型管理人才。

1.2 实训教学成长规划

认识—让学生通过从观念工业4.0智能工厂到实际工业4.0智能工厂的认识。

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—通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，掌握工业4.0智能工厂运作中智能制造、智能生产、智能物流运营管理以及信息流通活动协作技能。

演练—根据实验设计，学生通过动脑和动手提升理论与实际的紧密结合能力，深入工业4.0智能工厂跨领域活动各个环节团队运作能力。

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，完成应用操练，形成工业制造生产企业的产前物流、产中物流、第三方物流、智能工厂、“互联网+”企业运作的“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的研发技能训练，形成整体工业4.0智能工厂“战略”布局，转化为更为符合中国制造2025战略的层面，提升知识技能系统化。

1.3 工业4.0智能工厂优势特点

本工业4.0智能工厂实训实验室不同于以往一般院校建立的工业工程、电气自动化、生产物流实训室，它依托工业4.0、中国制造2025、“互联网+”的信息化技术整合，旨在通过互联网思维、信息通讯技术、网络空间虚拟系统—信息物理系统、相结合的手段，将制造业向智能化转型，提升制造业的智能化水平，建立具有适应性、资源效率及人因工程学的智能工厂，在商业流程及价值流程中整合客户及商业伙伴，其技术基础是网络实体系统及物联网。

同时以硬件环境建设、软件环境搭建以及课程体系建设并重的方式实施，确保学校在工业4.0智能工厂硬件设备投入的情况下，通过互联网及其软件平台以及丰富的实践教学课程体系，开展智能化生产、智能制造、智能物流实训实验，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的综合实践应用和科研创新能力。

工业性：硬件产品配置的标准件均采用工业一线品牌，非标件的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+”行动计划中的数据实时和协同创新理念，最大程度的缩短了与工业级设备的差距。

系统以工业柔性加工项目为设计目标，该系统可全自动化、高效率、高精度的制造工业级产品，并可通过射频技术存储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，将现代化工业现场的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、机械装调等功能，使学生可以真正实现动手实操。电气部分的扩展体现在接口自由，各从控单元均可外接控制器来实现控制功能；机械部分的扩展体现在系统可通过添加新的模块单元来完成系统升级。

产品高端性：产品主要电气元件和传动机构均选用德、日进口一线工业品牌产品；机械加工零件如钢制、铝制零件均在保证高标准加工精度的同时，进行了表面氧化、喷涂等处理方式。可确保设备在保证质量和稳定性的同时，达到外形美观的特点。

系统采用了德国SIEMENS可编程控制器、变频器；德国P+F工业传感器与RFID射频识别系统；德国SIEMENS或日本FANUC数控系统；日本KAWASAKI工业机器人

柔性生产性：可根据生产计划执行全自动化毛坯出库、检测识别、一次加工、二次加工、后处理、装配、成品入库的系统功能。

从软件上，通过上位机自动化生产管理系统，可实现生产信息存储追踪功能，和柔性排产计划功能，从而有效记录、统计、追踪、变换生产质量和效率；从硬件上，系统可通过简单的更换一些工装夹具和加工程序，改变生产产品。

技术先进性：系统所涉及的车削中心、四轴加工中心、工业机器人（配走行轴）、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体现了系统技术应用的先进型。

系统模块化：系统中的单元设备（立体仓库单元、车削中心、四轴联动加工中心、机器人、检测设备等）具有“联机/单机”两种操作模式。所有的单元设备的都可以独立操作，可以单机设备为平台，进行单项技术的研发。

综合性：整套系统从机械传动的精心设计、控制元件类型的选用、数据采集的实时、软件系统的集成、产品的柔性化和控制类型上，均体现其特点特性，以多元化为出发点，避免重复使用，使学生可以在一套系统中最大可能的掌握更多知识点。使用户可以根据这一套系统同