智能制造專業(yè)實訓項目開發(fā)研究

向承翔

智能制造是加快推進制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、提質增效，實現(xiàn)從制造大國向制造強國轉變。高等院校是實施制造強國戰(zhàn)略的重要載體，能夠為制造強國戰(zhàn)略的實施提供強大人才驅動。本文主要探索智能制造實訓室建設和實訓項目構建與應用，探討智能制造專業(yè)實訓項目應具備的功能，滿足的實踐技能訓練要求和達到的教學效果。

1 前言

為實現(xiàn)中華民族的偉大復興，完成中國制造由大到強的戰(zhàn)略轉變，2015年5月，《中國制造2025》橫空出世，“以推進智能制造為主攻方向”，像一支利箭精準地瞄準了智能制造這個靶心。《中國制造2025》中強調指出：“在重點領域試點建設智能工廠/數(shù)字化車間，加快人機智能交互、工業(yè)機器人、智能物流管理、增材制造等技術和裝備在生產過程中的應用，促進制造工藝的仿真優(yōu)化、數(shù)字化控制、狀態(tài)信息實時監(jiān)測和自適應控制。”

智能制造是加快推進制造業(yè)創(chuàng)新發(fā)展、提質增效，實現(xiàn)從制造大國向制造強國轉變。制造的智能化技術是現(xiàn)代技術和工業(yè)創(chuàng)新的集成，是國家機械制造業(yè)的水平的重要標志，更是國家工業(yè)的基礎和支柱。高等院校是實施制造強國戰(zhàn)略的重要載體，能夠為制造強國戰(zhàn)略的實施提供強大人才驅動。探索智能制造實訓室建設和實訓項目構建與應用，探討智能制造專業(yè)實訓項目應具備的功能，滿足的實踐技能訓練要求和達到的教學效果，是培養(yǎng)智能制造人才的重要手段，對于實現(xiàn)中國制造2025目標具有重要的意義。

2 智能制造專業(yè)實訓項目的構建內容

2.1工業(yè)機器人實訓項目

2.1.1工業(yè)機器人認知及創(chuàng)新實驗室

包含工業(yè)機器人機械認知實訓系統(tǒng)、工業(yè)機器人電氣認知實訓系統(tǒng)、可編程迎賓講解機器人、工業(yè)機器人VR創(chuàng)新實訓系統(tǒng)、可編程可重構模塊化機器人實訓系統(tǒng)、智能交互輪腿組合式仿生機器人、工業(yè)機器人本體研發(fā)調試平臺和基于ROS的多機器人研發(fā)調試平臺等。

2.1.2工業(yè)機器人系統(tǒng)集成/示教編程實驗室 包含：工業(yè)機器人基礎教學工作站、智能制造綜合實訓系統(tǒng)。

2.1.3工業(yè)機器人虛擬仿真實驗室 包含：虛擬仿真實訓系統(tǒng)功能模塊、虛擬仿真實訓系統(tǒng)資源模塊、配套教學資源系統(tǒng)等。

2.1.4工業(yè)機器人工藝實驗室 包含：工業(yè)機器人焊接工作站、工業(yè)機器人去毛刺工作站、工業(yè)機器人碼垛工作站、智能制造綜合實訓系統(tǒng)。

2.2智能制造生產線實驗室 包含：智能制造電子裝配生產線、智能制造機械加工生產線、智能制造綜合實訓系統(tǒng)、智能倉儲管理系統(tǒng)、智能制造生產線管理系統(tǒng)、智能制造生產線控制系統(tǒng)以及智能制造教學管理平臺。

2.3工廠數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制實驗室 包含：現(xiàn)場總線&SCADA系統(tǒng)、智能制造教學管理平臺、配套系統(tǒng)軟件、數(shù)據(jù)通訊網絡系統(tǒng)。

2.4自動化工程設計實驗室 包含：圖紙案例資源系統(tǒng)、工程實施流程實訓系統(tǒng)、實訓資源模塊、工程實訓硬件系統(tǒng)以及相關耗材。

2.5制造生產過程執(zhí)行管理實驗室 包含：制造執(zhí)行系統(tǒng)虛擬仿真實訓平臺、制造執(zhí)行系統(tǒng)開發(fā)實訓平臺。

2.6先進制造綜合實驗室 包含：先進制造綜合實訓系統(tǒng)、先進制造創(chuàng)新實踐平臺、數(shù)據(jù)通訊網絡系統(tǒng)及其他相關軟件系統(tǒng)等。

3 智能制造專業(yè)實訓項目功能

3.1工業(yè)機器人實訓項目

工業(yè)機器人是面向工業(yè)領域的一種典型機電一體化設備，可以通過動力控制系統(tǒng)和機械機構實現(xiàn)各種功能。實訓項目便于學生對機器人的驅動方式、機械傳動和支撐結構等有初步的了解，讓學生快速掌握工業(yè)機器人基本維護操作內容、錯誤報警排除方法、電氣接線方式和運動控制原理，熟悉機器人本體拆裝、機械裝配、機械調試、電氣調試、伺服性能調試、PLC程序編寫及調試等。

3.2智能制造生產線實驗室

結合當前最前沿的工業(yè)機器人技術，以“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”為建設背景，融合工業(yè)機器人技術（Robotics）、智能傳感器技術（Sensors）、智能倉儲技術、工業(yè)互聯(lián)網技術、MES技術、智能視覺技術、RFID技術等多項前沿技術，配套智能制造電子裝配生產線、智能制造機械加工生產線，供學生進行智能制造相關理論授課和實際操作訓練。

3.3工廠數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制實驗室

構建智能工廠，實現(xiàn)智能制造，設備間數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通是重要的前提。數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)（SCADA）可一站式的廣泛接入現(xiàn)場智能設備，通過多種方式從底層的傳感器、變頻系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、PLC以及各類智能設備采集數(shù)據(jù)，滿足了工業(yè)現(xiàn)場多種底層設備，地域分散，多種協(xié)議，多種鏈路的數(shù)據(jù)接入需求，同時將采集的數(shù)據(jù)重新整合后，以行業(yè)標準協(xié)議或業(yè)務系統(tǒng)接口推送到相關平臺，為制造執(zhí)行系統(tǒng)、企業(yè)管理系統(tǒng)和互聯(lián)網云端提供數(shù)據(jù)服務，如生產系統(tǒng)分析、設備系統(tǒng)分析、軟件系統(tǒng)分析和大數(shù)據(jù)分析等。

3.4自動化工程設計實驗室

以工程項目為主體，模擬真實工程項目流程的形式進行教學與實踐，以幾個關鍵里程為節(jié)點進行學習，以真實案例圖紙進行教學，培養(yǎng)學生的設計能力，學生根據(jù)設計好的圖紙，進行系統(tǒng)集成和調試工作。通過在項目實施的過程中，將讀圖識圖、工程圖紙設計、系統(tǒng)集成和工程實施流程的知識全部融入到項目教學中，使學生在完成項目的同時，還能將知識融會貫通，達到項目教學的目的。

3.5制造生產過程執(zhí)行管理實驗室

制造生產過程執(zhí)行管理系統(tǒng)（MES）作為智能制造的核心系統(tǒng)，提供包括資源分配及狀態(tài)管理、工序詳細調度、生產單元分配、過程管理、人力資源管理、維修管理、計劃管理、文檔控制、生產的跟蹤及歷史、執(zhí)行分析、數(shù)據(jù)采集等管理模塊，為企業(yè)打造一個扎實、可靠、全面、可行的制造協(xié)同管理平臺。

3.6先進制造綜合實驗室

先進制造綜合實驗平臺，采用企業(yè)使用的真實生產設備，按照制造企業(yè)的真實場景搭建一個柔性制造生產線的實踐環(huán)境，各單元可獨立運行，單獨開展相關實驗課程；整條產線也可以聯(lián)動運行，實施生產線全流程的教學實驗。學生可以通過“先進制造綜合實驗平臺”驗證以往學習的PLC、工業(yè)現(xiàn)場總線、SCADA以及MES等各類知識的掌握程度。先進制造綜合實訓室讓學生對于真實的工廠生產環(huán)境有了直觀的認識，為學生提供“頂崗實習”的真實環(huán)境，解決了在外部工廠接觸不到核心技術、動手機會不多的問題。

4 結束語

智能制造專業(yè)實訓項目以工業(yè)機器人、先進制造、自動化、信息化、產教融合為基礎，并結合大數(shù)據(jù)技術及互聯(lián)網技術，通過投入智能制造專業(yè)實踐教學平臺建設，為高校提供具備創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)功能的立體化實踐系統(tǒng)，為教學教研提供技術創(chuàng)新的環(huán)境；為高校提供具備智慧學習、智慧管理、智慧數(shù)據(jù)展示等功能的互聯(lián)網+智慧學習平臺；為學生提供較為完善的課程實踐條件，滿足培養(yǎng)學生智能制造相關工程實踐能力的需要。

基金項目：重慶市教育科學“十三五”規(guī)劃 2017年度規(guī)劃課題 課題編號：2017-GX-455。

（作者單位：重慶三峽職業(yè)學院）