智能制造與數字孿生綜合實訓室建設項目

01 項目背景

本項目建設主要以柔性化智能制造產線為載體，結合數字孿生技術及工業控制技術，以數字孿生系統、MES系統、WMS系統為核心，以玻璃內雕禮品為加工載體，將先進的柔性化技術引入智能制造以輔助教學，培養學生對智能制造的認知、智能生產流程的掌握、智能制造產線設計能力的提升及智能制造科研水平的提高。同時學院為了提高工程實踐管理水平，關注每個學員實踐能力和學習進度，建設綜合實驗管理平臺。

02 智能工廠系統

智能工廠系統方案包含八大區域：用戶終端區、中央總控區、智能裝配區、工業軟件區、取貨上料區、底座加工區、毛坯加工區、智慧倉儲物流區。智能工廠通過客戶端實現加工產品樣式的選擇，一共可實現40種規格玻璃內雕水晶加工，其中分為藍色、綠色、紫色、透明色四種基礎毛胚，同時每種毛坯共有10個玻璃內雕樣式可供選擇。通過3D相機可以定制玻璃內雕樣式。與玻璃毛坯匹配的櫸木底座，內置LED炫光燈，表面可以完成四種樣式雕刻。

• 該系統主要包含頂層的客戶端系統+中層的中央控制系統+底層的智能裝備系統構成。

• 核心設備為具備3D相機功能的激光內雕機、CO2打標機、工業機器人、立庫、堆垛機等。

• 核心軟件為數字孿生虛擬聯動系統、虛擬仿真實訓系統、工業MES系統，倉儲WMS系統以及客戶端產品定制系統。

• 該系統基于工業機器人實驗系統，將其融入本系統中，實現數字孿生控制。

• 具備工業4.0系統的典型示范作用，可幫助學生對智能制造系統中的工作崗位以及各崗位的知識和技能進行直觀展示和理解。

• 用戶可以通過該系統完成玻璃內雕產品的柔性加工和用戶體驗。

03 數字孿生系統

通過1：1模擬柔性化智能制造工廠生產場景，完成虛擬仿真教學和智能工廠數字孿生展示。

進入主界面后，共有6個分項生產場景，除了對應被控實物的各個獨立單元和總生產線場景外，還支持PLC控制多種電機實驗場景和自定義實驗臺場景。可以通過選擇不同的實驗場景，進行不同知識點的訓練。根據數字孿生技術的研究要求和重點，通過PLC通訊技術和運動板塊數據采集，所有的實驗場景都可以和真實的被控生產線做完全一致的聯動運行。本孿生軟件支持的教學訓練功能如下：

• 支持工作臺的自定義搭建：所有生產線的設備如PLC、工業機器人、步進電機、伺服電機、變頻電機、變頻器、步進驅動器、伺服驅動器、傳感器、立庫、輸送帶、氣缸、HMI、按鈕、指示燈等作為設備元件庫。支持學生在場景里自由組合設備和元件，通過不同的設備組合，設置不同的參數，生成不同的生產節拍，打造自己的創新實驗臺；

• 支持設備的參數調節，變頻器的常用參數調節；

• 支持在自定義生產線上完成設備的電氣接線；

• 支持實物生產線控制數字孿生設備；

• 支持工業機器人的虛擬示教和指令編寫；

• 支持通過PLC編程的方式控制生產線運行；

• 支持生產線的場景的保存數據庫功能。