智能制造專業實訓項目開發研究

向承翔

智能制造是加快推進制造業創新發展、提質增效，實現從制造大國向制造強國轉變。高等院校是實施制造強國戰略的重要載體，能夠為制造強國戰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

為實現中華民族的偉大復興，完成中國制造由大到強的戰略轉變，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/數字化車間，加快人機智能交互、工業機器人、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化、數字化控制、狀態信息實時監測和自適應控制。”

智能制造是加快推進制造業創新發展、提質增效，實現從制造大國向制造強國轉變。制造的智能化技術是現代技術和工業創新的集成，是國家機械制造業的水平的重要標志，更是國家工業的基礎和支柱。高等院校是實施制造強國戰略的重要載體，能夠為制造強國戰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，是培養智能制造人才的重要手段，對于實現中國制造2025目標具有重要的意義。

2 智能制造專業實訓項目的構建內容

2.1工業機器人實訓項目

2.1.1工業機器人認知及創新實驗室

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

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

2.1.3工業機器人虛擬仿真實驗室 包含：虛擬仿真實訓系統功能模塊、虛擬仿真實訓系統資源模塊、配套教學資源系統等。

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

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、智能倉儲管理系統、智能制造生產線管理系統、智能制造生產線控制系統以及智能制造教學管理平臺。

2.3工廠數據采集與監視控制實驗室 包含：現場總線&SCADA系統、智能制造教學管理平臺、配套系統軟件、數據通訊網絡系統。

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

2.5制造生產過程執行管理實驗室 包含：制造執行系統虛擬仿真實訓平臺、制造執行系統開發實訓平臺。

2.6先進制造綜合實驗室 包含：先進制造綜合實訓系統、先進制造創新實踐平臺、數據通訊網絡系統及其他相關軟件系統等。

3 智能制造專業實訓項目功能

3.1工業機器人實訓項目

工業機器人是面向工業領域的一種典型機電一體化設備，可以通過動力控制系統和機械機構實現各種功能。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機器人技術，以“工業4.0”和“中國制造2025”為建設背景，融合工業機器人技術（Robotics）、智能傳感器技術（Sensors）、智能倉儲技術、工業互聯網技術、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工廠數據采集與監視控制實驗室

構建智能工廠，實現智能制造，設備間數據的互聯互通是重要的前提。數據采集與監視控制系統（SCADA）可一站式的廣泛接入現場智能設備，通過多種方式從底層的傳感器、變頻系統、伺服系統、PLC以及各類智能設備采集數據，滿足了工業現場多種底層設備，地域分散，多種協議，多種鏈路的數據接入需求，同時將采集的數據重新整合后，以行業標準協議或業務系統接口推送到相關平臺，為制造執行系統、企業管理系統和互聯網云端提供數據服務，如生產系統分析、設備系統分析、軟件系統分析和大數據分析等。

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點進行學習，以真實案例圖紙進行教學，培養學生的設計能力，學生根據設計好的圖紙，進行系統集成和調試工作。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制造生產過程執行管理實驗室

制造生產過程執行管理系統（MES）作為智能制造的核心系統，提供包括資源分配及狀態管理、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、執行分析、數據采集等管理模塊，為企業打造一個扎實、可靠、全面、可行的制造協同管理平臺。

3.6先進制造綜合實驗室

先進制造綜合實驗平臺，采用企業使用的真實生產設備，按照制造企業的真實場景搭建一個柔性制造生產線的實踐環境，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、工業現場總線、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境有了直觀的認識，為學生提供“頂崗實習”的真實環境，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

智能制造專業實訓項目以工業機器人、先進制造、自動化、信息化、產教融合為基礎，并結合大數據技術及互聯網技術，通過投入智能制造專業實踐教學平臺建設，為高校提供具備創新創業功能的立體化實踐系統，為教學教研提供技術創新的環境；為高校提供具備智慧學習、智慧管理、智慧數據展示等功能的互聯網+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”規劃 2017年度規劃課題 課題編號：2017-GX-455。

（作者單位：重慶三峽職業學院）