智能制造与数字孪生综合实训室建设项目

01 项目背景

本项目建设主要以柔性化智能制造产线为载体，结合数字孪生技术及工业控制技术，以数字孪生系统、MES系统、WMS系统为核心，以玻璃内雕礼品为加工载体，将先进的柔性化技术引入智能制造以辅助教学，培养学生对智能制造的认知、智能生产流程的掌握、智能制造产线设计能力的提升及智能制造科研水平的提高。同时学院为了提高工程实践管理水平，关注每个学员实践能力和学习进度，建设综合实验管理平台。

02 智能工厂系统

智能工厂系统方案包含八大区域：用户终端区、中央总控区、智能装配区、工业软件区、取货上料区、底座加工区、毛坯加工区、智慧仓储物流区。智能工厂通过客户端实现加工产品样式的选择，一共可实现40种规格玻璃内雕水晶加工，其中分为蓝色、绿色、紫色、透明色四种基础毛胚，同时每种毛坯共有10个玻璃内雕样式可供选择。通过3D相机可以定制玻璃内雕样式。与玻璃毛坯匹配的榉木底座，内置LED炫光灯，表面可以完成四种样式雕刻。

• 该系统主要包含顶层的客户端系统+中层的中央控制系统+底层的智能装备系统构成。

• 核心设备为具备3D相机功能的激光内雕机、CO2打标机、工业机器人、立库、堆垛机等。

• 核心软件为数字孪生虚拟联动系统、虚拟仿真实训系统、工业MES系统，仓储WMS系统以及客户端产品定制系统。

• 该系统基于工业机器人实验系统，将其融入本系统中，实现数字孪生控制。

• 具备工业4.0系统的典型示范作用，可帮助学生对智能制造系统中的工作岗位以及各岗位的知识和技能进行直观展示和理解。

• 用户可以通过该系统完成玻璃内雕产品的柔性加工和用户体验。

03 数字孪生系统

通过1：1模拟柔性化智能制造工厂生产场景，完成虚拟仿真教学和智能工厂数字孪生展示。

进入主界面后，共有6个分项生产场景，除了对应被控实物的各个独立单元和总生产线场景外，还支持PLC控制多种电机实验场景和自定义实验台场景。可以通过选择不同的实验场景，进行不同知识点的训练。根据数字孪生技术的研究要求和重点，通过PLC通讯技术和运动板块数据采集，所有的实验场景都可以和真实的被控生产线做完全一致的联动运行。本孪生软件支持的教学训练功能如下：

• 支持工作台的自定义搭建：所有生产线的设备如PLC、工业机器人、步进电机、伺服电机、变频电机、变频器、步进驱动器、伺服驱动器、传感器、立库、输送带、气缸、HMI、按钮、指示灯等作为设备元件库。支持学生在场景里自由组合设备和元件，通过不同的设备组合，设置不同的参数，生成不同的生产节拍，打造自己的创新实验台；

• 支持设备的参数调节，变频器的常用参数调节；

• 支持在自定义生产线上完成设备的电气接线；

• 支持实物生产线控制数字孪生设备；

• 支持工业机器人的虚拟示教和指令编写；

• 支持通过PLC编程的方式控制生产线运行；

• 支持生产线的场景的保存数据库功能。