智能制造专业实训项目开发研究

向承翔

智能制造是加快推进制造业创新发展、提质增效，实现从制造大国向制造强国转变。高等院校是实施制造强国战略的重要载体，能够为制造强国战略的实施提供强大人才驱动。本文主要探索智能制造实训室建设和实训项目构建与应用，探讨智能制造专业实训项目应具备的功能，满足的实践技能训练要求和达到的教学效果。

1 前言

为实现中华民族的伟大复兴，完成中国制造由大到强的战略转变，2015年5月，《中国制造2025》横空出世，“以推进智能制造为主攻方向”，像一支利箭精准地瞄准了智能制造这个靶心。《中国制造2025》中强调指出：“在重点领域试点建设智能工厂/数字化车间，加快人机智能交互、工业机器人、智能物流管理、增材制造等技术和装备在生产过程中的应用，促进制造工艺的仿真优化、数字化控制、状态信息实时监测和自适应控制。”

智能制造是加快推进制造业创新发展、提质增效，实现从制造大国向制造强国转变。制造的智能化技术是现代技术和工业创新的集成，是国家机械制造业的水平的重要标志，更是国家工业的基础和支柱。高等院校是实施制造强国战略的重要载体，能够为制造强国战略的实施提供强大人才驱动。探索智能制造实训室建设和实训项目构建与应用，探讨智能制造专业实训项目应具备的功能，满足的实践技能训练要求和达到的教学效果，是培养智能制造人才的重要手段，对于实现中国制造2025目标具有重要的意义。

2 智能制造专业实训项目的构建内容

2.1工业机器人实训项目

2.1.1工业機器人认知及创新实验室

包含工业机器人机械认知实训系统、工业机器人电气认知实训系统、可编程迎宾讲解机器人、工业机器人VR创新实训系统、可编程可重构模块化机器人实训系统、智能交互轮腿组合式仿生机器人、工业机器人本体研发调试平台和基于ROS的多机器人研发调试平台等。

2.1.2工业机器人系统集成/示教编程实验室 包含：工业机器人基础教学工作站、智能制造综合实训系统。

2.1.3工业机器人虚拟仿真实验室 包含：虚拟仿真实训系统功能模块、虚拟仿真实训系统资源模块、配套教学资源系统等。

2.1.4工业机器人工艺实验室 包含：工业机器人焊接工作站、工业机器人去毛刺工作站、工业机器人码垛工作站、智能制造综合实训系统。

2.2智能制造生产线实验室 包含：智能制造电子装配生产线、智能制造机械加工生产线、智能制造综合实训系统、智能仓储管理系统、智能制造生产线管理系统、智能制造生产线控制系统以及智能制造教学管理平台。

2.3工厂数据采集与监视控制实验室 包含：现场总线&SCADA系统、智能制造教学管理平台、配套系统软件、数据通讯网络系统。

2.4自动化工程设计实验室 包含：图纸案例资源系统、工程实施流程实训系统、实训资源模块、工程实训硬件系统以及相关耗材。

2.5制造生产过程执行管理实验室 包含：制造执行系统虚拟仿真实训平台、制造执行系统开发实训平台。

2.6先进制造综合实验室 包含：先进制造综合实训系统、先进制造创新实践平台、数据通讯网络系统及其他相关软件系统等。

3 智能制造专业实训项目功能

3.1工业机器人实训项目

工业机器人是面向工业领域的一种典型机电一体化设备，可以通过动力控制系统和机械机构实现各种功能。实训项目便于学生对机器人的驱动方式、机械传动和支撑结构等有初步的了解，让学生快速掌握工业机器人基本维护操作内容、错误报警排除方法、电气接线方式和运动控制原理，熟悉机器人本体拆装、机械装配、机械调试、电气调试、伺服性能调试、PLC程序编写及调试等。

3.2智能制造生产线实验室

结合当前最前沿的工业机器人技术，以“工业4.0”和“中国制造2025”为建设背景，融合工业机器人技术（Robotics）、智能传感器技术（Sensors）、智能仓储技术、工业互联网技术、MES技术、智能视觉技术、RFID技术等多项前沿技术，配套智能制造电子装配生产线、智能制造机械加工生产线，供学生进行智能制造相关理论授课和实际操作训练。

3.3工厂数据采集与监视控制实验室

构建智能工厂，实现智能制造，设备间数据的互联互通是重要的前提。数据采集与监视控制系统（SCADA）可一站式的广泛接入现场智能设备，通过多种方式从底层的传感器、变频系统、伺服系统、PLC以及各类智能设备采集数据，满足了工业现场多种底层设备，地域分散，多种协议，多种链路的数据接入需求，同时将采集的数据重新整合后，以行业标准协议或业务系统接口推送到相关平台，为制造执行系统、企业管理系统和互联网云端提供数据服务，如生产系统分析、设备系统分析、软件系统分析和大数据分析等。

3.4自动化工程设计实验室

以工程项目为主体，模拟真实工程项目流程的形式进行教学与实践，以几个关键里程为节点进行学习，以真实案例图纸进行教学，培养学生的设计能力，学生根据设计好的图纸，进行系统集成和调试工作。通过在项目实施的过程中，将读图识图、工程图纸设计、系统集成和工程实施流程的知识全部融入到项目教学中，使学生在完成项目的同时，还能将知识融会贯通，达到项目教学的目的。

3.5制造生产过程执行管理实验室

制造生产过程执行管理系统（MES）作为智能制造的核心系统，提供包括资源分配及状态管理、工序详细调度、生产单元分配、过程管理、人力资源管理、维修管理、计划管理、文档控制、生产的跟踪及历史、执行分析、数据采集等管理模块，为企业打造一个扎实、可靠、全面、可行的制造协同管理平台。

3.6先进制造综合实验室

先进制造综合实验平台，采用企业使用的真实生产设备，按照制造企业的真实场景搭建一个柔性制造生产线的实践环境，各单元可独立运行，单独开展相关实验课程；整条产线也可以联动运行，实施生产线全流程的教学实验。学生可以通过“先进制造综合实验平台”验证以往学习的PLC、工业现场总线、SCADA以及MES等各类知识的掌握程度。先进制造综合实训室让学生对于真实的工厂生产环境有了直观的认识，为学生提供“顶岗实习”的真实环境，解决了在外部工厂接触不到核心技术、动手机会不多的问题。

4 结束语

智能制造专业实训项目以工业机器人、先进制造、自动化、信息化、产教融合为基础，并结合大数据技术及互联网技术，通过投入智能制造专业实践教学平台建设，为高校提供具备创新创业功能的立体化实践系统，为教学教研提供技术创新的环境；为高校提供具备智慧学习、智慧管理、智慧数据展示等功能的互联网+智慧学习平台；为学生提供较为完善的课程实践条件，满足培养学生智能制造相关工程实践能力的需要。

基金项目：重庆市教育科学“十三五”规划 2017年度规划课题 课题编号：2017-GX-455。

（作者单位：重庆三峡职业学院）