一、產(chǎn)品概述
? ? 當前數(shù)字化技術(shù)得到了迅速發(fā)展，在生產(chǎn)制造、自動化、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能AI、智能制造等領(lǐng)域均得到了廣泛應(yīng)用。隨著用工成本提升、制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的迫切需求，智能控制已經(jīng)不再局限于單一領(lǐng)域，而是快速面向各方面?zhèn)€性化、定制化生產(chǎn)等領(lǐng)域。
? ? 數(shù)字化生產(chǎn)車間改造，包含了MES系統(tǒng)、SCADA系統(tǒng)、自動化控制系統(tǒng)、信息數(shù)據(jù)傳輸處理、機械傳動、機構(gòu)優(yōu)化、運動控制、編程仿真、電氣連接、通訊等。要培養(yǎng)出合格的工程技術(shù)技能人才，不僅要學習自動化技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)相關(guān)知識，還需要學習工業(yè)軟件、系統(tǒng)工程、產(chǎn)品設(shè)計、工藝規(guī)范、仿真與虛擬調(diào)試等相關(guān)知識。實現(xiàn)企業(yè)離散制造生產(chǎn)車間智能化、數(shù)字化生產(chǎn)，助力裝備制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。
? ? 結(jié)合當前最前沿的信息技術(shù)、人工智能AI技術(shù)、可編程控制器技術(shù)、傳感器與智能檢測技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)與組態(tài)技術(shù)、工業(yè)機器人技術(shù)、數(shù)字化生產(chǎn)線設(shè)計與仿真，以“生產(chǎn)車間數(shù)字化改造”為主題，為學校搭建一個培養(yǎng)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)方面的專業(yè)人才培訓(xùn)平臺。通過引入數(shù)字化技術(shù)和智能化設(shè)備，對傳統(tǒng)生產(chǎn)制造車間進行改造，使其具備更高的自動化、智能化、信息化和柔性化等特點。生產(chǎn)車間數(shù)字化改造可以使生產(chǎn)單元實現(xiàn)更高效、更智能、更柔性化的生產(chǎn)方式，提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，促進先進制造的可持續(xù)發(fā)展。

二、系統(tǒng)特點
1、為體現(xiàn)“數(shù)字化”特征，本生產(chǎn)車間系統(tǒng)集成了MES生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)、SCADA數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、WMS智能倉儲系統(tǒng)、數(shù)控加工、激光打標、機器視覺、RFID?? ?、AMR自主移動機器人、工業(yè)機器人、數(shù)字孿生等多種技術(shù)，綜合運用工業(yè)管理軟件的信息化手段，以適應(yīng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型對“智能工廠、智能物流、智能生產(chǎn)”的要求。
2、數(shù)字化生產(chǎn)車間的主要工作流程：MES系統(tǒng)軟件下單——半成品出庫——AMR機器人搬運————車床車削加工——加工中心加工—機器人打磨拋光——視覺檢測——裝配——堆垛——輸送———AMR機器人搬運--激光打標—裝盒—-成品入庫---發(fā)貨等，各環(huán)節(jié)無需人工參與。
3.本實踐系統(tǒng)配置的MES生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)、SCADA數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視控制系統(tǒng)、數(shù)字欒生系統(tǒng)等均為工業(yè)級正版軟件，且均為本地私有化部署。這樣為平時實踐教學及大賽現(xiàn)場提供更穩(wěn)定可靠的軟件環(huán)境。
4、數(shù)字化生產(chǎn)車間采用模塊化設(shè)計理念，根據(jù)訂單要求自動調(diào)整生產(chǎn)線運行流程。也可以人為手工設(shè)置生產(chǎn)線訂單。
5、數(shù)字化生產(chǎn)車間涉及工業(yè)級軟件應(yīng)用、工業(yè)機器人技術(shù)、工業(yè)AMR移動機器人技術(shù)、智能視覺處理技術(shù)、RFID應(yīng)用技術(shù)、PLC應(yīng)用技術(shù)、電機傳動控制技術(shù)、傳感器檢測技術(shù)、氣動技術(shù)、組態(tài)監(jiān)控與人機界面技術(shù)、現(xiàn)場總線與工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)、能源管控技術(shù)等。
6、通過總控平臺與各單元的通訊，并集成RFID信息識別技術(shù)，將系統(tǒng)中各環(huán)節(jié)的狀態(tài)顯示在操作界面上，使操作者及時跟蹤系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的工況、狀態(tài)、運行數(shù)據(jù)，掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)，真實再現(xiàn)產(chǎn)品生產(chǎn)、信息追蹤與管理配送一體化。
7、生產(chǎn)車間設(shè)有漏電保護、短路保護、急停保護、安全光柵等多種保護功能，保證教學和實訓(xùn)時人身安全。
三、技術(shù)性能
1.交流電源：三相五線～380 V±10% 50Hz
2.工作環(huán)境：溫度-10～50℃ 環(huán)境濕度≤90% 無水珠凝結(jié)
3.單工位占地面積約：7000mm×5000mm×2000mm（長×寬×高）
4.裝置容量：≤6.0kVA。
5.安全保護功能：急停按鈕，漏電保護，過流保護。
四、主要考核內(nèi)容
? ? ?完成生產(chǎn)車間數(shù)字化改造方案設(shè)計、生產(chǎn)車間智能化集成、生產(chǎn)單元功能開發(fā)、生產(chǎn)單元信息化技術(shù)集成、生產(chǎn)單元運行生產(chǎn)、生產(chǎn)單元數(shù)據(jù)應(yīng)用、生產(chǎn)車間改造方案自評估等工作任務(wù)。主要完成生產(chǎn)車間數(shù)字化改造方案的設(shè)計和實施。需要根據(jù)提供的實際生產(chǎn)車間情況，制定數(shù)字化改造方案并實施改造，方案實施后，進行方案效果評估和成果展示。
1.設(shè)計生產(chǎn)車間數(shù)字化改造方案：設(shè)計和實現(xiàn)生產(chǎn)線數(shù)字化，包括生產(chǎn)車間功能規(guī)劃及仿真驗證、生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集方案規(guī)劃設(shè)計、網(wǎng)絡(luò)部署方案設(shè)計等；
2.生產(chǎn)車間智能化集成：包括生產(chǎn)車間網(wǎng)絡(luò)搭建、生產(chǎn)車間網(wǎng)絡(luò)通訊測試、智能網(wǎng)關(guān)參數(shù)配置與數(shù)據(jù)采集、智能倉儲、數(shù)控加工、激光打標、智能裝配、智能視覺、AMR自主移動機器人構(gòu)建環(huán)境地圖、RFID 的數(shù)據(jù)采集與可視化等；
3.生產(chǎn)單元功能開發(fā)：智能倉儲的功能開發(fā)與調(diào)試（PLC程序編寫與調(diào)試、觸摸屏工程開發(fā)、數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)、RFID配置等）、智能裝配的功能開發(fā)與調(diào)試（PLC程序編寫與調(diào)試、工業(yè)機器人編程與調(diào)試、視覺系統(tǒng)示教與調(diào)試、RFID配置）、AMR 自主移動機器人的功能開發(fā)與調(diào)試；數(shù)控加工中心的改造與調(diào)試；數(shù)控車床的改造與調(diào)試；
4.生產(chǎn)車間信息化技術(shù)集成：WMS 智能倉儲系統(tǒng)的信息化（WMS系統(tǒng)的部署和配置、盤點管理界面下發(fā)盤點指令，依次對各倉位進行盤點等）、SCADA 系統(tǒng)信息化（界面設(shè)計、信息采集等）、MES系統(tǒng)的信息化集成（配置和變量解析，與各單元通訊與數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)）；
5.生產(chǎn)車間運行生產(chǎn)：MES系統(tǒng)的生產(chǎn)與管控、SCADA系統(tǒng)的設(shè)備監(jiān)控、數(shù)字孿生系統(tǒng)虛實聯(lián)動；
6.生產(chǎn)車間數(shù)據(jù)應(yīng)用：生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集和分析，以生產(chǎn)過程中的數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進行統(tǒng)計、分析和規(guī)劃，達到提升工作效率和質(zhì)量的目的；
7.智能物流規(guī)劃：設(shè)計和實現(xiàn)數(shù)字化物流管理系統(tǒng)，包括倉儲管理、物流運輸?shù)龋?br /> 8．生產(chǎn)車間改造方案自評估：根據(jù)生產(chǎn)車間的數(shù)字化改造過程，完成生產(chǎn)車間數(shù)字化改造評估總結(jié)。
五、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及功能組成
? ? 數(shù)字化生產(chǎn)制造應(yīng)用實踐系統(tǒng)是以工藝錘制造為生產(chǎn)過程為主線，以自動化和信息技術(shù)為核心，集成機器人、PLC控制、數(shù)控加工、激光雕刻、RFID、AGV、二維碼、傳感檢測、智能視覺、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、人工智能、數(shù)字化仿真、MES、ERP等多項先進技術(shù)，構(gòu)建一條可追溯產(chǎn)品生產(chǎn)流程的數(shù)字化生產(chǎn)車間綜合系統(tǒng)。該生產(chǎn)線模擬生產(chǎn)現(xiàn)場，采用工業(yè)級配置，由自動化倉儲單元（立體倉庫、出入庫平臺、堆垛機、RFID）、AGV單元、數(shù)控加工中心單元、數(shù)控車床單元、打磨拋光單元、錘頭裝配單元、激光打標單元、裝盒單元、MES軟件等部分組成。設(shè)備是一條真實的加工裝配生產(chǎn)線，對工藝錘進行生產(chǎn)，如錘頭的加工、打磨、拋光、裝配、打標、裝盒、輸送包裝等過程進行真實再現(xiàn)，可生產(chǎn)多品種不同形狀的產(chǎn)品，滿足個性化定制需求。
（一）智能倉儲單元
? 智能倉儲單元包含立體庫≥60庫位的倉儲貨架、巷道式堆垛機、出入庫輸送線、傳感器、控制器、人機交互界面等，倉儲貨架分為成品區(qū)、原料區(qū)等部分。出庫流程：堆垛機根據(jù)收到信息自動把物料從相應(yīng)的庫位取出，堆垛機把物料搬運到進出料輸送線，AMR自主移動機器人把物料取走。進庫流程：AMR自主移動機器人把物料放到出入庫輸送線后，RFID讀取物料信息，堆垛機根據(jù)收到信息自動把物料放到相應(yīng)的庫位上。
（二）智能物流系統(tǒng)
? 智能物流系統(tǒng)由AMR自主移動機器人、智能充電樁、RCS機器人調(diào)度系統(tǒng)等組成，實現(xiàn)不同工作單元之間物料的自動流轉(zhuǎn)。
1. AMR自主移動機器人
AMR小車搭載雙激光SLAM+二維碼導(dǎo)航系統(tǒng)，基于環(huán)境自然特征建圖和定位，無需軌道和地標，可自主定位和規(guī)劃路徑，自主行駛。視覺、激光、碰撞條、急停等多級防護，最大限度保障人員、設(shè)備、物料的安全。
2.智能充電樁
AMR支持3種自動充電邏輯，保證長久高效的全天候運行。
定時充電：在人員就餐、休息或換班時開啟定時充電功能，在定時充電時間段，AMR觸發(fā)自動充電。
閾值充電：當AMR電量低于設(shè)定的閾值百分比后，AMR完成當前任務(wù)，然后前往充電樁自動充電。
閑時充電：無任務(wù)時，AMR前往自動充電。
3.RCS調(diào)度系統(tǒng)
RCS負責實現(xiàn)AMR車輛管理、任務(wù)指派、路徑規(guī)劃、交通管制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計、故障處理、電量管理、車輛狀態(tài)獲取、監(jiān)控展示等功能。RCS由調(diào)度引擎程序集、基礎(chǔ)調(diào)度程序集以及PostgresSQL數(shù)據(jù)庫組成。
車輛管理：可以在任意時刻（在線、離線）加入、移除AMR，對車輛的ip、port進行管理，版本管理等。智能增減AMR數(shù)量。
交通管制：以豐富多樣的交通管制策略，進行交通管制，智能高效。
任務(wù)指派：任務(wù)下發(fā)時通過算法判斷哪臺 AMR 最適合執(zhí)行，比如當前位置，當前電量，目前所執(zhí)行的任務(wù)等。當任務(wù)下發(fā)給 AMR 執(zhí)行后，根據(jù) AMR 執(zhí)行情況與所處狀態(tài)動態(tài)判斷 AMR 是否依舊適合執(zhí)行此項任務(wù)，當發(fā)現(xiàn)有更適合條件執(zhí)行此任務(wù) AMR 時，任務(wù)將派發(fā)給另外 AMR。
任務(wù)管理：可持久化存儲任務(wù)數(shù)據(jù)，具備重啟恢復(fù)邏輯以避免任務(wù)信息丟失，可實時更改任務(wù)優(yōu)先級、任務(wù)參數(shù)。
數(shù)據(jù)統(tǒng)計：按需要可以統(tǒng)計AMR節(jié)拍數(shù)據(jù)、任務(wù)數(shù)據(jù)、故障率、網(wǎng)絡(luò)狀況、交通阻塞熱點等信息。
故障處理：系統(tǒng)應(yīng)配置各種常規(guī)功能的檢測程序，檢測程序應(yīng)使用簡單可靠，能診斷出故障所在的準確部位及類別。當AMR出現(xiàn)故障，將故障信息上傳給控制系統(tǒng)，并提供建議的處理方式，以最快速度排查故障。
（三）數(shù)控加工中心工作站
1.本設(shè)備由數(shù)控控制單元、數(shù)控加工中心、衍架機械手及控制單元等組成的自動化數(shù)控加工中心工作站，能自動完成對工件的抓取、搬運、上料、加工、下料的工作流程，能滿足學生對數(shù)控機床和機械手相關(guān)知識和技能學習的需要。
2.數(shù)控控制單元主要由西門子808D Advanced M數(shù)控系統(tǒng)、進給伺服驅(qū)動、主軸伺服驅(qū)動、PMC單元、刀庫控制電路、接口單元、電源電路等組成。
3.數(shù)控加工中心采用小型XYZ軸立式加工中心結(jié)構(gòu)，并設(shè)計有全封閉防護罩、自動門等，可對金屬、PVC、有機玻璃等材料進行多軸銑削加工。參考技術(shù)規(guī)格：工作臺面積≥500mm×200mm，X軸行程≥280mm，Y軸行程≥200mm，Z軸行程≥300mm，主電機功率≥1.5kW，主軸最高轉(zhuǎn)速≥6000rpm，帶斗笠式刀庫。
4.衍架機械手主要由結(jié)構(gòu)框架、X軸運動組件、Z軸運動組件和氣動手爪等組成。X軸運動組件和Z軸運動組件采用直線模組構(gòu)成直角坐標機械手，由交流伺服電機驅(qū)動，并安裝有多個位置檢測傳感器；氣動手爪部分采用伸縮氣缸、回轉(zhuǎn)氣缸和氣動手指組合?？刂茊卧晌鏖T子S7-1200系列PLC控制器、伺服驅(qū)動器和電氣控制模塊組成，控制衍架機械手進行工件自動上下料。
（四）數(shù)控車床工作站
1.本設(shè)備由數(shù)控控制單元、數(shù)控車床、衍架機械手及控制單元等組成的自動化數(shù)控車床工作站，能自動完成對工件的上料、加工、下料的工作流程，能滿足學生對數(shù)控機床和機械手相關(guān)知識和技能學習的需要。
2.數(shù)控控制單元主要由西門子808D Advanced T數(shù)控系統(tǒng)、進給伺服驅(qū)動、主軸伺服驅(qū)動、PMC單元、刀架控制電路、接口單元、電源電路等組成。
3.數(shù)控車床采用小型平床身結(jié)構(gòu)數(shù)控車床，并設(shè)計有全封閉防護罩、自動門等，主軸上安裝有氣動三爪卡盤，可對金屬、PVC、有機玻璃等材料進行車削加工。參考技術(shù)規(guī)格：床身最大回轉(zhuǎn)直徑≥220mm，刀架上最大回轉(zhuǎn)直徑≥80mm，X/Z軸行程≥80mm/200mm，主軸電機功率≥1kW，主軸轉(zhuǎn)速范圍50～2000rpm，四工位電動刀架。
4.衍架機械手主要由結(jié)構(gòu)框架、X軸運動組件、Z軸運動組件和工裝夾具等組成。X軸運動組件和Z軸運動組件采用直線模組構(gòu)成直角坐標機械手，由交流伺服電機驅(qū)動，并安裝有多個位置檢測傳感器；工裝夾具采用氣動手爪?？刂茊卧晌鏖T子S7-1200系列PLC控制器、伺服驅(qū)動器和電氣控制模塊組成，控制機械手進行工件自動上下料。
（五）打磨拋光單元
打磨拋光單元包含六自由度工業(yè)機器人、多功能打磨機、超聲波清洗機、烘干模塊、輸送線模塊、快換單元、控制器、人機交互界面等，主要完成錘頭的打磨、拋光、清洗、烘干等流程，通過AMR轉(zhuǎn)接物料。
（六）裝配單元
裝配單元包含三維龍門機器人、裝配校正模塊、氣動沖壓機、輸送線模塊、快換單元、控制器、人機交互界面等，主要完成錘頭裝配、壓緊等流程，通過AGV小車轉(zhuǎn)接物料。
（七）包裝單元
裝配單元包含三維龍門機器人、激光打標機、包裝盒蓋模塊、輸送線模塊、快換單元、控制器、人機交互界面等，主要完成錘頭裝盒、激光打標、包裝等流程，通過AGV小車將包裝好的成品運輸?shù)匠善穾臁?br /> （八）AGV接料儲料單元（配置2套）
AGV接料儲料單元包含三維龍門機器人、托盤堆垛解垛模塊、輸送線模塊、控制器等，主要完成原料搬運、托盤碼垛等流程。
（九）總控系統(tǒng)
控制臺主要由電網(wǎng)電壓指示、電源控制部分、急停按鈕、電源指示燈等組成，主要完成各分站的電源控制和工作狀態(tài)并協(xié)調(diào)各站運行，完成工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的集成。
（十）MES生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)
? ?MES(manufacturing execution system）生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，是為了加強ERP/MRP計劃的執(zhí)行功能，處于制造企業(yè)計劃層(ERP)與控制層(PCS)之間的執(zhí)行層，是企業(yè)資源計劃系統(tǒng)和設(shè)備控制系統(tǒng)之間的橋梁和紐帶，是制造企業(yè)實現(xiàn)敏捷化和全局優(yōu)化的關(guān)鍵系統(tǒng)?？梢酝瓿绍囬g生產(chǎn)的全部加工過程.包含從工藝管理、E-SOP管理、訂單管理、計劃派工、工單管理、作業(yè)管理、質(zhì)量管理、設(shè)備/工裝管理、設(shè)備管理、產(chǎn)品追溯管理、生產(chǎn)看板&生產(chǎn)報表、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、倉庫管理、成品半成品入庫、庫存管理、能源管理等功能，最終實現(xiàn)數(shù)字化工廠的構(gòu)建。工業(yè)級正版軟件，投標時提供軟件功能演示視頻。
（十一）數(shù)字孿生系統(tǒng)軟件
一體化工業(yè)仿真平臺，能在同一3D環(huán)境下進行裝配仿真、人機仿真、自動化仿真、物流仿真、設(shè)備聯(lián)機等功能實現(xiàn)。
六、附件
1.配置實訓(xùn)手冊及資料1套。
2.調(diào)試工具1套，包括萬用表1個、內(nèi)六角扳手(公制) 1套（1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm）、十字螺絲刀1把、一字螺絲刀1把、工具箱（空箱）等。
2.型材電腦桌 3張
（1）外形尺寸：長×寬×高=625mm×600mm×1045mm。
（2）立柱采用3060鋁型材、底盤框架采用3030鋁型材設(shè)計，簡潔大方，外形美觀。
（3）立柱前面用一體成型的L型冷軋鋼支撐架加固，保證整體強度安全可靠。
（4）桌面采用12mm厚的實心抗貝特復(fù)合板材，邊緣倒圓，防火防水防靜電、耐腐蝕。
（5） 為了確保質(zhì)量及環(huán)保要求，投標時提供省級及以上第三方檢測機構(gòu)出具的檢測(驗)報告，檢測內(nèi)容包括但不限于金屬噴漆(塑)涂層沖擊強度（沖擊高度400mm），木制件表面貼面層耐污染性能（丙酮試驗時間16h）≥3級，人造板件封邊條表面膠合強度≥0.4MPa）。
（6）配鍵盤抽屜，鍵盤抽屜上面有放置筆的凹槽，功能齊全，采用靜音導(dǎo)軌，堅固可靠，推拉順暢。
（7）配四只1.5寸帶剎車萬向腳輪，移動方便。
（8）桌面板后面和底板后面帶防護板，防止電腦顯示器和主機掉落。
3.鋼木方凳 3張
（1）外形尺寸：長×寬×高=360mm×260mm×450mm。
（2）凳框采用0.9mm厚的優(yōu)質(zhì)方鋼管和優(yōu)質(zhì)冷軋鋼板焊接而成，堅固耐用。
（3）采用鈑金圓弧壓邊包邊木面板工藝，造型獨特，防止傷手，防護凳面。
（4）凳框表面全自動脫脂、靜電噴塑處理，防銹性能好，環(huán)保健康。
（5）凳架采用平光亞光帶雪花深咖啡色噴塑，配色新穎檔次高。
（6）凳面采用18mm厚的高密度復(fù)合板材，表面和邊緣高溫熱壓防火PVC，安全環(huán)保。
（7）為了確保質(zhì)量及環(huán)保要求，投標時提供省級及以上第三方檢測機構(gòu)出具的檢測(驗)報告，檢測(驗)內(nèi)容須包括但不限于金屬噴漆(塑)涂層附著力≥2級，木制件表面貼面層耐污染性能（丙酮試驗時間16h）≥3級，人造板件封邊條表面膠合強度≥0.4MPa）。
（8）凳腳安裝高分子樹脂腳套，防滑耐磨損，保護地面。
4.工業(yè)圍欄
（1）外形尺寸約：長×寬×高=7000mm×5000mm×1200mm。
（2）立柱和框架采用4040鋁型材設(shè)計，設(shè)計可調(diào)節(jié)地腳，簡潔大方，外形美觀。
（3）采用5mm厚透明有機玻璃作為封板，結(jié)構(gòu)牢靠。
（4）設(shè)計有兩扇門帶鎖，方便調(diào)試進出，正面高度為900mm,方便觀察AMR小車運行情況。
5.數(shù)據(jù)大屏（配落實式安裝可移動平臺）
1.數(shù)據(jù)大屏：超高清4K屏幕，尺寸不小于65寸；
2.落實式安裝平臺配有儲物柜、配有鍵盤抽屜，可放置的鍵盤和鼠標，功能齊全，采用靜音導(dǎo)軌，堅固可靠，推拉順暢；
3.整體尺寸： 1460mm×520mm×1950mm（長×寬×高）；
4.配四只2.5寸帶剎車萬向腳輪，移動方便。
七、用戶選購件
1.計算機（用戶需自備4臺電腦）（用戶選配）
推薦配置：CPU I7/16G內(nèi)存/256G固態(tài)硬盤+1TB機械硬盤/4G獨立顯卡/23.8WLED。