1、一、 智能工厂总体介绍图 1-1 总图“智能工厂”和“智能生产”是“工业 4.0”项目的主要两大主题，分别是研究智能化生产系统过程，以及网络化分布式生产设施的实现。和涉及整个企业的生产物流管理、人机互动以及 3D 技术在工业生产过程的应用等。智能工厂是不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网（物联网、数据网和服务互联网）的方向发展，从嵌入式系统向信息物理系统（CPS）发展的技术进化的现代制造业综合体现。应具有以下功能：1. 信息的统一化、数字化：学习工厂设置有监控中心，配置视频监控系统、加工控制服务器、装配信息服务器、物流信息服务器和云存储数据处理服务器。由云存储数据处理服务器统一对工厂
2、的采集的信息进行监控、分析。实现多层次信息采集，统一数据管理的控制系统(软件)。2. 生产制造的互动性：学习工厂配有相应 APP 控制软件，管理人员可以根据权限不同使用移动信息终端，对工厂的各环节进行监控。同时用户可以使用手机对可生产的产品进行选单/定制。3. 加工过程的自动化、信息化：学习工厂的加工系统由数控车床、数控加工中心、3D 打印机及 6 自由度工业机器人、安全系统组成。分别实现阀杆、阀芯、密封圈的自主加工，并由机器人自动对原料/工件的装载和卸载。同时配有 MDC 产品（功能），可以监测设备的状态、当前加工任务、利用率等实时信息，使加工透明、受控。4. 装配快速、准确化：学习工厂的装
3、配系统由双规格六自由度机器人、RFID 识别系统、视觉检测系统、安全系统等组成。通过 RFID 和视觉系统识别检测，由双机器人协同快速并准确的完成阀门的装配工作。5. 物流输送的智能化、自主化：学习工厂物流输送系统由两套 AGV 移动机器人、RFID 系统、带有差倍速系统的输送线等组成。由 AGV 移动机器人根据运载能力结合 RFID 识别系统，自主的对工件和成品进行选择性输送。同时由带有差速系统的输送线将成品输送各包装区进行包装检测。6. 质量检测可靠性、可追塑性：学习工厂质检系统由多角度视觉检测系统、高清摄像头、打标机及检测组件组成。成品由视觉检测系统进行多方位多角度进行可靠的检测分析，并
4、由高清摄像头进行时时记录，同时对检测合格的成品进行打标，保证成品的可追塑性。7. 包装的无人化：学习工厂的包装区由整列机构、全自动封箱机、自动贴标机、自动捆扎机、自动薄膜缠绕机、堆叠机器人等组成。先用的设备都为全自动设备配合输送线自动完成货品的装箱打包、贴标、捆扎、封膜的全过程。由堆叠机器人合理的进行放置。8. 仓储的规范化：学习工厂的仓储系统由激光扫描仪、搬运机器人、标准货架、配套仓储管理产品。成品由扫描仪进行信息的录入过程，由仓储管理系统根据信息控制搬运机器人放置在规定的库位，并建立仓储档案。9. 绿色环保可视化：学习工厂配有 OMRON-KM50 可视能源系统(ESmart View)和
5、物联网环境检测系统。建立分布性监测点，可对每套设备的能耗和使用情况，同时对工厂环境的温度、温度、O2、PM2.5、噪声等实时指示进行采集和传输。利用集中式数据存储服务对环境和能源实现情况进行监控分析，并可通过电子看板、手机移动终端实时获取信息。图 1-2 可视能源/环境监测而学习工厂作为实训基地的设备，它的安全性和可学习性是整个系统必不可少的重要组成部分。安全性：整个学习工厂在存在范围运行的设备区域都建立了由安全光幕构成的警戒线，更是在有机器人运行的区域铺设了三级区域型安全垫（三级操作级、二级减速运行级、一级停止报警级），大大避免了机器伤人事件的发生。可学习性：整个学习工厂在云存储中建立了丰富
6、的教学资源和学习资料，并针对每个工作涉及的知识点，建立相应的功能仿真演示、学习资料库。在每个工作的站的特定位置上设有二维码，学员可以使用具有二维码扫描功能的移动终端进行扫描进入相应资料库学习和了解决。二、 智能工厂实训中心的组成根据制造型企业现场管理及布局原则，实训室改造成为做学教一体化的教学实训中心，其中由“教学区”、“监控中心”、“智能工厂”、“讨论区”、“更衣区”、和“消防及清洁区”等功能区域组成。智能工厂设备配置序号 配置名称 参数描述/规格型号 单位 数量 备注一、教学系统区1 教学多媒体主控台 ZHGC-SJT-01 套 12 主控台产品配件包 ZHGC-SJT-02 套 1二、智
7、能工厂1 监控中心 ZHGC-SJD01-01-01 套 12 加工系统 ZHGC-SJD01-01-02 套 13 装配系统 ZHGC-SJD01-01-03 套 14 输送系统 ZHGC-SJD01-01-04 套 15 包装系统 ZHGC-SJD01-01-05 套 16 仓库系统 ZHGC-SJD01-01-06 套 17 能源检测系统 ZHGC-SJD01-01-08 套 18 环境检测系统 ZHGC-SJD01-01-16 套 19 耗材配件包 ZHGC-SJD01-02-01 套 110 易损件配件包 ZHGC-SJD01-02-02 套 1三、教学情景化建设配置1 做学教一体化
8、环境建设方案，配置 1 套。三、 智能工厂实训系统1. 设备图片图 1-3 设备平面图2. 概述随着工业 4.0 概念的提出和当前制造业发展的趋势，发展智能工厂已经刻不容缓。智能工厂是从嵌入式系统向信息物理系统（CPS）发展的技术进化。作为未来第四次工业革命的代表，工业 4.0 不断向实现物体、数据以及服务等无缝连接的互联网（物联网、数据网和服务互联网）的方向发展。智能工厂包含物流仓储系统、自动化加工系统、自动装配系统、检测系统、输送系统、AGV 运载系统、一体化包装系统、RFID 识别系统、环境检测系统、能源检测系统、安全系统以及信息物理系统（CPS）等。3. 产品参数（1）交流电源：三相五
9、线 AC 380 V10% 50Hz；（2）温度：-1050；环境湿度：90无水珠凝结；（3）外形尺寸：长宽高 18000mm8000mm2500mm；（4）整机功耗：4.5 kVA；（5）安全保护措施：实训台桌面采用高绝缘、高强度、耐高温的高密度板。具有接地保护、漏电保护功能，安全性符合相关的国标标准。采用高绝缘的全型插座及带绝缘护套的高强度安全型实验导线。4. 产品结构学习工厂从功能上由七大工作区组成，分别为制造加工区 、自动装配区、质量检测区、物流输送区、全自动包装区、物流仓储区、现场监控中心区。工厂整体运行由现场监控中心的 EPR 系统进行统一管控。(1) 现场监控中心区：虚拟工厂环境
10、学习平台：虚拟学习平台是学习工厂的另一套学习型 EPR 平台。虚拟平台可以虚拟仿真真实工厂的管理流程及运行模式，学员可以平台中进行角色扮演（操作员、技术员、管理员、控制员、安全员等） ，体验真实工厂中的各人员的工作职责和工作流程，并学习产品从设计-采购-制造-发货的全过程的各个环节。而且可以互相轮职，了解决不同角色的所需要掌握的知识和技能，更好的让学员知道自身所善长和自身还不足的地方。通过虚实结合掌握更全面的知识和了解工业 4.0。信息物理系统(cyber physical systems,简称 CPS)作为计算进程和物理进程的统一体，是集成计算、通信与控制于一体的下一代智能系统。信息物理系统
11、通过人机交互接口实现和物理进程的交互，使用网络化空间以远程的、可靠的、实时的、安全的、协作的方式操控一个物理实体。智能工厂中，每个工作单元都能实现数据交换，可实时监控设备的工作状态、加工效果以及对加工周期的预判等。信息物理系统让物理设备具有计算、通信、精确控制、远程协调及自治功能。云管理系统：云系统由软件、硬件及安全组件构成，具有性价比高、安全稳定、寿命长、功能强、高可管及易维护的使用效果，可以帮助多机用户以最低的投入实现最高效的计算机应用效果。智能工程云管理系统有效记录着智能工程的生产过程、设备状况、故障记录和用户数据等相关信息移动客户端就是可以在手机终端运行的软件。随着智能手机的崛起，移动
12、互联网在短短几年内被广大手机用户所接受，移动客户端具有用户粘度好、使用灵活方便、可扩展性好的诸多优点。(2) 制造加工区：由数控车床、加工中心、3D 打印机、上下料搬运机器人、运行地轨、控制器等组成。图 1-4 制造加工区加工系统接收监控中心发布到任务后，由上下料机器人（装有多种夹具）依据加工次序在地轨上运行分别对数控车床、加工中心进行上料操作，数控车床、加工中心根据 DNC 传送的加程序，分别进行阀杆的加工作业和阀芯的加工作，同时 3D 打印机依据中心数据打印密封圈。待各加工单元完成配件的加工任务后，上下料机器人依据完成次序将配件分别搬运到带有 RFID 芯片托盘的 AVG 停靠站上，同时在
13、料后根据任务情况，再次上料供其加工作业。(3) 自动装配区：由大、小六自由度机器人、装配台、RFID 检测系统、输送停靠站、配件暂存架等组成。图 1-5 自动装配区AGV 移动机器人将加工完成的配件，运行到停靠站时，由 RFID 检测配件的信息，由放置搬运到相应的暂存架上，待配件机器人装配作业。暂存架上的配件满足装配要求时，由大、小双机器人（装有多种夹具）协同进行快速装配作业，将阀杆、密封圈装配到阀芯中，上螺丝装配完成。(4) 质量检测区：由多角度视觉检测、高清摄像头、打标机、不合格转存机构、RFID 系统、传感系统等组成。图 1-6 视觉/摄像检测装配区完成的阀门由物流输送系统，输送过到质量
14、检测区。由多角度视觉检测系统，对阀门的外观、尺寸、装配要求等多角度检测。检测可格的阀门送入打标，由系统对 RFID 读职的阀门的过程信息统一编码，由打标机将编码打到阀门统一编码区，完成质检测过程。同时由高清摄像头记录整个检测过程，并与阀门信息统一存入服务器中，方便阀门的追塑过程。如果质量检测区检测阀门达不到要求，并将视屏信息和检测数据一并记录在服务器中，可供对产品的合格率、问题存的地方查询，为后续系统改进提供依据。并由分拣机构将不合格品，导入不合品存放库。并通知制造区还再加工一套配件，来满足任务需求。(5) 物流输送区：由 AGV 移动机器人、差线输送线、RFID 检测系统、产品输送线、外包输送线、传感系统等组成。
