第一章:設計思路
隨著“工業(yè)4.0”概念在德國的提出,以“智能工廠、智慧制造”為主導的第四次工業(yè)革命已經悄然來臨。工業(yè)4.0是一個高科技戰(zhàn)略計劃,制造業(yè)的基本模式將由集中式控制向分散式增強型控制轉變,目標建立一個高度靈活的個性化和數字化的產品與服務的生產模式,在這種模式中,傳統(tǒng)的行業(yè)界限將消失,并會產生各種新的活動領域和合作形式。創(chuàng)造新價值的過程正在發(fā)生改變,產業(yè)鏈分工將被重組。
同時,“中國制造2025” 提出了我國邁向制造強國的發(fā)展戰(zhàn)略,應對新一輪科技革命和產業(yè)變革,立足我國轉變經濟發(fā)展方式實際需要,圍繞創(chuàng)新驅動、智能轉型、強化基礎、綠色發(fā)展、人才為本等關鍵環(huán)節(jié),以及先進制造、高端裝備等重點領域,提出了加快制造業(yè)轉型升級、提升增效的重大戰(zhàn)略任務和重大政策舉措。
伴隨著智能制造、機器換人浪潮的到來,對于相關人才的需求也日益擴大。智能制造集成企業(yè)買進之后,需要把標準機器應用到各行各業(yè)的工業(yè)現場,需要把自動化設備、控制軟件、應用軟件、實訓設備周邊等應用到實際的生產當中。而使用自動化設備的企業(yè),需要的不僅是設備及其集成系統(tǒng),還要有能夠與設備“共事”的人,即能夠獨立操作各種自動化的工人,甚至能夠集成、維修設備的高級技術人員。自動化智能化設備應用的這個過程及具體操作,由于技術要求較高,并且屬于新興領域,目前專業(yè)人才十分缺乏。自動化智能化應用的增長速度與人才的持續(xù)需求存在很大的缺口,在全國范圍內的人才缺口已達數百萬人,人才需求呈現逐年上升趨勢。
我們根據智能制造各高校、職業(yè)院校學習的特點,設計從簡到難,從單站到生產線,借助智能制造現場實踐及虛擬現實(VR技術)體驗,輔以配套的教學資源包和師資培訓,將智能制造專業(yè)以體系化的方式呈現出來。
第二章:項目背景
“工業(yè)4.0”是德國聯(lián)邦教研部與聯(lián)邦經濟技術部在2013年漢諾威工業(yè)博覽會上提出的概念。它描繪了制造業(yè)未來愿景,提出繼蒸汽機的應用、規(guī)?;a和電子信息技術等三次工業(yè)革命后,人類將迎來以信息物理融合系統(tǒng)(CPS)為基礎,以生產高度數字化、網絡化、機器自適應為標志的第四次工業(yè)革命?!肮I(yè)4.0”概念在歐洲乃至全球工業(yè)領域都引起了極大的關注和認同。
在全球制造格局面臨重大調整、我國經濟發(fā)展環(huán)境發(fā)生重大變化、建設制造強國任務艱巨而緊迫的背景下,國務院經李克強總理簽批,于2015年5月8日公布了中國版“工業(yè)4.0”規(guī)劃——《中國制造2025》,“以創(chuàng)新驅動、質量為先、綠色發(fā)展、結構優(yōu)化、人才為本”作為該規(guī)劃的基本方針?!爸袊圃?025”將智能制造作為主攻方向,推進制造過程智能化。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(yè)機器人、智能物流管理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(yōu)化、數字化控制、狀態(tài)信息實時監(jiān)測和自適應控制。加快產品全生命周期管理、客戶關系管理、供應鏈管理系統(tǒng)的推廣應用,促進集團管控、設計與制造、產供銷一體、業(yè)務和財務銜接等關鍵環(huán)節(jié)集成,實現智能管控?!爸袊圃?025”的實質就是:從資源驅動變?yōu)樾畔Ⅱ寗?。隨著移動互聯(lián)網和云計算、大數據間的互聯(lián),由此衍生出物聯(lián)網、服務互聯(lián)網,推動物理世界和信息世界以信息物理系統(tǒng)(CPS)的方式相融合。信息驅動下產品制造的過程,體現出了智能制造價值所在,即能夠科學的編排生產工序,提升生產率,實現個性定制生產,還可以調整資源使用,采用最節(jié)約能耗的方式進行生產。
為積極響應《中國制造2025》文件精神,順應職業(yè)教育政策、滿足技能培訓需求,與多所高校緊密合作,整合優(yōu)質人才資料,努力打造緊密貼合工業(yè)現場,緊緊圍繞著符合教學要求的,具有全面性和典型性的,國內一流的智能制造實驗平臺。全面服務于全國高校、高等職業(yè)教育、中等職業(yè)教育、職業(yè)培訓和技工教育、工學結合課程改革建設和高技能基地建設。竭誠為國家戰(zhàn)略性產業(yè)發(fā)展所需要的技能和高技能人才培訓服務,尤其是在先進制造領域,積極響應《中國制造2025》文件精神,探索工業(yè)4.0人才培養(yǎng)模式創(chuàng)新,推動相關技能實驗設備升級,為制造強國百年戰(zhàn)略貢獻自己的力量。
第三章:系統(tǒng)概述
該系統(tǒng)是一個符合中國制造2025與工業(yè)4.0相關技術要求的柔性產品智能化生產工廠及管理系統(tǒng)的綜合教學實踐系統(tǒng),利用智能控制技術、網絡通訊技術、信息安全技術、信息物聯(lián)技術、大數據識別應用技術、虛擬仿真技術,實現智能化生產排產、智能化生產過程協(xié)同、智能化互聯(lián)互通、智能化生產資源管理、智能化質量過程管控、智能化決策支等功能。系統(tǒng)集成了產品的零件加工、組裝、檢測、包裝、物流倉儲所有生產工序,同時集成了智能化了排產管理、倉庫物料管理、生產協(xié)同、客戶訂單管理等不同生產管理模塊MES制造執(zhí)行系統(tǒng),實現了從客戶下單、虛擬仿真設計、產品生產、質量監(jiān)控、產品配送等各環(huán)節(jié)信息化與智能化。同時,作為教學實驗實踐系統(tǒng),該系統(tǒng)還配備了技能人才培訓所需的完整的課程體系和培訓教材,并體現出校企合作、師資培訓、產學研開發(fā)等特色。