甄明吉

摘要：?？怂箍抵悄苤圃炀C合教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)是針對(duì)學(xué)校教學(xué)實(shí)踐而建設(shè)的既能滿(mǎn)足學(xué)校教學(xué)實(shí)訓(xùn)，又能滿(mǎn)足科研、生產(chǎn)和社會(huì)培訓(xùn)需要的一站式綜合實(shí)踐平臺(tái)。該平臺(tái)包括設(shè)計(jì)仿真、倉(cāng)儲(chǔ)物流、加工制造、質(zhì)量檢驗(yàn)、MES系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理與分析、信息與控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)展示等智能制造領(lǐng)域的全部要素，可根據(jù)教學(xué)需求進(jìn)行靈活組線(xiàn)，貼近工業(yè)化生產(chǎn)，有利于學(xué)生參與和實(shí)踐教學(xué)。

關(guān)鍵詞：智能制造；仿真；倉(cāng)儲(chǔ)物流；質(zhì)量檢驗(yàn)；MES系統(tǒng)

1 系統(tǒng)概況及建設(shè)目標(biāo)

本教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)從學(xué)校的實(shí)際需求出發(fā)，圍繞“工業(yè)4.0”及“中國(guó)制造2025”進(jìn)行項(xiàng)目方案設(shè)計(jì)。

1.1 系統(tǒng)建設(shè)的目的

（1）以智慧工廠和智能制造為主題，為學(xué)校建設(shè)一個(gè)智能制造綜合教學(xué)平臺(tái)系統(tǒng)。

（2）確保項(xiàng)目既能滿(mǎn)足學(xué)校教學(xué)實(shí)訓(xùn)，又能滿(mǎn)足科研、生產(chǎn)和社會(huì)培訓(xùn)的需要，為產(chǎn)學(xué)研提供一站式綜合實(shí)踐平臺(tái)。

（3）努力建設(shè)成在全國(guó)具有標(biāo)桿意義的“智能制造工廠”。

1.2 系統(tǒng)具有的技術(shù)亮點(diǎn)

本系統(tǒng)包括設(shè)計(jì)仿真、倉(cāng)儲(chǔ)物流、加工制造、質(zhì)量檢驗(yàn)、MES系統(tǒng)、數(shù)據(jù)管理與分析、信息與控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)展示等模塊，包含智能制造領(lǐng)域的全部要素，是一個(gè)較為完整的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)字化自動(dòng)生產(chǎn)系統(tǒng)，同時(shí)也是一個(gè)內(nèi)容豐富的教學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)。

（1）該系統(tǒng)可承擔(dān)數(shù)據(jù)采集與分析、生產(chǎn)任務(wù)一鍵式下發(fā)、生產(chǎn)信息化實(shí)時(shí)顯示（數(shù)字化生產(chǎn)看板系統(tǒng)）、設(shè)備狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控等任務(wù)，可有效地實(shí)現(xiàn)制造層與計(jì)劃層的信息交互。同時(shí)實(shí)現(xiàn)了工業(yè)軟件系統(tǒng)和智能機(jī)器設(shè)備的軟硬結(jié)合，從本質(zhì)上實(shí)現(xiàn)了人機(jī)一體化。

（2）可以根據(jù)教學(xué)、生產(chǎn)需求，進(jìn)行靈活組線(xiàn)，滿(mǎn)足多品種、小批量精密機(jī)械零部件的柔性制造需求。

（3）安全防護(hù)等級(jí)高：系統(tǒng)配置安全光柵、上下料安全光柵、安全門(mén)鎖和位置傳感器等安全防護(hù)裝置，確保系統(tǒng)和人身安全。

（4）所有的單元設(shè)備均可進(jìn)行單項(xiàng)教學(xué)和部分系統(tǒng)聯(lián)機(jī)教學(xué)，有利于學(xué)生的廣泛參與和實(shí)踐教學(xué)活動(dòng)的開(kāi)展。

（5）系統(tǒng)雖為教學(xué)系統(tǒng)，但所有單元設(shè)備乃至整個(gè)系統(tǒng)都采用了標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)級(jí)裝備和集成技術(shù)，非常貼近工業(yè)化生產(chǎn)配置。

（6）共有15個(gè)功能模塊，可用于教學(xué)演示。該系統(tǒng)還設(shè)有教學(xué)功能區(qū)。

2 硬件系統(tǒng)總架構(gòu)

硬件系統(tǒng)主要包括立體倉(cāng)儲(chǔ)與物流系統(tǒng)、加工制造執(zhí)行系統(tǒng)、六軸機(jī)器人及導(dǎo)軌系統(tǒng)、測(cè)量系統(tǒng)、安全與防護(hù)和教學(xué)功能區(qū)，如圖1所示。

3 系統(tǒng)總體層級(jí)架構(gòu)、信息流總架構(gòu)

系統(tǒng)總體層級(jí)架構(gòu)圖如圖2所示，共分為三個(gè)層級(jí)架構(gòu)，分別為設(shè)備層、控制層和MES執(zhí)行層。

智慧工廠方案信息流總架構(gòu)如圖3所示。

構(gòu)建真正意義上的“工業(yè)4.0”新型工作模式，使整個(gè)柔性制造系統(tǒng)既源于生產(chǎn)實(shí)際、又符合教學(xué)規(guī)律要求，便于教師帶領(lǐng)學(xué)生開(kāi)展多項(xiàng)專(zhuān)業(yè)教學(xué)實(shí)驗(yàn)。

4 立體倉(cāng)儲(chǔ)與物流系統(tǒng)

自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)在國(guó)內(nèi)各行業(yè)得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用和迅猛發(fā)展，成為企業(yè)現(xiàn)代物流系統(tǒng)的重要組成部分，具有節(jié)約用地、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、避免貨物損壞或遺失、消除差錯(cuò)、提高倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化水平及物流效率等諸多優(yōu)點(diǎn)。

立體倉(cāng)儲(chǔ)與物流系統(tǒng)（圖4）主要包括高層立體貨架、升降堆垛機(jī)、AGV 輸送系統(tǒng)、AGV接貨平臺(tái)、AGV充電站、AGV 調(diào)度系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)和智能倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)。

（1）高層立體貨架（圖5）。

根據(jù)加工零點(diǎn)的特點(diǎn)，系統(tǒng)采用低層立體庫(kù)，總高度約3 m。系統(tǒng)采用單元貨格式立體庫(kù)，設(shè)有自動(dòng)叉車(chē)。

（2）升降堆垛機(jī)。

升降堆垛機(jī)是一個(gè)在立體倉(cāng)庫(kù)貨架內(nèi)搬運(yùn)物品的專(zhuān)用機(jī)械設(shè)備，可進(jìn)行橫向與縱向兩個(gè)方向的快速移動(dòng)，并配有前后伸縮的貨叉平臺(tái)。

通動(dòng)移動(dòng)貨叉平臺(tái)可以到立體倉(cāng)庫(kù)的任意一個(gè)庫(kù)位，從而可以實(shí)現(xiàn)快速將工件從貨架中取出或存入。

升降堆垛機(jī)具有如下特點(diǎn)：具有過(guò)電流和過(guò)熱保護(hù)裝置，擁有堆垛機(jī)尋址控制系統(tǒng)；以總線(xiàn)通信方式與上位機(jī)通信，可與ERP、WMS管理軟件實(shí)現(xiàn)無(wú)縫對(duì)接；在堆垛機(jī)的控制面板上設(shè)有自動(dòng)/單機(jī)開(kāi)關(guān)以選擇工作方式；在手動(dòng)方式上，用戶(hù)可使用操作面板上的相應(yīng)按鈕直接控制堆垛機(jī)的水平運(yùn)動(dòng)；載貨臺(tái)的上下升降及貨叉的左右伸縮功能方便了用戶(hù)的安裝調(diào)試和維修。

（3）AGV輸送系統(tǒng)。

本系統(tǒng)采用磁導(dǎo)式AGV小車(chē)，以便完成自動(dòng)接貨、卸貨及運(yùn)輸。其主要特點(diǎn)有：速度快、噪聲小、效率高、故障率低和壽命長(zhǎng)。智能制造示范車(chē)間 AGV小車(chē)的輸送路線(xiàn)如圖6所示。

（4）AGV接貨平臺(tái)。

本系統(tǒng)配置有AGV接貨平臺(tái)，置于各個(gè)設(shè)備正前方，用于暫時(shí)存放AGV機(jī)器人放置的物料托盤(pán)。

各設(shè)備在成線(xiàn)加工時(shí)，可以從接貨平臺(tái)上直接取料到對(duì)應(yīng)設(shè)備中進(jìn)行作業(yè)，加工完成后物料由移動(dòng)機(jī)器人放回接貨平臺(tái)。

AGV機(jī)器人會(huì)根據(jù)任務(wù)管理系統(tǒng)的指令將加工完成的物料搬運(yùn)到下一個(gè)站點(diǎn)。

在每一個(gè)設(shè)備前方都設(shè)有AGV接貨平臺(tái)，當(dāng)零件在加工或測(cè)量過(guò)程中，接貨平臺(tái)上的托盤(pán)工件處于上料或等待狀態(tài)，這樣可以最大限度地節(jié)約生產(chǎn)等待時(shí)間。

（5）AGV調(diào)度及監(jiān)控系統(tǒng)。

本系統(tǒng)配置有AGV調(diào)度及監(jiān)控系統(tǒng)，可完成AGV的基本操作、物料的傳輸、目標(biāo)站點(diǎn)的任務(wù)配送、常見(jiàn)故障的排除、報(bào)警解除等功能。

監(jiān)控系統(tǒng)可動(dòng)態(tài)監(jiān)控AGV小車(chē)的運(yùn)行狀態(tài)，對(duì)遠(yuǎn)程參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)電量進(jìn)行檢測(cè)，并具有遠(yuǎn)程呼叫、調(diào)度等功能。同時(shí)還具有實(shí)時(shí)監(jiān)控功能。

（6）智能倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)。

智能倉(cāng)庫(kù)實(shí)時(shí)管控系統(tǒng)可實(shí)時(shí)顯示立體倉(cāng)庫(kù)的倉(cāng)位庫(kù)存，實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前執(zhí)行的任務(wù)及排隊(duì)的任務(wù)、出入庫(kù)記錄和報(bào)警記錄等。

B/S架構(gòu)可通過(guò)WiFi用手機(jī)、平板電腦等設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程出庫(kù)、移庫(kù)、出料操作，并實(shí)時(shí)監(jiān)控任務(wù)的執(zhí)行情況。所有出入庫(kù)、移庫(kù)操作自動(dòng)在倉(cāng)庫(kù)管理系統(tǒng)中生成出入庫(kù)單據(jù)。本系統(tǒng)可以與MES系統(tǒng)、RFID系統(tǒng)無(wú)縫對(duì)接。

本系統(tǒng)配置有立體倉(cāng)庫(kù)信息終端，立體倉(cāng)庫(kù)信息終端采用觸摸式人機(jī)界面，可通過(guò)信息終端對(duì)立體倉(cāng)庫(kù)進(jìn)行點(diǎn)動(dòng)操作、自動(dòng)操作和復(fù)位操作等，是管理立體倉(cāng)庫(kù)控制器的重要部件。

本系統(tǒng)配置有立體倉(cāng)庫(kù)LED顯示屏，用于實(shí)時(shí)顯示立體倉(cāng)庫(kù)的動(dòng)態(tài)庫(kù)存、作業(yè)信息，主要顯示的信息包括當(dāng)前任務(wù)單信息、庫(kù)位信息、物料名稱(chēng)、物料編碼和出入庫(kù)倉(cāng)位等。

5 加工制造執(zhí)行系統(tǒng)

加工制造執(zhí)行系統(tǒng)的總體方案布置如圖7所示，具體加工零件時(shí)需要根據(jù)學(xué)校的實(shí)際需求來(lái)定，圖7所示的方案采用2臺(tái)數(shù)控加工中心、1臺(tái)數(shù)控車(chē)床及1臺(tái)清洗干燥設(shè)備。

具體加工工藝流程、加工工序及夾具系統(tǒng)，可以根據(jù)工件的實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。

6 六軸機(jī)器人及導(dǎo)軌系統(tǒng)

六軸機(jī)器人系統(tǒng)主要包括六軸機(jī)器人、第七軸導(dǎo)軌及機(jī)器人控制系統(tǒng)，如圖8所示。

第七軸導(dǎo)軌系統(tǒng)，機(jī)器人移動(dòng)滑軌用于帶動(dòng)六自由度機(jī)器人來(lái)回于系統(tǒng)各個(gè)機(jī)床之間，由伺服電動(dòng)機(jī)、高精密減速機(jī)、直線(xiàn)滑軌、齒輪齒條和編碼器等組成，采用全鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)制作，它與六自由度機(jī)器人組合成靈活柔性的上下料智能作業(yè)裝置，如圖9所示。

本平臺(tái)的導(dǎo)軌系統(tǒng)具有如下技術(shù)特點(diǎn)：系統(tǒng)重復(fù)定位精度高；導(dǎo)軌基座結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，承載能力強(qiáng)；系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，可以滿(mǎn)足高速運(yùn)行的需求，可大大提高系統(tǒng)效率；導(dǎo)軌系統(tǒng)可以直接與機(jī)器人集成，直接作為機(jī)器人第七軸使用。

7 測(cè)量系統(tǒng)

測(cè)量系統(tǒng)負(fù)責(zé)完成零件的自動(dòng)檢測(cè)，主要由三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)及防護(hù)機(jī)罩組成。

7.1 三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)（圖10）能夠根據(jù)個(gè)性化的需要進(jìn)行調(diào)整，以滿(mǎn)足不同的測(cè)量和檢測(cè)需求。

三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)可以滿(mǎn)足工件在不同裝夾姿態(tài)時(shí)的測(cè)量需求，能夠適合絕大多數(shù)零部件的測(cè)量需要。

7.2 測(cè)量機(jī)機(jī)罩

（1）測(cè)量機(jī)機(jī)罩（圖11）為安裝在生產(chǎn)線(xiàn)旁邊的測(cè)量機(jī)提供潔凈的環(huán)境，并可根據(jù)被測(cè)工件的檢測(cè)需要及車(chē)間溫度環(huán)境的實(shí)際狀況，調(diào)整機(jī)罩內(nèi)的工作溫度。

（2）機(jī)罩系統(tǒng)可選配專(zhuān)門(mén)的操作機(jī)柜，以便有效整合控制柜、測(cè)頭控制器、計(jì)算機(jī)和打印機(jī)等測(cè)量機(jī)外部設(shè)備，為現(xiàn)場(chǎng)操作提供方便。

（3）測(cè)量機(jī)機(jī)罩系統(tǒng)由機(jī)罩殼體、窗機(jī)構(gòu)、門(mén)機(jī)構(gòu)、照明系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng)組成。

測(cè)量機(jī)機(jī)罩的特點(diǎn)包括：主體結(jié)構(gòu)為框架結(jié)構(gòu)，墻體、頂板和底板采用高性能的保溫板，具有防銹、防火、保溫的特點(diǎn)。

前窗便于工件進(jìn)出，左窗便于操作員調(diào)整測(cè)頭更換架和測(cè)量校準(zhǔn)球的位置；窗戶(hù)的上下運(yùn)動(dòng)由PLC操作面板按鈕控制，窗戶(hù)的上下運(yùn)動(dòng)與手動(dòng)上下料的運(yùn)動(dòng)互鎖邏輯由PLC控制。

右面的三個(gè)門(mén)中，前后門(mén)方便操作員對(duì)測(cè)量機(jī)進(jìn)行維護(hù)，中間門(mén)只有在搬家移動(dòng)測(cè)量機(jī)時(shí)開(kāi)啟。所有門(mén)上安裝有位置傳感器，任何門(mén)窗處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，出于安全和溫度考慮，測(cè)量機(jī)將暫停工件的測(cè)量工作。可升降窗由抗彎曲和抗劃傷的高性能透明板材制成。

其相關(guān)部件還有機(jī)柜系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)。機(jī)柜是機(jī)罩系統(tǒng)的可選項(xiàng)，機(jī)柜集成測(cè)量機(jī)控制柜、打印機(jī)和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，為內(nèi)置的設(shè)備提供防塵、散熱的工作環(huán)境，以使其達(dá)到IP55的防護(hù)等級(jí)要求?？照{(diào)系統(tǒng)采用專(zhuān)業(yè)工業(yè)空調(diào)，可以根據(jù)需要對(duì)車(chē)間環(huán)境溫度進(jìn)行調(diào)整，并保證測(cè)量機(jī)按所需的溫度波動(dòng)與梯度要求工作在不同溫度下。溫度控制要求：t=18～22 ℃，2 ℃/24 h，1 ℃/1 h。

8 柔性制造系統(tǒng)軟件

柔性制造系統(tǒng)軟件是一套與工業(yè)自動(dòng)化設(shè)備同步對(duì)接的企業(yè)管理、生產(chǎn)管理及質(zhì)量系統(tǒng)管理軟件。該軟件跟蹤制造業(yè)從產(chǎn)品設(shè)計(jì)，到采購(gòu)、生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)，到最終發(fā)貨的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)全過(guò)程，是數(shù)字化柔性制造工廠的信息管理、生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行和質(zhì)量數(shù)據(jù)管理的實(shí)時(shí)管控平臺(tái)。

柔性制造系統(tǒng)軟件包括CAM加工仿真系統(tǒng)、MES制造執(zhí)行系統(tǒng)、統(tǒng)計(jì)分析質(zhì)量管理系統(tǒng)軟件。

8.1 CAM加工仿真系統(tǒng)

配置CAM加工仿真軟件，實(shí)現(xiàn)數(shù)控編程及加工仿真。CAM作為應(yīng)用性、實(shí)踐性極強(qiáng)的專(zhuān)業(yè)技術(shù)軟件，直接面向數(shù)控生產(chǎn)實(shí)際。

8.2 MES制造執(zhí)行系統(tǒng)

MES是面向機(jī)械加工車(chē)間執(zhí)行層的生產(chǎn)信息化管理系統(tǒng)，MES是處于計(jì)劃 （ERP） 層和現(xiàn)場(chǎng)過(guò)程控制（PCS）層之間的執(zhí)行層管理系統(tǒng)，主要負(fù)責(zé)車(chē)間生產(chǎn)管理和調(diào)度執(zhí)行，是制造企業(yè)實(shí)現(xiàn)敏捷化和全局優(yōu)化的關(guān)鍵系統(tǒng)。

MES通過(guò)信息的傳遞，對(duì)從訂單下達(dá)到完成產(chǎn)品的整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行優(yōu)化管理，對(duì)車(chē)間發(fā)生的實(shí)時(shí)事件及時(shí)作出相應(yīng)的反應(yīng)和報(bào)告，并用當(dāng)前準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)指導(dǎo)、處理車(chē)間生產(chǎn)活動(dòng)，能夠?qū)ιa(chǎn)條件的變化做出迅速的響應(yīng)，提高效率。

MES的主要模塊有生產(chǎn)任務(wù)及排產(chǎn)管理、資源分配與狀態(tài)監(jiān)控、生產(chǎn)計(jì)劃安排、數(shù)據(jù)監(jiān)控與采集、工藝過(guò)程管理、質(zhì)量管理、數(shù)據(jù)分析與報(bào)表和產(chǎn)品跟蹤。

MES可以使用統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫(kù)和通過(guò)網(wǎng)絡(luò)同時(shí)為生產(chǎn)部門(mén)、質(zhì)檢部門(mén)、工藝部門(mén)和物流部門(mén)等提供車(chē)間管理信息服務(wù)。

（1）MES的主要任務(wù)包括：從學(xué)校（或公司）ERP系統(tǒng)接受生產(chǎn)訂單；將庫(kù)存的可用物料分配給生產(chǎn)訂單；由生產(chǎn)訂單產(chǎn)生作業(yè)計(jì)劃；根據(jù)作業(yè)計(jì)劃建立生產(chǎn)指令并分發(fā)給相應(yīng)的過(guò)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)（各班組或操作執(zhí)行端）；進(jìn)行作業(yè)調(diào)度并控制和監(jiān)視工廠生產(chǎn)全貌；收集過(guò)程數(shù)據(jù)、質(zhì)量數(shù)據(jù)和事件數(shù)據(jù)；控制和評(píng)估產(chǎn)品的質(zhì)量；將生產(chǎn)情況和質(zhì)量結(jié)果發(fā)送給公司ERP系統(tǒng)；完成工廠生產(chǎn)報(bào)表。

（2）MES與系統(tǒng)層級(jí)架構(gòu)。MES在生產(chǎn)過(guò)程中所處的位置及總體層級(jí)架構(gòu)如圖12所示。系統(tǒng)共分為三個(gè)層級(jí)架構(gòu)，分別為設(shè)備層、控制層和MES執(zhí)行層。

（3）MES的組成如圖13所示。

（4）MES的數(shù)據(jù)采集。柔性制造車(chē)間的數(shù)控機(jī)床及加工中心均有工業(yè)以太網(wǎng)或串口通信功能，通過(guò)聯(lián)網(wǎng)或串口讀取， MES可以采集如下信息。

機(jī)床開(kāi)機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)間、空閑時(shí)間、空轉(zhuǎn)時(shí)間、加工時(shí)間和報(bào)警時(shí)間；機(jī)床的工作狀態(tài)。實(shí)時(shí)顯示機(jī)床當(dāng)前所處的工作狀態(tài)，如編輯狀態(tài)、自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)、MDI狀態(tài)（手動(dòng)數(shù)據(jù)輸入方式）、試運(yùn)行狀態(tài)和在線(xiàn)加工狀態(tài)等；程序信息。正在運(yùn)行哪個(gè)程序（零件），程序運(yùn)行到哪行等；零件加工數(shù)量；當(dāng)前刀具號(hào)；當(dāng)前機(jī)床轉(zhuǎn)速、進(jìn)給速度、倍率、主軸負(fù)載；機(jī)床坐標(biāo)信息。能夠?qū)崟r(shí)反饋機(jī)床當(dāng)前的坐標(biāo)情況，包括：絕對(duì)坐標(biāo)、機(jī)床坐標(biāo)、相對(duì)坐標(biāo)和剩余移動(dòng)量等；報(bào)警信息。能夠?qū)崟r(shí)反饋機(jī)床是否有報(bào)警，報(bào)警號(hào)及報(bào)警內(nèi)容。

（5）MES的教學(xué)實(shí)訓(xùn)功能說(shuō)明。MES按照經(jīng)營(yíng)目標(biāo)、管理目標(biāo)、生產(chǎn)組織、工藝過(guò)程、加工中心任務(wù)目標(biāo)、技術(shù)原理和工作過(guò)程等線(xiàn)索組織知識(shí)點(diǎn)，通過(guò)機(jī)械車(chē)間的運(yùn)行，向?qū)W生和參觀者展示相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。

在常規(guī) MES 功能教學(xué)的基礎(chǔ)上，設(shè)置專(zhuān)用的教學(xué)展示用現(xiàn)場(chǎng)終端，用于專(zhuān)業(yè)知識(shí)展示和支持學(xué)員與系統(tǒng)交互。

8.3 統(tǒng)計(jì)分析質(zhì)量管理軟件

該平臺(tái)使用的統(tǒng)計(jì)分析質(zhì)量管理軟件提供了制造和生產(chǎn)各階段質(zhì)量數(shù)據(jù)評(píng)估的集成解決方案。它通過(guò)結(jié)構(gòu)化的圖、表和統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)提供了可視化的過(guò)程行為和對(duì)過(guò)程的“正確透視”；并實(shí)時(shí)監(jiān)控生產(chǎn)過(guò)程的質(zhì)量狀態(tài)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行有效分析。

9 信息與控制系統(tǒng)

信息與控制系統(tǒng)（圖14）負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的信息收集、匯總、通信和監(jiān)控等方面的工作，由管理員負(fù)責(zé)操作與管理，它擁有電源總控制系統(tǒng)、PLC總控系統(tǒng)，各生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)據(jù)均可從總控制臺(tái)收集獲取，并可通過(guò)總控調(diào)度分配各個(gè)模塊的工作職能，與MES系統(tǒng)集成。

系統(tǒng)支持多種通信協(xié)議：包括：RS232/485、Profibus、TCP/IP、（Modbus/TCP）和OPC等。

（1）PLC控制系統(tǒng)。PLC 控制系統(tǒng)負(fù)責(zé)各生產(chǎn)單元設(shè)備的邏輯動(dòng)作控制、機(jī)床與機(jī)器人及檢測(cè)清洗設(shè)備的生產(chǎn)協(xié)調(diào)與控制。

PLC控制系統(tǒng)涉及以太網(wǎng)、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)、工業(yè)無(wú)線(xiàn)等多種通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，負(fù)責(zé)將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、立體倉(cāng)庫(kù)、各種傳感器、執(zhí)行器和伺服驅(qū)動(dòng)器等連接起來(lái)，并將指令向下傳遞給 PLC 控制的執(zhí)行設(shè)備系統(tǒng)，以及將生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行設(shè)備的有關(guān)信息向上傳遞給總控制系統(tǒng)和MES。

（2）智慧工廠-RFID系統(tǒng)。RFID用于記錄工件的加工信息、加工路徑等信息，產(chǎn)品的追溯化管理，由RFID標(biāo)簽和RFID讀寫(xiě)器組成。RFID標(biāo)簽安裝在工件上，RFID讀寫(xiě)器安裝在工件附近的工位上，當(dāng)工件到達(dá)該工位時(shí)系統(tǒng)可通過(guò)讀寫(xiě)器，識(shí)別該工件的運(yùn)輸及加工途徑。每個(gè)工件都安裝有RFID標(biāo)簽，每個(gè)加工工位上的物料都需要進(jìn)行識(shí)讀操作，并將讀到的信息通過(guò)串口網(wǎng)絡(luò)傳輸給服務(wù)器，實(shí)時(shí)跟蹤物料位置和倉(cāng)儲(chǔ)位置，做到物料、成品和半成品的可追溯性管理。

（3）總控制系統(tǒng)與可視化電子看板系統(tǒng)。自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)設(shè)計(jì)了中央控制室，它是車(chē)間精益生產(chǎn)管理體系中的一個(gè)重要組成部分， 不僅可以收集車(chē)間的生產(chǎn)、設(shè)備的各種信息，供車(chē)間管理人員及技術(shù)人員進(jìn)行生產(chǎn)管理時(shí)參考，還可以通過(guò)系統(tǒng)了解運(yùn)行情況及產(chǎn)品質(zhì)量，極大地提高了機(jī)械加工車(chē)間的生產(chǎn)及實(shí)訓(xùn)效率。

車(chē)間的電子看板系統(tǒng)采用 LED、液晶屏、警告燈等硬件設(shè)備，結(jié)合PDA、PLC 等采集手段，通過(guò)系統(tǒng)接口與MES管理平臺(tái)相銜接，以報(bào)表、圖文及聲光報(bào)警的方式展現(xiàn)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備狀態(tài)、產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)進(jìn)度、作業(yè)指導(dǎo)及生產(chǎn)工藝等信息。

10 系統(tǒng)安全與防護(hù)說(shuō)明

為確保系統(tǒng)的安全性及實(shí)訓(xùn)過(guò)程中的安全性，整個(gè)智能制造系統(tǒng)的安全布置如圖15所示。

系統(tǒng)安全與防護(hù)功能主要包括：安全防護(hù)圍欄為高檔亞克力板，也可根據(jù)需要選擇金屬?lài)鷻趪鷻诳膳渲冒踩T(mén)及門(mén)鎖；數(shù)控車(chē)床、加工中心及清洗設(shè)備及測(cè)量機(jī)上下料位置布置了安全光幕測(cè)量機(jī)上下料位置布置安全光幕；系統(tǒng)支持自動(dòng)及手動(dòng)操作，可以根據(jù)實(shí)訓(xùn)需要進(jìn)行切換；系統(tǒng)帶安全防護(hù)警示標(biāo)識(shí)。

11 教學(xué)功能區(qū)說(shuō)明

本系統(tǒng)右側(cè)為教學(xué)功能區(qū)，包括三個(gè)功能區(qū)域，分別為應(yīng)用實(shí)訓(xùn)區(qū)、設(shè)計(jì)及過(guò)程仿真區(qū)和創(chuàng)新功能討論區(qū)，布置方案如圖16所示。

本系統(tǒng)包含15處可用于教學(xué)及展示的內(nèi)容，如圖17所示。各教學(xué)功能區(qū)能實(shí)現(xiàn)的教學(xué)功能見(jiàn)表1。