一、產品概述
? ? 當前數字化技術得到了迅速發展，在生產制造、自動化、工業互聯網、人工智能AI、智能制造等領域均得到了廣泛應用。隨著用工成本提升、制造業轉型升級的迫切需求，智能控制已經不再局限于單一領域，而是快速面向各方面個性化、定制化生產等領域。
? ? 數字化生產車間改造，包含了MES系統、SCADA系統、自動化控制系統、信息數據傳輸處理、機械傳動、機構優化、運動控制、編程仿真、電氣連接、通訊等。要培養出合格的工程技術技能人才，不僅要學習自動化技術、工業機器人技術相關知識，還需要學習工業軟件、系統工程、產品設計、工藝規范、仿真與虛擬調試等相關知識。實現企業離散制造生產車間智能化、數字化生產，助力裝備制造業的高質量發展。
? ? 結合當前最前沿的信息技術、人工智能AI技術、可編程控制器技術、傳感器與智能檢測技術、工業網絡與組態技術、工業機器人技術、數字化生產線設計與仿真，以“生產車間數字化改造”為主題，為學校搭建一個培養工業網絡方面的專業人才培訓平臺。通過引入數字化技術和智能化設備，對傳統生產制造車間進行改造，使其具備更高的自動化、智能化、信息化和柔性化等特點。生產車間數字化改造可以使生產單元實現更高效、更智能、更柔性化的生產方式，提高生產效率和質量，促進先進制造的可持續發展。

二、系統特點
1、為體現“數字化”特征，本生產車間系統集成了MES生產信息化管理系統、SCADA數據采集與監視控制系統、WMS智能倉儲系統、數控加工、激光打標、機器視覺、RFID?? ?、AMR自主移動機器人、工業機器人、數字孿生等多種技術，綜合運用工業管理軟件的信息化手段，以適應產業轉型對“智能工廠、智能物流、智能生產”的要求。
2、數字化生產車間的主要工作流程：MES系統軟件下單——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---發貨等，各環節無需人工參與。
3.本實踐系統配置的MES生產信息化管理系統、SCADA數據采集與監視控制系統、數字欒生系統等均為工業級正版軟件，且均為本地私有化部署。這樣為平時實踐教學及大賽現場提供更穩定可靠的軟件環境。
4、數字化生產車間采用模塊化設計理念，根據訂單要求自動調整生產線運行流程。也可以人為手工設置生產線訂單。
5、數字化生產車間涉及工業級軟件應用、工業機器人技術、工業AMR移動機器人技術、智能視覺處理技術、RFID應用技術、PLC應用技術、電機傳動控制技術、傳感器檢測技術、氣動技術、組態監控與人機界面技術、現場總線與工業以太網技術、能源管控技術等。
6、通過總控平臺與各單元的通訊，并集成RFID信息識別技術，將系統中各環節的狀態顯示在操作界面上，使操作者及時跟蹤系統各環節的工況、狀態、運行數據，掌握系統運行狀態，真實再現產品生產、信息追蹤與管理配送一體化。
7、生產車間設有漏電保護、短路保護、急停保護、安全光柵等多種保護功能，保證教學和實訓時人身安全。
三、技術性能
1.交流電源：三相五線～380 V±10% 50Hz
2.工作環境：溫度-10～50℃ 環境濕度≤90% 無水珠凝結
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、主要考核內容
? ? ?完成生產車間數字化改造方案設計、生產車間智能化集成、生產單元功能開發、生產單元信息化技術集成、生產單元運行生產、生產單元數據應用、生產車間改造方案自評估等工作任務。主要完成生產車間數字化改造方案的設計和實施。需要根據提供的實際生產車間情況，制定數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.設計生產車間數字化改造方案：設計和實現生產線數字化，包括生產車間功能規劃及仿真驗證、生產數據采集方案規劃設計、網絡部署方案設計等；
2.生產車間智能化集成：包括生產車間網絡搭建、生產車間網絡通訊測試、智能網關參數配置與數據采集、智能倉儲、數控加工、激光打標、智能裝配、智能視覺、AMR自主移動機器人構建環境地圖、RFID 的數據采集與可視化等；
3.生產單元功能開發：智能倉儲的功能開發與調試（PLC程序編寫與調試、觸摸屏工程開發、數據關聯、RFID配置等）、智能裝配的功能開發與調試（PLC程序編寫與調試、工業機器人編程與調試、視覺系統示教與調試、RFID配置）、AMR 自主移動機器人的功能開發與調試；數控加工中心的改造與調試；數控車床的改造與調試；
4.生產車間信息化技術集成：WMS 智能倉儲系統的信息化（WMS系統的部署和配置、盤點管理界面下發盤點指令，依次對各倉位進行盤點等）、SCADA 系統信息化（界面設計、信息采集等）、MES系統的信息化集成（配置和變量解析，與各單元通訊與數據關聯）；
5.生產車間運行生產：MES系統的生產與管控、SCADA系統的設備監控、數字孿生系統虛實聯動；
6.生產車間數據應用：生產數據采集和分析，以生產過程中的數據為基礎，進行統計、分析和規劃，達到提升工作效率和質量的目的；
7.智能物流規劃：設計和實現數字化物流管理系統，包括倉儲管理、物流運輸等；
8．生產車間改造方案自評估：根據生產車間的數字化改造過程，完成生產車間數字化改造評估總結。
五、系統結構及功能組成
? ? 數字化生產制造應用實踐系統是以工藝錘制造為生產過程為主線，以自動化和信息技術為核心，集成機器人、PLC控制、數控加工、激光雕刻、RFID、AGV、二維碼、傳感檢測、智能視覺、工業網絡、人工智能、數字化仿真、MES、ERP等多項先進技術，構建一條可追溯產品生產流程的數字化生產車間綜合系統。該生產線模擬生產現場，采用工業級配置，由自動化倉儲單元（立體倉庫、出入庫平臺、堆垛機、RFID）、AGV單元、數控加工中心單元、數控車床單元、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。設備是一條真實的加工裝配生產線，對工藝錘進行生產，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，可生產多品種不同形狀的產品，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、原料區等部分。出庫流程：堆垛機根據收到信息自動把物料從相應的庫位取出，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，堆垛機根據收到信息自動把物料放到相應的庫位上。
（二）智能物流系統
? 智能物流系統由AMR自主移動機器人、智能充電樁、RCS機器人調度系統等組成，實現不同工作單元之間物料的自動流轉。
1. AMR自主移動機器人
AMR小車搭載雙激光SLAM+二維碼導航系統，基于環境自然特征建圖和定位，無需軌道和地標，可自主定位和規劃路徑，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觸發自動充電。
閾值充電：當AMR電量低于設定的閾值百分比后，AMR完成當前任務，然后前往充電樁自動充電。
閑時充電：無任務時，AMR前往自動充電。
3.RCS調度系統
RCS負責實現AMR車輛管理、任務指派、路徑規劃、交通管制、數據統計、故障處理、電量管理、車輛狀態獲取、監控展示等功能。RCS由調度引擎程序集、基礎調度程序集以及PostgresSQL數據庫組成。
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。
任務指派：任務下發時通過算法判斷哪臺 AMR 最適合執行，比如當前位置，當前電量，目前所執行的任務等。當任務下發給 AMR 執行后，根據 AMR 執行情況與所處狀態動態判斷 AMR 是否依舊適合執行此項任務，當發現有更適合條件執行此任務 AMR 時，任務將派發給另外 AMR。
任務管理：可持久化存儲任務數據，具備重啟恢復邏輯以避免任務信息丟失，可實時更改任務優先級、任務參數。
數據統計：按需要可以統計AMR節拍數據、任務數據、故障率、網絡狀況、交通阻塞熱點等信息。
故障處理：系統應配置各種常規功能的檢測程序，檢測程序應使用簡單可靠，能診斷出故障所在的準確部位及類別。當AMR出現故障，將故障信息上傳給控制系統，并提供建議的處理方式，以最快速度排查故障。
（三）數控加工中心工作站
1.本設備由數控控制單元、數控加工中心、衍架機械手及控制單元等組成的自動化數控加工中心工作站，能自動完成對工件的抓取、搬運、上料、加工、下料的工作流程，能滿足學生對數控機床和機械手相關知識和技能學習的需要。
2.數控控制單元主要由西門子808D Advanced M數控系統、進給伺服驅動、主軸伺服驅動、PMC單元、刀庫控制電路、接口單元、電源電路等組成。
3.數控加工中心采用小型XYZ軸立式加工中心結構，并設計有全封閉防護罩、自動門等，可對金屬、PVC、有機玻璃等材料進行多軸銑削加工。參考技術規格：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，主軸最高轉速≥6000rpm，帶斗笠式刀庫。
4.衍架機械手主要由結構框架、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成直角坐標機械手，由交流伺服電機驅動，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）數控車床工作站
1.本設備由數控控制單元、數控車床、衍架機械手及控制單元等組成的自動化數控車床工作站，能自動完成對工件的上料、加工、下料的工作流程，能滿足學生對數控機床和機械手相關知識和技能學習的需要。
2.數控控制單元主要由西門子808D Advanced T數控系統、進給伺服驅動、主軸伺服驅動、PMC單元、刀架控制電路、接口單元、電源電路等組成。
3.數控車床采用小型平床身結構數控車床，并設計有全封閉防護罩、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。參考技術規格：床身最大回轉直徑≥220mm，刀架上最大回轉直徑≥80mm，X/Z軸行程≥80mm/200mm，主軸電機功率≥1kW，主軸轉速范圍50～2000rpm，四工位電動刀架。
4.衍架機械手主要由結構框架、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成直角坐標機械手，由交流伺服電機驅動，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到成品庫。
（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
控制臺主要由電網電壓指示、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并協調各站運行，完成工業控制網絡的集成。
（十）MES生產信息化管理系統
? ?MES(manufacturing execution system）生產信息化管理系統，是為了加強ERP/MRP計劃的執行功能，處于制造企業計劃層(ERP)與控制層(PCS)之間的執行層，是企業資源計劃系統和設備控制系統之間的橋梁和紐帶，是制造企業實現敏捷化和全局優化的關鍵系統?？梢酝瓿绍囬g生產的全部加工過程.包含從工藝管理、E-SOP管理、訂單管理、計劃派工、工單管理、作業管理、質量管理、設備/工裝管理、設備管理、產品追溯管理、生產看板&生產報表、基礎數據、倉庫管理、成品半成品入庫、庫存管理、能源管理等功能，最終實現數字化工廠的構建。工業級正版軟件，投標時提供軟件功能演示視頻。
（十一）數字孿生系統軟件
一體化工業仿真平臺，能在同一3D環境下進行裝配仿真、人機仿真、自動化仿真、物流仿真、設備聯機等功能實現。
六、附件
1.配置實訓手冊及資料1套。
2.調試工具1套，包括萬用表1個、內六角扳手(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厚的實心抗貝特復合板材，邊緣倒圓，防火防水防靜電、耐腐蝕。
（5） 為了確保質量及環保要求，投標時提供省級及以上第三方檢測機構出具的檢測(驗)報告，檢測內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厚的優質方鋼管和優質冷軋鋼板焊接而成，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厚的高密度復合板材，表面和邊緣高溫熱壓防火PVC，安全環保。
（7）為了確保質量及環保要求，投標時提供省級及以上第三方檢測機構出具的檢測(驗)報告，檢測(驗)內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鋁型材設計，設計可調節地腳，簡潔大方，外形美觀。
（3）采用5mm厚透明有機玻璃作為封板，結構牢靠。
（4）設計有兩扇門帶鎖，方便調試進出，正面高度為900mm,方便觀察AMR小車運行情況。
5.數據大屏（配落實式安裝可移動平臺）
1.數據大屏：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內存/256G固態硬盤+1TB機械硬盤/4G獨立顯卡/23.8WLED。