周建桂，汪 红

（兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 730060）

0 引言

德国“工业4.0”是由德国政府在2013年汉诺威工业博览会首次提出，是新时代科技创新向智能化发展的战略规划，是继工业1.0的蒸汽时代、工业2.0的电气化时代和工业3.0的信息化时代之后的又一新的智能化时代。它是基于物联信息系统(Cyber—Physical System简称CPS)实现生产过程供应、制造和销售信息的数据化和智能化，最终达到快速、高效、智能、个性化的产品供应[1-2]。

“中国制造2025”是李克强总理在两会报告中首次提出，是党中央、国务院总揽国内外发展形势，站在提高我国的国际竞争力、增强综合国力和保障国家安全的战略高度上做出的重要的战略部署，其核心是加快推进中国制造创新发展，实现中国制造向中国创造的转型。显然，实施“中国制造2025”重大战略势必对人才提出了全新和更高的要求，亟需建立面向生产实际的创新实践教学环境[3-5]。

高校是培养和储备人才的摇篮，职业教育作为与制造企业联系紧密的一种教育模式，兰州石化职业技术学院准确把握服务好“中国制造2025”，决定将基于德国工业4.0开发的智能制造生产线实训平台融入课堂教学，加快推进高端岗位的智能制造创新应用人才的培养[6-8]。

1 智能制造生产线实训平台系统组成

为了服务“中国制造2025”和满足智能制造高端产业对人才的需求，兰州石化职业技术学院充分吸取了德国“工业4.0”的精华所在，搭建了能够满足集工业机器人和智能制造生产设备于一体的智能制造生产线实践平台。平台的硬件系统是由一台数控车床工作站、一台数控加工中心工作站、三台6轴搬运机器人、一套翻转台机构、一套智能仓储单元、一台AGV智能运输单元、一台激光打标机、一套上＼下料台、一台质量抽检台及控制系统构成，如图1所示。智能制造生产线实训平台的不同单元处理不同的工艺过程，其中，智能仓储单元包括毛坯库和成品库，是存储待加工毛坯工件和加工成品工件；上料单元主要完成的是对指定待加工工件（教学为不锈钢工件或实际生产为不锈钢工件）的供料；下料单元完成对加工完成工件的下料出厂；数控加工中心单元则是完成工件表面处理、钻孔等；AGV运输单元主要完成物料在每个站点的配送与运输成品入库，具备自动运输和工位定位功能；激光打标机主要完成对成品工件的加工时间标记，可进行产品追溯；机器人配合其他单元完成搬运工作。这几个的单元相互配合，共同组成了集生产、管理与售后等多环节为一体的智能制造生产线。

图1 智能制造生产线实训平台系统组成图

1.1 智能制造生产线实训平台运行架构介绍

该智能制造生产线实训平台系统由柔性自动化系统、物联及信息管理系统组成。柔性自动化系统通过将数控车工作站、加工中心工作站和智能立体库通过工业机器人和AGV输送系统建立起完整的智能生产线；设备物联及信息管理系统是由生产制造信息管理系统（Manufacturing Execution System，简称MES系统）、分布式数控（Distributed Numerical Control，简称DNC）系统、基础数据管理系统以及智能制造管控系统组成，信息管理系统可将待生产的数据发送至自动化生产现场，也可将生产现场的数据信息和设备状态实时采集到信息管控系统中，并对加工现场实现实时管控。在加工过程中，通过PLC控制技术与传感器检测技术实现智能制造生产线节工艺节拍控制以及加工数据实时采集、识别和监控，使生产过程数据实现全智能化，同时整合了云平台，加大了信息互联技术在设备智能制造中的应用。在整个互联互通的生产系统中，也可进行人机交互功能，实现智能制造生产管理的透明化和可视化。系统架构图如图2所示。

图2 智能制造生产线实训平台系统架构图

1.2 生产线平台工艺技术说明

该智能制造生产线实训平台综合应用了现代实际生产中先进的各种实用技术和知识点，以生产制造信息管理系统MES为核心，融合智能生产设备、激光器、工业机器人、AGV智能运输、智能立体仓库、视觉识别等多种先进智能设备，充分发挥工业4.0智能工厂生产管理调度经验，结合数字化制造技术，紧贴企业应用前沿，建设集教学、实际生产为一体的数字化智能制造生产车间。智能制造生产线实训平台涵盖的技术框图如图3所示，工艺过程具体包括以下技术：智能制造管理系统、PLC编程技术、机器人应用技术、网络通讯技术、电气控制技术、机器视觉技术、气动应用技术、传感器检测技术、驱动控制技术、工业以太网通讯、先进的控制技术等。

图3 智能制造生产线实训平台涵盖的技术框图

1.3 智能制造生产线的信息模块建设

系统接受订单可通过两种方式实现，一种是本地输入计划清单，并下达任务清单，这种方式适用于现场操作人员，另一种是通过网络发布任务清单，也就是采用B/S架构，即客户通过PC端的网页编辑加工类型、发布人和发布时间等信息，并提交任务清单，接受任务清单计划可在分控台或者移动设备接受任务清单计划。

2 智能制造生产线实训平台系统设计的优点

整条生产线的每个单元都依照现代工业智能制造过程特点进行方案设计，不仅具有工业智能制造灵活定制、下单、批量化生产的特色，而且在教学上，这四个工作站单元中的每一个单元都具有自己独特的教学内容特点。通过将这四个工作站根据教学需求进行任意组合，既可能够满足初学者的教学需求，也可能够满足高级教育者和工程师的技能提升，是一款适用于面向很广教学对象的实用型教学设备。

3 结束语

兰州石化职业技术学院智能制造生产线实训平台融合了工业智能制造的基本特征，以MES系统为核心的智能制造生产线可完成订单管理、加工进度管理、物料运输管理、数据采集、物料库存信息管理、质量检测管理和设备利用率管理等任务，并采用工业自动化主流控制器PLC。智能制造生产线实训平台采用了模块化的结构设计，可加工碳钢和不锈钢工件，具有灵活应用性，更加贴近实际生产加工过程，一方面培养了学生的创新思维和学习主动性，另一方面加快学校产学同步的快速发展。