隨著“工業(yè)4.0”和“中國制造2025”的提出和踐行，當今產(chǎn)業(yè)發(fā)展出現(xiàn)新的變革，先進的機械制造技術(shù)，精準的現(xiàn)場管理水平，生產(chǎn)制造的數(shù)字化、信息化和智能化對未來人才提出了更高的要求，如何培養(yǎng)能夠適應現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)、具備多元及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力、管理及服務能力的跨界融合型人才成為發(fā)展趨勢。

       微型智能制造工廠綜合實訓平臺正是基于當前社會對于制造業(yè)人才需求而推出，融合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、元宇宙、大數(shù)據(jù)、5G和人工智能等新一代信息技術(shù)，為各類院校智能制造工程及智能制造相關(guān)專業(yè)提供數(shù)字化教學的有力抓手和實習實訓的強力支撐，推進工科教育向數(shù)字化、智能化、實踐教學發(fā)展，打造實習實訓基地新標桿。

PART 01   平臺介紹

       本平臺圍繞智能制造在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的應用技術(shù)，以及專業(yè)群建設(shè)的需求基礎(chǔ)，采用數(shù)字孿生+人機協(xié)作+科技產(chǎn)線的設(shè)計理念，將工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、機器人技術(shù)、工業(yè)總線技術(shù)以及數(shù)字化仿真技術(shù)融合。按照工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)示范項目，引入人工智能技術(shù)、工業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全、以及邊緣計算數(shù)據(jù)采集技術(shù)等相關(guān)行業(yè)示范解決方案，從仿真、到小型化應用、集成化開發(fā)再到創(chuàng)新設(shè)計，為高校和人才培養(yǎng)提供完整的實訓及創(chuàng)新的實驗室平臺。 

PART 02  平臺建設(shè)定位

     本微型智能制造工廠綜合實訓平臺是基于物聯(lián)系統(tǒng)采用先進的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、自動化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和先進的實驗教學理念，將“先進制造”、“工業(yè)工程”學科與“企業(yè)應用”三方面有機地融合，通過讓學生參與實踐，在課堂教學現(xiàn)場，感受工業(yè)現(xiàn)場，對智能工廠有一個全面的感性認識和理性認識。

      重點研究智能化生產(chǎn)系統(tǒng)及過程，以及網(wǎng)絡(luò)化分布式生產(chǎn)設(shè)施的實現(xiàn)，主要涉及整個企業(yè)的生產(chǎn)物流管理和人機互動在工業(yè)生產(chǎn)過程中的應用。結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)物流運營模式，結(jié)合學校電子技術(shù)、機電一體化、電氣自動化、工業(yè)工程、物流管理及其相關(guān)專業(yè)現(xiàn)階段建設(shè)情況，以及智慧工廠實驗室規(guī)劃理念，進行綜合且專業(yè)化的設(shè)計，以工業(yè)4.0和“互聯(lián)網(wǎng)+”模式為實訓教學研究載體，構(gòu)建一個高端精細化實體制造運作模式的實驗實訓平臺。

PART 03  主要特點

01 真實生產(chǎn)： 等比例縮小的智能化工廠，采用縮小型工業(yè)化機器人系統(tǒng)，真實生產(chǎn)出產(chǎn)品；

02 智能集成： 個性化下單、出入庫、加工，全無人化完成自動化生產(chǎn)系統(tǒng)；

03 數(shù)字孿生：配置數(shù)字孿生仿真，即控制系統(tǒng)與仿真系統(tǒng)完全一致，可在虛擬3D工廠完成對數(shù)字化產(chǎn)線的3D可視化仿真與編程開發(fā)；

04 3D可視化：配置IOA數(shù)字孿生三維數(shù)字可視化，具有組態(tài)3D與WEB可視化結(jié)合，能夠更為清晰和認知整套產(chǎn)線與數(shù)字化的集成與應用；

05 模塊化應用： 基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)采集、邊緣計算、工業(yè)總線應用以及應用端MES系統(tǒng)開發(fā)，該實訓室構(gòu)建了人手以及的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實訓單元及模塊，并采用數(shù)字孿生的技術(shù)方案將理、實、虛的課程資源引入，給與認知、實訓、教學以及科研的綜合實訓平臺。

PART 03  優(yōu)勢點

1、智能工廠MES管理系統(tǒng)

     該微型智能工廠具有一套開源的MES系統(tǒng)，從設(shè)備層、控制層、數(shù)據(jù)層、應用層都具有對應開發(fā)及實踐內(nèi)容，通過PLC + 機器人 +計算機管理 + 移動互聯(lián)軟件的模式提供一套完整的數(shù)字化產(chǎn)線的，建設(shè)、編程、電氣再到上層控制的綜合型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)實訓平臺。

      從手機APP個性化下單、到數(shù)字化MES形成加工工藝數(shù)據(jù)、再到數(shù)字化產(chǎn)線無人化生產(chǎn)、遠程數(shù)字化SCADA看板監(jiān)控，該系統(tǒng)能夠完成一套完整的個性化數(shù)字工廠的生產(chǎn)流程。

      即該平臺主要通過軟件個性化下單，完成從網(wǎng)上下單、生產(chǎn)訂單解析、工藝編排、智能倉儲存取、柔性流程重配和生產(chǎn)、基于激光雕刻和立體裝配的全自動化無人加工過程。構(gòu)建真正意義上的工業(yè)4.0新型工作模式和基礎(chǔ)平臺，便于學生對機器人認知、編程學習以及科研人員開發(fā)實驗。

      通過配套完整的從認知到產(chǎn)線應用的階段化開發(fā)課程資源，全面詳細的介紹了數(shù)字化產(chǎn)線構(gòu)成以及集成方式，并通過IOA虛擬仿真技術(shù)創(chuàng)建與真實完全一致的虛擬產(chǎn)線，直接進行虛擬仿真調(diào)試。特色在于，通過將PLC、工業(yè)機器人、計算機軟件控制技術(shù)結(jié)合，分單元分層講解數(shù)字化產(chǎn)線的各個層級個功能的實施及編程控制方法，并能夠以虛擬仿真加以展示及實現(xiàn)。

主頁

個性化工藝管理平臺

設(shè)備數(shù)據(jù)管理監(jiān)控

智能倉儲WMS系統(tǒng)

訂單統(tǒng)計與管理

訂單與工業(yè)庫

視覺監(jiān)測采集單元

手機APP個性化下單

2、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)組態(tài)平臺

1）、基于邊緣計算的數(shù)據(jù)采集軟件

      基于MQTT、數(shù)據(jù)庫MySQL、HTTP通訊，IOA-EDGE提供完整的、開放的JSON協(xié)議支持，并兼容中國移動ONE-net、亞馬遜、阿里云等各大云服務平臺。

01 數(shù)據(jù)庫接口：MySQL數(shù)據(jù)庫，支持用戶自定義和本地化部署；

02 MQTT服務器：提供開放式MQTT服務器軟件，支持用戶自定義和本地化；

03 HTTP服務器：云端部署應用，開放式JSON通訊數(shù)據(jù)包；

04 Python數(shù)據(jù)解析：提供開放式數(shù)據(jù)解析函數(shù)及API；

05 工業(yè)組態(tài)上位機：提供開源C#組態(tài)上位機；

2）、基于IOA-Cloud的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)看板

      IOA-Cloud工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺是面向低代碼的數(shù)據(jù)編輯器及數(shù)字化看板軟件，集成了豐富的圖表、按鈕、數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)模板的編輯器，支持用戶自定義畫布和內(nèi)容編輯，可一鍵生成數(shù)據(jù)看板應用，并開放所有數(shù)據(jù)接口，支持本地化部署及云端部署應用；

01 豐富的工程案例模板；

02 低代碼編程，提供數(shù)據(jù)庫、HTTP以及MQTT通訊接口；

03 支持用戶自定義網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)源；

04 支持攝像頭數(shù)據(jù)顯示與監(jiān)控；

3、數(shù)字孿生仿真

1）、平臺說明

       該虛擬工廠IOA平臺，采用虛實仿真應用仿真，從設(shè)備層、控制層、數(shù)據(jù)層、應用層都具有對應開發(fā)及實踐內(nèi)容，通過PLC + 機器人 +計算機軟件的模式提供一套完整的數(shù)字化產(chǎn)線的，建設(shè)、編程、電氣再到上層控制的綜合型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)開發(fā)實訓平臺。

      工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)集成需要完整的設(shè)備層（自動化）、控制層（驅(qū)動與控制）、數(shù)據(jù)層、管理層以及應用層架構(gòu)，IOA-Edge平臺基于數(shù)字孿生仿真思路，通過以虛擬3D工廠為對象，構(gòu)建1:1的控制層，建立虛擬邊緣計算網(wǎng)關(guān)，并配套工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)管理和應用的數(shù)據(jù)中臺，給與一套低成本、多維度、高集成度的綜合的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)仿真集成平臺。

      IOA通過結(jié)合了數(shù)字孿生技術(shù)，將1:1的將機器人技術(shù)、PLC技術(shù)、智能控制技術(shù)融合，按照智能制造的人才培養(yǎng)過程和梯度，以仿真貫穿整個設(shè)備平臺，從智能控制技術(shù) + 機器人技術(shù) + 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)為知識架構(gòu)，依次將機械、電氣、物聯(lián)網(wǎng)以及計算機軟件技術(shù)各個專業(yè)、行業(yè)的示范應用結(jié)合，打造出具有綜合性、示范性、先進性的工業(yè)4.0實訓課程體系。

      IOA-Edge平臺是一套基于虛擬3D工廠的綜合仿真平臺，是面向智能工廠的自動化與數(shù)字化集成與仿真應用，該平臺采用數(shù)字孿生技術(shù)，以虛擬的工廠為設(shè)備層、真實/模擬控制器作為驅(qū)動層，以邊緣計算數(shù)據(jù)采集為數(shù)據(jù)層，最后以數(shù)據(jù)解析、數(shù)據(jù)應用的互聯(lián)網(wǎng)中臺作為服務層和應用層。

      IOA-Edge從而構(gòu)建整個工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的從場景、數(shù)據(jù)再到應用的完整仿真平臺，從工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的集成和技術(shù)流程，即工業(yè)場景→控制與通訊→數(shù)據(jù)解析→數(shù)據(jù)應用→數(shù)據(jù)安全整個流程仿真。

2）、工業(yè)場景：虛擬3D工廠仿真

      IOA-EDGE配套完整的工業(yè)場景3D引擎，可滿足從基礎(chǔ)的零部件搭建再到大型的數(shù)字工廠建模，通過虛擬的工業(yè)設(shè)備完成自動化控制和智能傳感的數(shù)據(jù)集成應用，匹配的豐富的工程應用及數(shù)據(jù)仿真架構(gòu)，并內(nèi)置CAD渲染器和管理器，能夠支持用戶自定義導入搭建與建模，給與一套完整的數(shù)字化工廠的3D平臺。

01 豐富的工業(yè)場景模型庫和工程庫；

02 自主知識產(chǎn)權(quán)CAD渲染器，支持STEP、STP、IGS、IGES以及FBX導入；

03 支持雕刻、打標、切削、組裝、噴涂等工藝仿真；

04 匹配豐富的工程案例資源平臺；

3）、控制與集成：數(shù)字孿生虛實仿真應用

       通過虛實仿真建立1:1的智能控制的驅(qū)動層及控制層，IOA-EDGE配套完整的虛實仿真的引擎，能夠兼容市場上絕大多數(shù)的PLC、運動控制器、視覺控制器以及機器人編程示教等；通過IOA-EDGE虛擬邊緣計算網(wǎng)關(guān)，建立modbus總線、RS485、RS232、TCP、MQTT等工業(yè)總線通訊，以真實/虛擬的控制器為載體，配套網(wǎng)關(guān)端軟件平臺，能夠完成從自動化控制到數(shù)據(jù)通訊層的1:1建立與仿真；

4）、數(shù)據(jù)解析：基于邊緣計算數(shù)據(jù)解析服務

      基于MQTT、數(shù)據(jù)庫MySQL、HTTP通訊，IOA-EDGE提供完整的、開放的JSON協(xié)議支持，并兼容中國移動ONE-net、亞馬遜、阿里云等各大云服務平臺。

01 數(shù)據(jù)庫接口：MySQL數(shù)據(jù)庫，支持用戶自定義和本地化部署；

02 MQTT服務器：提供開放式MQTT服務器軟件，支持用戶自定義和本地化；

03 HTTP服務器：云端部署應用，開放式JSON通訊數(shù)據(jù)包；

04 Python數(shù)據(jù)解析：提供開放式數(shù)據(jù)解析函數(shù)及API；

05 工業(yè)組態(tài)上位機：提供開源C#組態(tài)上位機；

5）、數(shù)據(jù)應用：基于IOA-Cloud工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中臺

      IOA-Cloud工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中臺是面向低代碼的數(shù)據(jù)編輯器及數(shù)字化看板軟件，集成了豐富的圖表、按鈕、數(shù)據(jù)表、數(shù)據(jù)模板的編輯器，支持用戶自定義畫布和內(nèi)容編輯，可一鍵生成數(shù)據(jù)看板應用，并開放所有數(shù)據(jù)接口，支持本地化部署及云端部署應用；

01 豐富的工程案例模板；

02 低代碼編程，提供數(shù)據(jù)庫、HTTP以及MQTT通訊接口；

03 支持用戶自定義網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)源；

04 支持攝像頭數(shù)據(jù)顯示與監(jiān)控；

6）、開源工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)可視化案例

      基于低代碼工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中臺，提供從數(shù)據(jù)端、數(shù)據(jù)應用、前后端編程的全套開源的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應用及案例資源，能夠形成用戶管理、數(shù)據(jù)解析、手機遠程監(jiān)控、設(shè)備數(shù)據(jù)看板的典型工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)案例資源，并通過軟件個性化下單，完成從網(wǎng)上下單、生產(chǎn)訂單解析、工藝編排、智能倉儲存取、柔性流程重配和生產(chǎn)、基于激光雕刻和立體裝配的全自動化無人加工過程。構(gòu)建真正意義上的工業(yè)4.0新型工作模式和基礎(chǔ)平臺，便于學生對機器人認知、編程學習以及科研人員開發(fā)實驗。

4、實訓課程

1）、互聯(lián)網(wǎng)+自動化控制課程體系

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)是一套綜合化應用課程體系?；ヂ?lián)網(wǎng)系統(tǒng)作為信息化和自動化的結(jié)合點，具有無限放大的潛力和優(yōu)勢。工業(yè)自動化包含采集、傳輸、計算等環(huán)節(jié)，而物聯(lián)網(wǎng)是全面感知、可靠傳遞、智慧處理，兩者是相通的?；ヂ?lián)網(wǎng)只是更加強調(diào)數(shù)字化、智能化應用及云計算部署。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)所需要的自動控制、信息傳感、射頻識別等屬于其上游技術(shù)和產(chǎn)業(yè)，而下游則是智能控制技術(shù)的應用。

2）、構(gòu)建工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)課程資源庫

根據(jù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、自動化、計算機，學科共融，結(jié)合行業(yè)應用，建設(shè)課程資源庫如下：

01 工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)場景實訓案例庫

02 提供豐富的課程開發(fā)案例，以及視頻+工程+素材手冊，形成示范性課程應用

03 提供校企共建設(shè)計、教師自建的課程案例素材，可根據(jù)平臺快速建設(shè)行業(yè)應用課程；

3）、主要實訓教學功能

01 工業(yè)場景應用，從設(shè)備層、驅(qū)動層、控制層、數(shù)據(jù)層、應用層，實現(xiàn)學生對智能制造經(jīng)典五層架構(gòu)的認知及應用；

02 常見工業(yè)總線搭建，包含物理鏈路RS485、CAN、以太網(wǎng)，通訊協(xié)議等

03 常見無線通訊網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，如WiFi、433M、lora、zigbee、4G、5G等

04 常見工業(yè)控制執(zhí)行單元，DI/DO、AI/AO、電機、變頻、儀器儀表、傳感器等

05 邊緣計算單元，數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)邏輯計算、常見邊緣算法等

06 數(shù)字工位單元，人機交互、生產(chǎn)協(xié)同、生產(chǎn)管理、邊緣協(xié)同等

07 手機APP搭建，基于工具化的二次開發(fā)軟件，快速構(gòu)建手機APP，實現(xiàn)遠程監(jiān)視、遠程控制、實時數(shù)據(jù)、實時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)分析等

08 大屏網(wǎng)頁搭建，設(shè)備建模、實現(xiàn)遠程監(jiān)視、遠程控制、實時數(shù)據(jù)、實時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)分析等；

4）、實訓課程概要

基于微型工廠和書簽產(chǎn)線，對整套電氣控制系統(tǒng)，MES調(diào)度以及工程驅(qū)動認知與應用。

01 認識微型產(chǎn)線系統(tǒng)；

02 六軸機器人的控制與示教方法；

03 工業(yè)總線通訊modbus-RTU方法與應用；

04 工業(yè)總線通訊modbus-tcp方法與應用；

0 5激光雕刻軟件設(shè)計與使用；

06 CNC銑床工藝設(shè)計與使用；

07 MES軟件下單與操作；

08 課程設(shè)計：基于modbus通訊的遠程監(jiān)控；

09 課程設(shè)計：基于MySQL數(shù)據(jù)庫的遠程監(jiān)控；

       微型智能制造工廠綜合實訓平臺，重點服務本科學生及研究生實踐教學，旨在培養(yǎng)能夠適應現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)、具備多元及產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新能力、管理及服務能力的跨界融合型人才，融合互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、元宇宙、大數(shù)據(jù)、5G和人工智能等新一代信息技術(shù)，為各類類院校智能制造工程及智能制造相關(guān)專業(yè)提供數(shù)字化教學的有力抓手和實習實訓的強力支撐。