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讓學生自己建 讓學生自己用 與眾不同智能制造教學解決方案


西馬特智能制造產線解決方案的教學設計理念是:讓學生自己建,讓學生自己用。強調學生的參與和實踐,是創新且實用的教學思想,使智能制造產線真正服務于院校教學使用,是與眾不同的智能制造生產線教學解決方案。

實驗室機床

(一)讓學生自己建

從工業1.0-工業4.0,每一個階段的技術革命,都是為了更好的服務制造業,也帶來了不同的生產方式。現階段,我們正處于人工智能和制造業相結合——智能制造的前沿,制造業正在往智能化的方向去發展。智能制造的載體是智能產線,學校基于智能產線去培養智能制造領域人才,培養未來工程師。

假如學生是一個工廠的老板,需要利用智能制造的方式去生產產品,那么如何去建智能制造產線?建一條智能產線需要考慮什么因素?

1、產品選型

制造的本質是生產,智能制造的方式也是為了降本增效,提高效率和質量的同時,能夠降低產品的生產成本。這里要確定一個生產加工產品,比如這個產品:搖擺氣缸。

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生產產品之一:搖擺氣缸

既然采用了智能制造的方式,那么我們不妨多想一想,產線的投資比較大,后期智能產線除了生產上面的搖擺氣缸產品,還能不能加入更多產品,一條智能產線上生產2個甚至更多產品系列。

這里再加入一個款新產品:國際象棋。

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生產產品之二:國際象棋一套

產品選型好了,學生老板這個工廠是研發生產銷售搖擺氣缸、國際象棋產品的公司。

2、生產工藝分析

對生產的兩款產品進行生產工藝分析。

搖擺氣缸的工藝卡片如下:                                  國際象棋的工藝卡片如下:

實驗室機床實驗室機床

 

通過工藝卡片,可以得出產品的加工工藝,以及得到它們總裝件、分裝件、組件、部件、零件、直到原材料之間的結構關系,以及所需的數量。

3、產線設備選型

根據兩款產品生產的物料清單,結合公司場地、投資資金情況、生產加工工藝,選出生產設備。考慮生產節拍和流程,選出物流設備。再一一選出倉儲設備、質檢設備等……

 

到這一步,建智能制造產線已經考慮一些需求和因素,初步規劃已經有了。那么在實際工廠或制造業,是如何去實施搭建產線的。

4、西門子的PDPS

制造業的做法是,通過西門子PDPS對制造過程進行工藝設計、仿真和優化。通過數字孿生手段,提高生產效率、降低成本,確保工藝可靠。

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5、搭建虛擬產線

西門子PDPS是一套復雜且強大的系統,根據PDPS的理念,我們簡化一下流程,利用西馬特SMES智能產線執行系統中內置的產線設施布局與規劃功能,搭建一條虛擬智能產線。

根據選型設備,搭建出我們需要的智能制造虛擬產線。

5.1設備庫中選擇設備模型

實驗室機床

5.2根據選型設備一一放置到場景

實驗室機床

5.3組成一條智能產線

實驗室機床


6、產線虛擬生產

搭建好的虛擬產線還需要驗證,這個布局是不是最合理的?按照這個布局,生產加工節拍和最后結果是什么?在軟件環境下,內置的引擎,產線進行虛擬運行,模擬生產。

6.1生產數據初始化

6.2選擇加工訂單

6.3選擇產線排程方式

6.4產線虛擬生產

6.5生成數據報表

經過上述步驟,利用SMES軟件,學生老板學會了自己搭建一條虛擬智能產線的操作。同時,產線數據的錄入,ERP信息的錄入,讓學生了解到產線的管理思想。

對虛擬產線運行的結果數據滿意后,接下來就是買設備,按照虛擬產線的布局搭建實物產線了。

(實物產線的搭建簡略,我們提供模塊化設備,設備底座帶輪子,可以移來移去,按照自己的想法隨性所欲的布局設備位置)

(二)讓學生自己用

1、設備的單體設備調試

搭建好的智能產線,學生動手實操,進行單體設備調試,通電、試運行,是否能正常工作。

2、設備之間的通訊連接

對硬件物理設備進行通訊,通過不同的通訊協議連接起來,實現設備之間的互相通信和數據交換。

3、MCD機電一體化調試

在產線上直接進行PLC聯調,存在安全隱患,容易對設備造成損壞,對人身安全有危險。

引入西門子MCD機電一體化聯調解決方案。

機電一體化概念設計解決方案(MCD)將機械自動化與電氣和軟件結合起來,提供了機電設備設計過程中硬件在環境中仿真調試,通過虛擬設備與PLC連接,對產品可靠性進行虛擬調試。

通過MCD軟件,在仿真環境下,進行PLC編程。PLC程序可以直接驅動仿真模型運動,驗證程序的正確性和可靠性。編制好的PLC程序,可以直接下發到真實設備進行控制,解決教學安全隱患。

4、程序的編譯

加工程序的編寫

機器人點位的示教程序

AGV小車的引導程序

編制PLC程序等……

5、MES覆蓋

所有工作完成后,將SMES覆蓋在智能產線上,對智能產線進行運行、調度、生產。

通過上述步驟,學生學會了自己用產線。

 

“讓學生自己建 讓學生自己用”的教學設計理念,提供一條智能產線,二套數字孿生軟件,覆蓋智能制造機、電兩個方向,可以顯著提升教學效果與實訓效果,為學校提供未來工程師奠定基礎。


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