臧焜巖 孔維軍 王亮

摘? 要：職業(yè)教育要緊緊以智能制造為抓手，打造創(chuàng)新型職業(yè)教育發(fā)展新模式，搭建產業(yè)領域的數字化、智能化車間，構建信息技術與制造系統(tǒng)深度集成的智能制造實訓基地，實現傳統(tǒng)制造業(yè)技術技能人才培養(yǎng)轉型升級的新戰(zhàn)略。

關鍵詞：智能制造;數字化;集成;實訓基地

中圖分類號：G712? ? ?文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-3769（2020）02-026-04

一、智能制造的內涵

（一）智能制造的實施系統(tǒng)

智能制造的實施是一項系統(tǒng)集成工程，利用信息技術與制造系統(tǒng)的端與端、縱向、橫向三項深度集成，采取過程數字化作為實現智能化的技術基礎，實現制造系統(tǒng)集成優(yōu)化自我選取的生產過程。在生產環(huán)節(jié)、創(chuàng)新環(huán)節(jié)、供應管理環(huán)節(jié)等領域建設數字化、智能化制造應用，進而實現高效優(yōu)質、最低成本生產模式，展現出信息技術與制造系統(tǒng)互聯互通深度集成的智能制造。

（二）智能制造本質特征

智能制造本質就是通過數據有序流動來解決生產變量控制，實現自我學習組織優(yōu)化能力，減少決策過程中不確定性帶來的危害。它通過CPS搭建設備聯網與數據采集通道，實現設備數據互聯互通，體現生產過程協同優(yōu)化的核心內容，應用虛實融合實現高效、優(yōu)質、綠色、環(huán)保的智能生產愿景。

二、建設智能制造實訓基地的必要性

（一）是實現服務國家發(fā)展戰(zhàn)略的需求

1.智能制造是全球制造業(yè)發(fā)展趨勢

工業(yè)機器人、人工智能等技術應用已經成為制造業(yè)數字化、智能化轉型升級的重要抓手和努力方向。它是建設數字化智能實訓基地的基本內容，它是體現信息技術與制造系統(tǒng)深度融合的實踐基地，它是體現高職院校培養(yǎng)具有信息控制與制造技術駕馭雙元化人才搖籃，時代要求建設智能制造實訓基地的任務刻不容緩。

2.數字化的建設是實現智能化的基礎

智能化發(fā)展模式是國家職業(yè)教育發(fā)展的終極方向。高等職業(yè)教育要強化為產業(yè)經濟服務的特性，不斷融入產業(yè)升級的技術活動中，建立產業(yè)需求的智能制造實訓基地，探索基地建設發(fā)展內涵，符合國家職業(yè)教育的發(fā)展方向，利用基地培訓人才提升能力，有利于《中國制造2025》規(guī)劃實施。

3.培養(yǎng)智能制造人才是先進企業(yè)的需求

通過對十幾家大型公司調研發(fā)現，企業(yè)對智能制造方面的人才愿景迫切，需求大量具有智能制造理念和高技能的人才來操縱管控設備。操作者現場具備掌握每臺設備狀態(tài)運行參數可知可控能力、生產的每個產品異常信息可查可溯能力?；亟ㄔO為這些產業(yè)提供高素質技能人才就變?yōu)榭尚?，實現基地就是車間的場景無縫轉換。

4.實現信息技術與制造技術深度融合的重要平臺展示窗口

建設只能制造實訓基地是充分展現信息技術與制造工藝深度融合，實現信息技能教學的核心操作空間，充分實現信息數據流與設備參數之間深度縱向集成，改變設備“聾啞傻”的狀態(tài)，實現數據可視化的采集;實現對機器人、數控機床及AGV的全流程的智巧化的管理控制，體現CPS靈魂深邃。

三、智能制造實訓基地建設的內容

（一）智能制造實訓基地系統(tǒng)建設

1.智能制造系統(tǒng)

由設備控制層、設備物聯網層、執(zhí)行層、計劃層四維度系統(tǒng)組成。設備控制層由數控機床、工業(yè)機器人、AGV小車、立體倉庫等設備構成，體現實體層面的技術集成;設備物聯網起到信息系統(tǒng)互聯互通的橋梁作用，通過機床聯網通訊系統(tǒng)、數控程序管理系統(tǒng)、編程與仿真系統(tǒng)、設備監(jiān)控與數據采集系統(tǒng)、大數據分析與決策系統(tǒng)支持實現設備的數據互聯互通;執(zhí)行層系統(tǒng)彰顯頂層設計內容，體現協同管理、數據采集分析、提取的功用，為實施者提供科學依據的環(huán)節(jié);計層具有實施生產計劃、產品完工質量實時監(jiān)控功用。

2.四個維度系統(tǒng)

從產品設計、生產計劃、制造加工、過程控制、信息管理、設備維護等環(huán)節(jié)實現了人、機、料、法、測的信息互聯互通，系統(tǒng)內部數據有序的流動體現智能制造內涵，重點體現“智”的信息。

（二）智能制造實訓基地內容建設

1.構建智能化生產體系和生產過程實現所需要的信息及技術融合系統(tǒng)

智能化生產體系和生產過程實現所需要的信息體現設備主體包含智能化機床、工業(yè)機器人、AGV小車、熱處理設備、FMS生產線、三維坐標測量儀器等數字化設備，實現精準化生產。技術融合系統(tǒng)體現利用信息技術實現設備主體的互聯互通，實現數據采集、數據分析可視化操作、建立賽博系統(tǒng)實現設備與信息技術深度融合，搭建數據在設備、信息系統(tǒng)之間有序流動的橋梁，體現高級智能SoS作用，實現《中國制造2025》所倡導的高質量、高效率、低成本的制造生產新型式，彰顯信息技術與制造業(yè)深度融合所帶來的顛覆性產業(yè)變革。

2.智能制造實訓基地建設重點體現設備系統(tǒng)“不聾、不啞、不傻”

改變傳統(tǒng)實訓設備系統(tǒng)不融通、信息數據不流通、系統(tǒng)不兼容等現象，實現生產信息端到端、縱向、橫向三項集成，充分體現智能制造實訓系統(tǒng)內自動集成制造參數信息能力，同時還具有對外傳遞信息的技術能力，解決設備“聾”缺陷;利用信息技術實現設備運轉遠程實時監(jiān)控，數據自動采集、故障預知判斷、工藝路線參數工作正常與否的信息通知能力，將設備“啞”的現象用科學方法改變，從“聾、啞、傻”工作模式升級為數字化、網絡化，智能化的工作模式，體現設備與信息高度融合。智能制造實訓系統(tǒng)建設采用一臺主機控制器聯絡控制整個數控設備系統(tǒng)，實現程序內容傳輸、編輯與仿真、刀具數據庫數據管理、加工數據的技術分析，整合設備信息數據流的有序流動，做到互聯互通融入賽博系統(tǒng)，成為數字化、網絡化、智能化系統(tǒng)關鍵部分，從源頭上根治設備“傻”現象。

3.以資源優(yōu)化為根本目標

基地建設要體現資源利用最大化，要優(yōu)化制造資源要素，減少實施過程中不確定性，提升資源使用配置效果，通過不同級別的CPS構成物聯網實現信息縱向集成或端到端集成，體現人機協同、機機協同、人人協同智能化生產模式，適應今后制造業(yè)變革需求的新模式，提升數據流在制造業(yè)的應用。

4.探索出實現制造系統(tǒng)與信息技術結合的關鍵點——數據流動

該體系建設突破以往實訓基地建設模式，重點打造信息技術如何與制造系統(tǒng)集成，利用信息技術解決生產存在實際問題，利用信息數據流來降低生產中隨機不確定性因素的影響，化解復雜系統(tǒng)的不確定性。這個信息一定是包含流動的數據（工藝參數流、設備動態(tài)流、預判故障流、生產數據流、產品測試流、人力儲備流），實現在大量數據流中捕捉到最優(yōu)的數據，在最佳時間用最優(yōu)化方式傳遞給正確的人和設備，方便快捷解決生產過程中不確定性問題，提高生產質量與效率。

5.構建工業(yè)互聯網應用平臺

工業(yè)互聯網應用平臺，具備精確準時、高效流動的數據采集體系，打造出人、機、物互聯互通信息有序高效流動的技術軟件，改變傳統(tǒng)制造業(yè)模式設計、生產、管理和服務方式，實現資源配置效率高效集成，實現以功能服務為核心，體現工業(yè)互聯網應用平臺是智能制造的關鍵軟件平臺，探索實現工業(yè)互聯網有效應用智能制造的途徑。

（三）智能制造實訓基地建設內涵特色

第一，我院與企業(yè)共同創(chuàng)建了數字化智能制造生產線，占地4500m2，整套生產線基于設備物聯網、信息技術與制造系統(tǒng)融合的環(huán)境條件下運轉，設備物聯網通過RS232接口實現雙向并發(fā)通訊，支持各類型的數控機床，可實現遠程請求和傳輸，數據管理完全透視化，利用DNC系統(tǒng)進行程序編輯與刀位軌跡三維仿真，MDC系統(tǒng)準確客觀實時對設備進行數據采集和技術分析，支持庫卡、ABB、新松等工業(yè)機器人運轉，能體現工業(yè)互聯網與CPS系統(tǒng)在制造業(yè)中具體應用。第二，創(chuàng)建的數字化智能制造生產線最大特點是設備物聯網與MES系統(tǒng)的深度集成。整個系統(tǒng)的基礎數據層、數據集成層、資源管理層、生產管理層、輸入輸出層、業(yè)務應用層實現縱向集成和端到端集成，實現設備互聯互通，數據采集齊全準確，精確提供科學決策依據，且該系統(tǒng)采用先進的B/S架構，可根據不同需求快速配制實施生產。第三，智能制造實訓基地創(chuàng)建協同生產、定制化服務的精髓。該實訓基地通過數字化建設、數字化管理，利用信息系統(tǒng)做到排產、最優(yōu)工序執(zhí)行、刀具優(yōu)化調配、原材料配取、產品質量檢測內容等精準實施，實現各種層面信息流的集成與協同。深刻突出智能生產內容。第四，智能制造實訓基地創(chuàng)建虛實融合，數字孿生的智能生產場景 ，開啟生產制造新模式，改變了傳統(tǒng)制造業(yè)實訓基地建設管理模式，做到了虛實世界融合、數字孿生共建精準映射的情境，更好體現人機共融。完全實現機器思索、推理、歸納能力與人的學習能力相融合，彰顯人機協同處理決策能力，體現人機協同生產過程人所必需具有的職業(yè)能力和本領，體現智能制造實訓基地建設核心要素內容。它的建設不僅是生產方式變革，還是構筑智能制造空間的核心系統(tǒng)特征，實現智能生產重要方式。

（四）智能制造實訓基地建設作用

智能制造實訓基地建設為實現《中國制造2025》提供了職業(yè)能力實踐平臺?；亟ㄔO為人才培養(yǎng)體系建設提供示范引領作用，它改變先前傳統(tǒng)實訓基地建設內容，為職業(yè)學院推行智能制造實踐模式提供了企業(yè)級真實場景，極大促進學生職業(yè)技能、專項管控信息技能、職業(yè)素養(yǎng)能力提升，引導職業(yè)院校按照標準實施。智能制造實訓基地建設重點突出數字智能的特點，構建以服務為中心的科研創(chuàng)新平臺?；貏?chuàng)新功能包括科研技術服務、產品設計定型集成、工藝參數集成以及建設CPS為核心的生產管控交互平臺，突出智能生產的內在精髓。智能制造實訓基地建設為智能制造人才培養(yǎng)體系建設提供實踐平臺，搭建出制造業(yè)智能化轉型升級的實踐平臺，構建出數字化、網絡化、智能化制造業(yè)高技能技術人才實踐平臺，構建出智能制造生產流程面向的職業(yè)崗位群，構建出涵蓋機電一體化、智能制造技術、電子信息等專業(yè)領域的教學、研發(fā)和服務體系，滿足《中國制造2025》對雙元人才的需求，實現職業(yè)教育服務國家戰(zhàn)略的定位。

總之《中國制造2025》是國家賦予高職院校提升服務國家戰(zhàn)略的新使命，高職院校建設智能制造實訓基地是時代必然要求。規(guī)劃的實施為我國制造業(yè)轉型升級提供具體發(fā)展的途徑，提供新的發(fā)展思路與內涵，高職院校一定緊密結合規(guī)劃，在職業(yè)教育領域中開拓創(chuàng)新，建設出具有數字化、網絡化、智能化的智能制造實訓基地，體現信息技術與制造系統(tǒng)深度集成的平臺，不斷探索符合新時代中國特色智能制造實訓基地內涵建設內容，為培養(yǎng)具有信息操控能力的高技能技術制造業(yè)人才提供堅實物質保障，為實現《中國制造2025》不斷奮進。

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