前言数字化制造是在数字化技术和制造技术融合的背景下,并在虚拟现实、计算机网络、快速原型、数据库和多媒体等支撑技术的支持下,根据用户的需求,迅速收集资源信息,对产品信息、工艺信息和资源信息进行分析、规划和重组,实现对产品设计和功能的仿真以及原型制造,进而快速生产出达到用户要求性能的产品整个制造全过程。顺应时代的发展趋势,将理论教学和单元实验相结合、深化产学融合一体化教学改革,是高校提升学校专业实力、提升学校整体“品牌形象”的必然发展举措。案例分享数字化制造多功能实验实训室采用西门子Tecnomatix Process Simulate软件平台,通过网络技术、计算机技术、信息技术,虚拟仿真与自动化技术,将生产工艺和生产流程与数字制造充分融合,形成了具有虚实同步、虚拟调试等特点的面向未来的数字制造实验实训室。本实验实训涵盖了机器人、视觉系统、机械传动、电气控制、智能传感、气动与液压、人机与驱动、智能物流、信息系统、虚拟仿真、边缘计算、人工智能等多学科领域的知识,是跨专业的综合教学实验实训平台;旨在使学生的能力与企业对智能制造人才的需求相吻合,同时为相关专业师生进行更深入的自主科研提供开放平台。-我司案例-某院校数字化制造产线项目落地现场-本数字化制造产线由以下“七个单元”和“五个系统”组成:七个单元:◆
总控监视单元◆
智能仓储单元◆
双臂装配单元◆
激光打标单元◆
视觉检测单元◆
产品包装单元◆
智能物流单元五个系统:◆ 制造执行MES系统◆
数字双胞胎系统◆
网页端下单系统◆ 智能仓储物流系统◆ 电源远程管理系统01总控监视单元该单元由总控系统工作台、卧式查询一体机、24块55英寸高清拼接屏构成,总控监视单元为整条产线的核心,除了用于控制产线的各环节操控及数据处理,也可通过数字双胞胎系统实时监视产线整体生产工艺的每个细节。制造执行MES系统同样显示产线整体产能、能耗、状态等产线运行数据,总控监视单元通ProfiNet高速工业以太网通信、PROFINET IO、DNS客户端、OPCUA服务器等方式,实现了底层设备与控制设备的高速互通,将现场控制层与企业管理层的数据互联,构建企业内部数据与互联网云平台的数据共享网络,建设更加智能化、便捷化、数据化的智能制造生产产线。02智能仓储单元该单元由双排立体仓库、高速直角坐标堆垛机、产品追溯系统构成,智能仓储单元为生产线提供基础物料信息,其中包括原材料存储区信息与成品存储区信息、产品追溯信息。系统接收订单后,制造执行MES系统会根据当前立体仓库物料状况,智能调度直角坐标机械手根据订单自动选取对应原材料,将产品放置到产品追溯区,对产品进行数据的写入与设置,保证产线对产品物料的生产追溯与信息配置,最后送入生产线进行后续环节,待产品加工完成,再由直角坐标机械手自动送回到产品追溯区,记录产品信息再放入成品存储区。03双臂装配单元该单元由ABB IRB14000双臂机器人、U盘组装设备,停车牌编排设备构成,针对多种物料、定制化设计的需求,由双臂机器人实现柔性、定制化生产的需求,停车牌与U盘的装配工作,根据用户订单需求、MES系统的配方设置,双臂装配单元选择不同颜色、不同样式的原材料,自动完成对应成品装配物料,最后再由机器人搬运至传送带继续后续步骤。ABB IRB14000双臂机器人14轴强大的灵活性与±0.01mm的高重复定位精度,使生产线的工艺更加丰富、产品品质更高、生产节拍都更加灵活高效。04激光打标单元该单元由ABB SCARA机器人、激光打标机构成,首先由ABB机器人完成上料任务,激光打标机根据MES系统下达的打印任务,完成多种内容的定制化打印,定制化内容包括各种图标、现场手绘图标、现场签名、自定义文字等,满足用户定制化需求。同时为了丰富打印内容,也可通过订单设置为双面打标,打标完成后产品由机器人搬运至传送带进行后续检测工作。05视觉检测单元该单元由埃夫特机器人、视觉检测设备、高谱自主开发的视觉检测软件组成,由机器人将产品搬运至视觉检测工作区进行产品检验,通过视觉检测系统对产品进行全面的检测,如停车牌号码放置顺序正确性、U盘激光打印效果正确性等进行检测,确保产品质量与定制化内容准确无误,完成检测后由机器人搬运至传送带进行后续装盒工作。06产品包装单元该单元由埃夫特机器人、自动覆膜机、自动装盒站构成,通过对订单的判断,针对不同的产品进行装盒、加盖、套袋、收缩、下料等包装操作。当产品到达指定位置时由埃夫特机器人将成品放置到自动装盒站,并与自动装盒站配合完成对应产品的装盒、加盖工作,再将产品送至自动覆膜机进行、套袋、收缩工作,最后将物料放回传送带,实现产品的全自动包装流程。07智能物流单元该单元由AGV小车及物料对接平台构成,AGV小车采用激光导航,无线通信技术,可根据实际现场定制路径规划,本体采用全向激光避障技术,全方位超声避障,保证小车运行过程中的精确性,也能面对各种因素造成的突发情况,通过物料对接平台完成高精度的物料传输工作。08制造执行MES系统1采用强大数据采集引擎、整合数据采集渠道(RFID、条码设备、PLC、Sensor、IPC、PC等)覆盖整个工厂制造现场,保证海量现场数据的实时、准确、全面的采集;2打造工厂生产管理系统数据采集基础平台,具备良好的扩展性;3采用先进的RFID与移动计算技术,打造从原材料供应、生产、销售物流闭环的追溯系统;4生产WIP状况监视;5Just-In-Time 库存管理与看板管理;6实时、全面、准确的性能与品质分析SPC;7个性化的工厂信息门户(Portal),通过WEB浏览器,随时随地都能掌握生产现场实时信息。09数字双胞胎系统数字双胞胎系统可以在虚拟环境中计算设计产线的工作节拍及工作工艺,减少设备前期调试时间,提高设计流程效率,同时通过PROFINET IO、OPCUA服务器等方式实现与产线的同步双胞胎联动,在线实时监控产线的运行状况,可实时监测产线的生产工艺、设备当前运行状态、产线生产过程,把握设备的每一个生产细节与工艺流程,以数字化的方式展现真实设备的体验。10网页端下单系统主要有登录界面、订单录入列表页面、订单详情页面、订单信息填写页面等总共4个页面。对下单不同的产品,并可对产品进行DIY定制,包括图案的选择、DIY文字与图案,下单系统可将下单信息实时同步到制造执行MES系统中。11智能仓储物流系统可实时监控原料仓库储备状况和查看成品仓库库存占用率,实时监控AGV小车的运行状态,对原料及成品的出入库管理。可以随时查看货物位置与信息,入库出库过程中,每一件货物都能得到合理的调配。解决分拣调度的问题,极大提高工作效率。12电源远程管理系统具有安全电源预警功能,剩余电流保护、测温保护等功能,预防电气火灾的发生,通过监控探测器高速芯片,快速测量线路剩余电流大小及温度值,当被保护线路中被测参数超过报警设定值时,能及时发出报警和控制信号,以便消除火灾隐患,同时可完成对电压、电流、频率、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、有功电能等参数,实时监控设备产线及设备单元的电源管理,通过总控监视单元实现安全生产,节能生产。
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