ZR-DPU05C型 数字化生产制造应用实践系统

一、设备基础简介
当前数字化技术得到了迅速发展，在生产制造、自动化、工业互联网、人工智能*、智能制造等领域均得到了广泛应用。--用工成本提升、制造业转型升级的迫切需求，智能控制已经不再局限于单一领域，而是快速面向各方面个性化、定制化生产等领域。
数字化生产车间改造，含有了MES系统、SCADA系统、自动化控制系统、信息数值传输处置整理、机械传动、机构优化、动作控制、编程拟真、电气连接、通讯等。要培养出合格的工程技术技能人才，不仅要学习掌控把握自动化技术、工业机器人技术相关知识，还需要学习掌控把握工业系统、系统工程、设备设计、工序技艺规范、拟真与虚拟调节测试等相关知识。完成企业离散制造生产车间智能化、数字化生产，助力装备制造业的高重量发展。
集合当前最前沿的信息技术、人工智能*技术、可编程控制器技术、传感器与智能检验测试技术、工业互联网与组态技术、工业机器人技术、数字化生产线设计与拟真，以"生产车间数字化改造"为主题，为学校搭建一个培养工业互联网方面的专业人才培训平台。经过引入数字化技术和智能化设备，对传统生产制造车间实行改造，使其具备更高的自动化、智能化、信息化和柔性化等特别点。生产车间数字化改造可以使生产单元完成更高效、更智能、更柔性化的生产方法，提升生产效率和重量，促进先进制造的可持续发展。

二、系统特别点
1、为体现"数字化"特征，本生产车间系统包括了MES生产信息化管理系统、SCADA数值收集与监视控制系统、WMS智能仓储系统、数控加工、激光打标、机器视觉、RFID 、AMR自主位移机器人、工业机器人、数字孪生等多种技术，综合运用工业管理系统的信息化手段，以适应产业转型对"智能工厂、智能物流、智能生产"的要求。
2、数字化生产车间的主要作业流程：MES系统系统下单——半成品出库——AMR机器人搬运————车床车削加工——加工中心加工—机器人打磨抛光——视觉检验测试——装配——堆垛——输送———AMR机器人搬运--激光打标—装盒—-成品入库---发货等，各环节无需人工参与。
3.本实践系统配备的MES生产信息化管理系统、SCADA数值收集与监视控制系统、数字栾生系统等均为工业级正版系统，而且均为本地私有化部署。这样为平时实践教学及大赛现场提供更平稳可靠的系统环境。
4、数字化生产车间应用模型块化设计理念，按照订单要求自动调节生产线运行流程。也可以人为手工设定生产线订单。
5、数字化生产车间涉及工业级系统应用、工业机器人技术、工业AMR位移机器人技术、智能视觉处置整理技术、RFID应用技术、PLC应用技术、电动机传动控制技术、传感器检验测试技术、气动技术、组态监控与人机界面HMI技术、现场总线与工业以太网技术、能源管控技术等。
6、经过总控平台与各单元的通讯，并包括RFID信息识别技术，将系统中各环节的状态显露在实操界面上，使实操者及时跟踪系统各环节的工况、状态、运行数值，掌控把握系统运行状态，真实再现设备生产、信息追踪与管理配送一体化。
7、生产车间设定有漏电保护、短路保护、急停保护、安全光栅等多种保护功能，保证教学和实训时人身安全。
三、技术功能
1.交流AC电源：三相五线～380 V±10% 50Hz
2.作业环境：温度（℃）-10～50℃ 环境湿度≤90% 无水珠凝结
3.单工位占地面积约：7000mm×5000mm×2000mm（长×宽×高）
4.装置容量（KV）：≤6.0kVA。
5.安全保护功能：急停按钮，漏电保护，过流保护。
四、主要考核内容
完成生产车间数字化改造方案设计、生产车间智能化包括、生产单元功能研发、生产单元信息化技术包括、生产单元运行生产、生产单元数值应用、生产车间改造方案自评估等作业任务。主要完成生产车间数字化改造方案的设计和实施。需要按照提供的实际生产车间情况，制定数字化改造方案并实施改造，方案实施后，实行方案效果评估和成果展示。
1.设计生产车间数字化改造方案：设计和完成生产线数字化，含有概括生产车间功能规划及拟真检验、生产数值收集方案规划设计、互联网部署方案设计等；
2.生产车间智能化包括：含有概括生产车间互联网搭建、生产车间组网通讯测量试验、智能网关功能数值配备与数值收集、智能仓储、数控加工、激光打标、智能装配、智能视觉、AMR自主位移机器人组建环境地图、RFID 的数值收集与可视化等；
3.生产单元功能研发：智能仓储的功能研发与调节测试（PLC程序语言编写与调节测试、触摸屏工程研发、数值关联、RFID配备等）、智能装配的功能研发与调节测试（PLC程序语言编写与调节测试、工业机器人编程与调节测试、视觉系统示教与调节测试、RFID配备）、AMR 自主位移机器人的功能研发与调节测试；数控加工中心的改造与调节测试；数控车床的改造与调节测试；
4.生产车间信息化技术包括：WMS 智能仓储系统的信息化（WMS系统的部署和配备、盘点管理界面下发盘点指令，依次对各仓位实行盘点等）、SCADA 系统信息化（界面设计、信息收集等）、MES系统的信息化包括（配备和变量解析，与各单元通讯与数值关联）；
5.生产车间运行生产：MES系统的生产与管控、SCADA系统的设备监控、数字孪生系统虚实联动；
6.生产车间数值应用：生产数值收集和解析，以生产过程中的数值为基础，实行统计、解析和规划，达到提升作业效率和重量的目的；
7.智能物流规划：设计和完成数字化物流管理系统，含有概括仓储管理、物流运输等；
8．生产车间改造方案自评估：按照生产车间的数字化改造过程，完成生产车间数字化改造评估--。
五、系统构造及功能构成
数字化生产制造应用实践系统是以工序技艺锤制造为生产过程为主线，以自动化和信息技术为核心，包括机器人、PLC控制、数控加工、激光雕刻、RFID、AGV、二维码、传感检验测试、智能视觉、工业互联网、人工智能、数字化拟真、MES、ERP等多项先进技术，组建一条可追溯设备生产流程的数字化生产车间综合系统。该生产线模仿生产现场，应用工业级配备，由自动化仓储单元（立体仓库、出入库平台、堆垛机、RFID）、AGV单元、数控加工中心单元、数控车床单元、打磨抛光单元、锤头装配单元、激光打标单元、装盒单元、MES系统等部分构成。设备是一条真实的加工装配生产线，对工序技艺锤实行生产，如锤头的加工、打磨、抛光、装配、打标、装盒、输送包装等过程实行真实再现，可生产多品种不一样形状的设备，适用个性化定制需求。
（一）智能仓储单元
智能仓储单元含有立体库≥60库位的仓储货架、巷道式堆垛机、出入库输送线、传感器、控制器、人机交互界面等，仓储货架分为成品区、原料区等部分。出库流程：堆垛机按照收到信息自动把物料从相应的库位取出，堆垛机把物料搬运到进出料输送线，AMR自主位移机器人把物料取走。进库流程：AMR自主位移机器人把物料放到出入库输送线后，RFID读取物料信息，堆垛机按照收到信息自动把物料放到相应的库位上。
（二）智能物流系统
智能物流系统由AMR自主位移机器人、智能充电桩、RCS机器人调度系统等构成，完成不一样作业单元之间物料的自动流转。
1. AMR自主位移机器人
AMR小车搭载双激光SLAM+二维码导航系统，基于环境自然特征建图和定位，无需轨道和地标，可自主定位和规划路径，自主行驶。视觉、激光、碰撞条、急停等多级防护，最大限度保障人员、设备、物料的安全。
2.智能充电桩
AMR支持3种自动充电逻辑，保证长久高效的全天候运行。
定时充电：在人员就餐、休息或换班时开启定时充电功能，在定时充电时间段，AMR触发自动充电。
阈值充电：当AMR电量低于设定的阈值百分比后，AMR完成当前任务，然后前往充电桩自动充电。
闲时充电：无任务时，AMR前往自动充电。
3.RCS调度系统
RCS负责完成AMR车辆管理、任务指派、路径规划、交通管制、数值统计、故障处置整理、电量管理、车辆状态获取、监控展示等功能。RCS由调度引擎程序集、基础调度程序集以及PostgresSQL数值库构成。
车辆管理：可以在随意时刻（在线、离线）加入、移除AMR，对车辆的ip、port实行管理，版本管理等。智能增减AMR数量。
交通管制：以丰富多样的交通管制策略，实行交通管制，智能高效。
任务指派：任务下发时经过算法判别哪台 AMR 最适合执行，比如当前位置，当前电量，目前所执行的任务等。当任务下发给 AMR 执行后，按照 AMR 执行情况与所处状态动态判别 AMR 是否依旧适合执行此项任务，当发现有更适合条件执行此任务 AMR 时，任务将派发给另外 AMR。
任务管理：可持久化存储任务数值，具备重启恢复逻辑以避免任务信息丢失，可就地实时更改任务优先级、任务功能数值。
数值统计：按需要可以统计AMR节拍数值、任务数值、故障率、互联网状况、交通阻塞热点等信息。
故障处置整理：系统应配备各种常规功能的检验测试程序，检验测试程序应使用简便可靠，能诊断出故障所在的准确部位及类别。当AMR出现故障，将故障信息上传给控制系统，并提供建议的处置整理方法，以最快速度排查故障。
（三）数控加工中心作业站
1.本设备由数控控制单元、数控加工中心、衍架机械手及控制单元等构成的自动化数控加工中心作业站，能自动完成对工件的抓取、搬运、上料、加工、下料的作业流程，能适用学员对数控机床和机械手相关知识和技能学习掌控把握的需要。
2.数控控制单元主要采用西门子808D Advanced M数控系统、进给伺服驱动、主轴伺服驱动、PMC单元、刀库控制电子回路、连接口单元、电源电子回路等构成。
3.数控加工中心应用小型XYZ轴立式加工中心构造，并设计有全封闭防护罩、自动门等，可对金属、PVC、有机玻璃等材料实行多轴铣削加工。参考技术规格：作业台面积≥500mm×200mm，X轴行程≥280mm，Y轴行程≥200mm，Z轴行程≥300mm，主电动机功率（W）≥1.5kW，主轴最高转动速度≥6000rpm，带斗笠式刀库。
4.衍架机械手主要采用构造框体结构、X轴动作结合套件、Z轴动作结合套件和气动手爪等构成。X轴动作结合套件和Z轴动作结合套件应用直线模组包括直角坐标机械手，由交流AC伺服电动机驱动，并装配备有多个位置检验测试传感器；气动手爪部分应用伸缩气缸、回转气缸和气动手指结合。控制单元由西门子S7-1200系列PLC控制器、伺服驱动器和电气控制模型块构成，控制衍架机械手实行工件自动上下料。
（四）数控车床作业站
1.本设备由数控控制单元、数控车床、衍架机械手及控制单元等构成的自动化数控车床作业站，能自动完成对工件的上料、加工、下料的作业流程，能适用学员对数控机床和机械手相关知识和技能学习掌控把握的需要。
2.数控控制单元主要采用西门子808D Advanced T数控系统、进给伺服驱动、主轴伺服驱动、PMC单元、刀架控制电子回路、连接口单元、电源电子回路等构成。
3.数控车床应用小型平床身构造数控车床，并设计有全封闭防护罩、自动门等，主轴上装配备有气动三爪卡盘，可对金属、PVC、有机玻璃等材料实行车削加工。参考技术规格：床身最大回转直径≥220mm，刀架上最大回转直径≥80mm，X/Z轴行程≥80mm/200mm，主轴电动机功率（W）≥1kW，主轴转动速度界限50～2000rpm，四工位电动刀架。
4.衍架机械手主要采用构造框体结构、X轴动作结合套件、Z轴动作结合套件和工装夹具等构成。X轴动作结合套件和Z轴动作结合套件应用直线模组包括直角坐标机械手，由交流AC伺服电动机驱动，并装配备有多个位置检验测试传感器；工装夹具应用气动手爪。控制单元由西门子S7-1200系列PLC控制器、伺服驱动器和电气控制模型块构成，控制机械手实行工件自动上下料。
（五）打磨抛光单元
打磨抛光单元含有六自由度工业机器人、多功能打磨机、超声波清洗机、烘干模型块、输送线模型块、快换单元、控制器、人机交互界面等，主要完成锤头的打磨、抛光、清洗、烘干等流程，经过AMR转接物料。
（六）装配单元
装配单元含有三维（3D）龙门机器人、装配校正模型块、气动冲压机、输送线模型块、快换单元、控制器、人机交互界面等，主要完成锤头装配、压紧等流程，经过AGV小车转接物料。
（七）包装单元
装配单元含有三维（3D）龙门机器人、激光打标机、包装盒盖模型块、输送线模型块、快换单元、控制器、人机交互界面等，主要完成锤头装盒、激光打标、包装等流程，经过AGV小车将包装好的成品运输到成品库。
（八）AGV接料储料单元（配备2套）
AGV接料储料单元含有三维（3D）龙门机器人、托盘堆垛解垛模型块、输送线模型块、控制器等，主要完成原料搬运、托盘码垛等流程。
（九）总控系统
控制台主要采用电网电压（V）指示、电源控制部分、急停按钮、电源指示灯等构成，主要完成各分站的电源控制和作业状态并协调各站运行，完成工业控制互联网的包括。
（十）MES生产信息化管理系统
MES(manufacturing execution system）生产信息化管理系统，是为了加强ERP/MRP计划的执行功能，处于制造企业计划层(ERP)与控制层(PCS)之间的执行层，是企业资源计划系统和设备控制系统之间的桥梁和纽带，是制造企业完成敏捷化和全局优化的关键系统。可以完成车间生产的全部加工过程.含有从工序技艺管理、E-SOP管理、订单管理、计划派工、工单管理、作业管理、重量管理、设备/工装管理、设备管理、设备追溯管理、生产看板&生产报表、基础数值、仓库管理、成品半成品入库、库存管理、能源管理等功能，最终完成数字化工厂的组建。工业级正版系统，投标时提供系统功能演示视频。
（十一）数字孪生系统系统
一体化工业拟真平台，能在同一3D环境下实行装配拟真、人机拟真、自动化拟真、物流拟真、设备联机等功能完成。
六、附件
1.配备实训手册及图纸文档实训指导书1套。
2.调节测试工量具1套，含有概括万用表1个、内六角扳手(公制) 1套（1.5mm、2mm、2.5mm、3mm、4mm、5mm、6mm、8mm、10mm）、十字螺丝刀1把、一字螺丝刀1把、工量具箱（空箱）等。
2.型材电脑桌 3张
（1）外观尺寸：长×宽×高=625mm×600mm×1045mm。
（2）立柱应用3060铝型材、底盘框体结构应用3030铝型材设计，简洁大方，外观美观。
（3）立柱前面用一体成型的L型冷轧钢支撑架加固，保证整体强度安全可靠。
（4）桌面应用12mm厚的实心抗贝特复合板材，边缘倒圆，防火烧防水浸防静电、耐腐蚀。
（5） 为了保证重量及环保要求，投标时提供省级及以上第三方检验测试机构出具的检验测试(验)报告，检验测试内容含有概括但不限于金属喷漆(塑)涂层冲击强度（冲击高度400mm），木制件表面贴面层耐污染功能（丙酮试验时间16h）≥3级，人造板件封边条表面胶合强度≥0.4MPa）。
（6）配键盘抽屉，键盘抽屉上面有存放笔的凹槽，功能齐全，应用静音导轨，坚固可靠，推拉顺畅。
（7）配四只1.5寸带刹车万向脚轮，位移便利。
（8）桌操作面板后面和底层基板后面带防护板，防止电脑显露器和主机掉落。
3.钢木方凳 3张
（1）外观尺寸：长×宽×高=360mm×260mm×450mm。
（2）凳框应用0.9mm厚的优质方钢管和优质冷轧铁板焊接而成，坚固耐用。
（3）应用钣金圆弧压边包边木操作面板工序技艺，造型独特，防止伤手，防护凳面。
（4）凳框表面全自动脱脂、静电喷塑处置整理，防锈功能好，环保健康。
（5）凳架应用平光亚光带雪花深咖啡色喷塑，配色新颖档次高。
（6）凳面应用18mm厚的高密度复合板材，表面和边缘高温热压防火烧PVC，安全环保。
（7）为了保证重量及环保要求，投标时提供省级及以上第三方检验测试机构出具的检验测试(验)报告，检验测试(验)内容须含有概括但不限于金属喷漆(塑)涂层附着力≥2级，木制件表面贴面层耐污染功能（丙酮试验时间16h）≥3级，人造板件封边条表面胶合强度≥0.4MPa）。
（8）凳脚装配高分子树脂脚套，防滑耐磨损损，保护地面。
4.工业围栏
（1）外观尺寸约：长×宽×高=7000mm×5000mm×1200mm。
（2）立柱和框体结构应用4040铝型材设计，设计可调动地脚，简洁大方，外观美观。
（3）应用5mm厚透明有机玻璃作为封板，构造牢靠。
（4）设计有两扇门带锁，便利调节测试进出，正面高度为900mm,便利查看AMR小车运行情况。
5.数值大屏（配落实式装配可位移平台）
1.数值大屏：超高清4K屏幕，尺寸不小于65寸；
2.落实式装配平台配备有储物储物柜、配备有键盘抽屉，可存放的键盘和鼠标，功能齐全，应用静音导轨，坚固可靠，推拉顺畅；
3.整体尺寸： 1460mm×520mm×1950mm（长×宽×高）；
4.配四只2.5寸带刹车万向脚轮，位移便利。
七、用户选购件
1.计算机数值（用户需自备4台电脑）（用户选配）
推荐配备：CPU I7/16G内部存储/256G固态硬盘+1TB机械硬盘/4G单独显卡/23.8WLED。