工业自动化系统实验室解决方案

工业自动化系统实验室成立背景及目标：

机械、机电及自动化专业是面向界     及周边地区培养具有从事机电一体化技术应用工作必需的理论知识和综合职业能力，在生产、服务、技术和管理第一线工作，从事机电自动化设备、自动化生产线的运行与维护的高素质劳动者和中高级应用型人才。面向新世纪在发扬传统优势的同时，在人才培养、技术设备更新，教育教学理念的更新上提出了更高的目标，为此，我们成立了机电综合实验室，它以培养学生专业知识应用能力、综合实践能力，老师以研究自动生产为主要目标，并达到如下目的：

1） 成为机电一体化及电气自动化专业学生体验现代制造的重要基地

机电综合实验室将作为机电一体化及电气自动化专业建设的一个象征性基地，学生到这里体验先进制造系统的基本流程，并创新性地进行动手实践，对专业相关的先进制造和相关技术管理有直观的体验。

2） 成为机电一体化及电气自动化专业进行专业研究的重要基地

综合实践实验室是机电一体化及电气自动化专业学生进行相关研究的重要基地，在验证课堂理论知识的同时，创新性地进行具有开发性项目设计，研究柔性制造系统的发展方向。

3）  创新性人才培养的需要

我们将使用与工业实际生产密切结合的工业执行器件、传感器、控制器组成一个现代制造模块单元系统，学生可以创新性地自主设计工业控制系统，并通过项目讨论、系统建构、编程实现的方式付诸实施，这样有利于创新性人才的培养。

4）  成为教学评估中的一个亮点，体现创新性人才培养的重要基地

工科专业基础课程和综合实践课程需要体现实践性和创新性，这是教学评估的一个重要需求，我们试图将机电创新综合实验室建成学校乃至地区重要的课程教学创新基地。体现学校创新性人才培养的教学宗旨。

工业自动化系统实验室教学目标：

从传统的教学模式来看，学校培养的模式、教学设备的技术水平、开发性、开放性都不能满足学生技术学习，特别是应用型技术学习的需要。同时，学校应试教育的模式、课本教材等都满足不了学生技术学习和能力培养的需要。

为此，我们需要在实验室的设计模式、产品配置、产品功能、开放性、教学模式、校企合作模式等进行重新定位。

成立机电创新综合实验室将要达到教学目标要求：

1) 实验室的功能设计符合企业生产现场的技术和过程。

2) 实验室的产品配置具有先进性，符合未来先进制造技术发展趋势，同时具备一定的开发空间。

3) 实验室是一个全开放的实验室，包括教学设备的开放性和教学模式的开放性。

4) 通过实验室与企业建立良好的合作机制，通过校企联合的方式开展学生课程教学、技术学习、项目开发以及学术科研工作。

自动化专业相关的课程设计、毕业设计的重要场所

在体现先进性、创新性及实践性的同时，该实验室将成为专业相关课题研究、相关课程教学及学生课程设计、毕业设计的重要场所，达到创新性人才培养的目的。

学生创新能力和实践能力培养的重要基地

创新能力和实践能力是学生综合竞争力的体现，是国家人才培养的根本要求，我们成立这样的实验室，将为学生参加各种机电类相关的竞赛，如电子设计大赛、生产设计大赛、创新大赛等等，为学生的创新能力和实践能力培养提供场所，成为他们的乐园。

工业自动化系统实验室的科研目标：

性制造技术是对各种不同形状加工对象实现程序化柔性制造加工的各种技术的总和。柔性制造技术是技术密集型的技术群，凡是侧重于柔性，适应于多品种、中小批量（包括单件产品）的加工技术都属于柔性制造技术。

柔性可以表述为两个方面。第一方面是系统适应外部环境变化的能力，可用系统满足新产品要求的程度来衡量；第二方面是系统适应内部变化的能力，可用在有干扰（如机器出现故障）情况下，这时系统的生产率与无干扰情况下的生产率期望值之比可以用来衡量柔性。“柔性”是相对于“刚性”而言的，传统的“刚性”自动化生产线主要实现单一品种的大批量生产。其优点是生产率很高，由于设备是固定的，所以设备利用率也很高，单件产品的成本低。但价格相当昂贵，且只能加工一个或几个相类似的零件。如果想要获得其他品种的产品，则必须对其结构进行大调整，重新配置系统内各要素，其工作量和经费投入与构造一个新的生产线往往不相上下。刚性的大批量制造自动化生产线只适合生产少数几个品种的产品，难以应付多品种中小批量的生产。

随着社会进步和生活水平的提高，市场更加需要具有特色、符合顾客个人要求样式和功能千差万别的产品。激烈的市场竞争迫使传统的大规模生产方式发生改变，要求对传统的零部件生产工艺加以改进。传统的制造系统不能满足市场对多品种小批量产品的需求，这就使系统的柔性对系统的生存越来越重要。随着批量生产时代正逐渐被适应市场动态变化的生产所替换，一个制造自动化系统的生存能力和竞争能力在很大程度上取决于它是否能在很短的开发周期内，生产出较低成本、较高质量的不同品种产品的能力。柔性已占有相当重要的位置。

柔性主要包括：

●机器柔性 当要求生产一系列不同类型的产品时，机器随产品变化而加工不同零件的难易程度。
●工艺柔性 一是工艺流程不变时自身适应产品或原材料变化的能力；二是制造系统内为适应产品或原材料变化而改变相应工艺的难易程度。
●产品柔性 一是产品更新或完全转向后，系统能够非常经济和迅速地生产出新产品的能力；二是产品更新后，对老产品有用特性的继承能力和兼容能力。
●维护柔性 采用多种方式查询、处理故障，保障生产正常进行的能力。
●生产能力柔性 当生产量改变、系统也能经济地运行的能力。对于根据订货而组织生产的制造系统，这一点尤为重要。
●扩展柔性 当生产需要的时候，可以很容易地扩展系统结构，增加模块，构成一个更大系统的能力。
●运行柔性 利用不同的机器、材料、工艺流程来生产一系列产品的能力和同样的产品，换用不同工序加工的能力。

柔性制造系统是有一个由计算机集成管理和控制的、用于高效率地制造中小批量多品种零部件的自动化制造系统。它具有：

多个标准的制造单元，具有自动上下料功能的工作单元；
一套物料存储运输系统，可以在工作单元的装夹工位之间运送工件。

研究性课题开发

基于实验室提供的软件和实验平台，我们的老师和学生可以进行创新性的学术课题研究，主要涉及物流、先进制造、技术管理等等。举例如下：

FMS是一套可编程的制造系统，含有自动物料输送设备，能在计算机的支持下实现信息集成和物流集成：可同时加工具有相似形体特征和加工工艺的多种零件。

第二部分 综合实验室总体系统实现

工业自动化系统实验室定位：

1） 先进制造相关技术教学的重点示范基地

2） 先进制造相关技术培训、课程教学、毕业设计、科研项目实践的重要基地。

3） 先进型、创新型、实践型先进制造人才培养研究基地。

4） 教师从事先进制造相关理论和技术研究的重要基地。

5） 学校新型课程教学模式示范基地。

工业自动化系统实验室主要功能：

1） 进行先进制造相关技术的课程研究基地，包括自动控制、传感器、电气传动、PLC、单片机应用开发、过程控制、现场总线、电机控制等等

2） 作为电气控制学院、自动化学院、机电学院等本科生、研究生开展课程设计和毕业设计的重要场所。

3） 教师和研究生进行先进制造相关的技术开发、创新设计、理论研究的重要场所。

4） 从事先进制造相关项目开发、应用开发的重要场所。

工业自动化系统实验室特色与优势：

1） 实验室内的柔性制造系统，拥有多个工作单元，功能多，技术先进。学生可以直接体验生产现场的先进技术。同时也学到生产现场不具备的故障诊断、生产执行系统等等。

2） 实验室的产品采用模块化设计，可以创新组合，符合未来先进制造流水线的柔性和适应性要求。

3） 实验室设备集中了当前以及未来先进的机器人技术、现场总线技术、PLC技术、图像处理与诊断技术、自动立体仓储技术等等。

4） 实验设备直接以生产现场使用的工业元器件组成一个功能齐全的生产流水线，直接与实际生产结合，利于培养实用型、创新性专业技术人才。

5） 实验设备为开放式系统设计，学生和老师在探究系统技术和理论的同时，可以进行自我设计，提升系统的设计结构和设计要求。同时进行先进技术、先进理论的各种尝试。

6） 先进的教育理念，以“用知识、实践知识”为宗旨，以项目的形式开展教学、科研及技术开发，利于培养创新性、实践型专业技术人才。