智能制造基础实训平台_内蒙古科技大学

一、背景与痛点

机械类毕业生未来的就业方向大多为自治区内冶金、装备制造、煤炭、煤化工、新能源能优势产业。此类产业直接影响着国家、地区的工业发展水平，因此对毕业生的技术能力要求也在随之提高。针对机械类专业培养学生过程中存在着教学内容与企业实际生产过程导致的技术能力差引起就业不理想。究其根源主要是由于在实践教学内容与企业脱节所造成。因此，结合企业实际工程需求，搭建仿真实场景的智能制造基础实验平台，包括PLC控制模块、触摸屏模块、工业机器人模块、机器视觉模块、上位机(Python)模块、工装设计模块、气动控制等模块的学习无法有机融合，对学生的应用能力的提升有着较大的阻碍与难度。

二、技术解决方案

平台概述：该平台不仅满足于对机械类学生的差异化教学的需求，也满足于学生技术能力的达成，同时，对标于现代化工厂企业对于学生能力的需求。智能制造基础平台对生产过程中的视觉分拣、码垛、上下料、装配、搬运、走迹等场景进行模拟教学,人机交互系统HMI、机器人示教器等多种人机交互手段,直观多角度学习智能制造环节中基础功能。由于该平台集成开发模块完整，可以根据工程案例的需求扩展任意模块的功能，符合培养学生实践能力的需求。
产教研融合：

（1）采用模块化进阶教学,有单元到系统，由浅入深;

（2）贴合实际工业现场应用，可以分组教学实训;

（3）掌握智能制造生产过程中核心技术:

（4）视觉检测技术、智能RFID检测技术、传感器检测技术、虚拟仿真设计、智能工厂设计等;

（5）系统开放接口，可用于二次开发;

（6）与数字孪生虚实结合,开展虚拟调试教学。

功能模块概述：智能制造基础实训平台依托与中央控制平台完成开启易拉罐并完成倾倒液体饮料的一系列动作，该平台包括：PLC控制模块、触摸屏模块、工业机器人模块、机器视觉模块、上位机(Python)模块、工装设计模块、气动控制。

三、竞争优势分析

针对大多数院校对于高素质的人才培养的需求，本平台以工程案例为背景开发研制，并具备二次开发功能，方便师生进行更深入的能力训练；
对于采购经费有限的院校，本平台成本较为经济实惠，比其他货架产品成本较低，能够以相同的价格采购多台套，满足同一平台上，较少学生训练快速提高能力的效果。
本平台依托内蒙地区特色产业，结合企业真实需求案例开发研制，符合现代企业智能化改造需求及后续的操作升级等需求，因此，实践能力的提升符合未来就业形势，达到高校与企业的有机融合。

应用场景：

一、工业自动化生产线

可应用于饮料、食品、药品等行业的包装流水线等场景。开盖+倾倒动作可用于自动化灌装、分装生产线（如饮料罐开封、液体定量倾倒）。

通过机器视觉识别不同包装（如红牛罐、啤酒罐），配合机器人完成分拣或码垛。也可以模拟工厂中气动机械臂的抓取、定位等操作。

二、智能制造教学与技能培训

可应用于高校、职业院校的机械/自动化专业实训，企业新员工培训等场景。学生可以通过“PLC+触摸屏”方式学习工业控制系统编程与人机交互界面开发。借助机器人示教学习开罐动作训练工业机器人轨迹规划、示教器操作。培养学生智能制造中的数据分析与系统集成能力。

三、科研与创新竞赛

可应用于大学生机器人竞赛、智能制造创新项目等场景。二次开发接口支持学生开发新功能（如语音控制开罐、AI优化分拣路径）。学生可以通过数字孪生技术模拟复杂场景（如多机器人协作）。

应用领域：

一、工业自动化与智能制造

1.饮料与食品加工

（1）自动化开罐、灌装、封盖（如红牛、啤酒、罐头产线）。

（2）视觉分拣（识别不同包装、检测瑕疵品）。

（3）机器人码垛（自动堆叠成品箱）。

2.医药与化工行业

（1）危险液体（如化学试剂、药品）的自动化开封与分装，减少人工接触风险。

（2）医疗废弃物容器的智能处理（如自动开盖、消毒、回收）。

3.汽车与电子制造

（1）小型零部件的自动化装配（如螺丝拧紧、PCB板插件）。

（2）基于机器视觉的质检（如检测零件缺陷）。

二、教育与技能培训

1.高校与职业院校

（1）机械工程、自动化、机器人工程等专业的实训教学。

（2）学习PLC编程、工业机器人操作、机器视觉、Python控制等核心技术。

2.企业员工培训

（1）新员工上岗前实操训练（如自动化产线操作、故障排查）。

（2）工程师进阶培训（如数字孪生调试、智能制造系统优化）。

3.技能竞赛与创新项目

（1）大学生机器人竞赛、工业自动化挑战赛（如优化开罐效率、开发新功能）。

（2）科研项目（如AI+机器人协作、智能工厂仿真）。

科研与技术创新

（1）数字孪生与虚拟调试。在虚拟环境中模拟产线运行，优化后再部署到真实工厂，降低成本。

（2）人工智能与机器视觉。训练AI模型（如缺陷检测、物体识别）并部署到工业场景。

应用案例：

一、PLC控制模块

1.冶金行业

应用案例：高炉上料控制系统

实现功能：通过PLC编程实现原料输送带的自动启停和流量控制

2.煤化工行业

应用案例：反应釜压力安全联锁系统

实现功能：多级压力阈值自动控制

二、工业机器人模块

1.装备制造

应用案例：汽车轮毂自动打磨工作站

实现功能：六轴机器人配合力控传感器完成精密打磨

2.新能源

应用案例：光伏板自动插框作业

三、机器视觉模块

1.食品包装

应用案例：饮料瓶盖缺陷检测线

2.煤炭分选

应用案例：基于深度学习的煤矸石分拣系统

四、数字孪生模块

汽车焊装产线

应用案例：虚拟调试节省工期

市场前景分析：

一、政策驱动下的市场需求

1.国家战略支持

（1）符合《中国制造2025》对智能制造人才培养的要求

（2）响应教育部"新工科"建设关于产教融合的指导意见

内蒙古"十四五"规划明确提出装备制造业数字化转型需求

2.行业政策红利

（1）1+X证书制度推动实训设备标准化采购

（2）企业职工培训补贴政策（最高补贴70%培训费用）

二、竞争格局

成本优势：同类产品价格比降低40%（约25万/套 vs 42万/套）

地域优势：依托内蒙地区特色产业，结合企业真实需求案例开发研制

扩展优势：支持二次开发，避免设备快速淘汰

市场需求及经济效益分析：

一、区域产业需求驱动

核心产业需求：

冶金行业：年需自动化控制技术人员约800人

煤化工：危险作业环境催生机器人操作员需求（年增长15%）

新能源：电池产线检测岗位缺口年均300人

数据支撑：

内蒙古2025年装备制造业产值同比增长12.5%

73%受访企业存在"设备会操作、工艺不懂调"的人才困境

二、教育系统采购需求

职业院校：

自治区内87所院校中，92%计划3年内更新实训设备

生均实训设备投入标准提升至8000元/人

企业培训：

重点企业年均培训预算45-80万元