基于VR的智慧工厂系统解决方案完整版.docx
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基于VR的智慧工厂系统解决方案完整版
基于VR的智慧工厂系统方案
—、应用背景2
1.1产品应用背景2
1.2VRIDA系统解决智能制造教学中的问题4
1.3数据挛生虚拟现实解决方案5
二应用专业7
2.1服务相关技术专业7
2.2服务相关课程列表7
2.3服努相关技能认证8
三、产品说明9
3.1VR-IDA智慧工厂教学平台概述9
3.2实训平台内容组件10
3.3实训平台控制溺呈11
3.4数据展现和实训的方式12
四、配套教材13
五、IDA实训I室数据采集管理平台14
5.1实训室管理平台概述：
14
5.2实训室数据管理平台功能介绍14
1.应用背景
1.1产品应用背景
随看《中国制造2015》、《机器人产业发展规划（2016-2020年）》等文件正式发布，明确指出要组织实施机器人产业人才培养计划，加强各大高校智能制造相关学科专业建设,加大智能制造相关专业培训教育力度,加快培养高新科技行业急需的高层次技术研发、管理、操作、维修等各类人才。
图注智能制造人才需要情况分布
1-人才需求分析
⑴工业机器人开发、使用、安装、调试、维护人员
■机器人使用、安装、调试、维护人员：
随着"机藹奂人",不论是本備瞧商、冬用大臺从事机器人使用、安装、调试及维护人员。
■机器人作业生产线技术支持人员
机器人作业系统生产线自动化程度一般比较高,大星手工操作人员被机器人替换,但每条线仍然需要配置名若干名技术支持人员,负责机器人作业系统的巡视,保证系统运转正常。
■机器人集成应用人员随着〃机器换人〃速度加快r现场大量设备需升级改造■需要^够完成机器人生於
自动财彌十，柚人员。
的腿技
术，将会成为工业人才必备技能。
u-M才亠冈位
技能要求
人才适用企业
工业机器人
操作
工业机器人操作与编程
机器人应用企业
工业机器人
现场訓
工业机器人维护、工艺及现场管理、数据采
集
机器人应用企业
工业机器人维修应用
机械、电气、控制的安装、检测与维修
机器人应用、机器人制
造企业
工业机器人
装配调试
机器人安装、电气调试、装I己（本体装配）、数据采集
机器人应用、机器人制
造企业
工业机器人应用开发
自动化生产线设计与应用、工作站装调、工
作站设计与改造、数据采集
机器人应用企业、集成
厂商
工业机器人
销售服务
产品集成解决方案，售刖技术销售方案、售后产品调试安装交付等
机器人制造企业、机器集成厂商
（2）智能制造应用开发人才
围绕智能制造对自动化技术高技能人才的需求，具有自主学习、创新发展能力；具有设备电气控制系统的设计、安装、调试、维护维修能力；具有对设备电強制系统的自训七改造能力;具有自训七曲堀绻醱调试、铝户维修自幼,相关ism集、育膨从事设备电气控制系统的维护维修及技术改造、自动化生产线的组装调试与维护维修等岗位工作的高技能专门人才。
■专业能力
a）具备电气工程制图、识图能力；
b）具备电气设备安装、调试、运行和维护能力；
c）具备可编程控制系统设计、编程、装调能力；
e）具备生产过程自动化设计、编程、装调能力；
f）具备计算机控制系统设计、编程、装调能力；
■方法能力
a）具有自主学习能力；
b）具有职MUmi；
c）具有获取新知识与信息搜集能力；
d）具有一走的决策能力。
■社会能力
a）具有良好的思想品德、法制观念和职业道德,具有吃苦耐劳精神；
b）具有爰岗敬业、诚实守信、隽实勤奋、谦虚好学的品质；
c）具有较强的现场管理和组织能力,能较好地处理公共关系；
d）具有健康的体魄^健全的人格,形成良好的行为习惯；
e）具有较强的劳动组织能力、集体意识和社会责任心;
f）具有与人沟通合作的团队协助能力；
g）具有很强的时间观念。
2.智能制造应用人才培养理念
（1）学做结合,边学边做，以练为主；
（2）仿真与实操结合，以实践动手、编程、实操为主。
（3）紧贴市场前沿,以高精尖,实用市场应用:
Dlk机器人为主流。
（4）理论与实践结合。
1.2VR-IDA系统解决智能制造教学中的问题
1-没有冷腰验轴及场地，只能面对據的书讎知识，学习起来枯燥无味，进展缓晨;
2.传统a式,需要投入大量实物设备、场地以及人员,还得面对实物正常损耗及意外坏损的问题,无法降低成本；
3.传统模式,存在学员、设备等安全风险，难以避免；
4.
传统实训模式，学员实际动手操作受时间、空间及实物设备数量限制，导致每个学员平均的实际操作机会少,培训周期长；
不利于学员的理解和掌握，无法降｛氐学习难度,使学习生动有趣；
6.随看产品生命周期逐渐变短,更新换代越来越快，传统的方式成本将会急剧增长,
没有一种手段使产品知识更新更加快捷。
13数据李生虚拟现实解决方案
«2018年十大战略科技发展趋势》,报告中,罗列了十项在2018年被看好的科技趋势,其中之一就是DigitalTwin,:
Dlk界通常称之为"数字化双胞胎"技术。
"数字化双胞胎"是一种拟人化的说法,分别指的是现实世界以及利用数字化技术营造的与现实世界册幽字化镜像。
虚拟化智慧工厂真正实现自动化及人工智能应用的物理承载对象，与传统智能制造以及人工智能系统相也交，虚拟智慧工厂具有以下几个特点:
为解决资源差,灵活性低,以及教学编程验证困难,人工智能及智能制造体系展示困难等难题,该系统采用与实际的智慧工厂系统完全一致,且PLC系统,数控系统，机器人运动控制器完全T,通过虚拟工厂编程可直接复制到实际工r运行的数字化双胞
胎系统平側学,从而达到:
1）真正打造从:
Dlk互联网，人工智能应用至IJ智能制造的全产业链化得虚拟化仿真应用平台；
2）成本更低。
一次性投入,可无限复制,单套产品成本低。
3）应用范围不受限制。
不受场地硬件的限制。
4）丰富的表现形式，AR,VR以及大屏互动，集成了声音，图像,动画,控制逻辑等于卡
5）表现力更直观。
可以任意视角、任意距离观看装备的田可f夕唧或内部的部件，同时超现实的手段的运用可以彳钱备的工作原理以更直观的方式表达出来，例如机构的运动、油路、电路的走向等。
6）训练更人性化。
学员逬行虚拟的操作i丿I练，不用担心损坏装备，在操作的过程中如果出现错误还可以给出语音和文字提示。
7）更易修改和扩充。
当装备进行修改或升级时,软件系统也能方便地逬行更新,升级成本远低于实物教学装备的升级。
8）用数据采集技术对物理（实体）资产进行数字化,从设计开始,也可以在设备进行运行的时候使用各种类型的传感器来收集运行状态来对它的工况、位置等逬行接近实时的采集和分析。
2.应用专业
2.1服务相关技术专业
序号
主营部门
参考专业名称
专业代码
1
教育部（高职）
工业卿人技术
580218
2
教育部（中职）
机电技术应用（:
Dlk机器人方向）
051300
3
人社部
工业机器人应用与维护
0208
4
计算技术（本科）
计算删海技术
0812
5
电气工程自动化（本科）
电气工程及其自动化
080601
6
机电一体化技术（本科）
taw电子学
560301
2.2服务相关课程列表
分类
层次
内容
计算机技术
硏究型
嵌入式计算系统（ECS）、计算机^络（CN）、移动计算（MC）、
并行计算（PC）、大数据并行处理技术（BD）、人工智&E（AI）、
机器学习（ML）了
应用型
程序设计基础（PF）、数字逻辑电路（DD）、计算机系统基础
（ICS）、计算机组成与设计（COD）、操作系统（OS）、编译
技术（CT）、计算机系统结构（CA）
工业机器人
技术
硏究型
机器人运动学,机器人控制原理,机械结构设计,机器人数学仿
真，伺服控制技术
应用型
机器人不教编程，机器人维护与应用，机器人焊接，机器人离线编程,机器人自动化集成,机器人控制与应用
自动化技术
硏究型
可编程序控制器、C++程序设计、电路原理、自动控制原理、微型计算机原理、自动检测技术、单片机原理及接口技术、自动控制装置、计算机控制技术、人工智能控制、工程制图及CAD、模拟电子技术、数字电子技术、自动化专业英语、电力电子技术、工厂供电、电力传动控制系统、现代传感器,电机拖动
应用型
电工技术、电子技术、控制理论、自动检测与仪表、信息处理、系统工程、
2.3服务相关技能认证
■:
Dlk机II人技能实训:
满就工业4.0讹口到曹出舞，再到纟苗户,戦达到企业碍MT厂族型人才需求的技能实训需求。
■先进制造设备技能实训：
满足工业自动化先进制造设备的数控机床,机器人、3D打印机的认知至I」应用再到维护的应用型人才需求。
■技能鉴定:
满足对工^4.0应用型人才，智能制造集成人才相关专业技能鉴定需求。
■社会人员校外培训:
满足对校外相关从业人员或企业的相关技能培训及培训证书的认证。
3.产品说明
3.1VR-IDA智慧工TW平台概述
VRIDA智慧工r是一®抬性的实i丿I呼台,该平台通过采用数据采集双胞胎技术,
将虚拟工厂的机电系统与真实的：
Dlk自动化控制系统打通,通过丰富的3D虚拟交互形式,从睡e职惜Mir电电浅繍呈、空it瘫耨勻办阪膠偿®训等目的。
实训过程中，学生可以通过调用VR数据库中的模型,自由搭建模拟不同类型产线，同时利用数据实现真实模拟，从而进行不断的模型替换，参数编程实现产线优化，以达到产
虚拟数字式智慧工厂采用真实的PLC系统，工业机器人运动控制器以及真实的数控系统,通过硬件模拟技术打通控制器与虚拟化的通信,即学生操作实训采用真实的PLC编程控制，以及工业机器人编程应用,MES调度以及数控设备的实操,通过虚拟装备的3D展示,达到与真实的智慧工厂同样的实训效果。
VRIDA智慧工厂主要以软件升级为主。
可以在学校现有设备的基础上进行搭建,
利用学校以及具备的PLC、ZD1K机器人等设备进行软件升级与实训。
在嵌入VR软件与
臟后实现;
采集与VR同步实训。
也可以在整体采购软硬件F化设备。
3.2实i丿怦台内客且件
VR虚拟设备库
机械手淺水线T装配设备I专用设备
采集系统:
底层设备的协议各种各样，包含串口协议（Modbus协议，各大类型PLC厂家协议,数控机床私有协议，机械手厂家私有协议等）。
通过解析各厂家的协议类型，采集设备
库。
的数据，扌巴砸通过常用的网络协议（TCP/IP）协议转发给麦
■数据库：
底层控制器包含设备和VR虚拟设备之间数据对接的平台。
■VRSW备库：
机械手:
各大品牌机械手（含尺寸规格说明）;流水线:
包含各种类型的流水线（皮带线，链条线，滚筒线）；装配类设备：
包含各种线体需要的锁附设备,贴条码设备，封箱设备,搬运设备等；专用设备：
包含数控机床,SMT贴片机，专用测试设备等。
云平台共S阵
图注：
VR虚拟设备库
3.3实i丿怦台控制流程
3.4数据訥［W|的方式
实训方式一:
在底层控制器或者设备上编写控制程序,通过VR观看设备运行状况是否符合编写的程序思路。
实训方式二：
实训人员可以在VR中直接调用设备库中的设备，按照自己的想法自由搭配产线,产线搭配完成后调节每个设备的参数,最后根据调节的参数试运行产线,观看产线运行1青况是否符合自己的根法,如果不符合根据设备库?
口参数调节,实现自己的搭配。
图注：
VRJDA智慧工厂实训室实拍图
序号
教学手册
课程说明
学时
1
虚拟工厂应用教材
■
虚拟工F使用教程
10
■
虚拟工FIDA设计说明文档
■
认识虚拟模型库
■
VR菌以化解潮呈
2
工业机器人编程与实
■
虚拟路径编程实训
20
训应用
■
虚拟六$曲几器人智能加攻程实训
■
虚拟SMT产线搭觀训
■
虚拟装酉阵间实训
■
虚拟离散型机加工实训
■
强机应用实训
■
多机器人协作编程实训
3
癖采集
■
工业协议入门
22
■
工业协议解析
■
采集网关以及采集模块的配置
■
协议的转发服务实训
■
换库踽储实训
■
调用数据库实训
4
组态编程控制方法与
■
组态触摸屏认知与应用
5
实践
■
智慧工r调度控制与编程
■
虚拟工r糸统控制应用实训
fi.IDA实训室数据采集管理平台
5.1实训室節里平台概述:
对于一个学校，哪怕是一^系f其中包含的各类实训室很难形成一个整体的串联。
如何打破实训室之间的信息〃孤岛〃，完成信息串联，实现实训室管理统T七.数据集中
采集管理平台，通过利用
化，训练计划性，操作简便化是学校所需要的。
IDA实训毀
馳攵据采集与分析,打造f集实训管理、成绩考核、坐粉析、台账節里的综合曝
5.2实训室数据管理平台功能介绍
1・学生信息管理牡基本信息的录入以及WI里,这唏息以后用于系统操饰用,包含学轴每次实训成绩的记录统计已经欝孝式考核使用。
2.实训室项目管理功能
主要实现实训各设备的运行情况（运行、停机、维修）、项目信息（项目的进度、开启时间、相应的负责导师、实际的操作人员）等信息的监控,实现远程查询显示。
3.考核信息统计
可以查询学生某一时间段所做的实训项目以及各实训项目的打分情况，以及导师的评语。
由此可以对学生平时的表现情况以及知识掌握程度的一种考核管理机制。
可以查询某一B在某T实训项目中的表现情况，按照优良差进行统计并进行图表的显示。
相关信息都可到处Excel表格中,可用于学生求职过程中的一项实训说明。
4.设备资产管理台账
橄拐節里、里、wgi里、ms餅醮中支付、咖合至f。
并通过对资产@瞳、使用、处置、纟创户、申报、审ftt等多个坏节的全程跟,实现了针对资产的全生命周期的管理。
结合资产日产管理过程,系统内置相关固定账表,包括：
总账、资产晦台账、资产年度IS况匚总、资产使用状况及各部门资产占有状况一览表，
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