本文來源：三菱電機自動化中國微信公眾號

“新工科”建設(shè)關(guān)鍵

與傳統(tǒng)“工科”不同的是，“新工科”強調(diào)學(xué)科和專業(yè)的交叉性、綜合性和實用性，建設(shè)“新工科”是順應(yīng)未來發(fā)展趨勢的重要戰(zhàn)略。什么樣的人才是用得上、能創(chuàng)新的未來制造人才？人文、科學(xué)和工程教育融合的改革著力點在哪里？

作為”新工科“建設(shè)的排頭兵，天津大學(xué)與三菱電機進行深度合作，敏銳感知行業(yè)、企業(yè)需求，打通”新工科“建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

實驗室建設(shè)歷程

規(guī)劃設(shè)計

在三菱電機的大力支持下，天津大學(xué)電氣與自動化實驗中心根據(jù)高等教育自動化類專業(yè)發(fā)展及專業(yè)實驗室建設(shè)的規(guī)劃，從面向創(chuàng)新人才工程實踐能力和綜合素質(zhì)培養(yǎng)、面向?qū)嶋H工程設(shè)計和生產(chǎn)工藝實現(xiàn)、面向?qū)嶋H生產(chǎn)裝備控制和系統(tǒng)功能開發(fā)的要求出發(fā)，對實驗室的功能需求、模擬實際生產(chǎn)的實驗裝置構(gòu)成及自動控制系統(tǒng)的組成等進行規(guī)劃設(shè)計。

建設(shè)實施

在前期模擬實際生產(chǎn)的設(shè)計基礎(chǔ)上，三菱電機與天津大學(xué)開展以啤酒釀造及灌裝、裝箱、入庫等工藝為模擬對象的“模擬生產(chǎn)線實驗裝置” 結(jié)構(gòu)部件的具體設(shè)計和加工，初步構(gòu)建了實驗室的基本形式與架構(gòu)，并于2010年8月舉行“天津大學(xué)—三菱電機自動化實驗室揭幕儀式”。

調(diào)試與完善

“實驗室”通過結(jié)合研究生的課題研究、本科生的畢業(yè)設(shè)計和大學(xué)生創(chuàng)新實踐計劃項目的開展和實施，采用三菱電機控制模塊和設(shè)備組成控制系統(tǒng)，對建成的模擬生產(chǎn)線實驗裝置進行調(diào)試和試運行，并通過總結(jié)、分析調(diào)試和運行中出現(xiàn)的相關(guān)問題，對實驗裝置進行反復(fù)地改進和完善。

持續(xù)升級

在“新工科”背景下的高等教育改革中，“實驗室”著重打造智能制造虛擬仿真實驗教學(xué)平臺，通過結(jié)合三菱電機“e-F@ctory”的理念，在完成實驗室的網(wǎng)絡(luò)化覆蓋的基礎(chǔ)上，進一步構(gòu)建了“三平臺、三層次、一體化”的“三三一”虛擬仿真實驗教學(xué)體系，并獲批為“國家級虛擬仿真實驗教學(xué)中心”。

01 資源協(xié)同

多方協(xié)同

“天津大學(xué)-三菱電機自動化實驗室”自建設(shè)以來，多方協(xié)同為實驗室建設(shè)提供幫助：

1. 天津大學(xué)校、院兩級領(lǐng)導(dǎo)通過各類高等教育教學(xué)改革項目、實驗室建設(shè)項目、實驗平臺建設(shè)項目等大力支持。

2. 三菱電機為“實驗室”提供了可編程控制器、伺服系統(tǒng)、HMI人機界面、變頻器、多自由度機械臂等控制設(shè)備及配件。

3. 啤酒生產(chǎn)設(shè)備設(shè)計制造企業(yè)、機械加工企業(yè)、食品生產(chǎn)設(shè)備加工企業(yè)及虛擬現(xiàn)實軟件開發(fā)單位熱情參與。

實驗室建設(shè)項目

實驗室運行中，立項并承擔(dān)了各級大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目、天津市本科教學(xué)質(zhì)量與教學(xué)改革研究計劃項目、天津大學(xué)專業(yè)教學(xué)實驗室平臺“985”建設(shè)立項實施、本科教學(xué)綜合改革、本科實驗教學(xué)改革、研究生創(chuàng)新人才培養(yǎng)等眾多項目。

實驗室成果

先后完成創(chuàng)新實驗教材與實驗指導(dǎo)書，并取得授權(quán)專利。在“模擬生產(chǎn)線實驗裝置”建設(shè)過程中和建成后，利用該實驗平臺已完成眾多本科、碩士畢業(yè)課題；依托所開展的建設(shè)與實施工作發(fā)表相關(guān)各類論文。

02 啤酒制造產(chǎn)線

“實驗室”模擬生產(chǎn)線實驗裝置以啤酒釀造及灌裝、裝箱、入庫等工藝為模擬對象，涵蓋過程控制系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、自動化物流系統(tǒng)等，涉及可編程控制技術(shù)、交流伺服驅(qū)動技術(shù)、人機界面技術(shù)、多自由度機械臂技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、圖像識別技術(shù)以及自動化物流管理等多領(lǐng)域知識。構(gòu)建既貼近工業(yè)生產(chǎn)實際環(huán)境、又符合高等教育教學(xué)規(guī)律的實踐平臺。

生產(chǎn)線工藝流程

模擬生產(chǎn)線實驗裝置系統(tǒng)由16個工藝分部及2個功能擴展平臺組成，包括：模擬啤酒釀制生產(chǎn)工藝過程的制麥、糖化、過濾、發(fā)酵、熟化、殺菌、儲存等7個分部，模擬啤酒灌裝、裝箱、入庫等生產(chǎn)工藝過程的理瓶、清洗、灌裝、封蓋、金檢、貼標(biāo)、裝箱、移載、入庫等9個分部及虛擬仿真實驗平臺和智能制造中央控制系統(tǒng)平臺。

虛擬仿真實驗平臺

平臺主要實現(xiàn)模擬生產(chǎn)線實驗裝置的數(shù)字化模擬功能。該平臺通過在PC機上構(gòu)建真實設(shè)備的3D模型，建立虛擬平臺和PLC之間的通訊，實現(xiàn)PLC的真實I/O對于虛擬對象的控制，將虛擬平臺的應(yīng)用作為實際現(xiàn)場設(shè)計、調(diào)試的前期準(zhǔn)備，很大程度的提高了實際實驗設(shè)備的利用效率。

智能制造中央控制系統(tǒng)平臺

實驗室啤酒制造生產(chǎn)線采用三菱電機e-F@ctory智能制造解決方案架構(gòu)，形成三平臺、三層次、一體化的“三三一”教學(xué)體系，將智能化產(chǎn)品制造系統(tǒng)、遠程交互式虛擬-實體系統(tǒng)、智能服務(wù)平臺進行一體化管理，實現(xiàn)設(shè)備控制層、生產(chǎn)管理層、互聯(lián)信息層的無縫銜接。在生產(chǎn)現(xiàn)場，將“人”與“機械”以及“IT”互相協(xié)調(diào)，實現(xiàn)高效、靈活的生產(chǎn)，優(yōu)化整個供應(yīng)鏈，從而實現(xiàn)領(lǐng)先一步的產(chǎn)品制造。

“新工科”建設(shè)中實驗室的功能發(fā)揮及價值增益，后續(xù)將深入解析，敬請持續(xù)關(guān)注！