西安技師學院

國家級高技能人才基地


西安技師學院隸屬國務院國資委管理的中央企業--中國西電集團,是一所面向社會以培養高級工和預備技師層次高技能人才的技工院校,每年為中國西電集團、陜汽集團、陜鼓集團、陜西法士特集團、西門子公司、ABB公司等百余家企業輸送專業人才。


西安技師學院是全國首批國家中等職業教育改革發展示范學校、首批國家高技能人才培養示范基地、人社部職教師資培訓基地。



培養智能制造領域“灰領”人才


隨著“中國制造2025”的提出,智能制造成為我國在新一輪技術革命和產業變革中取得世界領先地位的突破口和主攻方向。西安技師學院面對智能制造快速發展的大量人才需求,致力于建立新型綜合性、體驗式智能制造應用人才培訓基地,打破傳統“藍領”(技能型)與“白領”(技術型)人才劃分界限,為制造企業培養智能制造領域一線應用型“灰領”人才(技術技能型)。


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▲智能制造產教結合



智能制造人才培訓基地以人才培養為主要目標,同時結合生產和教學,構建一條能夠生產真實產品的典型智能化生產線,以配套軟件、硬件系統部署為核心,同時充分考慮精益思想的教學培訓需求,希望能夠幫助師生更快、更好的進行智能制造的學習和研究,建立智能產線、智能制造管理平臺、教學研究融合的“產學研”培訓基地。


面向教學精益智能制造培訓平臺


西電技師學院智能制造人才培訓基地通過建立一條可以實際制造產品的生產線,搭建面向教學培訓的智能制造體系平臺,通過該平臺使培訓的在崗操作員和管理人員能迅速掌握并駕馭智能制造相關軟、硬件系統的操作和管理能力,快速熟悉智能制造場景下的業務銜接和軟硬件操作,并加深對精益生產理論的理解,快速提高業務操作和管理水平以適應智能制造發展的需要,智能制造體系平臺將實現以下的目標:


● 模擬智能工廠現場實際運營模式

● 相對完整覆蓋智能制造各個生產環節

● 充分融合精益思想和智能制造,精益管理落地

● 充分考慮實際和教學培訓的有機融合

● 具備智能制造參觀、展示、實習功能

● 為學員提供智能制造課程設計和課程實驗的場所

● 形成智能制造長效的培訓體系



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▲精益化智能制造平臺



攜手佰思杰共建培訓平臺


西安技師學院通過層層篩選和綜合考量,最終選擇攜手武漢佰思杰科技有限公司(以下簡稱“佰思杰”)共同構建智能制造培訓基地。佰思杰是一家致力于提供智能制造整體解決方案提供商,佰思杰智能制造體系架構可以同時提供信息管理系統和智能硬件解決方案,具有豐富的智能制造應用精益管理研究經驗,非常符合西安技師學院智能制造培訓基地建設的要求。


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 ▲智能制造培訓平臺框架

如上圖所示,西安技師學院智能制造平臺框架設計過程中,佰思杰項目團隊通過和西安技師學院領導和相關人員的充分溝通和調研,形成智能制造培訓基地整體規劃為“一個平臺、一條產線、八個訓練、體驗中心”,其主要含義是:


 以MOM(MES)為依托,建立一個智能化、精益化制造的信息系統平臺

 以立體庫、CNC設備、AGV、機器人等智能裝備為基礎,通過IOT物聯網模塊形成一條可以生產產品的典型智能化產線

 智能制造技術領域八大模塊為主線,為師生提供豐富的教學培訓和體驗中心



制造全流程智能產線


針對西安技師學院對智能制造培訓平臺的要求和規劃,佰思杰項目團隊和西安技師學院團隊共同致力于培訓平臺的建設,佰思杰按照要求設計并提供機器人、AGV、自動檢測設備等智能化裝備方案,通過IOT完成裝備數據采集和監控,同時在佰思杰制造運行管理系統(MOM)平臺下,形成從計劃、生產、質量、倉儲物流、設備管理、異常等制造過程全流程管理的智能化產線。


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▲智能制造培訓平臺模塊設計


如上圖所示,根據智能制造培訓平臺模塊設計,為實現培訓平臺的搭建,建立一條智能產線,我們需要進行的工作包括以下內容:


  充分考慮教學的適應性,對生產線進行設計,融合實際生產線和教學培訓的特點;

●  以典型的電力裝備產品(接地開關)為載體,構建完整、真實的智能化產線,具備良好的實際操作和控制能力;

●  智能制造培訓平臺覆蓋采購、計劃、生產、質量、物流、倉儲等生產全過程業務閉環;

●  智能制造培訓平臺充分融合精益管理思想,以MOM(MES)系統為支撐,實現精益管理的落地。



結合工藝的柔性生產線設計


西安技師學院智能制造培訓基地的生產線需要模擬真實制造過程,同時具備教學參觀和生產制造的功能,項目團隊根據產品生產工藝和實際場地情況,結合當前典型的成熟制造工藝,設計符合實際情況和要求的智能化柔性生產線方案,并提供產線中相應的智能化裝備。


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▲產線三維場景示意圖


如上圖所示,產線整體包括五大模塊,分別是:


● 智能化立體倉庫

● 智能化物流配送系統

 自動化機加工單元

● 接地開關總裝線

● 自動包裝線


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▲佰思杰提供的產線裝備


充分融合精益管理思想


在西安技師學院智能制造培訓平臺建設過程中,西安技師學院和佰思杰聯合團隊密切溝通,將精益管理思想充分融合到產線設計和制造過程中。


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▲全面融合精益管理思想


如上圖所示,我們將精益管理思想充分融合到倉庫管理、物流配送、加工制造、裝配過程、質量檢測和產品包裝等多個制造過程中,在西安技師學院智能制造培訓平臺建設中運用了許多精益管理措施,其中包括:


● 看板管理,拉動式生產模式

● 智能化產線設計按“一個流”型布局

● ECRS(取消、合并、重排、簡化)原則減少八大浪費

● 實現單件流生產

● 機器小型化

● 減少在制品庫存

● 作業標準化(SOP

● 人員多技能培訓

● 制定作業改善制度


通過精益管理思想和相應措施對制造過程進行優化,不但提高了產品制造的質量,提高了產線加工的柔性,同時明顯縮短了產品制造周期,例如在經過精益化產線設計和優化后,縮短了工位節拍的工時,進而明顯縮短了產品加工的周期。


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▲工位節拍精益化效果對比



軟硬一體化方案和服務


為建立西安技師學院智能制造培訓平臺,在產線設計和建設中,按照場地和需求設計并使用包括立體貨架、AGV、CNC設備、工業機器人、自動檢測裝備等硬件裝備,同時通過佰思杰MOMMES)平臺內置的IOT模塊實現智能裝備的互聯互通,完成硬件裝備的監控和數據采集。


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 ▲智能產線軟硬一體化框架


如上圖所示,在智能產線軟硬一體化框架中,MES系統通過PLC實現CNC設備、機器人、自動檢測裝備的監控,同時可以直接通過OPC、Modbus等行業通用通訊協議實現和硬件裝備的互聯互通,從而形成以業務驅動,軟件系統為支撐,硬件裝備為基礎的軟硬一體化智能制造產線。


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▲佰思杰MOM(MES)系統



制造業務場景智能化


按照西安技師學院智能制造培訓平臺的要求,產線完全按照實際生產制造過程設計,貫穿倉庫、物流配送、機加、裝配、包裝等一系列制造業務場景,佰思杰智能制造平臺通過和智能設備的對接,結合精益管理思想,實現制造過程中計劃管理、生產執行、倉儲管理、物流配送、質量檢測、異常過程、設備管控等多個業務場景的智能化,從而實現各個流程的監控、管理和流程閉環。


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▲產線業務流程圖


如上圖所示,產線制造業務場景智能化包括:


● MES系統接收生產訂單后自動根據工藝展開并進行計劃排產,按照生產計劃上線隊列驅動智能立體倉庫進行物料出庫和備料;

● 備料完成后自動調度AGV到對應位置配送物料到工位上;

● 自動加工工位,系統將加工執行程序和工藝參數通過控制系統下發到智能裝備上,指導自動執行和過程數據采集;

● 人工執行工位,通過系統將對應加工任務推送到工位終端設備上,接收任務并通過燈光引導系統指導人工按工步引導作業,并進行過程生產要素的采集;

● 系統監控每個工位的執行狀態,工位執行完成后系統驅動AGV或產線輸送裝置自動將在制品搬運到下一個加工工位;

● 加工完成后產品通過輸送線到在線自動檢測工位,智能化檢測設備通過視覺識別自動識別產品并進行相關質量因素的檢測和信息采集,自動判定并生成合格憑證;

● 總裝線完成最終總裝并通過自動打包機器人完成自動裝箱、打包過程;

● 打包完成的產品由AGV轉運,同時驅動AGV回收空容器

● ……



生產線制造過程自動化


為了建立一個具有先進性的、符合實際制造模式的智能制造產線,我們在西安技師學院智能制造應用人才培訓基地實現了生產線制造過程中多個流程的自動化、智能化,包括機加單元自動化加工、智能化倉儲物流、自動化在線檢測、自動化包裝等多個過程,真正實現了生產線的自動化、智能化、精益化。


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 ▲制造過程自動化


如上圖所示,在西安技師學院智能制造培訓平臺上,我們實現了自動化加工、智能裝配、自動化檢測、智能物流、自動化包裝等自動化、智能化管理。主要體現在以下幾個方面:


● CNC數控設備、自動化上下料,多種類型零件加工

● 快速換型、減少過剩生產

● 數字化工具,自動化工作單元

● 工序合并、減少動作、等待浪費

● 自動化工裝,數字化智能檢測

● 提高檢測效率、直通率提升

● 全自動打包設備

● 減少等待、搬運、動作浪費



智能化、精益化倉儲物流


在設計和規劃倉庫物流管理模式時,西安技師學院和佰思杰聯合項目團隊明確實現倉儲物流過程的信息自動化、精細化管理的目標,通過自動化裝備和精益管理手段,指導和規范倉庫管理、物流配送流程,完善倉庫管理,整合倉庫資源,通過短期投入帶來長遠的價值回報。


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▲智能化立體庫


如上圖所示,通過建立智能化立體庫,實現倉庫數字化管理,物料出庫、入庫、物料庫存信息、物料盤點等倉庫日常管理業務可以實現智能化、自動化、即時化管控。和傳統的倉庫相比,智能化立體庫具有更大的優勢,可以帶來以下的價值:


● 顯著提升倉庫貨位利用率

● 規范作業流程,提高效率和準確性

● 減少人員勞動或無人員勞動

● 降低倉儲SKU的庫存

● 減少倉儲作業相關資源

● 更好保證生產需求的供應

● 提高倉庫作業的靈活性


智能化立體庫進行物料出庫和物料入庫時,系統自動驅動AGV小車進行物料搬運,AGV小車可以按照產線精益物流路線移動到對應位置,將物料搬運至指定的位置。


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▲物流配送AGV小車



面向工業機器人的裝配制造


在西安技師學院智能制造培訓平臺智能產線的設計中,我們運用工業機器人來完成裝配加工過程,實現裝配工位的自動化、智能化作業,技術先進的工業機器人集精密化、柔性化、智能化、軟件應用開發等多種先進制造技術于一體,通過對制造過程實施檢測、控制、優化、調度、管理和決策,可以切實增加產量、提高產品質量、降低制造成本、減少資源消耗和環境污染。


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▲6軸機器人


如上圖所示,西安技師學院智能產線中裝備了6軸工業機器人,此類機器人融合了CCD技術、電動數字擰緊工具、物料供給流水線、輔助智能工裝等多項先進自動化技術,實現裝配過程無人化、作業標準化、柔性化。



在線智能質量檢測


了提高產品質量檢測的效率、準確性和實時性,我們在智能產線中通過自動化智能檢測系統實現產品的機械特性測試、回路電阻測量及絕緣測試等多項質量檢測指標的自動化在線檢測。


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在線智能檢測系統


如上圖所示,產品加工完成后,通過輸送線進入在線智能檢測系統,完成自動定位壓緊,通過識別系統獲取產品信息并下發產品相關的質量檢測信息,驅動檢測裝備進行質量檢測過程,檢測完成后對接檢測裝備實時上傳質量數據。


自動化產品包裝


傳統模式下,產品包裝通常由人工或半人工模式來完成,但是產品包裝效率不高、材料消耗大、出錯率較高、可追溯性不強,在西安技師學院智能制造產線建設中,通過引入自動化產品包裝工位可以有效解決傳統包裝模式的問題。


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自動化產品包裝


在上圖的自動化包裝工位上,通過智能產線尾端自動化包裝裝備完成產品包裝和包裝過程信息識別和采集,相比傳統人工包裝方式,自動化包裝具有更大的優勢,其中包括:


● 實現包裝材料、容器和包裝物品的自動計數

● 待包裝產品自動傳送和成品的自動輸出

● 包裝工藝的自動執行,包裝過程無人化

● 工藝參數的自動控制和自動調節

● 包裝質量的自動檢測和廢品的自動剔除

● 自動完成噴碼、貼標、銷售信息關聯

 ……



智能制造系統應用


通過搭建西安技師學院智能制造培訓平臺,為學院的教學培訓、產線智能化技術應用、精益生產落地和教學課程設計提供了很大的幫助。


教學培訓演示


為方便教學培訓,把產線設計成“一個流”形,增大教學參觀區,教學師生可以繞產線360°旋轉參觀、演示,可以直觀看到整個產線的所有部分,方便在教學研討區對產線的各個系統進行針對性的教學,產線的布局更加合理,產線結構更緊湊,通過系統平臺內置的可視化工具設計并實時展示產線相關信息的看板和報表,使智能制造培訓基地整體的可參觀性和教學性更強。


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智能產線監控中心



產線智能化技術應用


西安技師學院智能產線中,運用多種產線智能化技術,包括工業機器人、智能CNC設備、機器視覺技術、無線射頻識別、AGV、自動打包等多種自動化、智能化技術,真正實現了產線的智能化、自動化運轉。


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▲產線智能化技術



精益生產落地


在智能制造培訓平臺智能產線的基礎上,我們將精益管理思想充分融合到倉庫管理、物流配送、加工制造、裝配、質量檢測和產品包裝等多個制造過程中,實現了精益生產落地,不僅提高了產品制造的質量,提高了產線加工的柔性,同時明顯縮短了產品制造周期,為實際企業制造車間精益管理的研究和實踐提供了有力的支持,精益管理思路包括:


● 生產線布局“一個流” 布局,提升產線運轉效率

● 多AGV獨立路線搬運,減少物流沖突

● 燈光引導作業過程,避免錯裝漏裝

● 產線柔性布置,可根據產能、節拍實時調整

● 單臺生產模式,降低了物料庫存

● 自動化立體倉庫實時監控及管理物料



豐富的教學課程設計


西安技師學院智能制造培訓平臺搭建起來后,為智能制造一線應用型“灰領“人才的培養提供了很大的幫助,學院可以面向智能產線、信息系統、智能物流倉儲、智能檢測設備開設多個豐富的教學課程,通過在智能制造產線中的演示講解、實際操作、管理維護幫助師生更快、更好的進行智能制造的學習和研究。


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▲智能制造教學課程設計