校企合作 | 打通“新工科”關鍵環節(上)
http://www.sharifulalam.com 2019-04-16 17:24 來源：三菱電機自動化（中國）有限公司
本文來源：三菱電機自動化中國微信公眾號
“新工科”建設關鍵
與傳統“工科”不同的是，“新工科”強調學科和專業的交叉性、綜合性和實用性，建設“新工科”是順應未來發展趨勢的重要戰略。什么樣的人才是用得上、能創新的未來制造人才？人文、科學和工程教育融合的改革著力點在哪里？
作為”新工科“建設的排頭兵，天津大學與三菱電機進行深度合作，敏銳感知行業、企業需求，打通”新工科“建設的關鍵環節。
實驗室建設歷程
規劃設計
在三菱電機的大力支持下，天津大學電氣與自動化實驗中心根據高等教育自動化類專業發展及專業實驗室建設的規劃，從面向創新人才工程實踐能力和綜合素質培養、面向實際工程設計和生產工藝實現、面向實際生產裝備控制和系統功能開發的要求出發，對實驗室的功能需求、模擬實際生產的實驗裝置構成及自動控制系統的組成等進行規劃設計。
建設實施
在前期模擬實際生產的設計基礎上，三菱電機與天津大學開展以啤酒釀造及灌裝、裝箱、入庫等工藝為模擬對象的“模擬生產線實驗裝置” 結構部件的具體設計和加工，初步構建了實驗室的基本形式與架構，并于2010年8月舉行“天津大學—三菱電機自動化實驗室揭幕儀式”。
調試與完善
“實驗室”通過結合研究生的課題研究、本科生的畢業設計和大學生創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備組成控制系統，對建成的模擬生產線實驗裝置進行調試和試運行，并通過總結、分析調試和運行中出現的相關問題，對實驗裝置進行反復地改進和完善。
持續升級
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平臺，通過結合三菱電機“e-F@ctory”的理念，在完成實驗室的網絡化覆蓋的基礎上，進一步構建了“三平臺、三層次、一體化”的“三三一”虛擬仿真實驗教學體系，并獲批為“國家級虛擬仿真實驗教學中心”。
01 資源協同
多方協同
“天津大學-三菱電機自動化實驗室”自建設以來，多方協同為實驗室建設提供幫助：
1. 天津大學校、院兩級領導通過各類高等教育教學改革項目、實驗室建設項目、實驗平臺建設項目等大力支持。
2. 三菱電機為“實驗室”提供了可編程控制器、伺服系統、HMI人機界面、變頻器、多自由度機械臂等控制設備及配件。
3. 啤酒生產設備設計制造企業、機械加工企業、食品生產設備加工企業及虛擬現實軟件開發單位熱情參與。
實驗室建設項目
實驗室運行中，立項并承擔了各級大學生創新創業訓練計劃項目、天津市本科教學質量與教學改革研究計劃項目、天津大學專業教學實驗室平臺“985”建設立項實施、本科教學綜合改革、本科實驗教學改革、研究生創新人才培養等眾多項目。
實驗室成果
先后完成創新實驗教材與實驗指導書，并取得授權專利。在“模擬生產線實驗裝置”建設過程中和建成后，利用該實驗平臺已完成眾多本科、碩士畢業課題；依托所開展的建設與實施工作發表相關各類論文。
02 啤酒制造產線
“實驗室”模擬生產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、運動控制系統、自動化物流系統等，涉及可編程控制技術、交流伺服驅動技術、人機界面技術、多自由度機械臂技術、網絡控制技術、圖像識別技術以及自動化物流管理等多領域知識。構建既貼近工業生產實際環境、又符合高等教育教學規律的實踐平臺。
生產線工藝流程
模擬生產線實驗裝置系統由16個工藝分部及2個功能擴展平臺組成，包括：模擬啤酒釀制生產工藝過程的制麥、糖化、過濾、發酵、熟化、殺菌、儲存等7個分部，模擬啤酒灌裝、裝箱、入庫等生產工藝過程的理瓶、清洗、灌裝、封蓋、金檢、貼標、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平臺。
虛擬仿真實驗平臺
平臺主要實現模擬生產線實驗裝置的數字化模擬功能。該平臺通過在PC機上構建真實設備的3D模型，建立虛擬平臺和PLC之間的通訊，實現PLC的真實I/O對于虛擬對象的控制，將虛擬平臺的應用作為實際現場設計、調試的前期準備，很大程度的提高了實際實驗設備的利用效率。
智能制造中央控制系統平臺
實驗室啤酒制造生產線采用三菱電機e-F@ctory智能制造解決方案架構，形成三平臺、三層次、一體化的“三三一”教學體系，將智能化產品制造系統、遠程交互式虛擬-實體系統、智能服務平臺進行一體化管理，實現設備控制層、生產管理層、互聯信息層的無縫銜接。在生產現場，將“人”與“機械”以及“IT”互相協調，實現高效、靈活的生產，優化整個供應鏈，從而實現領先一步的產品制造。
“新工科”建設中實驗室的功能發揮及價值增益，后續將深入解析，敬請持續關注！
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