校企合作 | 打通“新工科”关键环节(上)

2019/4/16 17:24:46

本文来源:三菱电机自动化中国微信公众号

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“新工科”建设关键

与传统“工科”不同的是,“新工科”强调学科和专业的交叉性、综合性和实用性,建设“新工科”是顺应未来发展趋势的重要战略。什么样的人才是用得上、能创新的未来制造人才?人文、科学和工程教育融合的改革着力点在哪里?

作为”新工科“建设的排头兵,天津大学与三菱电机进行深度合作,敏锐感知行业、企业需求,打通”新工科“建设的关键环节。

实验室建设历程

规划设计

在三菱电机的大力支持下,天津大学电气与自动化实验中心根据高等教育自动化类专业发展及专业实验室建设的规划,从面向创新人才工程实践能力和综合素质培养、面向实际工程设计和生产工艺实现、面向实际生产装备控制和系统功能开发的要求出发,对实验室的功能需求、模拟实际生产的实验装置构成及自动控制系统的组成等进行规划设计。

建设实施

在前期模拟实际生产的设计基础上,三菱电机与天津大学开展以啤酒酿造及灌装、装箱、入库等工艺为模拟对象的“模拟生产线实验装置” 结构部件的具体设计和加工,初步构建了实验室的基本形式与架构,并于2010年8月举行“天津大学—三菱电机自动化实验室揭幕仪式”。

调试与完善

“实验室”通过结合研究生的课题研究、本科生的毕业设计和大学生创新实践计划项目的开展和实施,采用三菱电机控制模块和设备组成控制系统,对建成的模拟生产线实验装置进行调试和试运行,并通过总结、分析调试和运行中出现的相关问题,对实验装置进行反复地改进和完善。

持续升级

在“新工科”背景下的高等教育改革中,“实验室”着重打造智能制造虚拟仿真实验教学平台,通过结合三菱电机“e-F@ctory”的理念,在完成实验室的网络化覆盖的基础上,进一步构建了“三平台、三层次、一体化”的“三三一”虚拟仿真实验教学体系,并获批为“国家级虚拟仿真实验教学中心”。

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01 资源协同

多方协同

“天津大学-三菱电机自动化实验室”自建设以来,多方协同为实验室建设提供帮助:

1. 天津大学校、院两级领导通过各类高等教育教学改革项目、实验室建设项目、实验平台建设项目等大力支持。

2. 三菱电机为“实验室”提供了可编程控制器、伺服系统、HMI人机界面、变频器、多自由度机械臂等控制设备及配件。

3. 啤酒生产设备设计制造企业、机械加工企业、食品生产设备加工企业及虚拟现实软件开发单位热情参与。

实验室建设项目

实验室运行中,立项并承担了各级大学生创新创业训练计划项目、天津市本科教学质量与教学改革研究计划项目、天津大学专业教学实验室平台“985”建设立项实施、本科教学综合改革、本科实验教学改革、研究生创新人才培养等众多项目。

实验室成果

先后完成创新实验教材与实验指导书,并取得授权专利。在“模拟生产线实验装置”建设过程中和建成后,利用该实验平台已完成众多本科、硕士毕业课题;依托所开展的建设与实施工作发表相关各类论文。

02 啤酒制造产线

“实验室”模拟生产线实验装置以啤酒酿造及灌装、装箱、入库等工艺为模拟对象,涵盖过程控制系统、运动控制系统、自动化物流系统等,涉及可编程控制技术、交流伺服驱动技术、人机界面技术、多自由度机械臂技术、网络控制技术、图像识别技术以及自动化物流管理等多领域知识。构建既贴近工业生产实际环境、又符合高等教育教学规律的实践平台。

生产线工艺流程

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模拟生产线实验装置系统由16个工艺分部及2个功能扩展平台组成,包括:模拟啤酒酿制生产工艺过程的制麦、糖化、过滤、发酵、熟化、杀菌、储存等7个分部,模拟啤酒灌装、装箱、入库等生产工艺过程的理瓶、清洗、灌装、封盖、金检、贴标、装箱、移载、入库等9个分部及虚拟仿真实验平台和智能制造中央控制系统平台。

虚拟仿真实验平台

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平台主要实现模拟生产线实验装置的数字化模拟功能。该平台通过在PC机上构建真实设备的3D模型,建立虚拟平台和PLC之间的通讯,实现PLC的真实I/O对于虚拟对象的控制,将虚拟平台的应用作为实际现场设计、调试的前期准备,很大程度的提高了实际实验设备的利用效率。

智能制造中央控制系统平台

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实验室啤酒制造生产线采用三菱电机e-F@ctory智能制造解决方案架构,形成三平台、三层次、一体化的“三三一”教学体系,将智能化产品制造系统、远程交互式虚拟-实体系统、智能服务平台进行一体化管理,实现设备控制层、生产管理层、互联信息层的无缝衔接。在生产现场,将“人”与“机械”以及“IT”互相协调,实现高效、灵活的生产,优化整个供应链,从而实现领先一步的产品制造。

“新工科”建设中实验室的功能发挥及价值增益,后续将深入解析,敬请持续关注!

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