智能制造生產(chǎn)線實訓(xùn)環(huán)節(jié)對場地和設(shè)備要求非常高，很多高校在組織課程的時候往往不具備較大規(guī)模的實訓(xùn)基地，無法容納較多學(xué)生同時參與實訓(xùn)。教學(xué)過程仍然以較為傳統(tǒng)的理論傳輸為主。

1.2 設(shè)備落后

高校實訓(xùn)基地所使用的設(shè)備多是生產(chǎn)制造企業(yè)在使用之后淘汰下來的部分設(shè)備，這部分設(shè)備科技含量較低，并且使用過程無法保障其流暢性，可操作性和學(xué)習(xí)性都相對較低。

2 智能制造生產(chǎn)線實訓(xùn)產(chǎn)品設(shè)計

本設(shè)計方案以汽車輪轂制造為基礎(chǔ)，構(gòu)造了整套適合輪轂生產(chǎn)制造全過程，包含產(chǎn)品確定生產(chǎn)（下單），到產(chǎn)品的初步加工、質(zhì)量檢測、產(chǎn)品裝箱、貼標(biāo)、入庫以及物流等所有環(huán)節(jié)。產(chǎn)品的交易方式不僅僅表現(xiàn)為線下合同交易，借助現(xiàn)階段最火的交易方式——電商平臺交易，用戶基于網(wǎng)絡(luò)即可實現(xiàn)訂單選擇，包含產(chǎn)品的參數(shù)、類型與個數(shù)。訂單簽訂之后，即可對訂單進(jìn)行加工制作。整個系統(tǒng)的構(gòu)造以“工業(yè)4.0”為背景，從中應(yīng)用了大量的現(xiàn)代化智能設(shè)備，結(jié)合現(xiàn)有階段較前沿的智能機(jī)器人、視覺檢測、無線射頻等技術(shù)，力求為高校搭建一個符合學(xué)生們學(xué)習(xí)環(huán)境和接受方式的實訓(xùn)平臺。平臺開始運(yùn)轉(zhuǎn)之后所有的生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)都避免了人為因素在整個過程中發(fā)揮的作用：首先，可實現(xiàn)基于平臺的訂單生成系統(tǒng)線上訂單的落實;訂單完成之后總控臺即可下發(fā)生產(chǎn)指令，各加工單位接受指令之后即可落實相應(yīng)的產(chǎn)品加工工作。加工成品需要進(jìn)行產(chǎn)品合格檢驗，檢驗過程*由設(shè)備實現(xiàn)，并且將檢驗合格的產(chǎn)品直接放入成品區(qū)，不合格的產(chǎn)品將被放入回收區(qū)，生產(chǎn)過程無人干預(yù)。

當(dāng)然，此平臺的設(shè)計初衷是為了加強(qiáng)教學(xué)效果，平臺的各個環(huán)節(jié)可實現(xiàn)自由更換節(jié)奏，由全自動轉(zhuǎn)變?yōu)楦鲉卧獑为?dú)工作，不對彼此產(chǎn)生影響，進(jìn)而方便學(xué)生們學(xué)習(xí)過程的開展。具體流程如圖1所示。

此設(shè)計對象為汽車輪轂生產(chǎn)加工，整合整個產(chǎn)品的下單→加工→質(zhì)檢→分裝→物流等所有過程，實現(xiàn)全過程的無人操作，系統(tǒng)的工作流程如圖2所示。

2.1 訂單生成系統(tǒng)

基于“工業(yè)4.0”的智能制造生產(chǎn)線實訓(xùn)設(shè)計系統(tǒng)可實現(xiàn)訂單在線生成，能夠?qū)崿F(xiàn)在線提供適合客戶需求的個性化服務(wù)，深入了解客戶在產(chǎn)品使用方面的具體要求。兩者之間的交互方式通過使用終端設(shè)備即可實現(xiàn)，系統(tǒng)自身中控系統(tǒng)可實現(xiàn)和客戶終端設(shè)備（手機(jī)、電腦）進(jìn)行交互，客戶基于終端設(shè)備即可對系統(tǒng)中控設(shè)備下達(dá)指令，簡單快捷。

2.2 產(chǎn)品加工過程

智能制造系統(tǒng)中控系統(tǒng)在接收到客戶生成的訂單之后，會首先對倉庫內(nèi)是否有已經(jīng)加工完成的產(chǎn)品進(jìn)行判斷，如存在已經(jīng)加工完成的成品，可直接使用這部分成品。如存在庫存的情況，運(yùn)輸機(jī)器人接收到中控系統(tǒng)發(fā)出的搬運(yùn)指令，可直接將這部分成品搬運(yùn)至運(yùn)輸線上，使其進(jìn)入物流配送系統(tǒng)，系統(tǒng)則自動將所有的成品運(yùn)輸?shù)降攸c[3]。

其次，如中控系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)客戶所需產(chǎn)品在庫房內(nèi)沒有成品，中控系統(tǒng)會及時向總控制臺發(fā)送補(bǔ)充原料庫存提示。智能攜帶位置定位裝置，不同類型的產(chǎn)品所處的位置存在較大差別，具體數(shù)量可通過智能料架上的智能傳感器裝置對所有的記錄裝置進(jìn)行傳送，使其能夠準(zhǔn)確地傳遞中控系統(tǒng)。儲存原料的廠房在滿足生產(chǎn)的基本條件之后，即可由中控系統(tǒng)對其下產(chǎn)品制作的指令[4]。

（1）首先需要對毛坯件進(jìn)行處理，笛卡爾機(jī)器人在接收到訂單之后會取出相應(yīng)的半成品料，并將其放置在對應(yīng)的載具上，中控系統(tǒng)會首先對這部分半成品料的品質(zhì)進(jìn)行判斷，確定半成品料是否能夠達(dá)到繼續(xù)加工的要求。此時，若是能夠達(dá)到基本生產(chǎn)要求的半成品毛坯，即可將其送往下一步生產(chǎn)加工車間，并在其上標(biāo)注專屬的電子標(biāo)簽。

（2）傳送系統(tǒng)在檢測到系統(tǒng)存在半成品工料之后會將智能小車運(yùn)輸?shù)狡渌庸卧校煌瑔卧募庸ぶ噶畈煌?，所生產(chǎn)的產(chǎn)品也不同，不同的產(chǎn)品對應(yīng)了不同的加工工序，而加工工序在使用之前就已經(jīng)被寫入中控系統(tǒng)之中。中控系統(tǒng)接收到某一訂單之后即可根據(jù)產(chǎn)品的類型對相應(yīng)的產(chǎn)品加工區(qū)發(fā)放加工指令，加工中心可根據(jù)指令實現(xiàn)對應(yīng)產(chǎn)品的生產(chǎn)制作。

（3）加工中心處也有搬運(yùn)機(jī)器人，這部分搬運(yùn)機(jī)器人主要是幫助毛料運(yùn)輸小車搬運(yùn)毛料。加工中心處機(jī)器人在接收到毛料之后會將毛料運(yùn)輸?shù)郊庸の恢?，初次加工的主要?nèi)容是對輪轂外形和澆口處進(jìn)行處理，加工完成之后可由搬運(yùn)機(jī)器人將所有的初步加工完成之后的產(chǎn)品放回運(yùn)輸小車上。

（4）運(yùn)輸小車會繼續(xù)對半成品進(jìn)行再次運(yùn)輸，初步加工完成之后的輪轂需要進(jìn)行二次檢測，這一環(huán)節(jié)主要由智能相機(jī)對半成品零部件進(jìn)行判斷，判斷其是否符合基礎(chǔ)加工條件。如初次加工之后的輪轂符合基礎(chǔ)加工條件，可將這部分信息直接在RFID檢測裝置內(nèi)檢測，完成檢測之后寫入信息。無法通過二次檢驗標(biāo)準(zhǔn)的零部件或者加工過程中產(chǎn)生的廢舊零件將會被回收至垃圾箱。檢測合格的產(chǎn)品將自動進(jìn)入到下一工序之中，并由小車將其再次搬運(yùn)到加工中心。

（5）加工中心處二次加工單元的機(jī)器人在接收到運(yùn)輸小車初次加工之后的毛料，會將這一毛料直接搬運(yùn)至二次加工場所，二次加工主要是對輪轂的螺紋孔和氣孔進(jìn)行加工處理，整個搬運(yùn)過程同樣由加工中心處機(jī)器人負(fù)責(zé)，輪轂加工完成之后，再由機(jī)器人將二次加工之后的輪廓搬運(yùn)至運(yùn)輸機(jī)器人上，機(jī)器人再次將加工完成之后的輪轂搬運(yùn)至檢測中心處，對二次加工輪轂質(zhì)量進(jìn)行檢測。

（6）其余加工過程也都是按照這一順序來陸續(xù)完成，加工中心處的不同單元對應(yīng)著不同的加工處理工序，每一次加工處理完畢之后都有檢測系統(tǒng)對于加工處理完畢之后的輪轂進(jìn)行質(zhì)量檢驗，檢驗合格的設(shè)備會在其上標(biāo)注相應(yīng)的標(biāo)識碼，通過標(biāo)識碼即可進(jìn)行下一環(huán)節(jié)的加工或處理，而沒有標(biāo)識碼的產(chǎn)品將進(jìn)行回收處理。

3   結(jié)語

綜上所述，本文構(gòu)架了一整套符合工業(yè)4.0理念的智能制造生產(chǎn)線實訓(xùn)系統(tǒng)，該系統(tǒng)既具備無人操作即可實現(xiàn)生產(chǎn)加工的效能，同樣也可實現(xiàn)獨(dú)立加工的步驟。符合對現(xiàn)階段高校課程教學(xué)所應(yīng)用到的所有條件。同時該系統(tǒng)與工業(yè)4.0理念的極大契合性也決定了該系統(tǒng)不但能勝任教學(xué)環(huán)節(jié)，還可實現(xiàn)實際工作的效能。