1、数 字 化 工 厂在 应 用 型 高校 中 的 推 广 于欢 沈 阳 工学 院 摘 要： 提出了将数字化工厂在应用型高校中进行推广的必要性, 以及数字化工厂在高 校中建立的原则、 构成元素等。 以数字化工厂作为智能实验室, 以培养企业需要 的、适应自动化生产设备、智能制造的专业技能人才。 关键词 ： 应用型高校; 数字化工厂; 智能实验室; 随着现代工业发展的自动化程度不断提高, 数字化生产已逐渐成为当今工厂生 产制造的主流趋势。海尔、华为等知名企业早在 2000 年前就已经开始建立各自 的数字化工厂。 最近几十年, 伴随着国际竞争的加剧, 以及我国制造业人工成本 持续不断的上升, 对设备的生
2、产效率、 制造成本、 生产产品质量等环节的要求节 节攀升, 制造业作为我国国民经济支柱产业, 已经进入转型升级期, 并越来越 重视数字化工厂的建设。 而应用型高校是在新的高等教育形势下构建 满足和适应经济与社会发展需要的 新的学科方向, 其核心是实践教学, 并与企业接轨。 因此在应用型高校中建立数 字化工厂势在必行。 1 高校建立数字化工 厂的必要性 打造高校智能制造实验室, 是对接“中国制造 2025”的必要途径, 同时也是培 养未来制造人才的需求, 提供教职员工进行有效科研的根据地。 1.1 教学 需要 智能制造涵盖机械、 电类、 计算机、 物流、 管 理等多个领域, 智能制造实验室可 完
3、全服务于高校机械类专业, 电类、 计算机类专业, 管理类专业的实践教学。 智 能制造实验室既能保证实践教学有序开展, 又能提高相关专业的品牌影响力, 培养现在紧缺及未来需要的高层次应用型人才。 1.2 科研 需要 智能实验室既能满足实践教学需要, 又能为相关专业提供科研课题及对外加工 服务, 集生产、 教学、 科研于一体, 坚持走产、 学、 研结合的建设方针。 承担地 方政府、 企业的设计、 制造任务, 使师生共同参与, 提高教师科研能力, 保证学 生有大量的实际工程经验。 2 高校数字化工厂的 建立原则 为保证数字化工厂建立后能够被高效率的使用, 高校数字化工厂的建设应遵循 一定的原则。 首
4、先, 构建既能满足教学, 又能满足科研需要, 实现校企合作, 为企业提供培 训条件的综合性、开放性实验室。 其次, 通过实验室的建设, 促进学校各相关专业以及各相关学科实践教学体系 的改革, 提高应用型高校的实验教学水平, 及实验开出率。 使实验室的用途不仅 局限于能够实现基础性实验与验证性实验, 还要能开展综合性实验与创新性实 验。 使应用型高校的学生能更加全面、 深入地了解、 认识本专业核心知识和关键 技术, 从而使学生的知识结构更加贴近社会与企业的实际需求, 实现应用型本 科院校的专业人才培养与制造类企业需求的无缝衔接 。 再次, 通过实验室的建设, 推动专业类科研项目的开展。智能型实验
5、室的建立, 不仅能为专业教师的科研和学生的科技创新活动提供良好的平台, 更能推动专 业创新实验项目的发展, 加强各院校学生专业实践技能的培养, 提高就业率。 3 高校数字化工厂的 构成 在生产线生产综合过程集成控制平台基础上, 面向加工生产过程, 运用物联网 等先进技术, 通过对车间的人、 机、 料、 法、 环等要素的在线监控、 智能分析处 理和展示, 实现车间的协调运作和精细化管理。具体目标包括: (1) 均衡化和精细化生产; (2) 生产和物流过程的透明 化和可视化; (3) 制造资源的组织和调度优化; (4) 全面质量管理和追溯; (5) 车间活动的智能分析。 数字化工厂建设初期, 实验
6、室的构成元素主要包括三个方面: (1) 设备层: 根据校企合作生产的工件类型, 选择相应的机床种类。 为使生产过程自动化程度 高, 所用设备包括数控机床、 机器人、 识别设备、 检测设备、 自动料仓、AGV 小 车、实验台、刀具管理系统、工装管理系统等; (2) 控制层: 控制层主要指数字化车间的监控系统等, 系统在为设备 (机床) 操作者提供方 便快捷服务 (数控程序的编制、 加工状态的监控 等) 的同时, 亦可让管理人员能 够实时、精确地掌握车间的工作状况 (机床的运行等) , 可显著提高工作效率。 (3) 管理层: 在生产线生产综合过程集成控制平台的基础上, 面向加工生产过程, 运用物联
7、 网等先进技术, 通过对车间的人、 机、 料、 法 等要素的在线监控、 智能分析处理 和展示, 实现车间的协调运作和精细化管理。 MES 系统和 ERP 系统是现在使用较为广泛的车间管理系统。 MES 系统 (制造执行系统) 可以为企业提供包括制造数据管理 (MDM) 、生产计 划排程管理、生产调度 (组织执行生产进度计划) 管理、库存管理、质量管理 (QM) 、 人力资源管理、 工作中心/设备管理、 工具工装管理、 采购管理、 成本管 理、 项目看板管理、 生产过程控制、 底层数据集成分析、 上层数据集成分解等管 理模块, 通过MES 系统的有效控制, 为企业打造一个扎实、 可靠、 全面、
8、可行的 制造协同管理平台。 ERP 是针对物资资源管理、 人力资源管理、 财 务资源管理、 信息资源管理所集成 的一体化企业管理软件。ERP 系统是一个在整个企业范围内应用的、 高度集成的 管理系统。 企业数据在各部门的业务系统之间能够进行高度共享, 所有源数据只 需在某一个系统中输入一次, 能够保证数据的一致性。 对企业内部的业务流程和 管理过程进行了全面优化, 主要的业务流程实现了高度的自动化。 高校数字化工厂的建立可在原有厂房的基础上进行改造, 改造的同时要注意车 间布局的规划。 生产车间的布局是将生产加工设备, 物流运输设备, 物料存储设备, 通道精益 生产元素等制造资源按照合理布局的
9、方式放置在一个有限空间内的过程。 合理的 车间设备布局不仅能够节约大量的物料运输费用, 而且能够提高设备使用效率。 4 结语 企业在当前激烈竞争的时代环境下, 需要适时的进行产业升级, 在这个过程中 需要大量的复合型高技术技能人 才。 应用型本科院校建设数字化工厂能够解决企 业中存在的这个问题。 利用数字化工厂智能实验室, 使学生认识、 理解数字化工厂的生产模式, 并学会相关软件、 设备的使用, 不仅可以为企业培养相关的高技 能人才, 还能逐步提升我国的智能制造水平。 参考文献 1 郝静.面向“中国制 造 2025” 的高校数字化工厂实践平台建设研究J.南通 航运职业技术学院学报, 2016, 15 (3) :54-56. 3 李志东.数字化制造 车间系统构建J.一重技术, 2011 (2) :27-30.
