34.南京信息工程大学_虚拟微型智慧工厂模拟实训.pdf

2017 年度示范性虚拟仿真实验教学项目申报表 学 校 名 称 南京信息工程大学 实 验 教 学 项 目 名 称 虚拟微型智慧工厂模拟实训 所 属 课 程 名 称 PLC 及其应用实践 所 属 专 业 代 码 080206 实验教学项目负责人姓名 孙 宁 实验教学项目负责人 18914460185 有 效 链 接 网 址 :8082/smart 教育部高等教育司 制 二〇一七年九月 —2— 填写说明和要求 1.以 Word 文档格式，如实填写各项 2.表格文本中的中外文名词第一次出现时，要写清全称和缩写，再次出现时可以使用缩写 3.所属专业代码，依据《普通高等学校本科专业目录（2012年） 》填写 6 位代码 4.涉密内容不填写，有可能涉密和不宜大范围公开的内容，请特别说明 5.表格各栏目可根据内容进行调整 —3— 1.实验教学项目教学服务团队情况 1-1 实验教学项目负责人情况 姓名 孙宁 性别 男 出生年月 1981.09 学历 研究生 学位 硕士 025-58731276 专业技 术职务 高级实验师 行政 职务 实验中心 主任 18914460185 院系 信息与控制学院 电子邮箱 sunning0908@ 地址 江苏省南京市浦口区宁六路 219 号 邮编 210044 教学研究情况：主持的教学研究课题（含课题名称、来源、年限，不超过 5 项） ；作为第一署 名人在国内外公开发行的刊物上发表的教学研究论文（含题目、刊物名称、时间，不超过 10 项） ； 获得的教学表彰/奖励（不超过 5 项） 。

1、教学研究课题 （1） 《西门子 S7-300 PLC 虚拟仿真软件》 ，江苏省优质仿真实验教学项目江苏省优质仿真实验教学项目，江苏省教育厅，2016 年 9 月，2/9； （2）2016 年 12 月， 《PLC 及其应用实践》 ， “十三五”江苏省高等学校重点教材立项建设项目，2/9； （3） 基于 “南信大教育” 平台的教学资源建设和教学改革研究——以 S7-300 PLC实验为例，南京信息工程大学，2016 年 6 月，主持 （4）《PROTEUS 仿真在微机原理与接口实验教学中的应用》 ， 南京信息工程大学， 2015年 6 月，主持 （5） 《自动化类工具软件的使用训练》 ，南京信息工程大学校级建设基金项目，2017年 6 月，主编 2、教学研究论文 （1） 《多专业联动建设培养信息类特色人才浅议》 《中国校外教育》 ，2013 年 10 月 （2） 《Proteus 仿真在微机原理与接口技术中的应用》 《教育科学》 ，2016 年 2 月 —4— 3、教学奖励 （1）2017 年，江苏省高等教育教学成果奖二等奖， 《研学融合，竞赛引领——自动化类人才创新能力培养探索与实践》 ； （2）2011 年，江苏省高等教育教学成果奖二等奖， 《多专业联动建设，培养具有集成优势的信息类特色人才》 ； （3）2013 年，南京信息工程大学教育教学成果一等奖， 《三位一体、四维递进、协同实践、联动建设》 ； （4）2013 年，第十三届全国多媒体课件大赛三等奖， 《微机原理与接口技术》 ，教育部教育管理信息中心； （5）2016 年,第二届中国“互联网+”大学生创新创业大赛江苏省选拔赛暨江苏省第五届大学生创新创业大赛二等奖 1 项（指导教师） 。

学术研究情况：近五年来承担的学术研究课题（含课题名称、来源、年限、本人所起作用，不 超过 5 项） ；在国内外公开发行刊物上发表的学术论文（含题目、刊物名称、署名次序与时间， 不超不超过 5 项） ；获得的学术研究表彰/奖励（含奖项名称、授予单位、署名次序、时间，不超 过 5 项） 1、学术研究课题 （1）双加热高空湿度探测技术研究，江苏省研究生培养创新工程项目，2013.6-2014.5，主持； （2）基于物联网技术的柔性制造监控系统研究与开发，企事业单位委托科技项目，2011.11-2014.12，主持； （3）基于物联网的沼气生产监测系统，江苏省农业自主创新计划项目2012.7-2015.12，主研； （4）基于物联网与灾害预测技术的气象防灾减灾能力提升研究，中国气象局项目>软科学研究课题，2012.11-2013.12，主研； （5）促进区域经济共同发展的综合研究，江苏省第二次经济普查领导小组办公室/江苏省统计局/江苏省统计学会，2009.11-2010.6，主研 —5— 2、发表的学术论文 （1）Heating Control of Heated Twin Radiosonde Humidity Sensor Based on DMC， Polish Maritime Research (PMR)，1/5，2016-01； （SCIE） （2）Wavelet operational matrix method for solving the Riccati differential equation，Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation，2/4，2/5，2014-03； （SCIE） （3）Continuous Wavelet Transform to Improve Resolution of Overlapped Peaks Based on Curve Fitting，Spectroscopy Letters，3/4，2013-10； （SCI） （4）Magnetic suspension research and design of real-time display based on the internet of things, Advanced Materials Research，1/3，2013.06;（EI） 3、学术研究表彰/奖励 （1） 2016 年， “第四届全国高等学校自制实验教学仪器设备评选活动” 三等奖， 《PLC与自动化对象仿真实验箱》 ，中国高等教育学会。

1-2 实验教学项目教学服务团队情况 序号 姓名 所在单位 专业技术职务 行政职务 承担任务 备注 1 张永宏 南京信息工 程大学 教授 副校长 项目规划 任务分解 2 王介君 南京信息工 程大学 工程师 副科长 开放 实验管理 教学 技术人员 3 周北平 南京信息工 程大学 实验师 资源开发 网站维护 教学 技术人员 4 杨 乐 南京信息工 程大学 高级实验师 组织实施 实验教学 5 赵伟林 南京信息工 程大学 工程师 虚拟仿真 开发制作 教学 技术人员 6 宋公飞 南京信息工 程大学 副教授 实践教学 7 陈逸菲 南京信息工 程大学 讲师 开放 实践教学 教学 服务人员 注：1.教学服务团队成员所在单位需如实填写，可与负责人不在同一单位 2.教学服务团队须有教学服务人员和技术支持人员，请在备注中说明 —6— 2.实验教学项目描述 2-1 名称 虚拟微型智慧工厂模拟实训 2-2 实验目的  了解微型智慧工厂“智能加工、智能拆装、智能分拣、智能仓储、智能 AGV 物流”单元的生产工作流程；  理解微型智慧工厂的各个部分的功能，并能够对微型智慧工厂各单元进行集成、应用；  掌握工业机器人工作原理及应用、基础编程知识、程序编写、模拟仿真及离线编程；  掌握工业机器人应用（焊接、喷涂、分拣、码垛）的集成。

2-3 实验原理（或对应的知识点） 微型微型智慧工厂智慧工厂的的生产生产工艺工艺流程流程: :在 EMS 系统中进行下单，进入到生产计划，设目管理系统中， 选择字母进行生产， 出库， 接收到生产任务后， 立体仓库开始出库，出库一个空托盘到托盘输送线，在输送线上停止，等待字母托盘出库，然后在出库字母托盘到输送线上，字母托盘在输送线上停止，等待拣选，两个托盘均在输送线上停止定位，等待 XY 选料机械手选择字母，根据订单的需要，选料机械手从字母托盘中选择 APTU 几个字母到空托盘中，拣选完毕，输送线的两条皮带分别相反运行，将字母托盘返回立体库，进行入库动作. 将载有字母的托盘输送到输送线的入口处，等待 AGV 小车的到达，AGV 小车到达后，托盘扭转到 AGV 小车的上面，准备向装配单元出发，装有托盘的 AGV 小车经过加工单元（本流程不需要加工） ，到达装配单元拆解，AGV 小车将载着托盘到达装配单元，将托盘输送到装配单元的倍速链流水线上，托盘在倍速链上到达拆解工位，停止运行等待机器人将字母移走，机器人将字母卡片依次从托盘中选出，移到输送线上，空托盘沿着倍速链运行，经过 L 型转弯到达装配工位停止,输送带运行,将字母卡片输送到装配位置等待机器人拍照装配。

工业机器人将传送带的字母选取到空托盘， 并按照订单设定的字母顺序进行摆放，拼好字母的托盘扭转到倍速链出口处等待 AGV 小车到达，准备向下一个单元分拣，AGV 小车载着托盘到达分拣单元在滚筒入水线的入口，托盘进入到流水线上，托盘到达指定的出口处，滚筒流水线的阻挡器启动，将托盘停止在该处举升侧移机构动作，将托盘移出主滚筒线，转入到出口滚筒线上，托盘停在出口滚筒线的出—7— 口处， 等待 AGV 小车到达， 托盘扭转到 AGV 小车上面， 准备到仓储单元入库 入库，AGV 小车载着托盘到达立体仓库处，托盘扭转到输送线，托盘在输送线的入口末端停止，等待立体仓库的堆垛机来取货堆垛机把托盘取走放置在指定的货仓中 相应相应知识点：知识点：  微型智慧工程的概念及生产工艺流程；  工业机器人编程原理；  工业机器人安装调试；  工业机器人应用集成 2-4 实验仪器设备（装置或软件等）  微型智慧工厂虚拟仿真实训教学平台；  智能（带 Android 操作系统） ；  工业机器人控制器、示教器；  HoloLens 头盔 2-5 实验材料（或预设参数等）  微型智慧工厂卡片；  微型智慧工厂-安卓下载 APP 扫描码；  工业机器人客户端 APP(Ar_robot.apk);  机器预装有工业机器人编程软件（Robotmaster） 。

2-6 实验教学方法（举例说明采用的教学方法的使用目的、实施过程与实施效果）  使用目的： 微型智慧工厂是采用先进的物联网技术、自动化技术、网络技术和先进的实验教学理念，将“先进制造” 、 “工业工程”学科与“企业应用”三方面有机地融合与实验教学系统，通过让学生参与实践，在课堂教学现场，感受工业现场，对智能工厂有一个全面的感性认识和理性认识， 以微型智能工厂为入口达到认识工业 4.0 的目的 随着国家对教育投入的逐年增加，高校实验室的设备质量和体量也不断提升，对实验教学和科研支持的能力也不断增加，而随之而来的设备能源的消耗、环境噪声的污染，特别是实验室场地不足等问题越来越突出通过“微型智慧工厂实训教学平台”与“虚拟仿真实训教学平台”相结合，大大提高了学生对智慧工厂认知的自主性，两者结合而具有以下五方面优势： （1）可以减少硬件资金的投资；微型化使得动力及机械结构尺寸大幅降低,材料及加工成本较低,同时运输及包装费用也相应减少,硬件成本可以减少约 50% —8— （2）节省占地空间：微型化与大型设备空间相比，可减少约 70%的设备占地空间 （3）降低能耗：由于动力大幅降低，用电量及用气量也大幅减少，能源消耗可以较少约 80%。

（4）提高安全性：大型设备载荷大，运动部件重量大，安全性要求高微型化产品载荷小，运动要求低，设备故障对人体的危害性小，便于教学及科研动手操作，真正达到教学与科研的工程目的 （5）提升学生学习自主性：学生可以通过虚拟仿真平台，提前了解微型智慧工程的组成、各单元功能以。