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海克斯康智能制造综合教学平台系统

作者：甄明吉
来源：《智能制造》2020年第11期

摘要：海克斯康智能制造综合教学平台系统是针对学校教学实践而建设的既能满足学校教
学实训，又能满足科研、生产和社会培训需要的一站式综合实践平台。该平台包括设计仿真、
仓储物流、加工制造、质量检验、MES系统、数据管理与分析、信息与控制系统和数据展示
等智能制造领域的全部要素，可根据教学需求进行灵活组线，贴近工业化生产，有利于学生参
与和实践教学。

关键词：智能制造；仿真；仓储物流；质量检验；MES系统

系统概况及建设目标1

本教学平台系统从学校的实际需求出发，围绕“工业4.0”及“中国制造2025”进行项目方案
设计。

系统建设的目的1.1

（1）以智慧工厂和智能制造为主题，为学校建设一个智能制造综合教学平台系统。

（2）确保项目既能满足学校教学实训，又能满足科研、生产和社会培训的需要，为产学
研提供一站式综合实践平台。

（3）努力建设成在全国具有标杆意义的“智能制造工厂”。

系统1.2具有的技术亮点

本系统包括设计仿真、仓储物流、加工制造、质量检验、MES系统、数据管理与分析、
信息与控制系统和数据展示等模块，包含智能制造领域的全部要素，是一个较为完整的标准数
字化自动生产系统，同时也是一个内容丰富的教学应用系统。

（1）该系统可承担数据采集与分析、生产任务一键式下发、生产信息化实时显示（数字
化生产看板系统）、设备状态实时监控等任务，可有效地实现制造层与计划层的信息交互。同
时实现了工业软件系统和智能机器设备的软硬结合，从本质上实现了人机一体化。

（2）可以根据教学、生产需求，进行灵活组线，满足多品种、小批量精密机械零部件的
柔性制造需求。
（3）安全防护等级高：系统配置安全光栅、上下料安全光栅、安全门锁和位置传感器等
安全防护装置，确保系统和人身安全。

（4）所有的单元设备均可进行单项教学和部分系统联机教学，有利于学生的广泛参与和
实践教学活动的开展。

（5）系统虽为教学系统，但所有单元设备乃至整个系统都采用了标准工业级装备和集成
技术，非常贴近工业化生产配置。

（6）共有15个功能模块，可用于教学演示。该系统还设有教学功能区。

硬件系统总架构2

硬件系统主要包括立体仓储与物流系统、加工制造执行系统、六轴机器人及导轨系统、测
量系统、安全与防护和教学功能区，如图1所示。

系统总体3层级架构、信息流总架构

系统总体层级架构图如图2所示，共分为三个层级架构，分别为设备层、控制层和MES
执行层。

智慧工廠方案信息流总架构如图3所示。

构建真正意义上的“工业4.0”新型工作模式，使整个柔性制造系统既源于生产实际、又符
合教学规律要求，便于教师带领学生开展多项专业教学实验。

立体仓储与物流系统4

自动化立体仓库在国内各行业得到越来越广泛的应用和迅猛发展，成为企业现代物流系统
的重要组成部分，具有节约用地、减轻劳动强度、避免货物损坏或遗失、消除差错、提高仓储
自动化水平及物流效率等诸多优点。

立体仓储与物流系统（图4）主要包括高层立体货架、升降堆垛机、AGV输送系统、
AGV接货平台、AGV充电站、AGV调度系统和监控系统和智能仓库实时管控系统。
（1）高层立体货架（图5）。

根据加工零点的特点，系统采用低层立体库，总高度约3m。系统采用单元货格式立体
库，设有自动叉车。

（2）升降堆垛机。

升降堆垛机是一个在立体仓库货架内搬运物品的专用机械设备，可进行横向与纵向两个方
向的快速移动，并配有前后伸缩的货叉平台。
通动移动货叉平台可以到立体仓库的任意一个库位，从而可以实现快速将工件从货架中取
出或存入。

升降堆垛机具有如下特点：具有过电流和过热保护装置，拥有堆垛机寻址控制系统；以总
线通信方式与上位机通信，可与ERP、WMS管理软件实现无缝对接；在堆垛机的控制面板上
设有自动/单机开关以选择工作方式；在手动方式上，用户可使用操作面板上的相应按钮直接
控制堆垛机的水平运动；载货台的上下升降及货叉的左右伸缩功能方便了用户的安装调试和维
修。

（3）AGV输送系统。

本系统采用磁导式AGV小车，以便完成自动接货、卸货及运输。其主要特点有：速度
快、噪声小、效率高、故障率低和寿命长。智能制造示范车间AGV小车的输送路线如图6所
示。

（4）AGV接货平台。

本系统配置有AGV接货平台，置于各个设备正前方，用于暂时存放AGV机器人放置的
物料托盘。

各设备在成线加工时，可以从接货平台上直接取料到对应设备中进行作业，加工完成后物
料由移动机器人放回接货平台。

AGV机器人会根据任务管理系统的指令将加工完成的物料搬运到下一个站点。

在每一个设备前方都设有AGV接货平台，当