实现工业 4.0 和中国智造 2025 战略必须具有工业互联网的体系构架，在国务院召开的《深化“互联网+先进制造业”发展工业互联网的指导意见》中，明确将构建网络、平台、安全三大功能体系作为其重点任务。

   网络化和信息化的工业现场设备（包括数控设备、PLC 定制设备等各种工业现场使用的设备）的现场互联互通的方式，是实现工业 4.0 的必经之路。为适应工业 4.0 及中国智造 2025 战略对人才的需求，学校需要搭建设备联网环境，使学生了解和进一步掌握工厂设备互联互通、数据采集及分析、监测控制等所需技能和方法，并为今后实现全自动化智能化生产线提供实践支撑。

   制造领域的各类别在校生是今后先进工业制造的主力军，学校需为学生提供与时俱进的符合智能制造企业人才需求的学习实训环境。设备网络化和信息化实践平台的建设是为师生搭建一个供师生教与学、掌握制造业前沿技术不可缺少的环境。

   然而，毕竟学校不是企业。首先很难具备生产环境的真实场景， 特别是那些非机械却与智慧制造息息相关的专业和方向，例如，电子信息、通讯、软件等，更是如此。其次，无论从人身安全或教学安排，很难将学生长期放在真实的工厂或类似现场。另外，真实的车间环境带来另外一个问题是弹性较差，老师或学生很难就现场进行定制化或个性化调整和修改。同时，教学的透明化和步骤实例化也是真实现场难以满足的。

   我们提供的室内工业互联网实训环境从学校实际出发，通过在室内而不是车间环境打造工业互联网的学习实践环境。有以下特点：

a) 真实手段：环境提供的互联互通手段与真实场景中所用是一致的；

b) 模拟通讯：对于那些无法搬入室内的大型设备，如市场占有量较高的法兰克加工中心和 ABB 机器人，使用“拳头大”的自研设备 100%模拟其加工数据和网络通讯协议，与真实采集控制无异（例如，即使采用法兰克厂家的采集系统 Focas，或 ABB 官方的 SDK，也可正常采集控制）；

c) 扩展接入：除了配置法兰克数控、ABB 机器人仿真外，支持实际接入各种（小型的）PLC、AGV 小车和其它各型传感设备，组建更为复杂的工业物联网；

d) 组态应用：通过虚实结合，教师和学生可以任意组合应用场景，通过二次开发平台扩展应用，达到更高程度的教学和科研体验。

1.FANUC Series 0i 仿真系统

   FANUC Series 0i 仿真系统软件是结合机床厂家实际加工制造经验与高校教学训练一体所开发的。该系统包括多款控制面板，具有编程和加工功能。FOCAS SDK和 DW SDK两种SDK包适用于 FANUC 的操作软件，均可直接用于 FANUC机床，或通过DW-28亦可用于FANUC仿真系统。学生通过在PC机上操作软件，能在很短的时间内掌握系统数控车床、数控铣车及加工中心的操作，可手动编程或读入CAM数控程序加工。教师通过网络教学，可随时获得学生当前操作信息。

2.ABB 6  轴机器人仿真

   工业机器人仿真软件真实感强，采用目前工业机器人主流模型，包括几种常见的品牌型号：ABB IRB120、ABB IRB140、ABB IRB1410、ABB IRB1600。每个模型具有不同的末端执行器工具，支持 ABB 6 轴串联，可实时切换机器人模型，显示六自由度变换矩阵。工业机器人操作实验可以进行机器人的滚动、俯仰、偏转等，使用者可以用关节模式和直角坐标系模式来移动机器人模型，参照和显示 TOOL 坐标系、BASE 坐标系、WORLD 坐标系等。PC SDK 和 DW SDK 两种SDK 包适用于 ABB 机器人操作软件，均可直接用于 ABB 机器人。

3.质量监控单元

   用视觉识别和 AI 人工智能方式甄别产品质量是智慧制造的重要组成部分。视觉识别，特别是引入人工智能的自动检测。无论在成本、精度，亦或速度方面，具有绝对优势, 在未来将取代质检员进行产品检验。处理得当的算法和设备支持，可以提升检测正确率达 97%及更高。最终目标是实现不亚于甚至超过人类的辨别能力,准确性接近 100%。
   本质检单元提供的环境支持视觉和 AI 人工智能两块的教学和研究开发。 利用特有的二次开发平台和既有的样例库，可以让老师和学生较大范围地拓展应用领域，深入体会智能质检的精髓和特质。

4.扩展传感模块

   工业或商业场合涉及到的设备和传感器件类型是五花八门的。除了前面的数控和机器人外，还有可能是 PLC、I/O 输入输出、工业现场总线通讯、电子计量 / 测量仪、电表、 甚至空调等等。实际上，扩展的部分也包括其它的通讯手段，如 WiFi、蓝牙、Zigbee 等。也可能是其它的软件系统，如 ERP、MES 等。无论如何，系统配置也能满足接入这些接口。由于这些设备或传感部件，或者现场已经配置了，或者因为较小可以外购配置，因此可丰富工业物联网的应用内容。

5.AGV  小车

   AGV 作为现代自动化物流系统中的重要物流装备，是一种以电池为动力，装有非接触式导向装置的无人驾驶小车。其主要功能是在计算机控制下，通过复杂路径将物料按一定的停位精度送到指定位置上。它能接受中心计算机的调度指令，按照命令指令进行工作。把从各工位存取货状况、环境状况等信息返回给中心计算机，使中心计算机能有效的对其进行控制和管理。

6.联网采集控制

   联网采集和控制是智慧制造的重要基础部分。联网采集和控制，首先需要将各个设备和节点联通起来，消除孤岛和死角。其次，要能兼容各种异构系统的上传下达。例如，与 ERP、MES 等的接口融合等。另外，在实践当中，二次开发、易于集成和安全性，对于应用也是至关重要的。
   本部分是基于我们专业的硬件产品和软件二次开发暨部署平台 Smartagent展开的：
             * 多种通讯接口、多种协议和设备的自然接入;
             * 安全传输和控制；
             * 可扩展
             * 易于集成
             * 可用性强
             * 易于设计交互界面
             * 支持众多标准，包括那些诸如 OPC UA, MQTT 应用层标准
             * 跨平台部署（支持 Windows、Linux、MacOS、Android、iOS、Embedded Linux 等）
             * ……

7.MES 系统

   MES(Manufacture Execution System)系统是由 B/S 构架支持的一个商业化可用的平台。作为教学用，需要将它们部分剥离打碎，穿插到各个终端节点上，以便学生在现场实习时自然而不是刻意地领会到 MES 的功能效用。

8.组合应用

   智慧制造是一个复杂庞大的系统工程，不可避免的会遇到各种复杂的应用场景。解决方案采用了虚实结合的构建方式，从基础上就支持构建各种可能的复杂场景。如果有足够时间和耐心的话，应用的仿真甚至实作并不受太多限制。组合应用的目标就是基于上述的平台内容，搭建各种可能的应用场景和实况。其中，有些部分是我们在系统中已经提供了，而有些则可以由教师或学生自行构筑。

• FANUC 数控编程

• ABB 机器人控制实践

• 部件识别码编码实践