模擬啤酒自動化生產(chǎn)線

　　近年來國家和各高校加大了對實踐教學(xué)環(huán)境建設(shè)的投入。重點建設(shè)了一批綜合性實驗平臺，使學(xué)生實驗(實踐)課的條件得到了改善。隨著高等院校工程教育改革不斷深入以及“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”的實施，前期取得的建設(shè)成果已不能滿足新形勢需要。尤其是集中性實踐環(huán)節(jié)內(nèi)容還不夠豐富，學(xué)生選擇空間較小。尤其是大學(xué)生生產(chǎn)實習(xí)的條件非常嚴(yán)峻。生產(chǎn)(畢業(yè))實習(xí)是本科生必修內(nèi)容，是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新精神和實踐能力的重要教學(xué)環(huán)節(jié)。通過生產(chǎn)(畢業(yè))實習(xí)的鍛煉，可以使學(xué)生了解社會，獲得與本專業(yè)有關(guān)的實際知識，鞏固所學(xué)理論知識，培養(yǎng)實際工作能力和專業(yè)技能，并促使學(xué)校教育與社會教育更好的結(jié)合起來。

　　當(dāng)前，由于企業(yè)管理體制的變化，對于接待大學(xué)生實習(xí)的態(tài)度也發(fā)生了變化，學(xué)生生產(chǎn)(畢業(yè))實習(xí)一般以參觀為主，不能深入工程實際進(jìn)行分析、設(shè)計、調(diào)試，將課堂上學(xué)到的理論知識應(yīng)用于對實際工程的解剖。在德國，工程師教育體現(xiàn)在培養(yǎng)方案中，學(xué)生有完善的企業(yè)實習(xí)環(huán)境，法律規(guī)定企業(yè)有責(zé)任把學(xué)生培養(yǎng)成工程師作為自己義務(wù)。同時德國高校校內(nèi)也建有完善的實習(xí)基地，我們的現(xiàn)狀距先進(jìn)國家有較大差距。此外，“卓越工程師教育培養(yǎng)計劃”提出“遵循工程的創(chuàng)新特征，大力推進(jìn)工程教育的人才培養(yǎng)模式改革。學(xué)生的學(xué)習(xí)包括在校內(nèi)和企業(yè)兩個學(xué)習(xí)階段。校內(nèi)學(xué)習(xí)要以強(qiáng)化工程實踐能力、工程設(shè)計能力與工程創(chuàng)新能力為核心。重構(gòu)課程體系和教學(xué)內(nèi)容。加強(qiáng)跨專業(yè)、跨學(xué)科的復(fù)合型人才培養(yǎng)。著重推動基于問題的學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)等多種研究性學(xué)習(xí)方法，加強(qiáng)學(xué)生創(chuàng)新能力的訓(xùn)練。”如何將上述理論付諸于實踐?建設(shè)校內(nèi)外結(jié)合的本科生實踐教育基地，構(gòu)建貼近工程實際、貼近行業(yè)的模擬實踐平臺是一個理想的選擇。

　　為實現(xiàn)上述目標(biāo)，天津大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院與三菱電機(jī)自動化(中國)有限公司聯(lián)合共建了天津大學(xué)--三菱電機(jī)實驗室。構(gòu)建了面向高等學(xué)校電氣信息類學(xué)生綜合實踐平臺--模擬啤酒自動化生產(chǎn)線。(見系統(tǒng)效果圖)

　　模擬啤酒自動化生產(chǎn)線可以按照啤酒釀造及灌裝、裝箱、入庫等工藝要求整體運行。生產(chǎn)線設(shè)計包含了制麥、糖化、過濾、發(fā)酵、熟化、殺菌、儲存、理瓶、清洗、灌裝、封蓋、金檢、貼標(biāo)、裝箱、移載、入庫等生產(chǎn)工藝過程。從工業(yè)自動化專業(yè)的角度分析，生產(chǎn)線涵蓋了過程控制系統(tǒng)、運動控制系統(tǒng)、以及自動化物流系統(tǒng)。(見控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖)

　　涉及到可編程控制技術(shù)、交流伺服驅(qū)動技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)、多自由度機(jī)械臂技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)、以及自動化物流管理等多領(lǐng)域知識。

　　同時還構(gòu)建了三層計算機(jī)控制網(wǎng)絡(luò)(見拓?fù)鋱D)

　　整條生產(chǎn)線有十七個分部組成，可同時容納一個班的學(xué)生同時上課。各分部之間既有緊密的聯(lián)系，又可相對獨立。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計具有開放性和可擴(kuò)展性。

　　在這個實踐平臺上，大學(xué)生可以多人合作對模擬生產(chǎn)線控制系統(tǒng)系統(tǒng)進(jìn)行分析、設(shè)計、調(diào)試。包括各工藝分部軟、硬件的設(shè)計、調(diào)試，整體設(shè)計、調(diào)試，最終完成生產(chǎn)工藝的全過程。學(xué)生可以進(jìn)行在企業(yè)不能完成的工作。是“基于問題的學(xué)習(xí)、基于項目的學(xué)習(xí)、基于案例的學(xué)習(xí)的研究性學(xué)習(xí)方法”的最好實踐。該系統(tǒng)可實現(xiàn)典型生產(chǎn)過程的建模、檢測、過程控制等實驗。還可以增加一些研究性內(nèi)容,例如基于圖像識別技術(shù)的裝箱控制策略分析、三菱伺服系統(tǒng)控制策略優(yōu)化、啤酒自動化生產(chǎn)線可視化系統(tǒng)構(gòu)建等。

　　作品名稱： 模擬啤酒自動化生產(chǎn)線

　　學(xué)校或單位：天津大學(xué)