智能制造生產線實訓環節對場地和設備要求非常高，很多高校在組織課程的時候往往不具備較大規模的實訓基地，無法容納較多學生同時參與實訓。教學過程仍然以較為傳統的理論傳輸為主。

1.2 設備落后

高校實訓基地所使用的設備多是生產制造企業在使用之后淘汰下來的部分設備，這部分設備科技含量較低，并且使用過程無法保障其流暢性，可操作性和學習性都相對較低。

2 智能制造生產線實訓產品設計

本設計方案以汽車輪轂制造為基礎，構造了整套適合輪轂生產制造全過程，包含產品確定生產（下單），到產品的初步加工、質量檢測、產品裝箱、貼標、入庫以及物流等所有環節。產品的交易方式不僅僅表現為線下合同交易，借助現階段最火的交易方式——電商平臺交易，用戶基于網絡即可實現訂單選擇，包含產品的參數、類型與個數。訂單簽訂之后，即可對訂單進行加工制作。整個系統的構造以“工業4.0”為背景，從中應用了大量的現代化智能設備，結合現有階段較前沿的智能機器人、視覺檢測、無線射頻等技術，力求為高校搭建一個符合學生們學習環境和接受方式的實訓平臺。平臺開始運轉之后所有的生產制造環節都避免了人為因素在整個過程中發揮的作用：首先，可實現基于平臺的訂單生成系統線上訂單的落實;訂單完成之后總控臺即可下發生產指令，各加工單位接受指令之后即可落實相應的產品加工工作。加工成品需要進行產品合格檢驗，檢驗過程*由設備實現，并且將檢驗合格的產品直接放入成品區，不合格的產品將被放入回收區，生產過程無人干預。

當然，此平臺的設計初衷是為了加強教學效果，平臺的各個環節可實現自由更換節奏，由全自動轉變為各單元單獨工作，不對彼此產生影響，進而方便學生們學習過程的開展。具體流程如圖1所示。

此設計對象為汽車輪轂生產加工，整合整個產品的下單→加工→質檢→分裝→物流等所有過程，實現全過程的無人操作，系統的工作流程如圖2所示。

2.1 訂單生成系統

基于“工業4.0”的智能制造生產線實訓設計系統可實現訂單在線生成，能夠實現在線提供適合客戶需求的個性化服務，深入了解客戶在產品使用方面的具體要求。兩者之間的交互方式通過使用終端設備即可實現，系統自身中控系統可實現和客戶終端設備（手機、電腦）進行交互，客戶基于終端設備即可對系統中控設備下達指令，簡單快捷。

2.2 產品加工過程

智能制造系統中控系統在接收到客戶生成的訂單之后，會首先對倉庫內是否有已經加工完成的產品進行判斷，如存在已經加工完成的成品，可直接使用這部分成品。如存在庫存的情況，運輸機器人接收到中控系統發出的搬運指令，可直接將這部分成品搬運至運輸線上，使其進入物流配送系統，系統則自動將所有的成品運輸到地點[3]。

其次，如中控系統發現客戶所需產品在庫房內沒有成品，中控系統會及時向總控制臺發送補充原料庫存提示。智能攜帶位置定位裝置，不同類型的產品所處的位置存在較大差別，具體數量可通過智能料架上的智能傳感器裝置對所有的記錄裝置進行傳送，使其能夠準確地傳遞中控系統。儲存原料的廠房在滿足生產的基本條件之后，即可由中控系統對其下產品制作的指令[4]。

（1）首先需要對毛坯件進行處理，笛卡爾機器人在接收到訂單之后會取出相應的半成品料，并將其放置在對應的載具上，中控系統會首先對這部分半成品料的品質進行判斷，確定半成品料是否能夠達到繼續加工的要求。此時，若是能夠達到基本生產要求的半成品毛坯，即可將其送往下一步生產加工車間，并在其上標注專屬的電子標簽。

（2）傳送系統在檢測到系統存在半成品工料之后會將智能小車運輸到其他加工單元之中，不同單元的加工指令不同，所生產的產品也不同，不同的產品對應了不同的加工工序，而加工工序在使用之前就已經被寫入中控系統之中。中控系統接收到某一訂單之后即可根據產品的類型對相應的產品加工區發放加工指令，加工中心可根據指令實現對應產品的生產制作。

（3）加工中心處也有搬運機器人，這部分搬運機器人主要是幫助毛料運輸小車搬運毛料。加工中心處機器人在接收到毛料之后會將毛料運輸到加工位置，初次加工的主要內容是對輪轂外形和澆口處進行處理，加工完成之后可由搬運機器人將所有的初步加工完成之后的產品放回運輸小車上。

（4）運輸小車會繼續對半成品進行再次運輸，初步加工完成之后的輪轂需要進行二次檢測，這一環節主要由智能相機對半成品零部件進行判斷，判斷其是否符合基礎加工條件。如初次加工之后的輪轂符合基礎加工條件，可將這部分信息直接在RFID檢測裝置內檢測，完成檢測之后寫入信息。無法通過二次檢驗標準的零部件或者加工過程中產生的廢舊零件將會被回收至垃圾箱。檢測合格的產品將自動進入到下一工序之中，并由小車將其再次搬運到加工中心。

（5）加工中心處二次加工單元的機器人在接收到運輸小車初次加工之后的毛料，會將這一毛料直接搬運至二次加工場所，二次加工主要是對輪轂的螺紋孔和氣孔進行加工處理，整個搬運過程同樣由加工中心處機器人負責，輪轂加工完成之后，再由機器人將二次加工之后的輪廓搬運至運輸機器人上，機器人再次將加工完成之后的輪轂搬運至檢測中心處，對二次加工輪轂質量進行檢測。

（6）其余加工過程也都是按照這一順序來陸續完成，加工中心處的不同單元對應著不同的加工處理工序，每一次加工處理完畢之后都有檢測系統對于加工處理完畢之后的輪轂進行質量檢驗，檢驗合格的設備會在其上標注相應的標識碼，通過標識碼即可進行下一環節的加工或處理，而沒有標識碼的產品將進行回收處理。

3   結語

綜上所述，本文構架了一整套符合工業4.0理念的智能制造生產線實訓系統，該系統既具備無人操作即可實現生產加工的效能，同樣也可實現獨立加工的步驟。符合對現階段高校課程教學所應用到的所有條件。同時該系統與工業4.0理念的極大契合性也決定了該系統不但能勝任教學環節，還可實現實際工作的效能。