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校企合作 | 打通“新工科”關鍵環節(上)

2026-04-07 11:28:19

本文來源:三菱電機自動化中國微信公眾號

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“新工科”建設關鍵

與傳統“工科”不同的是,“新工科”強調學科和專業的交叉性、綜合性和實用性,建設“新工科”是順應未來發展趨勢的重要戰略。什麼樣的人才是用得上、能創新的未來製造人才?人文、科學和工程教育融合的改革著力點在哪裏?

作為”新工科“建設的排頭兵,天津大學與三菱電機進行深度合作,敏銳感知行業、企業需求,打通”新工科“建設的關鍵環節。

實驗室建設曆程

規劃設計

在zai三san菱ling電dian機ji的de大da力li支zhi持chi下xia,天tian津jin大da學xue電dian氣qi與yu自zi動dong化hua實shi驗yan中zhong心xin根gen據ju高gao等deng教jiao育yu自zi動dong化hua類lei專zhuan業ye發fa展zhan及ji專zhuan業ye實shi驗yan室shi建jian設she的de規gui劃hua,從cong麵mian向xiang創chuang新xin人ren才cai工gong程cheng實shi踐jian能neng力li和he綜zong合he素su質zhi培pei養yang、麵向實際工程設計和生產工藝實現、麵向實際生產裝備控製和係統功能開發的要求出發,對實驗室的功能需求、模擬實際生產的實驗裝置構成及自動控製係統的組成等進行規劃設計。

建設實施

在前期模擬實際生產的設計基礎上,三菱電機與天津大學開展以啤酒釀造及灌裝、裝箱、入庫等工藝為模擬對象的“模擬生產線實驗裝置” 結構部件的具體設計和加工,初步構建了實驗室的基本形式與架構,並於2010年8月舉行“天津大學—三菱電機自動化實驗室揭幕儀式”。

調試與完善

“實驗室”通過結合研究生的課題研究、benkeshengdebiyeshejihedaxueshengchuangxinshijianjihuaxiangmudekaizhanheshishi,caiyongsanlingdianjikongzhimokuaiheshebeizuchengkongzhixitong,duijianchengdemonishengchanxianshiyanzhuangzhijinxingtiaoshiheshiyunxing,bingtongguozongjie、分析調試和運行中出現的相關問題,對實驗裝置進行反複地改進和完善。

持續升級

在“新工科”背景下的高等教育改革中,“實驗室”著重打造智能製造虛擬仿真實驗教學平台,通過結合三菱電機“e-F@ctory”的理念,在完成實驗室的網絡化覆蓋的基礎上,進一步構建了“三平台、三層次、一體化”的“三三一”虛擬仿真實驗教學體係,並獲批為“國家級虛擬仿真實驗教學中心”。

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01 資源協同

多方協同

“天津大學-三菱電機自動化實驗室”自建設以來,多方協同為實驗室建設提供幫助:

1. 天津大學校、院兩級領導通過各類高等教育教學改革項目、實驗室建設項目、實驗平台建設項目等大力支持。

2. 三菱電機為“實驗室”提供了可編程控製器、伺服係統、HMI人機界麵、變頻器、多自由度機械臂等控製設備及配件。

3. 啤酒生產設備設計製造企業、機械加工企業、食品生產設備加工企業及虛擬現實軟件開發單位熱情參與。

實驗室建設項目

實驗室運行中,立項並承擔了各級大學生創新創業訓練計劃項目、天津市本科教學質量與教學改革研究計劃項目、天津大學專業教學實驗室平台“985”建設立項實施、本科教學綜合改革、本科實驗教學改革、研究生創新人才培養等眾多項目。

實驗室成果

先後完成創新實驗教材與實驗指導書,並取得授權專利。在“模擬生產線實驗裝置”建設過程中和建成後,利用該實驗平台已完成眾多本科、碩士畢業課題;依托所開展的建設與實施工作發表相關各類論文。

02 啤酒製造產線

“實驗室”模擬生產線實驗裝置以啤酒釀造及灌裝、裝箱、入庫等工藝為模擬對象,涵蓋過程控製係統、運動控製係統、自動化物流係統等,涉及可編程控製技術、交流伺服驅動技術、人機界麵技術、多自由度機械臂技術、網絡控製技術、圖像識別技術以及自動化物流管理等多領域知識。構建既貼近工業生產實際環境、又符合高等教育教學規律的實踐平台。

生產線工藝流程

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模擬生產線實驗裝置係統由16個工藝分部及2個功能擴展平台組成,包括:模擬啤酒釀製生產工藝過程的製麥、糖化、過濾、發酵、熟化、殺菌、儲存等7個分部,模擬啤酒灌裝、裝箱、入庫等生產工藝過程的理瓶、清洗、灌裝、封蓋、金檢、貼標、裝箱、移載、入庫等9個分部及虛擬仿真實驗平台和智能製造中央控製係統平台。

虛擬仿真實驗平台

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平台主要實現模擬生產線實驗裝置的數字化模擬功能。該平台通過在PC機上構建真實設備的3D模型,建立虛擬平台和PLC之間的通訊,實現PLC的真實I/O對於虛擬對象的控製,將虛擬平台的應用作為實際現場設計、調試的前期準備,很大程度的提高了實際實驗設備的利用效率。

智能製造中央控製係統平台

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實驗室啤酒製造生產線采用三菱電機e-F@ctory智能製造解決方案架構,形成三平台、三層次、一體化的“三三一”教學體係,將智能化產品製造係統、遠程交互式虛擬-實體係統、智能服務平台進行一體化管理,實現設備控製層、生產管理層、互聯信息層的無縫銜接。在生產現場,將“人”與“機械”以及“IT”互相協調,實現高效、靈活的生產,優化整個供應鏈,從而實現領先一步的產品製造。

“新工科”建設中實驗室的功能發揮及價值增益,後續將深入解析,敬請持續關注!

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