文/郭聯(lián)金，周 晶 東莞職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造學(xué)院 陳澤群 廣州高譜技術(shù)有限公司

近年來(lái)，制造業(yè)不斷往數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化方向發(fā)展。機(jī)電裝備的設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試的復(fù)雜度也隨之增加。設(shè)備產(chǎn)品的設(shè)計(jì)缺陷容易導(dǎo)致難以預(yù)測(cè)的運(yùn)行故障，故復(fù)雜機(jī)電設(shè)備的研發(fā)成為當(dāng)前智能制造的重點(diǎn)和難點(diǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，機(jī)電裝備從研發(fā)到進(jìn)入市場(chǎng)，系統(tǒng)缺陷及錯(cuò)誤修正所耗費(fèi)的時(shí)間，占據(jù)高達(dá)70%的生產(chǎn)周期。傳統(tǒng)機(jī)電產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)是一個(gè)多級(jí)串聯(lián)、逐級(jí)遞進(jìn)的過(guò)程，如圖1所示。在工程設(shè)計(jì)階段，機(jī)械、電氣、自動(dòng)化各部分的設(shè)計(jì)順序和執(zhí)行相互獨(dú)立。由此使得機(jī)械產(chǎn)品的設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，問(wèn)題修正次數(shù)多，研發(fā)成本高。數(shù)字孿生將多學(xué)科協(xié)同，對(duì)物理對(duì)象的特征、行為、性能等進(jìn)行數(shù)字化描述和建模，通過(guò)虛擬方式實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的調(diào)試和驗(yàn)證，是一種高效、環(huán)保的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)技術(shù)。

圖1 數(shù)字孿生技術(shù)有效縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)時(shí)間

隨著智能制造的轉(zhuǎn)型和升級(jí)，培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)的數(shù)字化人才尤為重要。未來(lái)的制造業(yè)高端技術(shù)技能人才不僅要掌握傳統(tǒng)的機(jī)械、電氣、自控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與裝調(diào)，還需具備工業(yè)組網(wǎng)與通信、數(shù)字化設(shè)備設(shè)計(jì)、數(shù)字化產(chǎn)線運(yùn)行與監(jiān)控等各種新技術(shù)的運(yùn)用能力。針對(duì)工業(yè)自動(dòng)化流水線裝配分揀的典型應(yīng)用場(chǎng)景，研發(fā)了一套數(shù)字孿生應(yīng)用平臺(tái)。該平臺(tái)集成西門子主流軟硬件，提供機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)解決方案。綜合利用UG NX、TIA Potal（簡(jiǎn)稱TIA）、PLCSIM Advanced（簡(jiǎn)稱PLCSIM Adv）等多平臺(tái)，開(kāi)展機(jī)械、電氣、自動(dòng)化、多學(xué)科協(xié)同設(shè)計(jì)，并通過(guò)平臺(tái)接口和以太網(wǎng)通信進(jìn)行全過(guò)程數(shù)據(jù)交互，可實(shí)現(xiàn)“以實(shí)控虛”“以虛控實(shí)”，對(duì)PLC 程序設(shè)計(jì)的正確性和機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理性進(jìn)行調(diào)試和驗(yàn)證，優(yōu)化裝備設(shè)計(jì)。以此平臺(tái)作為數(shù)字孿生應(yīng)用示范教學(xué)平臺(tái)，有助于培養(yǎng)具有數(shù)字化設(shè)計(jì)能力的新技術(shù)復(fù)合型人才。

1 平臺(tái)基礎(chǔ)環(huán)境

1.1 NX MCD

西門子UG NX軟件集成了CAD/CAM/CAE多功能模塊，可用于三維建模、模具設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)仿真、電氣布線等場(chǎng)合。MCD是NX在“工業(yè)4.0”背景下新增的子平臺(tái)，支持機(jī)電一體化產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)，借助外部接口的易互聯(lián)性，將機(jī)械、電氣、自動(dòng)化多領(lǐng)域協(xié)同集成，形成強(qiáng)大的機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)體系?？捎糜?D建模和仿真，提供機(jī)電設(shè)備設(shè)計(jì)過(guò)程中的軟件在環(huán)、硬件在環(huán)仿真調(diào)試。通過(guò)虛擬設(shè)備模型與PLC連接，可對(duì)產(chǎn)品運(yùn)行的可靠性進(jìn)行虛擬調(diào)試和驗(yàn)證。

1.2 TIA Portal

TIA Portal是西門子公司在“工業(yè)4.0”背景下推出的全集成自動(dòng)化工程組態(tài)平臺(tái)。TIA V15以上版本的軟件平臺(tái)將自動(dòng)化項(xiàng)目的關(guān)鍵組件進(jìn)行了集成：S7-1500 PLC高級(jí)控制器，人機(jī)界面和伺服、變頻器驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。提供了標(biāo)準(zhǔn)化的工程理念，使用戶可高效配置，編程調(diào)試和診斷，快速、直觀執(zhí)行自動(dòng)化和驅(qū)動(dòng)任務(wù)。借助高效能仿真工具、分布式IO和開(kāi)放性接口，與其他平臺(tái)相連，共享數(shù)據(jù)，易于構(gòu)建數(shù)字雙胞胎。

1.3 PLCSIM Adv

PLCSIM Adv是針對(duì)S7-1500系列 PLC推出的一款高性能PLC仿真器。與傳統(tǒng)的PLCSIM仿真工具相比，它是以面板的形式獨(dú)立運(yùn)行，除了提供內(nèi)部訪問(wèn)接口（Softbus），可以仿真運(yùn)行PLC程序外，還能通過(guò)外部網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)TCP/IP實(shí)時(shí)仿真通信。此外，還支持運(yùn)動(dòng)仿真、多軟件聯(lián)合仿真、過(guò)程診斷，可創(chuàng)建高達(dá)16個(gè)PLC實(shí)例。

1.4 通信連接

OPC UA是工業(yè)4.0中一個(gè)重要的通信協(xié)議，用于分布式控制系統(tǒng)中各級(jí)別工業(yè)設(shè)備（不同協(xié)議和平臺(tái)）的相互通信。它將物理設(shè)備、傳感器、電機(jī)等形成數(shù)字化模型對(duì)象，供不同軟件訪問(wèn)。OPC UA提供了一致、完整的地址空間和服務(wù)模型，支持Windows應(yīng)用程序與現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)控制應(yīng)用軟件的信息交互，使得同一系統(tǒng)的信息可以統(tǒng)一方式被訪問(wèn)。

PROFINET是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)，主要用于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備（使用PROFINET IO）的直接連接，具備實(shí)時(shí)、開(kāi)放、靈活的優(yōu)異性能。它使用組件化的設(shè)計(jì)，支持分布式自動(dòng)化控制方式。OPC UA與PROFINET兩標(biāo)準(zhǔn)相互促進(jìn)、相互補(bǔ)充，確保底層自動(dòng)化環(huán)境與應(yīng)用層IT環(huán)境數(shù)據(jù)的無(wú)縫垂直通信。

2 平臺(tái)結(jié)構(gòu)與功能

2.1 平臺(tái)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對(duì)智能制造產(chǎn)線常見(jiàn)的自動(dòng)裝配分揀單元，設(shè)計(jì)如圖2所示的數(shù)字孿生應(yīng)用平臺(tái)。該平臺(tái)用于工件的裝配、分揀及包裝。其主體結(jié)構(gòu)由供料單元、傳送單元、裝配單元、分揀單元、物料倉(cāng)儲(chǔ)單元、操控單元組成。以S7-1500T系列PLC作為自動(dòng)化系統(tǒng)的核心控制器；變頻系統(tǒng)以G120變頻器驅(qū)動(dòng)傳送單元的交流電機(jī)，帶動(dòng)皮帶傳送工件；采用V90伺服驅(qū)動(dòng)套件控制裝配單元的XY絲桿滑臺(tái)精密運(yùn)動(dòng)，配合氣缸完成拾取物料和裝配；HMI用于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控；外圍IO設(shè)備由按鈕、傳感器、指示燈、電磁閥等構(gòu)成。PLC通過(guò)路由器，采用PROFINET通信標(biāo)準(zhǔn)與變頻系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、HMI進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。工業(yè)PC機(jī)作為上位機(jī)和機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)平臺(tái)，通過(guò)以太網(wǎng)連接Web服務(wù)器和小型客戶端。

圖2 自動(dòng)化裝配分揀系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框架

2.2 平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的功能

數(shù)字孿生是通過(guò)全過(guò)程數(shù)字技術(shù)實(shí)現(xiàn)物理信息的融合。按照數(shù)字孿生五維模型結(jié)構(gòu)，平臺(tái)從物理實(shí)體、虛擬模型、數(shù)據(jù)信息、集成連接、服務(wù)支持五個(gè)維度來(lái)構(gòu)建應(yīng)用場(chǎng)景。其功能關(guān)系及實(shí)現(xiàn)原理如圖3所示。首先，以MCD-TIA作為數(shù)字樣機(jī)建模、電氣設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制編程與仿真的集成平臺(tái)，通過(guò)軟件在環(huán)方式可開(kāi)展虛擬仿真與調(diào)試，優(yōu)化模型和程序設(shè)計(jì)。然后，采用真實(shí)PLC采集實(shí)體設(shè)備平臺(tái)的傳感信號(hào)，并使用已經(jīng)過(guò)虛擬調(diào)試驗(yàn)證的程序驅(qū)動(dòng)電磁閥、電機(jī)、指示燈等執(zhí)行機(jī)構(gòu)，控制實(shí)體設(shè)備正常運(yùn)行。最后，借助真實(shí)PLC與集成平臺(tái)的接口，通過(guò)變量鏈接和以太網(wǎng)通信，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)數(shù)據(jù)交互，通過(guò)硬件在環(huán)以實(shí)控虛、以虛控實(shí)、虛實(shí)聯(lián)調(diào)。

圖3 數(shù)字孿生平臺(tái)的功能及原理

（1）虛擬仿真與調(diào)試

1）MCD虛擬環(huán)境構(gòu)建。①構(gòu)建幾何模型。根據(jù)裝配分揀裝備的功能需求、控制邏輯，利用NX進(jìn)行3D建?；驈牟考?kù)中進(jìn)行構(gòu)件選型，裝配完整的虛擬樣機(jī)模型，設(shè)計(jì)虛擬場(chǎng)景。②定義物理屬性。分析組件的受力和運(yùn)動(dòng)情況，定義剛體、碰撞體、對(duì)象源等對(duì)象屬性；添加鉸鏈副、滑動(dòng)副、齒輪副等運(yùn)動(dòng)形式；設(shè)置速度、位置控制等運(yùn)動(dòng)控制參數(shù)。③分配測(cè)控信號(hào)。添加執(zhí)行器與傳感器，為虛擬模型的運(yùn)行設(shè)定傳感信號(hào)與驅(qū)動(dòng)元件。④設(shè)計(jì)仿真序列。利用信號(hào)觸發(fā)及動(dòng)作執(zhí)行的邏輯關(guān)系，設(shè)計(jì)基于時(shí)間或基于事件的仿真序列，控制對(duì)象的運(yùn)行時(shí)間與流程。⑤配置交互信號(hào)。創(chuàng)建MCD與外部TIA交互的信號(hào)，以實(shí)現(xiàn)MCD中虛擬模型與TIA中變量的鏈接，使PLC程序控制虛擬模型運(yùn)行。

2）TIA自控環(huán)境搭建。①設(shè)備組態(tài)。添加硬件設(shè)備，選擇S7-1500T PLC、添加與實(shí)體設(shè)備對(duì)應(yīng)的DI/DO模塊；組態(tài)2個(gè)V90 PN伺服驅(qū)動(dòng)器、2個(gè)G120變頻器、1個(gè)KTP700觸摸線。采用PROFINET通信方式，將上述電氣元件進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)組態(tài)，分配IP地址。②程序設(shè)計(jì)。按照工作任務(wù)要求，分配PLC的I/O地址，設(shè)計(jì)變量表；根據(jù)樣機(jī)模型的控制邏輯要求，設(shè)計(jì)控制程序，包括自動(dòng)、手動(dòng)、復(fù)位等不同運(yùn)行模式。③HMI設(shè)計(jì)。在TIA的畫(huà)面設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)開(kāi)機(jī)登錄界面、自動(dòng)操作界面、手動(dòng)操作界面、故障報(bào)警界面。

3）MCD-TIA接口設(shè)置與虛擬調(diào)試。①添加虛擬PLC。通過(guò)PLCSIM Adv高級(jí)仿真器創(chuàng)建虛擬PLC實(shí)例，啟動(dòng)仿真，執(zhí)行TIA中下載的控制程序。②通信設(shè)置。在MCD中通過(guò)“PLCSIM Adv”接口對(duì)TIA程序變量與MCD模型信號(hào)進(jìn)行信號(hào)配置和映射，實(shí)現(xiàn)MCD-TIA兩者的變量鏈接。③仿真調(diào)試。啟動(dòng)TIA-MCD仿真，將PLC和HMI均轉(zhuǎn)至在線。在自動(dòng)、手動(dòng)、復(fù)位模式下觀察虛擬模型的運(yùn)行情況，驗(yàn)證程序的正確性、穩(wěn)定性。通過(guò)仿真和調(diào)試修正錯(cuò)誤，優(yōu)化程序和參數(shù)。

（2）實(shí)體設(shè)備調(diào)試

在TIA中完善工藝軸的設(shè)置，優(yōu)化伺服變頻的運(yùn)行參數(shù)，取消虛擬PLC、虛擬軸等仿真相關(guān)的設(shè)置。使用已經(jīng)驗(yàn)證的程序和HMI，并下載至真實(shí)PLC硬件中，對(duì)程序進(jìn)行實(shí)體運(yùn)行驗(yàn)證。根據(jù)傳感信號(hào)的狀態(tài)，調(diào)整傳感器的靈敏度、檢測(cè)距離；根據(jù)氣缸的動(dòng)作，調(diào)整節(jié)流閥的流量。根據(jù)皮帶的運(yùn)行狀況，利用Startdrive組件進(jìn)行變頻器驅(qū)動(dòng)的配置和參數(shù)設(shè)置。由絲桿滑臺(tái)的運(yùn)行情況，應(yīng)用軟件V-ASSISTANT對(duì)V90伺服驅(qū)動(dòng)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)試。通過(guò)硬件調(diào)試和參數(shù)適配，使硬件平臺(tái)按任務(wù)要求正常運(yùn)行。

（3）虛實(shí)聯(lián)調(diào)

使用經(jīng)過(guò)硬件設(shè)備調(diào)試的PLC程序，將真實(shí)PLC與MCD虛擬平臺(tái)通過(guò)OPC UA通信達(dá)到數(shù)據(jù)交互。

1）通信設(shè)置。在TIA中啟用OPC UA服務(wù)器并設(shè)置地址，激活許可；將MCD的外部信號(hào)接口改為OPC UA接口，并輸入服務(wù)器的URL地址，通過(guò)OPC UA服務(wù)器訪問(wèn)S7-1500 PLC的變量；將變量與MCD信號(hào)映射連接，就建立了真實(shí)PLC與虛擬模型的數(shù)據(jù)交換。

2）以實(shí)控虛。虛擬模型的執(zhí)行信號(hào)均來(lái)自硬件PLC，故在MCD中屏蔽各種傳感器的輸出信號(hào)，僅接收PLC發(fā)過(guò)來(lái)的控制信號(hào)。虛擬模型將跟隨實(shí)體設(shè)備的運(yùn)行時(shí)序、邏輯動(dòng)作。

3）以虛控實(shí)。將實(shí)際設(shè)備的傳感器信號(hào)進(jìn)行屏蔽，僅使用MCD模型的虛擬傳感信號(hào)。此時(shí)，PLC硬件程序的輸入來(lái)自MCD模型的傳感器，PLC的輸出同時(shí)驅(qū)動(dòng)硬件設(shè)備和虛擬模型，實(shí)際設(shè)備將跟隨虛擬模型運(yùn)行。

4）虛實(shí)同步運(yùn)行。在MCD中調(diào)整真空吸盤、按鍵等仿真序列的時(shí)間，調(diào)整伺服驅(qū)動(dòng)、變頻驅(qū)動(dòng)的運(yùn)行參數(shù)，可使虛擬模型和實(shí)體設(shè)備的運(yùn)行時(shí)序、邏輯動(dòng)作協(xié)同一致，達(dá)到虛實(shí)同步，如圖4所示。

圖4 裝配分揀裝備及數(shù)字孿生體虛實(shí)同步運(yùn)行

3 平臺(tái)的教學(xué)應(yīng)用

3.1 實(shí)訓(xùn)環(huán)境布置

考慮理實(shí)一體化教學(xué)的特點(diǎn)和需要，數(shù)字孿生實(shí)訓(xùn)室的區(qū)域布置如圖5所示。實(shí)訓(xùn)室中央為數(shù)字孿生體設(shè)計(jì)、編程、調(diào)試區(qū)，兩側(cè)為實(shí)體硬件調(diào)試與驗(yàn)證區(qū)。教學(xué)設(shè)施配置：數(shù)字孿生應(yīng)用技術(shù)實(shí)訓(xùn)平臺(tái)設(shè)備共8套；高配置虛擬仿真計(jì)算機(jī)（工作站）48套；6工位小組圍坐式桌椅8套；虛擬仿真訓(xùn)練資源包（12個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景）；多媒體教學(xué)系統(tǒng)1套（高速以太網(wǎng)交換機(jī)）。

圖5 實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地布置

3.2 教學(xué)項(xiàng)目設(shè)計(jì)

基于孿生平臺(tái)的硬件實(shí)體，按照功能模塊（機(jī)械、電氣、運(yùn)動(dòng)控制、通信等）和知識(shí)、技能點(diǎn)，共設(shè)置26個(gè)教學(xué)項(xiàng)目。

1）機(jī)械設(shè)計(jì)模塊：①機(jī)械結(jié)構(gòu)認(rèn)知與MCD建模；②MCD的剛體，傳動(dòng)副等屬性設(shè)置；③MCD的信號(hào)與接口設(shè)置；④MCD的物理特性屬性設(shè)置；⑤MCD虛擬仿真和調(diào)試。

2）電氣設(shè)計(jì)模塊：①TIA博途編程軟件認(rèn)知；②傳感器認(rèn)知與應(yīng)用；③外部設(shè)備I/O分配與變量表設(shè)計(jì)；④電氣硬件連接與網(wǎng)絡(luò)組態(tài)；⑤開(kāi)關(guān)、傳感信號(hào)采集控制；⑥開(kāi)關(guān)量輸出控制；⑦模擬電壓采集與輸出控制；⑧編碼器高速脈沖輸入采集控制。

3）運(yùn)動(dòng)控制模塊：①變頻系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與編程調(diào)試；②伺服系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置與編程調(diào)試；③PLC高級(jí)運(yùn)動(dòng)控制（同步運(yùn)動(dòng)、凸輪運(yùn)動(dòng)、插補(bǔ)運(yùn)動(dòng)）。

4）通信與界面設(shè)計(jì)：①PLC的PROFINET/OPC UA/Modbus/自由口/ UDP、TCP/IP等通信控制；②HMI界面組態(tài)、報(bào)警功能、配方功能、動(dòng)畫(huà)設(shè)計(jì)。

5）虛擬仿真模塊：①PLCSIM、PLCSIM Adv的應(yīng)用；②SIMIT（unit）驅(qū)動(dòng)行為仿真的應(yīng)用；③MCD虛擬模式運(yùn)行與調(diào)試。

6）綜合聯(lián)調(diào)：①系統(tǒng)控制程序設(shè)計(jì)；②系統(tǒng)HMI設(shè) 計(jì)；③系統(tǒng)虛擬仿真和調(diào)試綜合；④機(jī)電一體化硬件系統(tǒng)綜合聯(lián)調(diào)；⑤虛實(shí)一體化聯(lián)調(diào)。

實(shí)訓(xùn)教學(xué)時(shí)，采用虛實(shí)結(jié)合的方式，先是以平臺(tái)組成單元為載體，開(kāi)展操控單元、瓶身瓶蓋供料單元、供料傳送單元、分揀傳送單元、物料分揀單元、絲桿運(yùn)動(dòng)控制6個(gè)子單元的仿真及調(diào)試訓(xùn)練。然后針對(duì)整機(jī)開(kāi)展系統(tǒng)聯(lián)調(diào)訓(xùn)練。

3.3 教學(xué)效果

1）提高了學(xué)生機(jī)電一體化的綜合設(shè)計(jì)與實(shí)踐能力。平臺(tái)集成了傳感器檢測(cè)、氣動(dòng)控制、伺服驅(qū)動(dòng)、變頻驅(qū)動(dòng)、觸摸屏監(jiān)控、以太網(wǎng)通信等多項(xiàng)工業(yè)自動(dòng)化當(dāng)前使用的核心技術(shù)、新技術(shù)，使學(xué)生多層面鍛煉機(jī)械設(shè)計(jì)、電氣設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制等多學(xué)科交叉的應(yīng)用能力，適應(yīng)未來(lái)智能制造對(duì)數(shù)字化、復(fù)合型技術(shù)技能人才的需求。

2）推動(dòng)教學(xué)內(nèi)容和模式的創(chuàng)新。由于數(shù)字化孿生系統(tǒng)與真實(shí)設(shè)備的一致性，教學(xué)內(nèi)容可以虛實(shí)結(jié)合，也可虛實(shí)分開(kāi)，而不受限于硬件設(shè)備。故借助數(shù)字化孿生的“軟”平臺(tái)，“教”和“學(xué)”將不再受限于時(shí)間和地點(diǎn)，通過(guò)遠(yuǎn)程即可開(kāi)展線上學(xué)習(xí)和實(shí)操仿真訓(xùn)練。在類似新冠肺炎疫情導(dǎo)致無(wú)法開(kāi)展現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)的情況下，可發(fā)揮重要作用。此外，以MCD-TIA平臺(tái)為基礎(chǔ)，可設(shè)計(jì)各種部件放在重用庫(kù)中，組合、裝配成各種設(shè)備模型。由此可創(chuàng)生出靈活多變的教學(xué)項(xiàng)目，有利于根據(jù)學(xué)習(xí)對(duì)象的學(xué)情開(kāi)展分層次、個(gè)性化教學(xué)；也有助于培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新設(shè)計(jì)能力。

3）減少實(shí)訓(xùn)耗材與實(shí)訓(xùn)設(shè)備維修工作。受限于經(jīng)費(fèi)與場(chǎng)地等因素，目前各校用于機(jī)電自動(dòng)化方面的實(shí)訓(xùn)設(shè)備往往不足，難以滿足普通教學(xué)班（30~50人）的使用需求；且因?qū)W生的熟練程度不一致，容易導(dǎo)致電氣元件損壞及設(shè)備故障，嚴(yán)重影響教學(xué)效果，也讓教師疲于應(yīng)對(duì)設(shè)備調(diào)試與維護(hù)。數(shù)字孿生應(yīng)用平臺(tái)可以幫助學(xué)生在虛擬環(huán)境中完成設(shè)備的機(jī)械建模、PLC 編程調(diào)試任務(wù)，提高程序正確率，降低設(shè)備故障。教師可以有更多的時(shí)間及精力用在核心技術(shù)點(diǎn)的有效指導(dǎo)上，提升教學(xué)效能。

4 結(jié)束語(yǔ)

基于NX MCD和TIA的集成式系統(tǒng)工程環(huán)境，采用機(jī)電一體化概念設(shè)計(jì)方案，搭建了裝配分揀系統(tǒng)的數(shù)字孿生應(yīng)用平臺(tái)。通過(guò)概念建模和基于物理場(chǎng)的仿真，借助以太網(wǎng)通信和軟件接口的變量鏈接可實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)建模、仿真優(yōu)化和實(shí)例化驗(yàn)證。該平臺(tái)作為數(shù)字孿生技術(shù)的示范應(yīng)用教學(xué)平臺(tái)，有助于培養(yǎng)適應(yīng)未來(lái)智能制造的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化復(fù)合型人才。由于MCD-TIA的基礎(chǔ)環(huán)境與硬件易相映孿生，且與其他孿生平臺(tái)易交互集成，本裝配分揀平臺(tái)還可以靈活擴(kuò)展。如增加工業(yè)機(jī)器人、數(shù)控機(jī)床等設(shè)備，形成更為復(fù)雜的智能制造產(chǎn)線孿生體?；蚺cMATLAB等軟件交互，通過(guò)數(shù)據(jù)分析、處理和數(shù)學(xué)建模，優(yōu)化機(jī)件設(shè)計(jì)與運(yùn)動(dòng)控制，進(jìn)而研發(fā)更復(fù)雜、精密的機(jī)械裝備。