数字孪生智能制造实训室建设需求

数字孪生智能制造实训室建设需求一、项目概况数字孪生智能制造实训室建设项目。采购货物清单序号名称单位数量1三轴数控系统数字孪生工程机实训平台套62数字孪生应用工作站（含40套数字孪生软件）套403数字孪生应用技术员技能等级鉴定考核题库套1三、技术要求（一）三轴数控系统数字孪生三轴数控系统数字孪生产品采用虚实结合的方式实现世界一线品牌三轴数控系统数字孪生技术应用。产品配置真实的三轴数控系统和操作面板，应用数字孪生虚拟调试软件，基于实物三轴数控系统，构建加工中心数字孪生模型，设计模型驱动接口，可以开展三轴数控系统的认知操作、数字化设计与编程、后处理优化与验证、虚拟调试、工艺仿真与验证等知识和技能的教学和实训。1.三轴数控系统数字孪生工程机实训平台（6套）主要由三轴数控系统数字孪生工程机、落地式支架等组成。1.1三轴数控系统数字孪生工程机主要由真实加工中心数控系统、真实加工中心操作面板、数控IO模块等组成。通过真实数控系统与操作面板编程，实现对数控加工过程的仿真验证。操作面板主要由显示装置、NC键盘、机床控制面板等部分组成，通过操作面板编程，对数控加工中心进行操作、编程、调试、对数控加工中心参数进行设定和修改，了解、查询数控系统的运行状态。主要技术参数：1）尺寸：操作面板:铝合金贴膜面板，10.4英寸LCD显示屏，支持手轮接口；2）1路径总控制轴数：9轴；3）2路径总控制轴数：11轴；4）最多同时控制轴数：4轴；5）主轴控制方式：FSSB串行伺服总线，支持刚性攻丝、Cs轴轮廓控制；6）主轴转速范围：50–8000rpm；7）通信接口:RS-232C、USB、PCMCIA卡槽，支持DNC在线加工和程序导入；8）轴数：三轴联动；9）伺服电机数量：18:HRV3；10）驱动接口：高速总线；11）PLC控制轴：标准配置；12）进给倍率：0%~150%；13）三轴最大移动速度：≥12m/min；14）切削进给速度：1~8000mm/min；15）切削指令：智能刚性攻丝、智能主轴负载控制、复合型固定循环、主轴转速浮动；16）速度·加减速控制：智能进给轴加减速、G00的F指令、智能重叠2；17）非切削指令：辅助功能M代码、G10指令；18）加工中进给轴同步：标准配置；19）最小设定单位：0.025mm；20）重复定位精度：≤0.02mm；21）速度控制周期：1ms，支持高速高精度加工（HPCC）功能；22）CNC软件版本：D6G5、D4G5/1.0orlater；23）伺服控制软件版本：90JF/1.0orlater；24）C语言执行器：WindRiver编译器5.9.4或5.9.6兼容30i-BPlusCPU卡G系列的C语言库（GZ0R系列9.3或更高版本）；25）支持协议：PROFINET、Modbus、EtherNet/IP、FL-net、ROFIBUS、DeviceNet、CC-Link等；26）加工功能特性：（1）车削：外圆粗车循环、螺纹切削复合循环、端面深孔钻循环；（2）铣削：孔加工循环（钻/铰/镗）、螺旋插补、刚性攻丝；（3）复合加工：支持铣车一体化；（4）支持双向车削固定循环；（5）支持插补型螺纹切削；27）补偿与精度控制：（1）反向间隙补偿、螺距误差补偿；（2）刀具补偿：几何磨损补偿，刀尖半径补偿；28）仿真与碰撞检测：（1）内置3D加工仿真，支持刀具轨迹预检、动态碰撞检测；（2）断刀模拟与恢复功能，适配多类型刀库；29）软件与编程：（1）支持ISO标准G代码（ISO-1056），兼容FANUC自定义宏程序；（2）导入第三方CAM软件程序（如UG、MasterCAM、CAXA）；30）操作界面实时显示：主轴负载表、进给速度、T代码执行状态。31）安全与可靠性：（1）急停按钮，互锁信号；（2）行程限位：硬件+软件双重保护，支持断电位置记忆；32）诊断与维护（1）内置告警历史记录，梯形图在线监控；（2）自诊断功能：伺服过热、编码器断线、电压异常实时告警。1.2三轴数控系统数字孪生工程机落地式支架三轴数控系统数字孪生孪生工程机应放置于铝型材制箱体中，箱体双侧带有把手，以便在实训过程中操作，箱体需与落地式支架连接，配有四个轮子方便移动，并配有刹车装置。壳体不小于448*561*190mm，支架不低于840mm。数字孪生应用工作站（含40套数字孪生软件）1.数字孪生应用工作站（40套）应用工作站需要搭载数字孪生软件，该应用工作站需与三轴数控系统数字孪生工程机实训平台共同构建实训室整体网络，数字孪生软件需为行业为主流数字孪生软件，该软件需要同时具备数字化建模与仿真设计及虚拟调试功能。应用工作站还搭配数字孪生模型包、数字孪生资源及数字孪生应用技术员技能等级鉴定题库。1.1数字化建模与仿真设计数字化建模与仿真设计软件是一款工业主流的仿真软件，该功能需要具备集成的、高效的产品设计、文档、工装和制造计算机辅助工具，为产品设计及加工过程提供数字化造型和验证的手段。技术要求：软件在工业设计和外观造型中的应用针对工业设计和外观造型的应用，软件需要具备高性能的外形创建、分析和可视化工具来帮助用户创建独特的外性。（1）功能强大的、灵活的外形创建工具软件需具备功能强大的、灵活的外形创建工具来帮助实现用户的创意。用户可以利用2D和3D曲线建模、曲面建模、曲面过渡、裁剪、延伸、变换、扫掠，以及其他技术来创建和细化外形，并对外形的形态和连续性进行相应的控制。软件还需支持逆向工程，可将扫描数据转换为产品曲面模型。（2）曲面分析和可视化软件需具备实时的分析和可视化工具来帮助用户评估概念设计的曲面质量和外观形态。（3）与产品工程集成软件需确保工业设计和外观造型与产品工程的无缝集成，消除重复工作和数据的转换，需确保外形设计意图正确传递到工程应用和加工制造等阶段，消除在各阶段之间的延迟。2）软件在详细设计中的应用（1）自由的设计手段软件需具备各种设计手段，包括参数化实体特征建模，曲线和曲面线框建模，以及显示几何建模等。（2）高性能的大装配处理工具不管产品的复杂程度如何，软件需具备高性能建模工具允许设计人员能在装配的环境中完成其设计工作，即使是有的装配部件是来自其他的CAD系统时，也可照常进行。（3）与过程相关的设计工具软件需具备针对特定过程的设计工具，使其具有远高于一般的CAD系统的生产率。（4）设计验证软件需不断对设计进行监测，以确保设计结果满足标准和需求。3）软件在文档输出中的应用软件需具备全面的能力（包括3D标注和二维制图工具），来加速文挡的输出。4）软件在工装设计中的应用针对工装设计的应用，软件需具备自动化的应用工具来帮助用户完成型腔模具、冲压模具、夹具的设计，具有比传统CAD应用更高的效率。5）软件在加工中的应用针对数据加工编程，软件需具备经过实践验证的解决方案，帮助用户快速、高质量地生成数控加工刀具轨迹。（1）覆盖数控加工的整个过程软件的CAM需具备全面的数控加工程序编制的能力，以及灵活的编程方式。（2）单一系统涵盖全部功能软件需集成了数控加工程序编制的所有元素，包括加工刀具轨迹的创建、验证、后置处理、加工机床的模拟、数据的变换、车间工艺文档，以及为创建零件，刀具，机床建模和装配所需要的CAD功能。加工数据管理、管理获取、组织和控制加工数据，并将其与刀具、夹具、机床等资源连接起来。（3）通过自动化，提高生成率软件需具备自动化，能让不具备丰富经验的编程人员能够创建高质量的数控加工程序。1.2数字孪生虚拟调试软件数字孪生技术的典型应用场景，需通过将设备的机械、自动化、电气系统的仿真技术结合，打造生产设备的机电一体化数字孪生体，实现在虚拟环境中即可对设备进行全方位的仿真及调试。软件广泛应用于工厂及物流系统虚拟调试、生产线虚拟调试、工艺性虚拟调试等场景。1）需支持STEP、IGES、JT、PRT等多种格式的CAD模型文件导入和导出；2）需要配备内置截图和仿真视频录制功能，不依赖外部截图工具和视频录制工具；3）需支持大型模型的智能优化，实现大型复杂模型的轻量化，既能保证模型的质量，又能保证复杂系统仿真的流畅度；4）需要支持真实的物理特性。包括速度、加速度、重力、摩擦力、阻力和惯性等，仿真效果逼真且真实可信；5）需要支持干涉和碰撞检查功能，用于工作站布局的设计与优化；6）需要支持多种工业现场典型传感器，包括速度、加速度、距离、位置、角度等传感器；7）需要支持多种工业现场典型通信协议，包括但不限于OPCUA、OPCDA、TCP、UDP、PROFINET等通信协议；8）需支持机器人在线和离线的运动学逆解；9）需要具备时域分析功能，包括可以作出系统中所有物理量在仿真过程中的变化曲线；10）需要支持混合运动学和动力学仿真，需满足复杂模型和系统的仿真需求；11）需要提供液压系统、气动系统、凸轮传送、常用机电控制模型、马达驱动等各类控制系统库；12）需具备工业机器人、数控机床、立体仓库、传感器、输送线、AGV等各类基本元件库，可以基于基本元件组合封装成高级元件；13）需具备元件的参数化设计和二次开发功能，可以根据实际需求，定制开发所需的专业元件库；14）需要具备机电气液控制系统模型的设计功能，可用于机电气液一体化概念设计；15）需集成ABB、FANUC、KEBA等品牌机器人的通信接口，实现工业机器人软件在环和硬件在环虚拟调试，验证工业机器人程序；16）需集成西门子、三菱等品牌PLC的通信接口，实现PLC软件在环和硬件在环虚拟调试，验证PLC程序；17）需具备数据驱动模型接口设计功能，外部数据可以通过接口驱动模型的动作和交互；18）需支持工业机器人系统、智能制造系统的数字孪生。构建与物理对象1:1的数字孪生模型，基于数据驱动模型接口，能实现数字样机的虚拟调试与验证，数字对象与物理对象的虚实协同。1.3数字孪生模型包为学生可以掌握多种设备级、工作站级、产线级设备的实训工作流程，需要提供以下多种数字孪生模型：1)提供与三轴数控系统数字孪生工程机实训平台实物1:1配套的数字孪生模型；（1）三轴数控系统数字孪生工程机实训平台数字孪生模型；（2）模型参数：用于箱体不小于448*561*190mm，支架不低于840mm，箱体双侧带有把手，箱体置于支架上方，带有4个轮子；2）提供桌面级生产装配工作站1:1配套的数字孪生模型：（1）工业机器人三维模型，具体为6轴串联工业机器人；（2）快换工具支架三维模型，需具有4个工位，最多可安装4个不同快换工具；（3）快换工具三维模型，模型需具有平口手爪、弧口手爪、吸盘、模拟焊枪、绘图笔等多种不同功能的工具。其中，平口手爪和弧口手爪工具支持打开和闭合2种功能；吸盘工具支持吸附和松开2种功能，吸盘工具具有一定弹簧柔性功能，吸盘和工件碰撞时可以缩回；（4）立体仓库三维模型，库位数：≥6个；（5）井式供料三维模型，具有一个推料气缸，可将工件从料桶推出；（6）输送带三维模型，具有2个工件检测传感器，分别安装与输送带的起始端和末端；（7）变位机三维模型，行程：-45°~+45°；（8）装配工位三维模型，具有装配气缸，气缸行程：≥50mm；（9）旋转供料三维模型，库位数：6个；（10）数控加工中心三维模型，具体为三轴桌面式数控加工中心；（11）电机产品三维模型，包括电机外壳、电机转子和电机端盖等部件的三维模型；各个部件三维模型之间具有一定装配关系，可以装配成电机产品；（12）关节产品三维模型，包括基座、电机、减速器和输出法兰等部件的三维模型；各个部件三维模型之间具有一定装配关系，可以装配成关节产品；（13）标准工作台三维模型。3)提供桌面型生产加工类平台1：1数字孪生模型：（1）桌面型数控加工中心数字孪生模型；（2）汽车智能涂胶与装配生产单元数字孪生模型，车窗存放台储存数量：≥3个；（3）复合机器人数字孪生模型；（4）显示终端数字孪生模型；（5）计算机及其桌凳、安全护栏与无油静音气泵等数字孪生模型。4）提供智能加工产线数字孪生模型：（1）立体仓库三维模型，库位数：5层6列30个；（2）工业机器人三维模型，具体为6轴串联工业机器人；（3）工业机器人导轨三维模型；（4）快换工具支架三维模型，具有3个工位，最多可安装3个不同快换工具；（5）快换工具三维模型：模型具有工件手爪工具一、工件手爪工具二、托盘手爪工具三种不同功能的工具，可实现2种以上工件及零点定位托盘的搬运；（6）数控车床三维模型，具体数控卧式车床；（7）数控加工中心三维模型，具体为定柱型立式数控加工中心；（8）系统工件三维模型，包括方形零件1、方形零件2、柱形零件3、柱形零件4的三维模型；各个部件三维模型之间具有一定装配关系，可以装配成一体；5）提供精密模具智能制造产线类数字孪生模型（1）立体仓库三维模型，仓位数目：5行6列共30仓位；（2）工业机器人及一维行走轴三维模型，具有6轴地面型工业机器人；具有一维行走轴；（3）快换装置与支架三维模型；（4）机器人末端工具三维模型，系统工业机器人配置3套上下料末端工具，分别安装于3套快换工具盘；末端工具样式：电极与托盘手爪工具、产品手爪工具、产品吸盘工具；（5）数控加工中心（三轴）三维模型；（6）零点定位卡盘三维模型，模型包含不少于2套零点定位卡盘（数控加工中心、电火花成型机各配置1套），18套零点定位托盘；（7）数控电火花成型机三维模型；（8）数控立式液压冲床三维模型；（9）数控立式注塑机三维模型；（10）智能视觉三维模型,包括智能2D视觉、智能3D视觉及工作台；（11）中央电气控制系统模型，包括PLC电气控制系统等；6）提供与自动化产线智改数转类实训系统1:1配套的数字孪生模型：（1）立体仓库数字孪生模型，仓位数量：30个；每个仓位安装有工件检测传感器；仓库码垛机自由度：3；具有真实的物理特性；具有数据驱动模型接口，支持数据和信号驱动码垛机的动作；（2）AMR数字孪生模型，安装有输送线、传感器和阻挡气缸；具有自主导航功能；具有数据驱动模型接口，可以根据启动信号和站点号自主导航到相应位置；（3）智能机器人数字孪生模型，具体为6轴串联机器人；具有关节轴位置反馈传感器，传感器数量：≥6个；具有真实的物理特性，包括重力、速度、加速度和力矩等；具有数据驱动模型接口，支持关节轴数据驱动模型；（4）智能机器人末端工具数字孪生模型，具有手爪和吸盘2种功能；手爪模型支持打开和闭合2种功能；吸盘模型支持吸附和松开2种功能，吸盘数量：5个；吸盘模型具有一定弹簧柔性功能，吸盘和工件碰撞时可以缩回；（5）装配检测模块数字孪生模型，具有平移和翻转气缸，平移气缸行程为70mm，翻转气缸行程为90°；具有工件检测传感器；具有真实的物理特性；（6）输送线数字孪生模型（7）暂存工位数字孪生模型，仓位数量：≥4个；（8）圆片暂存工位数字孪生模型，仓位数量：≥8个；具有气缸夹爪，能够夹紧工件，行程：≥10mm；（9）托盘和装配体等零件数字孪生模型。1.4数字孪生资源1)提供平台配套的数字孪生教学资源（1）配套与本项目一致的教材1本；(2)基础实训项目不少于6个；①三轴数控加工中心数字孪生模型构建；②三轴数控加工中心数字孪生模型驱动接口配置；③三轴数控系统数字孪生应用；④三轴数控系统认知与基础操作；⑤零件建模与加工编程；⑥零件加工虚拟调试与验证；(3)配套PPT不少于40个；(4)配套视频不少于40个；2)实训任务（1）三轴数控系统数字孪生工程机实训平台1:1配套的数字孪生模型。完成在实物数控系统编程、调整参数同时虚拟加工中心模型可以直观配合完成对刀、参数调整等流程。（2）桌面型生产加工类平台数字孪生实训任务：模型中需要有本次项目采购的三轴数控系统数字孪生工程机模型，旨在学生可以综合运用到教学实训，完成流程:机器人取平口夹爪工具，从仓库中抓取电机外壳工件放置到数控机床夹具并夹紧，数控机床更换刀具进行模拟加工，加工完成后，机器人从数控机床抓取电机外壳工件放置到仓库原库位。（3）桌面型生产加工类平台数字孪生实训：模型中需要有本次项目采购的三轴数控系统数字孪生工程机模型，可完成流程:①AGV小车上的搬运机器人从轮毂原料库抓取轮毂，AGV移动至数控加工单元，搬运机器人先从数控机床夹具中取出轮毂，再把轮毂放置到数控机床夹具，AGV移动至装配工作站，将轮毂放置到输送带入口处，重复3次。②装配机器人从车架原料库抓取车架放置到滑台，机器人从车窗原料库抓取车窗放置到滑台车架模型上，滑台向后移动，机器人从轮胎原料库抓取轮胎放置到轮胎装配台，机器人从输送带末端抓取轮毂放置到轮胎装配台和轮胎进行装配，机器人抓取成品轮胎放置到二次定位台，机器人从二次定位台抓取成品轮胎放置到车轮装配区，重复4次轮胎轮毂装配过程，4个成品轮胎放置到车轮装配区固定位置后，滑台移动至车轮装配区进行装配，将4个车轮装配到小车上，车轮装配完成后，滑台移动至成品小车抓取位置，机器人抓取成品小车放置到车架原库位。①和②流程同时运行。1.5应用工作站（40套）主要技术参数：1）CPU：不低于I5；2）显示器：≥23英寸；3）内存：≥16GB；4）固态硬盘：≥ 256GB；5）机械硬盘：≥1TB；6）显卡：独显，≥4GB；桌椅主要技术参数：1）尺寸（长×宽×高）：≥700×600×750mm；2）配套方凳尺寸（长×宽×高）：≥340×240×420mm；1.6网络构建构建实训室整体网络环境，需要按照本项目的配置进行整体实训室的网络搭建，主干网络不少于千兆，确保实训室内外数据高速传输。2.系统调试与集成要求2.1远程调试可实现远程连接与通讯测试；2.2三轴数控机床数字孪生模型和驱动接口构建；2.3三轴数控系统数据采集和机床模型驱动；

（三）数字孪生应用技术员技能等级鉴定考核题库1.数字孪生应用技术员技能等级鉴定考核题库总体要求：题库需符合《数字孪生应用技术员》国家职业技能等级标准（职业编码4-04-05-10）。1）理论考核题库需包含数字孪生应用技术员三、四、五级的理论题。题库内容应依据《理论知识考核要素细目表》而开发。理论题库不少于1000道，其中单项选择题不少于500道、判断题不少于300道、多项选择题不少于200道，理论知识题库（含试题、标准答案），题库通过考核系统进行管理。2）提供线上考核系统，系统至少包含如下功能模块：(1)题库管理：支持创建和管理题库，包含题库名称、题库描述、题库备注字段；题库分为理论试题和实操考核试题，实操题库可以上传对应的实操考题文档，最终创建考核班的时候选择实操题库可以从已有实操题库中随机抽取一套试题，保证考试的公平性以及稳定性；(2)科目管理：可对题库中的试题按科目进行分类管理；包含科目名称、科目描述、科目备注。(3)试题管理：包含试题类型、是否启用、一级科目、二级科目、三级科目、所属题库、题目标题、技能要求编号、题号、难度等级、题目是否包含图片、解析、评分标准、答案内容等字段；支持创建多种题型的试题，包括判断题、单选题、多选题、填空题和主观题，同时支持通过Excel批量导入试题，为了方便用户导入，还支持导出导入的试题模板功能；创建填空题支持配置，填空题类型分为有序、无序、包含三种校验规则，通过配置填空个数以及答案，自动给填空题打分，主观题支持教师手动给学生打分；学生答题完成之后客观题系统自动计算分数，主观题教师批阅完成之后自动计算汇总分数。(4)试卷管理：包含试卷名称、二级名称、所属题库、总分数、及格线、答题时间、状态等字段；创建试卷支持两种模式（简单模式和标准模式）。简单模式：选择题库后，系统自动筛选试题，用户只需配置题型数量和题目分数，即可动态生成试卷。标准模式：可对试卷信息进行更精细化的管理，能根据不同科目配置各题型的出现次数，并设置详细的打分规则。两种模式均支持配置及格比例，系统会自动动态计算分数，并且系统有自动校验规则的功能，会自动统计总题目数，总分，自动计算出及格分数。(5)考核班管理：包含考核班名称、考核班等级、考核班状态、是否正式的考核班、考核班安排人数、报名起止时间、考核宽限期、考核点、考核内容、考核计划等字段；创建理论考核班需绑定试卷以及配置理论考核在考核班中的分数占比，及格线占比以及总分；题库管理支持上传不同级别的实操考核试题，创建实操考核班需绑定实操题库，同一个考核班可同时包含理论考核和实操考核；理论考核和实操考核都有考核开始时间和结束时间；创建考核班如果是正式的考核班，需要管理员审核成功即可创建成功；并且学员参与考核班需要审核通过之后方可加入考核班，如果是非正式的考核班，只需要创建即可，学员参加也不需要审核。(6)个人中心：提供练习模式和我的错题两大功能；练习模式可以筛选题库、科目、需要练习的题目类型：选择、判断、多选，选择题目的数量进行试题练习；我的错题可以通过当前登录人的班级查看当前登录人所有的考试信息，可以点击查看错题选项，查看所有错误的题目，包含：题目类型、科目、所属题库、题库标题、所有选项、正确答案、您的答案、答题时间、答题结果等字段。四、总体要求1.本项目投标报价包括设备（软硬件）价款（必备的附件，如配件、备品备件、专用工具和预埋件等）、运输费、安装调试费、安装人员住宿、安装所需工具、验收检测费（含质保期内）、质保期内的维护保养费、技术支持与培训费和税费等一切费用。投标人的投标报价为整