面對新一輪制造業(yè)數(shù)字化的技術(shù)浪潮以及引起的產(chǎn)業(yè)變革，高校的人才培養(yǎng)也面臨著新的挑戰(zhàn)，一方面是教育本身如何運(yùn)用信息化技術(shù)升級？另一方面是如何抓住企業(yè)痛點(diǎn)，制定出適應(yīng)性強(qiáng)的教學(xué)方案，培養(yǎng)符合產(chǎn)業(yè)需要的數(shù)字化人才，同時培養(yǎng)一批匹配新型技術(shù)要求的雙師型教師，打造出特色學(xué)科提高學(xué)校的核心競爭力。

新一輪的技術(shù)變革不僅會引起制造業(yè)的變革，也會對社會的方方面面影響深遠(yuǎn)。尤其是對最具前瞻性的教育，將會是一場重大的挑戰(zhàn)。同時，也瞬間催生出新的人才需求，既要掌握本專業(yè)行業(yè)知識，又要掌握OT、IT、DT等信息化技術(shù)的復(fù)合型人才。

高等職業(yè)教育要實(shí)現(xiàn)信息化融合面臨以下四方面問題：

第一：課程培養(yǎng)體系與新型企業(yè)人才需求匹配問題；

第二：信息化變革背景下教學(xué)資源、實(shí)訓(xùn)設(shè)備缺失問題；

第三：為適應(yīng)新技術(shù)要求的雙師型教師培訓(xùn)問題；

第四：教育教學(xué)本身如何利用信息化技術(shù)問題。

為解決以上問題，首先在思想層面要充分認(rèn)識本次技術(shù)變革的重要性和劃時代的意義，其次要引入先進(jìn)的信息化技術(shù)搭建匹配企業(yè)人才需求的課程體系，再次要升級實(shí)訓(xùn)設(shè)備，更新教學(xué)資源，加大信息化投入，最后還需要加大對教師的信息化素質(zhì)培訓(xùn)。

本輪信息化技術(shù)變革以及其引起的產(chǎn)業(yè)變革，其內(nèi)生動力，核心是利用創(chuàng)新提高效率，創(chuàng)造價值，進(jìn)而提升企業(yè)的核心競爭力。其外在驅(qū)動是新興技術(shù)的長足進(jìn)步，尤其是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、自動化、人工智能等技術(shù)發(fā)展以及成熟應(yīng)用，使得制造業(yè)生產(chǎn)在線化、數(shù)字化，并衍生出一系列從原材料供應(yīng)、生產(chǎn)管理、品質(zhì)管理、工藝提升、倉儲物流、產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、售后維護(hù)的信息化應(yīng)用工具，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)降本節(jié)能、提質(zhì)增效。

新型技術(shù)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是核心，網(wǎng)絡(luò)是基礎(chǔ)。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺是面向制造業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化需求，構(gòu)建起海量數(shù)據(jù)采集、匯集、分析的體系，是支撐制造泛在連接、彈性供給、高效配置的載體，其核心要素包括數(shù)據(jù)采集體系、工業(yè)PaaS平臺即“平臺即服務(wù)”平臺、應(yīng)用服務(wù)體系。

通過以上制造業(yè)的實(shí)際需求和未來技術(shù)演進(jìn)路徑，作為教育要具有技術(shù)先進(jìn)性和前瞻性，培養(yǎng)出適應(yīng)時代需求的優(yōu)質(zhì)學(xué)生，方案在技術(shù)上也需要遵循平臺是核心、教學(xué)實(shí)訓(xùn)是基礎(chǔ)、教學(xué)方法論是深度推行的保障。

二、方案概述

本方案主要包含三個部分：

1）基于數(shù)字雙胞胎的教學(xué)實(shí)訓(xùn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺

本方案主要基于極簡工業(yè)平臺搭建一個教學(xué)實(shí)訓(xùn)的工業(yè)互聯(lián)平臺，平臺架構(gòu)基于數(shù)字雙胞胎，可進(jìn)行水平擴(kuò)充，滿足智能制造的典型應(yīng)用場景，并能有豐富的數(shù)據(jù)接口，可以與MES、ERP、WMS等系統(tǒng)無縫對接。平臺支持移動APP、大屏網(wǎng)頁、支持實(shí)時監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)分析等。

2）傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室的數(shù)字化改造

在教學(xué)實(shí)訓(xùn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺基礎(chǔ)上可實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)實(shí)訓(xùn)室的數(shù)字化改造，把原來實(shí)訓(xùn)室設(shè)備接入到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺，進(jìn)行工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、科研。

3）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

搭建一個涵蓋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)技術(shù)智能實(shí)訓(xùn)室，囊括OT、IT、DT等多領(lǐng)域知識。其中包括物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、工業(yè)總線技術(shù)、協(xié)議轉(zhuǎn)換、邊緣計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸、無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、設(shè)備建模、工廠建模、手機(jī)APP開發(fā)、大屏開發(fā)、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析、遠(yuǎn)程運(yùn)維、數(shù)字駕駛艙、數(shù)字工位、生產(chǎn)管理MES以及新一代工業(yè)互聯(lián)應(yīng)用的核心基礎(chǔ)技術(shù)等。

系統(tǒng)方案架構(gòu)圖

三、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)

1）基于數(shù)字雙胞胎的教育實(shí)訓(xùn)云平臺

利用目前最為先進(jìn)的邊云協(xié)同架構(gòu)，為學(xué)校搭建一套大數(shù)據(jù)云平臺，此平臺可進(jìn)行日常教學(xué)、實(shí)訓(xùn)、科研、競爭以及產(chǎn)學(xué)研合作等。極簡工業(yè)平臺，是一套工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)云操作系統(tǒng)，包含6個系列硬件，8套工具化SaaS軟件，構(gòu)建成一個IT、OT、DT融合的工具平臺。平臺能力單組服務(wù)器可支撐100萬設(shè)備100ms的實(shí)時性，支持水平擴(kuò)充，是目前國內(nèi)技術(shù)最為領(lǐng)先的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺。極簡工業(yè)平臺目前注冊開發(fā)者2.7萬多人，在建項(xiàng)目1600多個，累計(jì)額連接設(shè)備數(shù)量10萬多臺，應(yīng)用企業(yè)1000多家，平臺積累的設(shè)備模型3萬多個。

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺架構(gòu)圖

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺工具軟件

應(yīng)用案例圖

2）實(shí)訓(xùn)室數(shù)字化改造

此部分主要是對原有實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行數(shù)字化改造，把傳統(tǒng)設(shè)備升級為數(shù)字化設(shè)備，對數(shù)控機(jī)床、PLC和自動化生產(chǎn)線等實(shí)訓(xùn)室進(jìn)行智能化改造。利用傳感器、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)改造實(shí)訓(xùn)室的實(shí)訓(xùn)設(shè)備和教學(xué)基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程維護(hù)、多設(shè)備協(xié)同、生產(chǎn)管理等功能。在每臺設(shè)備上加裝一套數(shù)字化改造套裝，由邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)和數(shù)字工位量部分組成。

實(shí)訓(xùn)室數(shù)字化改造架構(gòu)圖

3）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)訓(xùn)基礎(chǔ)技術(shù)實(shí)訓(xùn)室

本實(shí)訓(xùn)室主要由極簡工業(yè)自主開發(fā)的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備組成。工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備主要由邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)單元、常見工業(yè)控制總線單元、常見無線通訊網(wǎng)絡(luò)單元、常見工業(yè)控制執(zhí)行單元、數(shù)字工位單元組成。

主要教學(xué)實(shí)訓(xùn)功能：

01

常見通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換，如Modbus-RTU、TCP、UDP，西門子S7、PPI、三菱計(jì)算機(jī)鏈接、MC、編程口、歐姆龍F(tuán)INS Hostlink、松下Mewtocol協(xié)議、GE Controlnet、Ethernet/IP、DH+、DH協(xié)議以及自由通訊協(xié)議、非標(biāo)協(xié)議

02

常見工業(yè)總線搭建，包含物理鏈路RS485、CAN、以太網(wǎng)，通訊協(xié)議等

03

常見無線通訊網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)，如WiFi、433M、lora、zigbee、4G、5G等

04

常見工業(yè)控制執(zhí)行單元，DIDO、AIAO、電機(jī)、變頻、儀器儀表、傳感器等

05

邊緣計(jì)算單元，數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)匯聚、數(shù)據(jù)邏輯計(jì)算、常見邊緣算法等

06

數(shù)字工位單元，人機(jī)交互、生產(chǎn)協(xié)同、生產(chǎn)管理、邊緣協(xié)同等

07

手機(jī)APP搭建，基于工具化的二次開發(fā)軟件，快速構(gòu)建手機(jī)APP，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、實(shí)時數(shù)據(jù)、實(shí)時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)分析等

08

大屏網(wǎng)頁搭建，設(shè)備建模、實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制、實(shí)時數(shù)據(jù)、實(shí)時曲線、歷史曲線、數(shù)據(jù)分析等

四、教學(xué)實(shí)訓(xùn)

實(shí)訓(xùn)教學(xué)系統(tǒng)涵蓋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與智能制造結(jié)合應(yīng)用的全部基礎(chǔ)技術(shù)，主要包括以下實(shí)訓(xùn)大類，每個大類有完善的實(shí)訓(xùn)教學(xué)點(diǎn)支撐：

• 工業(yè)通訊協(xié)議與數(shù)據(jù)采集實(shí)訓(xùn)
• 工業(yè)總線實(shí)訓(xùn)
• 通訊協(xié)議解析與適配實(shí)訓(xùn)
• 無線通訊網(wǎng)絡(luò)實(shí)訓(xùn)
• 工業(yè)通訊協(xié)議教學(xué)實(shí)訓(xùn)
• 邊緣計(jì)算實(shí)訓(xùn)
• 工業(yè)APP搭建實(shí)訓(xùn)
• 透明工廠搭建實(shí)訓(xùn)
• 數(shù)字雙胞胎技術(shù)實(shí)訓(xùn)
• 設(shè)備建模實(shí)訓(xùn)
• 5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)應(yīng)用實(shí)訓(xùn)
• 大數(shù)據(jù)分析實(shí)訓(xùn)
• 工廠可視化平臺搭建實(shí)訓(xùn)
• 生產(chǎn)管理MES系統(tǒng)實(shí)訓(xùn)
• 精益生產(chǎn)實(shí)訓(xùn)
• 數(shù)字雙胞胎教學(xué)實(shí)訓(xùn)
• 邊緣計(jì)算應(yīng)用教學(xué)實(shí)訓(xùn)
• 遠(yuǎn)程控制教學(xué)實(shí)訓(xùn)
• 數(shù)據(jù)分析教學(xué)實(shí)訓(xùn)
• 電子看板教學(xué)實(shí)訓(xùn)
• 稼動率、OEE生產(chǎn)效率教學(xué)實(shí)訓(xùn)
• MES教學(xué)與實(shí)訓(xùn)等

五、教育案例

六、極簡工業(yè)概述

工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)作為制造業(yè)的轉(zhuǎn)型升級的核心抓手，也具有技術(shù)跨度大、門檻高、行業(yè)屬性強(qiáng)等特點(diǎn)，核心技術(shù)涉及OT、IT、DT技術(shù)以及行業(yè)知識。要讓傳統(tǒng)制造企業(yè)快速擁抱工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，就需要一套傳統(tǒng)制造業(yè)企業(yè)用得起、用得了、用得好、能切實(shí)發(fā)揮價值的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)解決方案。

深圳市老狗科技有限公司核心團(tuán)隊(duì)從事國產(chǎn)完全自主知識產(chǎn)權(quán)控制系統(tǒng)近20年，并參與主導(dǎo)國家核高基項(xiàng)目，控制系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于軍工、軌道交通、石油石化、智能裝備、水務(wù)、樓宇等300多個行業(yè)，實(shí)施過深圳機(jī)場等大型工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺項(xiàng)目、獨(dú)立研發(fā)了軍工裝備仿真測試系統(tǒng)，積累了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺必備OT、IT、DT、仿真技術(shù)以及行業(yè)知識、數(shù)據(jù)安全等核心關(guān)鍵技術(shù)。

老狗科技運(yùn)用目前國內(nèi)最為先進(jìn)的端云一體架構(gòu)、搭建基于Hadoop的大數(shù)據(jù)平臺，并開發(fā)出面向傳統(tǒng)制造業(yè)的一站式工具化極簡工業(yè)平臺，包含6個系列硬件、8套工具軟件。極簡工業(yè)平臺目前注冊開發(fā)者2.7萬多人，在建項(xiàng)目1600多個，累計(jì)連接設(shè)備數(shù)量10萬多臺，應(yīng)用企業(yè)1000多家，平臺積累的設(shè)備模型3萬多個。廣泛應(yīng)用于比亞迪、聯(lián)塑、格力、伊之密、戰(zhàn)勝集團(tuán)、海爾、創(chuàng)維、聯(lián)通等各個行業(yè)龍頭企業(yè)，是目前最受歡迎的涵蓋核心硬件、平臺、SaaS化軟件為一體工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)完全自主知識產(chǎn)權(quán)的平臺。

極簡工業(yè)工具化、極簡化、生態(tài)化的特點(diǎn)，大大降低了工業(yè)互聯(lián)的技術(shù)門檻及應(yīng)用成本，提升了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的數(shù)據(jù)價值。利用最為先進(jìn)的邊云協(xié)同技術(shù)解決了OT與IT融合問題、利用虛擬設(shè)備技術(shù)解決行業(yè)工藝與工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)融合問題、利用了工業(yè)大數(shù)據(jù)技術(shù)解決了工業(yè)數(shù)據(jù)價值挖掘技術(shù)，為推進(jìn)兩化融合和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)做出了重大的貢獻(xiàn)。