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工业 4.0未来工厂培训

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工业 4.0 – 未来生产技术 工业会发生哪些变革？

这个问题答案就在于全新的人、机器和数据的交互方式 。工业 4.0 将真实世界的生产将信息

和通信技术组成的虚拟世界融合在一起；数字世界是对传统工业过程的补充，并进行优化。为以高质量水平规模制造定制化产品打下了基础。

为了能在一个公司升级成为工业 4.0，熟练工的培训和职业资格必须跟得上跨学科的新

趋势。例如，维修技术人员不仅需要实际的机电维修经验，但必须懂得信息技术架构

的知识，这样就能从一个新的技术高度来迅速诊断机器故障。

工业 4.0 意味着，从技术和组织层面来看，待完成的任务的要求更高了。跨学科的技术能力

变得愈发重要，所以对教授给不同工种的技能和能力进行适应调整。不同功能层面之间的区

别变得模糊起来，适应能力影响所有的技术类职业。

“人将成为未来生产世界整体不可或缺的组成部分。Festo Didactic 正在对

人学习与技术直接交互的解决方案进行研究。正如今天两个人之间的分工

合作那样，未来人与机器也能做到。”

Dr. Eberhard Veit董事会主席，Festo AG & Co. KG ；工业 4.0 平台管理委员会成员

来自工业用于工业

Festo Didactic 扎根在工业自动化领域中，作为您的合作伙伴，我们能一次解决两个需

求：一方面，我们与工业界紧密合作，了解业界需要，并直接植入我们的培训材料中。另一方面，我们是许多工业 4.0 委员会的成员，如智能工厂 KL 和工业 4.0 平台。我们能在塑造这个项目的过程中发挥积极的作用，将最新的技术趋势整合到我们

的学习系统中。

以模块化的方式进军培训领域

为了促成工业培训领域的成功变革，我们为您提供多个层次的产品，从单个工作站到

完整的培训工厂。根据您所选的材料，让您能以清晰而生动的方式向学员展示不同的工业 4.0 发展方向。因为学习领域和需要一直在变化，我们的产品是模块化的，可随时

进行调整和再开发，来满足您的要求。

为您的教学提供支持

我们通过与工业相关的讲座、工作坊和教学设备为您提供支持，确保您总是能获得最新的信息，让您能从不同角度来教授工业 4.0 项目。我们为客户提供一个管理到位的

工业 4.0 论坛，您能和您的同事就当前的问题、项目创意和教学材料进行交流。除了

您的教材外，学生还能用我们的网络远程培训课程，来了解和学习各种课题。如果有

任何问题，我们培训和咨询部的专家将乐意为您答疑解惑。

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CPS 门

以我们的机电、控制技术和自动化技术经典培训材料为基础，通用的学习平台 MPS®

栈式传输系统可在实际操作项目中逐渐进行扩展，构成相应实践课题的全面性工业 4.0 元件。

项目工作站 I4.0一步一步迈向未来工厂

模块

控制技术基础：单个模块，难度易于理解

栈式传输系统附加设备

工作站：用带止停器的栈式传输系统扩展模块

附加设备层 CPS

对经典培训课题的扩充：智能 CPS （物理

信息系统）门

附加设备层-即插即生产

引入智能工厂：

基于 CPS 传输系统的即插即生产

CPS 门CPS 门是智能栈式止停器，带可接入互联网的 IEC61131 控制器和 RFID 传感器 – Festo工业 4.0 研究成果。

一些已有项目：

• 分析机电系统

• 生成零件清单

• 生成 I/O 清单

• 生成功能图标

• PLC 项目工程设计

• 功能测试

• 生产顺序程序

• 调试

Part No.: D40001

一些已有项目：

基本模块的所有功能，增加• 数字量栈的识别

• RFID（射频识别） 栈识别

• 用人机界面工作

• 状态监控

• 编程工作模式选择

• I/O 控制，用于传送带直流电机

• 用逆变器控制传送带交流电机

• 模块和驱动技术快速转换

• 采用数据模块、结构和模型

Part No.: D40002

一些已有项目：

基本模块的所有功能，增加• 从止停器转换成 CPS 门• CPS 门的分析、功能测试和调试

• 调试 TCP/IP 和 OPC-UA 接口

• 调试网络服务器

• 用 CPS 门 I/O 控制传送带直流电机

• 用 CPS 门通过现场总线控制传送带直流电机

• CPS 门编程

• CPS 门和 PLC 之间设置 TCP/IP 通信

• 用近场通信调试 CPS 门

Part No.: D40003

一些已有项目：

CPS 传输系统层的所有功能，增加• 调试智能模块

• 基于网络服务器/平板电脑的人机界面

• 定义 SOA（面向服务架构）功能接口

• 执行功能接口

• 调试近场通信读取器

• 执行即插即生产模块调试

• 面向对象编程

• 管理模块驱动程序

• 从 CP 工厂云下载驱动程序

Part No.: D40004

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工业 4.0 学习系统 无缝、模块化、可扩展

无缝学习系统 – 从项目工作站 I4.0 开始，连续至 CP 实验室，最后到 CP 工厂，模块和栈可用于

各个阶段。CP 实验室可通过移动机器人 Robotino® 和偏转模块连接至 CP 工厂。

CP 实验室 — 物理信息系统实验室

在 CP 实验室中，用多个项目工作站 I4.0 创建了一个真实的工

业栈式循环系统，教授更多工业 4.0 的知识。

项目工作站 I4.0 所有功能，增加• 物料流

• 整体过程

• 系统联网

• 复杂系统信息流

• 过程计划

• 计划装配和拆卸

• 团队工作

• 数据处理系统（制造执行系统 – MES）− 订单输入− 产品定义− 工作安排− 过程数据采集− 利用度，E E− 数据分析− 成本计算，等

Part No.: C41001

项目工作站 I4.0

CP 是什么意思？

物理信息系统：通信网络和物理系统整合成一个实体 – 工业 4.0 的一个重要方面。

模块化项目工作站 I4.0 为智能工厂和工业 4.0的进一步培训打下了坚实的基础。

从教育和功能性角度来看，项目工作站 I4.0 完美匹配 CP 实验室和 CP 工厂的学习环境。通过

项目工作站 I4.0 获得的知识课逐步增加，进一

步覆盖工业 4.0。

CP 工厂 – 物理信息工厂

CP 工厂的基本模块是熟悉的项目工业工作站 I4.0 学习环境的起

点，也是在工厂网络中进行进一步开发的起点。两组学生可在工

作站进行跨学科学习。小车间是其它重要课题，如机器人、数控

机床、手工装配和偏转模块，覆盖了许多其它培训课题，确保每

个教学主题都能深入浅出。

CP 实验室的所哟所有功能，增加• 存储系统和存储策略

• 自动移动机器人

• 安全工程设计

• 能耗监控和管理

• 机器人工作间，带相机辅助装配，采用抓手更换系统、堆

码、跟踪等功能

• 生产，CNC 机器采用自动上料，FMS（柔性制造

系统）

• 3D 打印制造

• 手动工作站，如光学抓取、视觉

控制系统

• 等

Part No.: D10001

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CP 工厂

工厂作为完整的系统

通用型工业 4.0 培训工厂

价值链不仅包括装配线，还包括其它领域，如生产、精益生产、

物流和质量保证。

我们提供的 CP 培训工厂包括了用于这些领域的各种装备，将它们

集成到制造执行系统，该系统为满足工业工业 4.0 的需要而开发。

从而创造出了综合性、模块化和可扩展的工厂模块，可用于教学和

研究的许多领域。

生产

装配线

质量保证

精益生产

物流ERP/MES

培训领域-装配线

按工业 4.0 的标准，一次性生

产和装配各种产品派生型对于

生产提出了各种严苛的要求。

为满足这些要求，CP 工厂提供

了以下特性：

• 模块化

• 可移动

• 设置时间短

• RFID 技术

• 即插即生产

• 标准接口

• 面向服务的程序架构

培训领域-物流

对于工业 4.0，物料的智能流

动和物流网络是重要的驱动因

素。CP 工厂为多种不同的物流

问题，提供了多功能培训和研

究平台：

• RFID• MES• 自动化仓库

• 生产料间和工具库

• 栈式传输系统，带偏转器

• 自动运输机器人，包括材料

运输

培训领域-生产

CNC 机床和柔性生产系统在定

制一次性生产的产品方面起

着重要作用。

CP 工厂集成了 CNC 技术，用于

培训项目和课程。因此增加

了：

• 机器人集成

• CAD/CAM 产品

• 模拟

培训领域-生产

计划和控制/MES

在现代化的工厂内，智能化机

器和工件相互之间通信，并与

工厂内外的企业资源计划系统

和制造执行系统，甚至云端进

行通信。

MES4 是 Festo 的 MES，用于

智能工厂，采用 Access 数据库

工作。对于 SAP 用户，培训工

厂可通过定制方式连接到 SAP ME。我们能按要求生产更多的 MES 和 ERP 的链接。

培训领域

精益生产

工业 4.0 在精益生产领域也正

在逐步站稳脚跟。基于您的要

求，我们能为您提供各种设

备，包括装配工作间和循环取

货的超级市场：

• 给工作站自动上料

• RFID 上料

• 通过智能装配监控，避免错

误

• MES4 链接

• 拟态显示

培训领域

质量保证

从内卡规到全自动三维测量仪 – 所有集成到 CP 工厂的标准测量设备可用作质量实验室。

MES4 中的 SPC 模块运用两者

来输入设定点值和做评估。

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CP 工厂

多功能生产，用于培训和研究

智能（培训）工厂

灵活、敏捷、面向变化和效率 – 这些是对未来生产的要求。 CP 工

厂通过以下装备来满足这一要求：

• 标准化和移动工厂模块

• 开放性接口，符合工业标准

• 即插即生产模式

作为用于工业 4.0 学习工厂，CP 工厂具备以下宝贵的特

性：

• 项目实践

• 与培训课题相关的工业 4.0 信息

• 关键课题包括 RFID、NFC 和云计算

• 逐步引入 CPS• 在不同的培训课程之间快速转换

• 不同应用模块，内部区分

• 自动 Robotino® 展现的多功能性

• 柔性机器人工作间，符合工业标准

• 切实引入机器网络

RFID

工业 4.0 的一个主要目标就是

一次性生产定制化产品，但成

本与规模生产相当。为实现此

目标，每个工件需要明确识别

和跟踪。

在 CP 工厂内，基于 RFID 技术的

数字量产品存储用于控制将单

个产品传送到加工站。加工站

对 RFID 数据作出反应，执行相

应的生产步骤。

能耗监控

集成能耗监控功能可收集电量

和流量数据。 培训的要点可

扩展到当前的课题，如节能

生产和灵活能源利用生产。

通过基于网页的拟态页面，

可显示和评估不同终端设备

的能量流。

“智能电网”学习软件 EiSLab® 可让 CP 工厂二次集成

到虚拟的智能电网中，显示不

同负载设备、存储设备和发电

机之间的关系。

生产控制系统

生产控制系统 MES4 专为培训

工厂开发，集中了所有重要的

生产数据。开放的数据和透明

的接口构成了学习和实验的基

础。

通过 MES4 面向服务架构，生

产间必要时可调用，与传统的

分级架构软件相比是个重要的

优势。

模拟

在机器建造期间，模拟和虚拟

调试节省时间和金钱，提供了

明确而有效的培训工具。学员

可分组用真实的编程语言编程

并模拟模块，然后在提供的硬

件环境中使用。我们提供的 CIROS® 是一个强大的工业测

试平台，用于自动化技术三维

模拟模拟。

多功能性

基本模块可配备一系列应用模

块。由于采用了标准接口，应

用模块可在几分钟内完成更

换。

统一预装配的系统电缆可快速变更布局，加速调试工作。生

产间带传送分支，方便形成不同的布局。

自动机器人系统 Robotino® 通

过导航设备，点击鼠标选择

目的地后就可为跨物流多功

能性提供支持。

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获得未来生产技术的职业资格

全球网络中的工业 4.0

全球联网

每个工厂和其元件构成巨大网络的一部分，这适用于实体物

体，如半成品和成品，也适用于多种数据。

工业 4.0 通过优化和强化各层面的网络带来了明确的优势。而

且，基于大数据和非特定位置的云程序带来了更多的商业机遇。

我们的 CP 工厂提供许多有趣的项目实践，用于当前和其它工业 4.0 课题，如：

• 物流

• IT 系统

• 网络

• IT 安全

• CP 工厂云

物流

与 CP 工厂组合时，成熟的移动

机器人平台 Robotino® 是一种

通用、十分灵活的物流元件，

具有以下特性：

• 智能

• 自主控制

• 联机

Robotino® 用于 CP 工厂内部运

输，也带代表着具有连接全球

网络功能的物流系统。

IT 系统

IT 系统，如 SAP 在许多公司都

有应用。对于 CP 工厂，在与 SAP 公司协商后，创建了一个

直接接口 SAP ME (SAP MES)。这能扩展 CP 工厂的应用，涵

盖商业管理的课题。

Festo 和 SAP 合作为工业 4.0 和 SAP ME 推出了一个课程，通过 SAP 大学联盟和 Festo Didactic

获取课程。

联网

实施工业 4.0 的主要前提条件

是机器和工厂与上至互联网的

所有相关信息系统无缝联网。

CP 工厂覆盖了所有相关通信

系统，可完善模拟工业的实

际情况：

• 现场总线（传感器/驱

动器层）

• 自动化网络

• LAN(局域网/MES)

• WLAN (无线局域网/移动

设备, Robotino®)

IT 安全

机器和工厂必须保护免受无授

权进入和操作。因为要求越来越高，要成功实现工业 4.0 还

必须为所有熟练工提供综合培

训。

学员学习保护措施的知识，

通过思科公司的产品在培训

工厂内进行实际操作。

• VPN 用于非特定位置的通信

• 网络安全（层 2 和 3）

• WLAN 安全

CP 工厂云

用于连接到专业云计算系统

的设备为数据交换、存储和

分析提供了新的可能。

CP 工厂云是向学员和学生介

绍保护环境中的云计算课题的

方式，同时鼓励不同站点之间

的合作项目。

我们让您做好准备！

我们对您课程的帮助

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课件

可提供多种不同的教学材料，

确保培训有效果。我们提供适

用的课件文档，包括项目说

明、个别工作情况以及复杂的

跨学科任务。

远程学习

（网页版）

Festo Didactic 培训课程相当灵

活，为导师留出创意空间，以

提高学生的学习热情。我们许

多熟悉的培训课程都增加了新

开发的工业 4.0 培训材料。

论坛

通过我们的工业4.0 论

坛，我们我为您提供了可

交流心得的综合性平台。

您可搜索问题和课题的答

案，发起与同事的讨论。还

有一个培训材料数据库，您

从中可下载文档或上传自己

的文档。

该论坛由我们管理和协调。

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