基于CPS和数字孪生技术的智能制造课程建设
——自动化专业实践课程教改探索

张 珏， 董爱华， 齐 洁， 沈亮亮

（1.东华大学a.信息科学与技术学院，b.数字化纺织服装技术教育部工程研究中心，上海201620；2.西门子工业软件（上海）有限公司，上海200080）

0 引 言

以人工智能、智能制造、机器人等为代表的新兴产业蓬勃发展，对传统的自动化专业提出了挑战［1-3］。其中，以控制、通信、计算与环境感知等信息技术为基础的信息物理融合系统（Cyber-Physical Systems，CPS）是推动智能制造发展的动力源泉［4］。西门子数字孪生技术是CPS应用于工业领域的成果，它在数字世界中构成真实物理系统的仿真体，实现监控、预测与优化。近年在教育界，随着国家科技部成立面向CPS的系统平台，对CPS及数字孪生技术进行研究探索者日益增多，清华大学、广东工业大学和中山大学相继成立创新中心、重点实验室等研究其关键技术［5］。近来，工程领域教育界在基于数字孪生的混合实践教学模式研究探索［6］、开设基于CPS技术开放实验项目培养智能制造技术人才［7］等方面都取得了有益的经验。

为应对社会发展和技术变革对人才培养的挑战，推进高等院校深化教学改革，适应新时代和新技术对工程技术人才工程实践能力、创新能力、协作能力、终身学习能力等方面的培养，在我校自动化专业实践课程建设中设计了基于CPS和数字孪生技术的智能制造专业实践系列课程。在该系列课程中，引入了西门子数字孪生技术系列软件。其中，在生产实习课程中，安排学生应用Tecnomatix Process Simulate软件设计基于数字孪生技术的多机器人生产线系统，对机器人进行离线编程及基于控制逻辑事件驱动的虚拟仿真；……