智慧工厂虚拟仿真实验教学平台建设方案以产品生产制造为核心，将原材料供应、生产过程管理、产品自动化仓储、拆零拣选及安全溯源管理等业务功能有机结合，并综合运用三维建模与虚拟仿真软件构建实体智慧工厂的1:1虚拟模型，再通过数据接口将智慧工厂的物理模型和虚拟模型连接起来并进行实时通信，从而建立智慧工厂数字孪生体，使智慧工厂实现“在信息空间开创制造和管理未来”，体现新的制造和管理模式。
智慧工厂虚拟仿真实验教学平台建设方案其功能定位和技术水准瞄准真实的工业应用场景，甚至在条件允许情况下直接建成工业应用级的智慧工厂。一方面可以推进产学合作协同育人机制的实施，另一方面，也可以在创新实践教学中更好地培养学生的创新精神和工匠精神。
智慧工厂虚拟仿真实验教学平台建设方案主要涵盖原材料仓储管理系统、生产管理与控制系统、自动化立库系统、基于DPS的拆零拣选系统和产品质量安全溯源系统等五大模块。
1. 原材料仓储管理系统
智慧工厂虚拟仿真实验教学平台的原材料仓储管理系统主要对生产所需的原材料进行分类管理，并按类别赋予唯一的条码标识，并与DPS存储货架的货位对应，在生产线前端进行可视化的原料仓储管理，为产品质量安全溯源奠定基础。通过智慧工厂虚拟仿真实验教学平台不仅可以让学生对原材料仓储管理系统的主要硬件设备（包括ＤＰＳ存储货架、条码打印机和条码识别器等）进行认知,而且学生还能熟练使用原材料仓储管理系统。
2. 生产管理与控制系统
智慧工厂虚拟仿真实验教学平台的生产管理与控制系统是智慧工厂的核心子系统，主要对生产过程进行管理和控制，通过智慧工厂虚拟仿真实验教学平台学生可以进行生产计划制定、产品生产及赋码、质量检测、机械手组盘、托盘RFID识别等实际生产过程管理及控制练习,特别是机械手组盘环节，需将单个产品上的条码和托盘上的RFID标签进行信息关联，不仅能让学生掌握生产过程管理，还能为后续的溯源管理打下基础。
3. 自动化立库系统
智慧工厂虚拟仿真实验教学平台的自动化立库系统是对生产出来的产品进行自动化入库与出库管理，并通过智能货位分配算法对出入库托盘进行最优货物分配，同时通过优化调度算法对堆垛机进行合理的作业调度，并辅以可视化的电子货位图进行库存三维可视化操作管理。
智慧工厂虚拟仿真实验教学平台的自动化立库系统主要由环形分拣线、立体货架和堆垛机组成，由PLC控制并和生产线控制系统、码盘机械手进行实时通信和联动。自动化立库系统前端和生产管理与控制系统对接，接受生产系统组好的托盘进行托盘入库；后端完成托盘出库后，和DPS拆零拣选系统的散件出库合流，实现“整托＋散件”的混流出库模式，以更贴近实际工业应用的真实场景完成出库操作。
4. 基于DPS的拆零拣选系统
智慧工厂虚拟仿真实验教学平台的拆零拣选系统是将LED电子标签安装于货架储位上，通过LED电子标签指示，辅助拣货人员进行摘果式拣货操作，大大提高拣货效率，减少拣货差错。基于DPS的拆零拣选系统的主要设备包括：流利式货架、作业报警三色指示灯和LED电子标签、LED电子标签控制器。通过智慧工厂虚拟仿真实验教学平台学生不仅可以对拆零拣选系统进行学习认知，还可以掌握实际生产流程。
5. 产品质量安全溯源系统
在生产制造环节的末端，考虑产品在流通环节的质量与安全追溯需求，设计开发了产品质量安全溯源系统。智慧工厂虚拟仿真实验教学平台的产品质量安全溯源系统通过自动识别产品条码，查询产品的生产批次、原材料批次、生产环境及物流路径等信息，实现不同条件下产品溯源查询和安全追溯。
智慧工厂虚拟仿真实验教学平台建设方案秉承产学合作协同育人理念，以前沿的技术和丰富的实践教学内容，通过将智慧工厂物理模型和虚拟模型实时连接起来，虚实交互中实了现虚实协同、精准掌控，为培养和增强学生的实践能力和创新水平，提高学生的综合素质提供了有力的帮助。
