图1 天津科技大学人工智能实践基地预期效果图

一、建设目标

天津科技大学人工智能实践基地坐落于天津科技大学滨海西校区，初步规划建筑面积约30000㎡，总用地面积1.41公顷，容积率2.13，建筑高度21.45m，建筑层数4层，每层高度约4-5.5m，如图1所示。基地主要包括人工智能与大数据、智能制造、智能轻工与控制等中心，总计投入预算预估2.37亿元。

根据2019年9月25日，国家发展改革委、教育部等6部门印发《国家产教融合建设试点实施方案》，聚焦滨海人工智能产业群需要，培养人工智能应用型人才，打造人工智能产业基地-产教融合实训基地，搭建新一代信息技术服务平台，建成科协试点单位，通过建设人工智能等相关产业学院，通过产教融合、创新体制机制、统筹学科专业建设等手段达到培养新一代信息技术复合型人才，服务区域“1+3+4”产业、地方经济社会发展。

围绕我市“1+3+4”产业，依托学校先进的人才培养理念与人工智能龙头企业如百度、戴尔、麒麟、长城、新华三、发那科、中兴、360、浪潮等公司在产业案例与人才培养领域的实践积累，打造人工智能产业相关专业集群，以人工智能、智能制造、大数据、云计算、物联网、网络技术、通信工程、软件工程、脑科学、虚拟现实、5G、无人驾驶等专业和方向为核心，结合本地产业特点及行业人才需求，制订个性化的专业集群建设方案和人才培养解决方案，探索产教深度融合的创新人才培养新模式，有效提高办学效益，推进教学资源共聚、协同发展，培养培训高新技术产业迫切需要的创新型和复合型人才，为我市人工智能、新能源新材料、生物医药等战略性新兴产业及航空航天、装备制造、石油化工、汽车工业等传统产业创新发展提供人才支持。

二、建设内容

1. 人工智能综合应用中心

人工智能综合应用中心是基于业界最先进的硬件平台，采用企业级融合架构，具备高效融合、安全稳定、性能卓越、敏捷易用等特点。涉及自然语言处理、机器视觉、人脸识别、语音识别技术、脑科学、虚拟现实、5G、无人驾驶等应用领域的案例，配套实验手册，边学边练通过实际项目上机演练，多方位学习及训练，做到学生与企业需求无缝衔接，真正解决人工智能人才缺口问题。提供完善课程体系、在线学习系统，以人工智能课程学习、在线视频、习题、线上测试、线上实验为主线，典型案例贯穿知识点的学习模式，确保学生掌握项目技能。整合了数据采集、数仓挖掘等，提供行业数据及案例用于基础研究，科研人员通过该系统方便对行业数据进行统计分析，按需求生成可视化数据报表。

2. 大数据实验中心

基于业界最先进的硬件平台，采用企业级融合架构，针对不同软件单元的特性，对计算单元、网络单元和存储单元进行多层次重组和整合优化，具备高效融合、企业级PAAS、安全稳定、性能卓越、敏捷易用等特点。提供10大行业典型应用案例的数据包和视频包，以及配套实验手册，边学边练通过实际项目上机演练，多方位学习及训练，做到学生与企业需求无缝衔接，真正解决大数据人才缺口问题。提供完善课程体系、在线学习系统，以大数据课程学习、在线视频、习题、线上测试、线上实验为主线，典型案例贯穿知识点的学习模式，确保学生掌握大数据项目技能。实验室各模块相对独立，交互式的实验任务、实验指导、项目上机操作，教学视频、考试评分、数据监控等，保障学生灵活、快速的掌握大数据核心技术及项目开发能力。

3. 信创实验中心

目前我国在信息技术领域多方受制于人，发展信创产业是国家战略方针是市场发展的大势所趋，所以建设基于自主可控的国产化实训室是有现实意义的。但目前在国内，能做到从底层芯片到操作系统、数据库、中间件及上层应用均为自主可控产品的只有不多几家公司，现在急需大量了解自主可控技术的人才。

建设国产化实训室，希望通过培养学生学习信创生态技术，服务于我国的信创产业。培养熟悉自主可控信息技术的学生，将来推动我国自主可控信息技术的长期良性发展。

4. 工业机器人实验中心

工业机器人作为智能制造技术的核心基础设备，产业通过以机器人替代人工，提升劳动生产率；形成数字化和自动化的生产模式，工业机器人已经成为企业生产制造第一线的生力军。对于从事智能制造产业复合型人才，掌握工业机器人相关知识及技术是人才发展要求的主要趋势，所以实训中心配置工业机器人实验中心。

5. 智能控制中心

实训中心模拟真实工业工厂数据采集系统的模式，通过管理平台将教师端、学生端、SCADA服务器和实验平台之间通过交换机连接在一起形成一个局域网，教师端将模拟工厂总控室，对整个实验室的设备和数据进行监视和控制，将整个实训室内所有平台的各项模块的数据分析和处理，学生端将模拟工厂各个车间或单条产线控制端，学生端电脑将可以通过本地网络连接，进入SCADA系统对单个平台上的温湿度、压力、电机转速、开关量、模拟量等数据进行控制和采集处理，以及调试PLC（可编程逻辑控制器）程序，模拟生产线设计过程中PLC程序的优化过程，锻炼学生PLC编程能力和数据采集和处理能力，为以后更好的工作打下坚实的基础。

6. 人工智能+机器人技术中心

平台研究基于 ROS（Robot Operating System）的多机器人协作的关键技术研究。采用开源平台 ROS，将机械手臂和移动底盘放在同一个坐标系和开发环境中，是学习和科研的极佳对象。通过搭建的机器人控制系统、AGV 移动机器人与机械臂等，可以研究与分析多机器人协同作业中导航控制算法、SLAM 算法、自主导航中的路径规划算法、导航避障算法等，在实体平台上通过调试与实验测试等完成关键技术的验证分析，最终实现在复杂环境下机器人协作应用研究。实验平台主要功能包括：模型构建、运动控制、SLAM 地图构建、自主导航、路径规划、运动控制、轨迹规划等。

7. 产业应用综合实验中心

产业应用综合实验中心结合了当前最前沿的工业机器人技术，以“工业4.0”和“中国制造2025”为建设背景，融合了工业机器人技术（Robotics）、智能传感器技术（Sensors）、MES 技术、智能视觉技术、RFID 技术等多项前沿技术，几乎包含了所有的工业 4.0 特征。

整个实验中心在各个关键位置（原料库单元、倍速链单元、关键工位等）安装了各种传感器（Sensors），这些传感器能够把生产线的各种关键信息实时收集，并通过工业以太网（Industrial Ethernet）这些信息传递到智能制造生产线管理系统，管理系统通过对这些数据的分析处理，对生产线生产状况做出实时响应。同时，我们采用先进的 RFID、条码与移动计算技术，将产品从原料库出库、核心部件组装、视觉检测、盖板组装、螺丝紧固、激光打标、包装贴标成品入库做全程全面完整的产品追踪追溯功能。

8. 基于 OBE 典型轻工生产与设计实践平台

基于 OBE 典型轻工生产与设计实践平台，拟基于数字孪生技术，以三维设计、分析、加工软件平台为载体，搭建面向机电一体化 MCD、PLC 的虚拟调试和工厂、产线、工艺、机器人等制造环节的仿真于一体的产品全生命周期管理的工业 4.0 实验室。

9. 轻工机械装备实践训练平台

1）高柔性，高精度：可以用于3C、汽车、机械、生物、食品等行业的物品装配、智能检测、性能测试、包装等连续性生产，也可以单工站独立工作，方便高校进行机器视觉、智能制造等方向的研发；

2）传送线采用SMT行业标准，间距可调，并支持托盘传送，适合各种小型工件的连续生产；

3）工具端采用小型快换工装，保证产线可适应多种产品生产，同时采用CCD 定位保证产品装配精度；

4）设备支持5G通讯模块，可以远程实时控制，同时设备之间采用标准的通讯协议，可以方便组线；

5）前后端可以自动对接 AGV，能够完成循环生产或演示；

6）模块化设计，可以选用不同形式的执行机构或机器人，同时可以配套多种类型的柔性供料器，而且设备数量也方便增加和裁剪，适合不同预算。

10. 工程实践能力训练平台

工程实践能力训练平台是基于数字化仿真软件平台及智能制造电子装配生产线，通过将产品设计、工艺规划、制造执行、产品数据管理、数据采购与监控等软件模块高度集成，构建一套完整、真实的数字化智能化生产线，通过对人、机、料、法、环五大生产要素进行管控，以实现从生产计划管理到仓储物流生产全过程的智能调度及调整优化，达到柔性智能生产。

在教学实训方面，基于数字化孪生理念，将原有的生产线与先进的数字化、信息化、智能化技术及相关专业教学与实训实验相结合，在原产线基础上增加智能装配系统数字化智能制造仿真中心（含机电一体化设计与仿真调试系统、数字化产线工艺仿真系统、产品全生命周期管理系统），使机械、电气及智能控制一体化的真正融合，实现真实产线与虚拟产线场景之间的1:1复原，可以进行真实产线和虚拟场景之间的虚实联调，也可以对虚拟产线场景的各模块（比如工艺设计、智能仓储等）进行独立的学习，也可以通过数字化看板或产线APP进行产线加工的数据监测和柔性化的产品定制。

11. 人工智能1+X 考核中心

中心配置人工智能 1+X 机器视觉考核设备，机器人视觉系统应用证书是 2020 年12 月由教育部职业技术教育中心研究所受权发布，参与 1+X 证书制度试点的第四批职业技能等级证书之一。

本证书适用于机器视觉系统生产、自动化生产、智能制造系统集成改造及相关企业的机器视觉系统编程调试、视觉技术应用、复杂视觉集成应用等岗位群。

三、预期效益

1. 人工智能实践基地将从学科、专业等建设层面，服务于教学、科研，致力于高校新一代信息技术人才培养，开展人工智能、信创、互联网+教育的创新与实践，为国家和区域提供高素质的应用型人才。

2. 引进全国龙头和优质企业参与的双创教育，构建和培育创新的产业支持环境，并通过企业资源整合、全国双创团队的产品技术资源聚合，提高对产业化、大规模行业项目的参与能力。

3. 开展服务于区域经济的产业学院或研究院建设及运行，并通过模式输出、资源输出、联合推进方式，把基地建设成为区域互联网+产业发展的技术高地和权威机构。

4. 整合政府、行业、教育资源，发起主动服务区域经济发展的专业发展模式创新。