基於數位雙生的智慧製造教學平台設計與學習成效

Abstract

隨著智慧製造與工業4.0技術的發展，機電整合系統在工程教育中的重要性日益提升。然而，在教學過程中，學生直接操作實體設備進行系統測試與程式除錯，常因操作不熟或控制邏輯錯誤導致設備碰撞、機構干涉或系統損壞，進而增加設備維護成本並影響學習效率。因此，建立安全且可重複驗證的工程實驗環境成為機電整合教育的重要課題。近年來，數位孿生技術已成為智慧製造與工業系統中的關鍵研究主題，其應用範圍涵蓋設備監測、製程優化與系統模擬等領域(Kaur et ai.,2025)。透過建立實體設備的虛擬模型，可在虛擬環境中模擬設備運動與控制流程，學生能先於虛擬環境完成系統測試與控制程式驗證，再將結果部署至實體設備。以智慧倉儲系統為案例，建構結合 PLC 控制與數位孿生模擬的機電整合教學平台。系統驗證該模式能有效降低設備碰撞風險並提升學生對系統運作與控制邏輯的理解。