第七届江苏技能状元大赛智能制造工程项目技术文件

第七届江苏技能状元大赛“智能制造工程”项目技术文件2024年1月目录一、本项目技术描述 1二、选手应具备的能力 1三、竞赛内容 4（一）考核模块 4（二）命题模式 6四、评分标准及流程 7（一）评价分（主观） 7（二）测量分（客观） 8五、场地及设施设备 9（一）场地 9（二）设施设备 101.竞赛设备 102.竞赛软件 113.耗材 114.工具、仪器 115.选手防护装备 126.禁带物品 13六、赛事纪律 13（一）比赛轮次与抽签方式 13（二）选手纪律 13（三）裁判纪律 13（四）违规操作处理 14（五）仲裁与申诉 14七、赛事安全 15（一）选手安全 15（二）赛场安全 15八、绿色环保 16九、备注 16一、本项目技术描述智能制造工程项目是通过新一代信息技术和先进制造技术融合，实现智能制造装备与生产线开发与应用以及生产管控和智能运维以解决实际问题的竞赛项目。比赛中对选手的技能要求主要包括：工业软件及仿真技术应用、智能制造体系架构构建和精益生产管理、智能装备与产线设计和开发、智能装备与产线的安装、调试与部署、智能装备的操作、编程与智能加工、装备与产线的智能运维与管控。本项目以国家人力资源与社会保障部制定的《智能制造工程技术人员国家职业技能标准》为依据，参照全国技能大赛智能制造工程技术项目技术工作文件，结合国家智能制造标准体系等要求，制定竞赛内容、评分标准及流程。本项目为团队赛，每支参赛队由两名选手组成。仅设置“操作技能考核”科目，分两天进行，比赛总时长为360分钟。二、选手应具备的能力本次选拔赛以实际操作技能考核为主，不设单独的理论考试，但参赛选手必须掌握智能制造工程项目的理论知识。有关该项技能的知识和理解将通过选手实际操作的技能表现全面考查参赛选手的职业素养和专业技术技能水平，具体要求内容及说明见表1。表1选手需要具备的能力一览表模块能力描述模块A职业素养个人需要知道和理解：职业基础知识安全操作规范管理安全措施间接安全技术措施（如安全防护装置）指示性安全技术措施检测报警设备、警示标识机器人系统的安全防护设计与开发机器人系统及其防护装置的安装试运行功能测试检查以及维护模块B数字孪生构建与虚拟调试个人需要知道和理解：CPS技术基础搭建智能产线环境的基本要求构建运行数字孪生体的操作步骤数字孪生虚拟调试的方法个人应能够：完成智能产线各模块布局设计与仿真分析完成智能产线各模块属性参数设置并测试运行完成数字孪生与PLC及HMI建立通讯连接完成机器人离线仿真软件与数字孪生联网运行测试模块C智能产线安装与调试个人需要知道和理解：工艺设计与规划原理运动控制系统的基础知识PLC与智能产线网络互联基础知识智能产线功能验证和优化方法智能制造技术PLC和HMI硬件组态，程序动作逻辑顺序传感器的运用方法工业机器人的参数配置、零点校准和编程调试方法工业机器人和外围设备安装基础知识和基本原理视觉单元硬件结构、视觉系统参数标定和程序编写RFID模块硬件结构、通讯连接和信息读写个人应能够：完成智能产线硬件设备的工艺设计与规划配置硬件组态编写PLC程序实现平台运动控制根据技术文件进行分配电气和气动I/O接口安装、调整和调试产线机构、控制系统以及传感与识别系统完成传感器数据采集与监控完成机器人的程序代码与外部控制系统之间的通讯连接完成对零件工装夹具的控制和零件制造完成机器人与PLC连接，实现与产线自动化运行完成工业机器人快换等关键部分拆装完成视觉单元硬件安装、参数标定和视觉检测完成RFID模块安装、通讯和电源连接，实现信息写入与读取功能模块D智能产线管控与应用个人需要知道和理解：工业网络与通信技术质量管理与精益生产方法生产制造执行系统MES工作原理个性化定制生产工艺规划智能生产运营管控技术数据库原理及应用机器视觉与图像处理技术个人应能够：完成MES系统与产线网络通讯完成产线数据采集及生产过程监控完成视觉等在线质量检测和预警、质量追溯统计生产加工产量及生产效率信息实时监控生产能耗信息显示预防性运行维护保养信息调试并稳定运行产线，完成个性化定制生产模块E智能产线综合联调个人需要知道和理解系统：设备运行实时数据驱动模型数字模型运动属性的设置方法虚实数据采集及信息交互方法工业网络通讯数据采集及监控满足网络物理要求的硬件和外围设备硬件在环虚实联调和试运行个人应能够：将控制器连接到机器人周边系统根据任务要求采集传感器实时数据编写、分析、审查和重写程序进行应用程序的试运行，以确保程序的正确性编写或协助编写指令或说明书以指导最终用户通过MES下单全自动完成智能产线的制造任务三、竞赛内容（一）考核模块本项目分为五个考核模块：职业素养；数字孪生构建与虚拟调试；智能产线安装与调试；智能产线管控与应用；智能产线综合联调。竞赛总用时为6小时，具体时间分配见表3-1。表3-1竞赛模块及时间分配日程模块编号模块名称时间分配/minC1A职业素养（安全虚拟考核系统）180C1B数字孪生构建与虚拟调试C1C智能产线安装与调试C2D智能产线管控与应用180C2E智能产线综合联调总计360模块A职业素养模块B智能产线仿真应用3D孪生体模型，设置模型属性参数，并完成产线功能验证，PLC功能的验证，同时，根据虚拟调试和功能验证的结果安装产线，设置传感器及气PLC将提供的3D（2）创建模型参数，完成信号连接，并测试各模块动作状态、位置信号及机器人运行状态。（3）编写PLC程序，设置组态画面，完成数字孪生体调试及功能验证。（4）根据给定的图纸，完成智能产线组装，并设置传感器、机器人及视觉系统参数。（5）根据任务流程，完成PLC、触摸屏、机器人及视觉程序编写与调试。模块C智能产线安装与调试任务描述：根据任务要求，选手对设备层部分硬件进行安装、配置（根据测试功能连接硬件、设定参数等）与功能测试。（1）工业机器人快换夹具的安装与调试根据提供的机械装配图，按照图纸要求完成快换夹具1和快换夹具2的安装与调试，要求安装牢固，工件夹紧稳定牢靠。（2）视觉单元的安装与调试根据现场提供的相机支架零部件，根据图纸要求完成相机等部分的安装，调试视觉系统，保证在视觉软件中显示清晰画面。1）通过对视觉单元的操作与调试，完成视觉系统参数标定；2）编写视觉调试程序，实现视觉检测典型功能应用，比如工件外观特征识别及定位、缺陷检测、尺寸测量、颜色和字符检测等。（3）RFID模块的安装与测试1）正确安装RFID模块，完成RFID读写器的通讯和电源连接，实现与机器人的通讯。2）使用给定的测试软件进行测试，通过软件读写界面测试信息写入与读取功能。（4）立体仓库单元的安装与调试根据现场提供的立体仓库模块零部件，根据图纸要求完成立体仓库模块的安装与调试，要求立体仓库安装牢固，在机器人运动行程范围内，不干涉其他模块。模块D智能产线生产与管控MES进行产线综合管理，运用网络通信技术，采集数据信息，优化生产流程和节拍，完成个性化定制生产任务。（1）完成数字产线网络互联，调试并验证实物产线运行稳定性。（2）MESPLC、机器人等设备网络通讯设置，系统看板能实时显示生产运行状态信息，完成产线运动部件手动测试。MES看板能实时显示机器人各关节数据及运行状态，并能测试机器人网络通讯状态。MES系统能生成个性化订单，能完成手动排单、自动排单，能显示订单生产过程的进度信息，能统计产线产量及仓库实时信息。模块E智能产线综合联调据信息互联互通。根据数字孪生提取的相关数据结合任务书工艺流程和节拍要求，完成数字化工厂生产工艺及节拍的优化，提高生产效率和产品质量。（1）PLC、MES、机器人、视觉及传感器数据互联互通。（2）采集PLC及各传感器信号，关联实际产线数据信息，实际产线数据信息驱动虚拟孪生载体运行。（3）通MES（4）根据工艺流程和节拍要求，通过调整PLC和机器人程序，优化速度和生产节拍，降低等待时间，提高生产效率。（5）通过调整传感器、工业机器人及视觉系统参数等，优化工艺流程，提高产线运行稳定性及产品合格率。（二）命题模式本项目属于赛前需对试题保密的项目。技术规则和技术文件公布后，专家组组织相关人员通过公开平台对命题思路、关键考核要点、设施设备等关键技术问题进行讨论，并对提出的意见建议及时解答。依据技术思路，结合竞赛时间及场地、设施设备等情况编制样题，并与技术工作文件一并公布。专家组在大赛组委会领导下，按照保密工作要求，参照竞赛技术规则和技术文件命制试题。四、评分标准及流程本项目评分标准分为测量和评价两类。凡可采用客观数据表述的评判称为测量；凡需要采用主观描述进行的评判称为评价。本次竞赛评分表按照世赛竞赛系统的格式，并使用评分系统自动计算和汇总分值。（一）评价分（主观）评价分打分方式：3名裁判为一组，各自单独评分，计算出平均权重分，除以3后再乘以该子项的分值计算出实际得分。裁判相互间分差必须小于等于2分，否则需要给出确切理由并在小组长或裁判长的监督下进行调分。权重表如下：权重分值要求描述0分各方面均低于行业标准，包括“未做尝试”或不可接受1分达到行业标准2分达到行业标准，且某些方面超过标准3分达到行业期待的优秀水平，完美例如：机械模块组装规范性（参考）权重分值要求描述0分零件没对准安装孔或零件与零件的侧面应该同一平面却严重错位或与安装面歪斜，整体不可以使用。1分零件与零件的侧面应该同一平面却有错位或与安装面不太垂直但还能勉强使用，不过有损外观整齐。2分零件与零件的侧面基本贴平和与安装面基本垂直可正确使用，但外观上还能感觉到轻微歪斜。3分零件与零件的侧面贴平和与安装面垂直，使用起来非常畅顺且外观感觉安装到位零件没歪斜。（二）测量分（客观）测量分打分方式：按模块设置若干个评分组，每组由3名及以上裁判构成。每个组所有裁判一起商议，在对该选手在该项中的实际得分达成一致后最终只给出一个分值。若裁判数量较多，也可以另定分组模式。测量分评分准则样例表：模块试题任务比例评分要求评分方式分数比重模块A职业素养8%职业基础知识、安全操作规范等裁判评分（测量）8%模块B数字孪生构建与虚拟调试15%3D模型导入及相关参数设置裁判评分（测量）2%信号连接、测试各模块运动状态裁判评分（测量）2%数字孪生体调试及功能验证裁判评分（测量）2%传感器、机器人等器件参数设置裁判评分（测量）2%PLC、触摸屏、机器人及视觉程序编写与调试裁判评分（测量）7%模块C智能产线安装与调试25%机器人快换夹具安装、测试裁判评分（测量）5%视觉单元的安装与调试裁判评分（测量）7%RFID安装、测试裁判评分（测量）5%立体仓库单元的安装与调试裁判评分（测量）8%模块D智能产线生产与管控22%产线网络互联并稳定运行裁判评分（测量）5%产线运动部件手动测试裁判评分（测量）5%产线数据提取并实时显示裁判评分（测量）5%个性化订单生产裁判评分（测量）7%模块E智能产线综合联调30%创建孪生体与实物载体网络通讯裁判评分（测量）5%实现产线数据信息驱动虚拟孪生载体裁判评分（测量）8%实现产线的虚实联动裁判评分（测量）10%优化产线生产效率裁判评分（测量）7%本项目评分流程参考世界技能大赛的评分方法进行。各专家裁判和裁判员队伍分为不同的组别，每组不少于3人，由裁判长指定组长，分别对各模块进行评分。各评分小组负责所有选手同一指标的现场评分，并签字确认评分结果，如有现场演示部分，则需要选手现场签字与裁判共同确认结果。五、场地及设施设备（一）场地1.竞赛场地光线充足，照明良好；供电供水设施正常且安全有保障；场地整洁；每个工位占地18～20㎡，标明工位号，并配备大赛平台1套、工作台1张、电脑桌椅2套、计算机2台。2.赛场每工位提供独立控制并带有保护装置的220V单相三线交流电源和压力0.6～0.8MPa的气源，计算机电源单独供电，供电和供气系统有必要的安全保护措施。3.竞赛场地设置隔离带，非裁判员、参赛选手、工作人员不得进入比赛场地；竞赛场地划分为检录区、竞赛操作区、现场服务与技术支持区、休息区、观摩通道等区域，区域之间有明显标志或警示带；标明消防器材、安全通道、洗手间等位置。4.场地参考布局如图1所示。图1单工位场地参考布局图（二）设施设备1.竞赛设备竞赛场地设备由主办方统一提供，供选手及裁判使用的设备。具体场地设备与设施见表1所示。表1场地设备设施序号设备、设施名称型号规格单位数量备注1竞赛平台台152工作台跟随设备张153电脑桌跟随设备台304编程计算机2台（安装大赛所需的必要软件）台305电脑裁判组专用台26打印机裁判组专用台12.竞赛软件竞赛所需软件见表2表2竞赛所需软件表序号软件名称软件型号版本1数字孪生软件DLTecno16.0.12PLC仿真软件SIMATIC_PLCSIM_AdvancedV43PLC及触摸屏编程软件TIA_PortalV164OPC通讯软件SIMATIC_NET_PC_SoftwareV1652D视觉软件VisionMaster_STD3.0.26机器人仿真软件ROBOGUIDEV9.47生产制造执行系统MESDLMES-275V1.03.耗材根据大赛需要，赛场提供耗材见表3。表3赛场提供耗材序号名称说明数量单位1导线单根多股/铜芯/塑料绝缘/0.75mm2若干米2线号管用于导线连接端子编号/1.0mm2若干米3气管Φ4、Φ6若干米4扎带黑色、白色若干根5线针0.5、1.0若干个6线槽已加工若干米4.工具、仪器比赛工具（选手自带）仪器见表4（建议但不限于）。表4工具、仪器序号名称型号/规格单位数量备注1内六角扳手7件套1套3水口钳1把4十字螺丝刀3×75mm1把5一字螺丝刀3×75mm1把6钟表螺丝刀1套7钢板尺20cm1把8气管剪1把9剪刀中号1把10万用表数字1个5.选手防护装备参赛选手必须按照规定穿戴防护装备，且只允许选手现场使用表中所示防护5，违规者不得参赛；表5选手必备的防护装备防护项目图示说明护目镜1.防溅入2.在安装或运行环境中，有飞溅物等可能会对眼睛产生伤害的情况下佩戴3.由选手自备绝缘鞋绝缘、防滑、防砸、防穿刺，由选手自备工作服由组委会统一提供安全帽由组委会统一提供6.禁带物品U盘、智能电子设备等与大赛无关的物品，违规者取消比赛资格。六、赛事纪律（一）比赛轮次与抽签方式比赛场地设置编程工位区和设备工位区。编程工位区为每个赛队两个工位；设备工位区为每个赛队两个工位。编程和设备工位抽签采用两轮抽签决定，第一轮抽签决定各赛队抽签次序，第二轮抽签决定工位。（二）选手纪律1.参赛选手不许使用预先准备的线缆和气管；2.参赛选手不允许在赛场区域外使用个人相机和视频拍摄设备；3.参赛选手不能携带及使用自己的U盘、纸张，只能使用比赛组织方提供的U盘、纸张。每天结束时把U盘交还裁判，由裁判再交给裁判长助理；4.比赛试题和现场使用的纸张均不能带到赛场区域外；5.参赛选手需将自己携带的物品带到比赛工位上。不得将个人的平板电脑、工具、设备带入及带出比赛区域；6.选手自带的物品及手机比赛前一律放到赛场为选手准备的储物箱内；7.比赛期间每隔15分钟及时保存电子文件，因为断电导致程序丢失，不会另外加时。8.在竞赛过程中如发现问题（设备故障等），选手应立即向裁判反映。得到同意后，选手退出到工作区外等候，等待故障处理完后方可继续比赛。如属于设备故障，补时时间为从选手示意到故障处理结束这段时间。若不属于设备问题，则不补时。9.比赛结束是指当天比赛任务及评分完成，裁判长宣布选手可以离开赛场；10.选手如果违反有关约定，比赛成绩将以零分计算（裁判长允许的例外）。（三）裁判纪律1.裁判员应服从裁判长的管理，裁判员的工作和分组由裁判长根据裁判员的执裁经验、技术特长，以及同单位回避原则指派决定。2.裁判员在工作期间不得使用手机、照相机、录像机等设备；裁判只能在专家室使用个人笔记本电脑；3.现场执裁的裁判员负责检查选手携带的物品。违规物品一律清出赛场。比赛结束后裁判员要命令选手停止操作。监督选手交回试题、评分表、U盘及草稿纸；4.比赛期间，除裁判长外任何人员不得主动接近选手及其工作区域，不许主动与选手接触与交流，除非选手举手示意裁判解决比赛中出现的问题；5.仔细检查选手所带工具、平板电脑等是否符合要求；6.记录选手比赛过程：包括记录选手比赛期间发生的事件和时间，如：请求检查设备故障、元件损坏等；7.现场成绩评判,在评分工作期间，除当值裁判员和被测选手在比赛工位内，随队教练应回避，其他选手和人员也不得围观。8.裁判应遵守竞赛行为规范，公平公正，不徇私舞弊。9.在比赛结束前30min、15min和5min，裁判长各提示一次比赛剩余时间。10.在竞赛进行期间（每天从早晨进赛场到下午离开赛场期间），除了规定的竞赛交流时间外，其他时间（包括午餐时间），裁判员均不得和选手进行任何交流。11.裁判如果违反约定将取消裁判资格（裁判长允许的除外）。（四）违规操作处理以下行为将取消选手本模块比赛资格，成绩以0分记：1.比赛开始后迟到10分钟以上未进入比赛工位；2.违反设备安全操作规范，造成或可能造成安全事故；3.比赛中使用未经许可的工具、设备、软件。以下行为将取消选手项目成绩：1.严重违反比赛纪律，包括作弊、违规使用通讯工具与外界交流、违规使用相机、视频设备拍照、录像等；2.不服从裁判员管理与指令；3.在裁判长做出裁决后，拒不服从或拒绝在评分表上签字；4.故意干扰其他选手比赛，扰乱赛场秩序；5.将比赛赛题、U盘、纸张、比赛设备私自带出赛场。（五）仲裁与申诉与竞赛有关的问题或争议，各方应通过正当渠道并按程序反映和申诉，不得擅自传播、扩散未经核查证实的言论、信息。对竞赛期间出现的问题或争议按以下程序解决：1.竞赛项目内解决。参赛选手、裁判员发现竞赛过程中存在问题或争议，应向裁判长反映。裁判长依据相关规定处理或组织比赛现场裁判员研究解决。处理意见须比赛现场全体裁判员表决的，须获全体裁判员半数以上通过。最终处理意见应及时告知意见反映人，并填写《第七届江苏技能状元大赛问题或争议处理记录表》。处理期间，执委会技术保障部和组委会技术工作组应给予支持和指导。2.监督仲裁委解决。对项目内处理结果有异议的，在参赛选手成绩最终确认锁定前，各参赛团领队可向监督仲裁委出具署名的书面反映材料并举证。监督仲裁委应与组委会技术工作组及时沟通，判断所反映问题的属性，并在执委会监督仲裁协助工作部协助下受理并开展调查工作。其中，经调