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山西省第十二届职业院校技能大赛高职组 制造单元智能化改造与集成技术赛项规程

一、赛项名称

赛项名称:制造单元智能化改造与集成技术

赛项组别:高职学生组

二、竞赛内容

竞赛总时间为5小时,本赛项以汽车行业轮毂的生产制造为背景,采用智能制造技术完成制造单元系统的改造与集成,充分体现“两化融合”对传统制造业升级改造的技术应用。

该赛项采用团体比赛方式进行,三名参赛选手互相配合,协作完成竞赛任务。各参赛队按照竞赛任务书的要求,在5小时内完成所有工作任务。竞赛内容详见表1。

表1 竞赛内容与分值

一级指标 比例 二级指标 配分
系统集成方案设计 15% 系统设计方案合理性 5
仿真模拟 10
硬件搭建及电气接线 10% 机械安装 4
电气接线 4
控制网络搭建 2
制造单元的集成改造 45% 控制系统组态设置 5
执行单元的集成改造和编程调试 5
工具单元的集成改造和编程调试 5
仓储单元的集成改造和编程调试 5
加工单元的集成改造和编程调试 5
打磨单元的集成改造和编程调试 10
检测单元的集成改造和编程调试 5
分拣单元的集成改造和编程调试 5
控制网络的集成调试 20% 总控系统通信及流程控制调试 10
MES系统数据采集与可视化 10
云端数据服务的调试 5% 云端数据服务通信调试 4
远程终端调试 1
职业素养 5% 安全 规范 纪律 5

三、竞赛方式

(一)竞赛采用团体赛方式。

(二)竞赛队伍组成。每支参赛队由3名竞赛选手组成,3名选手须为同校在籍学生,其中队长1名,性别和年级不限。队员具体分工由各参赛队自主决定。每队可配2名指导教师。

(三)竞赛需采取多场次进行,由赛项执委会按照竞赛日程表组织各领队参加公开抽签,确定各队参赛场次。参赛队按照抽签确定的参赛时段分批次进入比赛场地参赛。

四、竞赛流程

具体的竞赛日期由山西技能大赛执委会及赛区执委会统一确定,竞赛期间的日程安排如下:

竞赛流程:参赛队报到——组织参赛选手赛前熟悉场地、介绍比赛规程——举办开赛式——正式比赛(期间组织观摩、交流活动)——比赛结束(参赛队上交比赛成果)——专家评委进行评定——颁奖——召开竞赛执行委员会总结会议。竞赛期间的日程安排及参赛队批次等具体问题,在参赛名单确定之后再行公布。

1.竞赛流程保障措施

竞赛第一批参赛队员,在比赛结束后,进入指定隔离室,进行隔离。待竞赛第二批参赛队进入赛场后,方可解除隔离,以保证赛项公正性。

2.竞赛流程说明

正式比赛的前一天,赛项执委会安排选手和指导教师熟悉场地宣布竞赛纪律和有关规定,发放竞赛程序手册。召开领队会议,宣布有关规定,抽签决定比赛批次。

赛场的赛位统一编制赛位号,参赛队比赛前15分钟抽签决定赛位号,抽签结束后,随即按照抽取的赛位号进场,然后在对应的赛位上完成竞赛规定的工作任务。赛位号不对外公布,抽签结果由裁判密封后统一保管,在评分结束后开封统计成绩。

五、竞赛试题

本赛项采用公开样题的方式,赛前15天在大赛官网上公布竞赛样题。

六、竞赛规则

(一)参赛资格

1.参赛选手须为普通高等学校全日制在籍专科学生,凡在往届全国职业院校技能大赛中获一等奖的选手,不再参加同一项目同一组别的赛项。

2.高职组参赛选手年龄须不超过25周岁(截止时间以2018年9月1日为准)。

(二)报名要求

1.组队要求:学校参赛队数不限,参赛选手不得跨校组队。每支参赛队限报2名指导教师,指导教师须为本校专兼职教师。

2. 参赛选手和指导教师报名获得确认后原则上不得更换。如备赛过程中参赛选手和指导教师因故无法参赛,须于本赛项开赛10个工作日之前出具书面说明,经大赛执委会办公室核实后予以更换;参赛队不可缺员比赛,缺员视为自动放弃竞赛。

(三)赛前准备

1.熟悉场地:赛项执委会按照竞赛日程安排各参赛队统一有序地熟悉场地。

2.领队会议:赛项执委会按照竞赛日程,在指定地点召开领队会议,由各参赛队的领队和指导教师参加,会议讲解竞赛注意事项并进行赛前答疑。

3.参赛队员入场:参赛选手凭参赛证、身份证、学生证在正式比赛开始前30分钟到指定地点进行检录,现场裁判将对参赛选手的身份信息进行核对,收取相关证件,本场竞赛结束后归还选手。赛前15分钟抽取工位号,选手按工位号顺序依次进场,进行各项准备工作。选手在正式比赛开始15分钟后不得入场,比赛结束前30分钟内才允许提前离场。严禁参赛选手携带与竞赛无关的电子设备、通讯设备及其他相关资料与用品入场。

(四)比赛期间

1.选手进入赛场必须听从现场裁判人员的统一布置和指挥,首先需对比赛设备、选配部件、工量具等物品进行检查和测试,如有问题及时举手向裁判人员示意处理。

2.参赛选手必须在裁判宣布比赛开始后才能进行比赛。如遇身体不适,参赛选手应举手示意现场裁判,现场医务人员按应急预案救治。

3.现场裁判员有权对参赛选手携带的物品进行检验和核准。

4.比赛过程中选手不得随意离开工位范围,不得与其它选手交流或擅自离开赛场。如遇问题时须举手向现场裁判员示意询问后处理,否则按作弊行为处理。

5.在比赛过程中只允许裁判员、工作人员进入现场,其余人员(包括领队、指导教师和其他参赛选手)未经赛项执委会同意不得进入赛场。

6.选手必须严格遵守安全操作规程,确保人身和设备安全,并接受现场裁判和技术人员的监督和警示。因选手造成设备故障或损坏,无法继续比赛,裁判长有权决定终止比赛。因非选手个人因素造成设备故障,由裁判长视具体情况做出裁决(暂停竞赛计时或调整至最后一批次参加竞赛)。如果确定为设备故障问题,裁判长将酌情给与补时。

(五)成绩公布

1.成绩评定

(1)加密和解密

裁判长正式提交工位号(竞赛成果号)评分结果并复核无误后,加密裁判在监督人员监督下对加密结果进行逐层解密。本赛项采取逆向解密。

(2)现场评分

现场裁判依据现场打分表,对参赛队的操作规范、现场表现等进行评分。评分结果由参赛选手、裁判员、裁判长签字确认。

(3)抽检复核

为保障成绩评判的准确性,监督组对赛项总成绩排名前30%的所有参赛队成绩进行复核;对其余成绩进行抽检复核,抽检覆盖率15%。

监督组需将复检中发现的错误以书面方式立刻告知裁判长,由裁判长更正成绩并签字确认。

若复核、抽检错误率超过5%时,裁判组将对所有成绩进行复核。

2.成绩公布

(1)录入。由承办单位信息员将裁判长提交的赛项总成绩的最终结果录入赛务管理系统。

(2)审核。承办单位信息员对成绩数据审核后,将赛务系统中录入的成绩导出打印,经赛项裁判长、仲裁组、监督组和赛项执委会审核无误后签字。

(3)报送。由承办单位信息员将确认的电子版赛项成绩信息上传赛务管理系统。同时将裁判长、监督组及仲裁组签字的纸质打印成绩单报送赛项执委会和大赛执委会办公室。

(4)公布。在闭赛式上,由赛项执委会公布比赛成绩。

七、竞赛环境

1.每个竞赛工位配备赛项平台1套,操作桌1张,凳子3张。供选手书写、摆放工、量、刀具。

2.每个比赛工位标明编号。

3.每个比赛工位配有相应数量的清洁器具。

4.赛场提供稳定的水、电、气源和供电应急设备,并有设备维修和电力抢险人员待命。

5.赛场设维修服务、医疗、生活补给站等公共服务区,为选手和赛场人员提供服务;设有指导教师进入现场指导的专门通道。

6.赛事单元相对独立,确保选手独立开展比赛,不受外界影响;赛区内包括厕所、医疗点、维修服务站、生活补给站、垃圾分类收集点等都在警戒线范围内,确保大赛在相对安全的环境内进行。

八、技术规范

(一).职业道德

(1)敬业爱岗,忠于职守,严于律已,刻苦钻研;

(2)勤于学习,善于思考,勇于探索,敏于创新;

(3)认真负责,吃苦耐劳,团结协作,精益求精;

(4)遵守操作规程,安全、文明生产;

(5)着装规范整洁,爱护设备,保持工作环境清洁有序。

(二)相关知识与技能

1.机械装配与电气调试

2.机械装配制造技术

3.工业工程技术

4.数控加工技术

5.气动控制技术

6.传感器及智能视觉检测

7.PLC控制及应用

8.机电一体化技术

9.工业机器人技术

10.工业网络技术

11.智能控制技术

12.结构化编程及虚拟仿真技术

13.软件工程技术

14.云服务与移动互联网技术

15.大数据分析及计算技术

九、技术平台

设备平台如表2所示。

表2 设备平台

序号 名称 主要规格和功能 数量 备注
1 执行单元 1.工业机器人,六自由度,额定负载3kg,工作范围580mm,重复定位精度0.01mm,本体重量25kg 2.工业机器人扩展IO适配器,支持DEVICENET通信,模块化结构可自由增加减少通信板卡,满足数字量输入输出和模拟量输入输出 3.工具快换工业机器人法兰侧,可实现与工具侧的快速匹配、安装与释放,并可以接通6路气路和9路信号,以实现对工具的动作控制 4.直线导轨,有效行程800mm,有效负载100kg,最大速度5mm/s,由高性能PLC实现运动控制,支持PROFINET通信 5.PLC控制器,提供工业以太网PROFINET通信支持,50KB工作存储器/1MB负载存储器,板载数字I/O为8点输入/6点输出,板载模拟I/O为2路输入,布尔运算执行速度0.08μs/指令,实现流程自动化控制 1台 IRB 120/ SD 500; SIMATIC S7-1212(1台)
2 工具单元 1.轮辋外圈夹爪,气动控制,实现对零件轮辋外圈的稳定拾取,配有快换系统工业机器人法兰侧,可实现与工具侧的快速匹配、安装与释放 2.轮辐夹爪,气动控制,实现对零件轮辐外侧的稳定拾取,配有快换系统工具侧,可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放 3.轮毂夹爪,气动控制,实现对零件轮毂外圈的稳定拾取,配有快换系统工具侧,可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放 4.轮辋内圈夹爪,气动控制,实现对零件轮辋内圈的稳定拾取,配有快换系统工具侧,可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放 5.吸盘工具,气动控制,实现对零件轮辐表面的稳定拾取,配有快换系统工具侧,可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放 6.端面打磨工具,电动控制,利用端面毛刷对零件表面进行打磨加工,配有快换系统工具侧,可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放 7.侧面打磨工具,电动控制,利用侧面棉布轮对零件表面进行打磨加工,配有快换系统工具侧,可实现与工业机器人法兰侧的快速匹配、安装与释放 8.工具支架,可提供7个标准化工具安装位置,可根据需求随意摆放所需要的工具以供工业机器人取放使用 9.工业机器人示教器摆放支架,可用于稳妥摆放工业机器人示教器,防止意外滑落或损坏 1台  
3 仓储单元 1.提供六个仓储料位,每个料位可通过气动将固定托盘推出,并配有传感器检测当前料位是否存放零件,并通过指示灯反馈状态 2.PLC扩展IO适配器,支持工业以太网PROFINET通信,模块化结构可自由增加减少通信板卡,满足数字量输入输出和模拟量输入输出 1台 具备基于PROFINET的远程IO
4 加工单元 1.数控机床,典型的三轴立铣结构,轻量化设计,桌面安装,可满足铝合金、木材、塑料等零件加工,配套气动控制双侧安全门和夹具,有效加工范围100mm×100mm,有效厚度高度50mm 2.数控系统,10.4英寸彩色人机交互面板,80位浮点数纳米计算精度,集成刀具管理及刀具寿命监控功能,支持OPC UA通信 3.PLC扩展IO适配器,支持工业以太网PROFINET通信,模块化结构可自由增加减少通信板卡,满足数字量输入输出和模拟量输入输出 1台 SINUMERIK 828D Basic 铣削; 具备基于PROFINET的远程IO
5 打磨单元 1.打磨工位,具备气动夹具,可稳定夹紧零件,满足打磨加工过程 2.旋转工位,具备气动夹具,可稳定夹紧零件,提供气动旋转能力,可实现对零件轴线的旋转 3.翻转工位,气动驱动,可实现将零件在打磨工位和旋转工位的自动翻转 4.PLC扩展IO适配器,支持工业以太网PROFINET通信,模块化结构可自由增加减少通信板卡,满足数字量输入输出和模拟量输入输出 1台 具备基于PROFINET的远程IO
6 检测单元 1.视觉系统,支持TCP/IP通讯协议,可与工业机器人直接数据传输,对真实产品进行拍照后与目标产品进行比对,分辨其形状、尺寸、位置、角度等参数信息,彩色相机,有效分辨率30万 2.配套光源及操作显示器 1台 FH L550
7 分拣单元 1.传送带,皮带式结构,可带动零件稳定传动 2.分拣机构,气动控制,实现将零件由传送带推送到分拣道口并定位,各动作位置均配有传感器反馈状态 3.PLC扩展IO适配器,支持工业以太网PROFINET通信,模块化结构可自由增加减少通信板卡,满足数字量输入输出和模拟量输入输出 1台 具备基于PROFINET的远程IO
8 总控单元 1.PLC控制器,提供工业以太网PROFINET通信支持,50KB工作存储器/1MB负载存储器,板载数字I/O为8点输入/6点输出,板载模拟I/O为2路输入,布尔运算执行速度0.08μs/指令,实现流程自动化控制 2.自动化编程软件,PLC配套组态及编程、仿真测试平台,面向任务和用户的系统、所有的程序编辑器都具有统一的外观、优化后的工作区域画面布局工位灵活便捷、网络与设备图形化的组合方式 3.MES编程平台,通用的应用程序,适合所有工业领域的解决方案;内置所有操作和管理功能,可简单、有效地进行组态;可基于Web持续延展,采用开放性标准,集成简便;支持工业以太网通讯,方便大数据实时传输;基于最新软件技术的创新组态界面、适用于用户定义对象和面板的全面库设计、实现图形化组态和批量数据处理的智能工具 4.离线编程软件,内置硬件三维模型资源,可方便拖拽到操作环境中实现布局设计,验证工业机器人动作范围可达性;软件支持多品牌工业机器人动作编程和程序文件导出;提供后置程序编辑器可方便的实现程序手动修改;可将仿真结果生成三维动画并发布网络后通过二维码扫描观看 5.移动终端,7英寸显示屏,安卓6.0 操作系统,支持WIFI,内置设备状态监控及控制软件 6.显示屏,可用于MES系统软件展示 1台 SIMATIC S7-1212(2台); SIMATIC STEP 7; SIMATIC WinCC;RobotArt 竞赛版
9 配套工具 内六角扳手,螺丝刀,斜口钳,气管剪等 1套  

十、成绩评定

评分标准

.本赛项成绩满分100分。评分标准见表3。

表3 评分标准

一级指标 比例 二级指标 配分 评分要求 评分方式
系统集成方案设计 15% 系统设计方案合理性 5 所设计的布局方式合理,控制结构满足任务要求,设计合理可控,通信协议统一 结果评分
仿真模拟 10 可在三维环境中仿真整体工艺动作流程,工业机器人的动作均在工作范围之内,各单元间无干涉碰撞
硬件搭建及电气接线 10% 机械安装 4 单元安装牢固、单元内机械零件安装牢固、安装方式及精度满足工艺要求 结果评分
电气接线 4 线路连接牢固、线路捆扎满足工艺要求、线路走线合理美观
控制网络 搭建 2 网络接线牢固,线缆通信正常,走线合理美观,捆扎满足工艺要求
制造单元的集成改造 45% 控制系统组态设置 5 根据所提供的硬件设备功能和IO接线信息,完成控制系统组态设置,实现控制系统对各分部IO的合理控制 结果评分
执行单元的集成改造和编程调试 5 直线导轨可根据需求准确移动到指定位置,无碰撞,与工业机器人动作配合合理
工具单元的集成改造和编程调试 5 工业机器人可准确拾取和放回所使用的工具,并可以根据实际要求完成工具动作
仓储单元的集成改造和编程调试 5 工业机器人能否完成所有的仓储物料从立体仓库的拾取动作
加工单元的集成改造和编程调试 5 工业机器人可以将所需加工的轮毂零件放置至机床进行工装装卡并选择加工程序执行,同时防护门可配合打开和关闭,夹具可配合夹紧和释放,指示灯可显示加工状态
打磨单元的集成改造和编程调试 10 工业机器人手持工具对零件进行打磨工序,根据工艺要求选用合适打磨工具对指定位置进行打磨,加工效率满足要求
检测单元的集成改造和编程调试 5 视觉系统可以对零件进行识别分辨加工效果,并将信息传输到工业机器人中
分拣单元的集成改造和编程调试 5 根据检测结果可准确的将零件分拣到指定道口中,动作连贯定位准确
控制网络的集成调试 20% 总控系统通信及流程控制调试 10 完成执行单元的网络联调编程,实现所有工序流程的自动化控制,可对异常情况进行判断和处理 结果评分
MES系统数据采集与可视化 10 MES系统可采集生产过程数据和设备状态信息,通过检测页面进行图形化显示,提供生产流程的人机交互接口
云端数据服务的调试 5% 云端数据服务通信调试 4 根据通信协议确定数据传输结构,将部分关键生产数据发送到云端进行存储;将总控系统中流程控制编程对接云端接口,可实现在认证通过的前提下对设备工作流程状态通过远程进行介入干预 结果评分
远程终端 调试 1 设置通信参数,从云端读取生产数据并显示,并可完成生产任务下达实现自动生产
职业素养 5% 安全 规范 纪律 1 技术应用合理性 现场评分
1 工具操作规范性
1 耗材使用环保性
1 功耗控制节能性
1 现场安全、文明生产

(二)评分方法

1.裁判员选聘

由全国职业院校技能大赛执委会在赛项裁判库中抽定赛项裁判员。裁判长由赛项执委会向大赛执委会推荐,由大赛执委会聘任。共安排不少于23名裁判,其中1名裁判长,2名加密裁判,其余为现场裁判和评分裁判。

本赛项裁判分为现场裁判组和评分裁判组。

现场裁判组主要完成选手的资格审查、竞赛准备工作检查、任务书发放、比赛现场秩序维护与监督、比赛中突发的或其它临时情况的处理、文明生产等现场分的评比。

评分裁判组负责各竞赛任务成绩评定,组长由竞赛裁判长委任。评分裁判员与各参赛代表队隔离,评分期间在竞赛组委会没有特别授权的前提下,禁止与外界联系。

2.裁判评分方法

(1)对于需要记录数据和结果现象的考核点,由选手记录并举手请裁判进行确认;对于需要记录操作过程与规范的考核点,裁判需记录具体情况并在比赛结束后由裁判长组织统一评分,以保障评分尺度的一致;对于需要保存数据的考核点,在比赛结束后由两名或以上裁判进行统一评分。

(2)根据竞赛任务提交成果的不同,评分裁判按主观评分和客观评分的要求进行分组,评分小组先统一标准再评分。

(3)比赛结束后,裁判长重新分配裁判小组,每组至少有2-3成员,负责对任务书中的某一项目,严格按照评分细则,进行全场评分,最后将该项目所有成绩汇总成表,并由小组审核确认签字,移交裁判长。

(4)名次按比赛成绩由高到低排列,比赛成绩高的参赛队名次在前;比赛成绩相同,以完成工作任务总时间较短的参赛队名次在前;比赛成绩与完成时间均相同,则职业素养分高的参赛队名次在前;若以上都相同,则取“机械安装及电气接线”模块部分分数高的名次在前。如还相同,由裁判长现场召开裁判会决定。

(三)成绩复核

(1)裁判长组织对各评分小组成绩进行审查和复核。所有项目成绩汇总表均完成后,指定其中2个裁判成员,对所有项目进行分数复查确认,最终生成参赛队总成绩表,由裁判长签字确认后,将工作任务书、现场所有记录表、确认表等相关纸质文档进行封箱签字,移交到执委会。

(2)评分中所有涂改处均需向裁判长说明并备案;在复查中发现的问题均需向裁判长说明并备案。

(3)最终将比赛所有资料汇总后交赛项执委会保管,所有裁判员未经执委会同意不得泄露比赛试题和比赛成绩。

(四)最终成绩

最终成绩经复核无误,由裁判长、监督人员和仲裁人员签字确认后公布。


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