西门子智能制造创新创业比赛 - 赛项规程高职

西门子智能制造创新创业大赛赛项规程

一、赛项名称

赛项编号：GZ19088

赛项名称：西门子智能制造创新创业

赛项组别：高职组

批注[1]:请省赛办根据赛项修改

赛项所属产业类别：装备制造类

二、竞赛目的

“智能制造（smartproduction）”，是对信息物理融合的诠释，

完成了感知、通信、执行、决策的全过程，包括了资源要素、互联互

通、系统集成、信息融合和新兴业态5大类，引导企业利用数字化、

网络化、智能化技术向模式创新发展。通过引入信息和通信技术（ICT），

以不同方式收集、共享和使用生产数据信息，实现产品和服务的多样

化和个性化，缩短生产过程的响应时间，减少生产时间和降低成本，

从而不断提高工业生产力。

数字孪生（DigitalTwins）被形象地称之为“数字化双胞胎”，

是智能工厂的虚实互联技术，在构想、设计、测试、仿真、生产线、

厂房规划等环节，可以虚拟和判断出生产或规划中所有的工艺流程

以及可能出现的矛盾、缺陷、不匹配。通过这种方式进行前期的仿

真，如图1所示，加快交付周期。数字孪生技术已是制造业数字化

的核心技术，随着数字孪生技术在智能制造领域的广泛应用，数字

孪生仿真与调试技术已经成为迈向智能制造的新兴技术和主流技术，

在我国制造业由自动化向智能化的转型过程中，具有极其重要的战略

意义。

图1数字孪生仿真与调试技术与传统设计方式的对比图

数字孪生技术是智能技术与制造技术的融合，是运用智能技术来

解决制造的问题。智能制造是对复杂装备、复杂产品，在全生命周期

中加工、装备等环节的制造活动，并进行知识学习、信息感知与分析、

智能决策与执行，实现制造过程、数字孪生制造系统与制造装备的

知识推理、动态传感与自主决策。

数字孪生技术作为驱动智能制造发展的关键技术之一，通过衍生

传感器和仿真模型，将仿真与现实世界在产品中相结合，再依托工业

互联网，将仿真产品有序地连接起来，最终实现对产品质量的严格把

控。

本赛项将重点以数字孪生技术为竞赛技术方向，对虚拟调试、功

能验证和功能优化三大部分进行考核和评价，通过赛项进一步推动和

深化“以赛促学”、“以赛促教”、“以赛促改”、“以赛促建”，

不断提升学生专业综合技能水平，促进学校教育教学改革，提升学校

综合办学能力。

三、竞赛内容

（一）竞赛内容

本赛项以智能产线实训系统作为竞赛平台，每支参赛队的参赛选

手按照专家组提供的机构模型和任务书，完成智能产线的变量定义、

设置运动参数、PLC编程、HMI界面设计和虚拟调试等。

参赛选手在规定时间内，以线上比赛的方式，根据专家组提供的

有关资料和赛项任务书，完成赛项任务。

（二）成绩比例

1、智能产线的输入、输出变量定义（15%）

选手根据专家组提供的智能产线模型、说明文档和任务书，对模

型的输入检测器、输出执行器进行变量定义和关联。

2、运动机构的运动参数设置（15%）

选手根据专家组提供的智能产线模型、说明文档和任务书，对各

个运动机构进行参数设置，包括运动速度、位置、距离等，使后续通

过PLC程序驱动输出信号，可实现模拟控制的功能。

3、PLC和HMI程序编写（30%）

选手根据专家组提供的智能产线模型、说明文档和任务书，并按

照输入、输出变量和运动参数的设置情况，编写PLC和HMI程序。

4、虚拟功能调试和功能优化（35%）

选手根据专家组提供的智能产线模型、说明文档和任务书，对已

经编写好的PLC程序和HMI程序，进行虚拟调试，使智能产线能在数

字孪生软件中，按照任务书的要求实现功能。

5、时间及效率（5%）

根据各个选手完成任务并提交的时间为准，按照“时间得分=

（240-选手所用时间）×5.0/（240-最快完成选手所用时间）”的方

式进行打分，并累加到任务总分中。

四、竞赛方式

1、竞赛采用个人赛方式，按个人赛成绩排名评奖。

2、竞赛队伍组成：每支参赛队由1名比赛选手组成，性别不限。

每队可配2名指导教师。五年制高职学生报名参赛的，必须是四、

五年级的在籍学生。

3、组织机构：成立第十九届辽宁省职业院校技能大赛西门子智

能制造创新创业比赛赛项执委会，设赛项专家组、裁判组、监督仲裁

组和组织保障工作组。

4、本次竞赛采用线上赛的形式，比赛前一天由专家组统一下发

已加密的智能产线三维模型，待正式比赛开始时下发三维模型说明文

档、任务书和解密秘钥，选手在既定的时间内根据资料，完成任务。

5、完成任务后，把竞赛作品打包上传至专家组指定邮箱，上传

应在比赛时间结束后10分钟内（按邮件接收时间为准），超过时间

的视为弃考，不予评分，邮件不允许撤回或者再次上传修改版，一经

接收，视为终版，若参赛选手多次发送任务成果，同样视为弃考，不

予评分。

6、竞赛前会提供用于熟悉竞赛规则、竞赛内容的练习文档，包

括：智能产线三维模型、说明文档和任务书，此练习文档与最终赛题

任务书会有一定程度的改动。

7、开始比赛后的整个过程需要使用录屏软件进行录屏和录像（选

手人像），记录整个比赛期间的所有操作过程，用于证明在整个过程

中，确实为参赛选手本人完成任务，并无其他作弊行为，因无法录屏

或录像，并产生争议的，责任由参赛选手承担，视频同样上传到专家

组制定邮箱，上传时间为竞赛结束后的3个小时内，考虑到网络上传

的速度因素，建议对录屏、录像的帧数或画质等参数进行相应的调整，

保证视频文件大小可控，超过上传时间仍未上传的，视为无录屏或录

像处理。

8、比赛过程中有任何问题，均可通过线上沟通软件（暂定为腾

讯会议），向专家组提出。

五、竞赛流程

（一）竞赛日程安排表

表1西门子智能制造创新创业比赛竞赛时间及流程安排表

日

期时间内容人员

赛8:00-12:00网络测试和竞赛资料下发参赛队

前

第领队、选手、专家组长、裁

一15:00-16:00竞赛注意事项说明会

天

判长

选手、专家组长、裁判长、

7:30-7:55竞赛相关人员登录线上平台签到

工作人员、监督

选手、专家组长、裁判长、

7:55-8:00专家组下发解密秘钥

工作人员、监督

比

赛选手、专家组长、裁判长、

8:00-12:00正式比赛

当工作人员、监督

天

选手、专家组长、裁判长、

12:00-12:10参数选手上传竞赛作品

工作人员、监督

选手、专家组长、裁判长、

12:00-15:00参数选手上传录屏和录像视频

工作人员、监督

裁判长、裁判、技术人

15:00-19:00裁判评分

员、监督

注：比赛当天，除参赛选手、领导和教练外，专家组长、裁判长、工

作人员、监督将集中地点办公，地点为组委会办公室，全程录像存档。

六、竞赛赛卷

赛项专家工作组负责本赛项赛题的编制工作，遵从公开、公平、

公正原则。

赛项的赛卷、技术参数方案的设计和保密工作在赛项监督员的监

督下由赛项执委会指定专人负责。

竞赛结束后，对竞赛成绩评定过程材料等进行回收，赛卷、竞赛

作品由赛项承办单位就地封存，妥善保管，未经大赛执委会授权任何

人不得随意查阅，所有材料的有效追溯期为一年。

七、竞赛规则

（一）参赛资格

1、各高职院校按照大赛组委会规定的报名要求报名参赛。

2、高职学生组参赛对象为全日制普通高等职业院校在校生（含

职教本科）和五年制高职四至五年级在校生（1998年5月1日以后

出生）。已经在国赛和省赛中获得过一等奖的选手不得参加同项目、

同组别比赛。每名选手可报1名指导教师。

3、个人赛同一学校相同项目报名人数原则上不超过3人，参赛

院校经过院校的选拔赛后，可报4-5个队参加高职赛项比赛。

4、参赛选手和指导教师报名，获得确认后不得随意更换。比赛

前参赛选手和指导教师因故无法参赛，须由学校在相应赛项开赛前

10个工作日出具书面说明，并按参赛选手资格补充人员并接受审核，

经省大赛组委会办公室同意后予以更换。

（二）报名要求

本赛项为个人赛。参赛选手和指导教师报名获得确认后不得随意

更换。如备赛过程中参赛选手和指导教师因故无法参赛，须由省级教

育行政部门于相应赛项开赛时间10个工作日之前出具书面说明，经

大赛执委会办公室同意后予以更换，补充人员需满足本赛项参赛选手

资格并接受审核；竞赛开始后，参赛队不得更换参赛选手，若有参赛

队员缺席，不得补充参赛选手。

（三）赛前准备

1．参赛选手应在竞赛前准备好相关的硬件设施和软件，避免线

上比赛时因自身问题影响竞赛实施。

2．竞赛使用的软件版本如下表：

序号软件名称版本

1全集成自动化软件TIAportalV15.0

2PLCSimAdvancedV3.0

NX1953

3NXMCD

（内部号1973.4300）

注：上述版本为建议选手使用版本，裁判将使用上述版本进行评

分，如选手提交的成果无法使用此版本打开，责任由选手承担。

（四）正式竞赛

1．参赛选手在竞赛开始前登录线上平台（暂定为腾讯会议）报

到，接受工作人员对选手身份、资格和有关证件的检查。开赛15分

钟后停止检录，参赛选手未在指定时间内检录，按弃权处理。

2．竞赛所需的系统软件和电脑由参赛队自备。

4．参赛队自行选择选手竞赛时的工作场所。

5．竞赛结束后，参赛选手把竞赛作品打包上传至专家组指定邮

箱，邮件不允许撤回或者再次上传修改版。

（五）成绩公布

竞赛成绩经复核无误后，由裁判长、监督人员和仲裁人员签字确

认后以纸质方式进行公布。

（六）参赛相关管理规定

1．参赛队应该积极参加赛项承办单位组织的闭赛式等各项赛事

活动。

2．在赛事期间，领队及参赛队其他成员不得私自接触裁判，凡

发现有弄虚作假者，取消其参赛资格，成绩无效。

3．对于有碍竞赛公正和竞赛正常进行的参赛队，视其情节轻重，

按照裁判组给予警告、取消竞赛成绩、通报批评等处理。其中，对于

竞赛过程及有关活动造成重大影响的，以适当方式通告参赛院校或其

所属地区的教育行政主管部门，依据有关规定给予行政或纪律处分，

同时停止该院校参加全国职业院校技能大赛1年。涉及刑事犯罪的移

交司法机关处理。

八、技术规范

（一）赛项涉及专业教学要求

1．智能制造产线工作流程设计。

2．智能制造产线控制系统搭建。

3．上位机与PLC程序开发。

4．智能制造产线系统仿真。

5．智能制造产线控制系统参数配置。

6．智能制造产线控制系统优化。

九、技术平台

技术平台采用西门子工厂自动化工程有限公司设计的可编程控

制系统集成及应用实训系统。设备参考工厂机器人或者成套设备安装

形式抽象而成，电气装调实训平台参考工厂配电及可编程逻辑控制系

统的控制柜设计而成。实训设备通过提供一个与制造型企业完全一致

的微型工厂实训环境，让学生身临其境地开展机械、电气、装配、调

试、系统维护等相关实操实训。设备中的相关模块紧扣标准要求与企

业典型应用案例而开发，设备围绕可编程控制系统技术技能点依次递

进，高级别涵盖低级别技能要求，重点突出可编程控制系统的岗位能

力要求，同时具有教学、实训等功能。设备外观图和设备组成图如图

1：

图1设备外观图

（一）基础平台

基础平台是实训平台工作站的基础，实训单元放置或固定在平台

上使用，可根据实训内容搭配实训单元以开展相关实操实训，具体配

置如下：

1.基础平台由欧标铝型材搭建而成，工业化设计，整体外观尺寸

(长x宽x高)：1200mm×800mm×2000mm，底部带4个高度可调的活

动脚轮，方便自由移动；

2.基础平台采用上下双层结构设计，下层区域设置电气元器件安

装板，电气安装板采用不低于2.0mm规格镀锌安装板，配套有单相和

三相电源，配套空气断路器、中间继电器、接线端子、熔断接线端子

等，能满足本工位设备电源供应和电气控制功能，底部电气安装区域

设置有照明灯，方便调试及故障维护；

3.基础平台上层区域设置前后双开门的防护罩用于保护人员人

身安全，前后双开门采用8mm厚度亚克力防护玻璃设计而成，左右围

板采用5mm亚克力玻璃，顶部采用5mm亚克力玻璃制造而成。

4.基础平台带侧装控制箱，安装有急停按钮和触摸屏，可对工位

设备进行手动操作。

图2基础平台

（二）智能产线实训平台

智能产线实训平台是通过采用一套能自动进行供料、检测、组装、

搬运入库的机器设备，组成高度连续、完全自动化的生产线，来实现

产品的生产。它抽象自真实工业中的自动化生产线，并将其应用于学

生应用实践类教学。本实训平台将各分散的学习要素集中起来，组成

一个能够让学生参与设计、构建和调试，让更多老师参与研发、设计

和学习，让设备不断更新、技术不断前进的平台。平台能够为学生提

供了一种崭新的综合实训平台，使他们能够综合运用所学知识设计、

构建各种较大规模的自动化生产平台模型。

智能产线实训平台由供料运输单元、分拣单元、成品入库单元三

个实训单元组成，三个实训单元安装在基础平台上层区域上。

图3智能产线实训平台

具体功能如下：

1.原料供应及输送单元：主要完成原料的自动供给、货物传输等

功能。

1）模拟注塑机：带温度检测及控制功能，可实时显示及控制当

前注塑工作温度，支持PID精确控温；

2）物料输送带：皮带式输送带，铝型材支架装配而成，变频控

制，可实现无级调速，物料输送带整体长度700mm，有效宽度35mm；

3）微型井式仓库：井式仓储供料结构，带推料气缸、空位检测

传感器，可实现物料有无的检测，仓库可存储10个方形物料。

2.分拣单元：主要完成原料的自动供给、分拣装配等功能。

1）分度盘式微型仓库：平面仓储供料结构，用于存放圆形原料，

仓库可存储12个物料，仓库安装于分度盘上方，分度盘采用步进控

制，分度精度可达0.1度；

2）物料分拣及装配机构，双轴机构，整体装配机械手采用气缸

驱动。分拣装配机械手和色标检测系统配合，完成圆形物料颜色分拣，

以及将合适颜色的圆形物料装配到方形物料中；

3.成品入库单元：主要完成成品的自动入库等功能。

1）立体仓库：仓库货架由铝型材框架搭建而成，仓格2层3列

结构，总数6个，每个仓格独立设置检测传感器，可实现物料有无的

检测。

2）出入库三轴机械手，X轴采用气动控制，气缸缸径≥16mm，

行程≥70mm，Y轴(前后运动)采用步进，有效行程≥220mm，Z轴(上

下轴)采用伺服控制，有效行程≥180mm。

4.可开设的课程内容如下：

1）传感器应用实训（参数选型、安装、接线）

2）气动设备实训（选型、安装、调试等）

3）运动控制技术编程(单轴、双轴)

4）PLC技术编程

5）PLC与HMI通信连接

6）HMI设计与开发

电气装调实训平台

电气装调实训平台用于电气原理图识读、工具使用、元件定位与

安装、电气连接、安全检查、系统调试等实训考核；电气装调实训平

台采用柜式结构，与可编程控制系统工作站并行安装，由控制柜、配

套元器件及辅材构成，可完成电气控制系统的安装、调试相关实训。

图4电气装调实训平台

数字孪生虚拟调试软件

数字孪生虚拟调试软件，通过机电一体化设计方式，软硬结合，

以数字孪生和虚实联调仿真技术为主要手段、结合三维数字化设计与

快速制造技术，通过各类信号传感器与通讯手段实现设备和产线的虚

实联调,搭建面向智能制造产业数字化领域的教学科研平台，培养制

造业数字化创新创业人才。

图5数字孪生虚拟调试流程

十、成绩评定

依据参赛选手完成的情况实施综合评定，采取裁判组与参赛选手

在竞赛结束后面对面的公开评分方式。评定依据结合国家及行业的相

关标准和规范，全面评价参赛选手职业能力的要求，本着“科学严谨、

公正公平、可操作性强”的原则制定评分标准。

（一）评分标准

根据赛题的竞赛内容设置评分标准，主要考察选手的基本知识，

职业技能；详细的评分以最终的赛题评分标准为准。

具体的评分细则由专家组成员依据竞赛任务书制定，满分为100

分，各竞赛内容的配分、标准及评分方式如下：

（二）评分方式

1.成绩评分与产生方法

（1）竞赛项目满分为100分。具体的评分细则由专家组成员依

据竞赛任务书制定，其中智能产线的输入、输出变量定义（15%）、

运动机构的运动参数设置（15%）、PLC和HMI程序编写（30%）、虚

拟功能调试和功能优化（35%）、时间及效率（5%）。

（2）在竞赛时段，参赛选手有不服从裁判、扰乱秩序等行为情

节严重的，取消参赛队评奖资格。有作弊行为的，取消参赛队评奖资

格，超过规定时间仍未收参赛选手提交的比赛作品，取消该参赛队的

评分资格。

2.判分方法与统分方法

（2）评分裁判对参赛队伍完成的竞赛任务，依据赛项评价标准

判分。两名记分员在监督人员的现场监督下负责计分，对于客观评分

取评分裁判的平均分作为该参赛队伍的得分；对于主观评分，去掉一

个最高分和一个最低分，其余得分的算术平均值作为参赛队伍的得分；

（三）成绩复核

为保障成绩评判的准确性，监督组将对赛项总成绩排名前30%

的所有参赛队伍（选手）的成绩进行复核；对其余成绩进行抽检复核，

抽检覆盖率不得低于15%。如发现成绩错误以书面方式及时告知裁判

长，由裁判长更正成绩并签字确认。复核、抽检错误率超过5%的，裁

判组将对所有成绩进行复核。

（四）最终成绩

计分员将解密后的各参赛队伍（选手）成绩汇总成最终成绩单，

经裁判长、监督组签字后进行比赛结果公布，公布2小时无异议后，

将赛项总成绩的最终结果录入赛务管理系统，由裁判长、监督仲裁组

长在系统导出成绩单上签字后，在闭赛式上宣布。

十一、奖项设定

本赛项不设初赛和复赛，只进行一次评选，依据比赛成绩，从高

到低排序，不超过参赛队的10%设一等奖，20%设二等奖，30%设三等

奖（小数点后不四舍五入）。

十二、竞赛须知

（一）参赛队须知

1．参赛队选手在报名获得确认后，原则上不再更换，如筹备过

程中，选手因故不能参赛，所在省教育主管部门需出具书面说明并按

相关参赛选手资格补充人员并接受审核；竞赛开始后，参赛队不得更

换参赛选手，允许队员有缺席进行竞赛。

2．参赛队按照规程使用指定的设备与软件进行竞赛。

（二）指导教师须知

1．各参赛代表队要发扬良好道德风尚，听从指挥，服从裁判，

不弄虚作假。如发现弄虚作假者，取消参赛资格，名次无效。

2．各代表队领队要坚决执行竞赛的各项规定，加强对参赛人员

的管理，做好赛前准备工作，督促选手带好证件等竞赛相关材料。

3．竞赛过程中，除参加当场次竞赛的选手、执行裁判员、现场

工作人员和经批准的人员外，领队、指导教师及其他人员一律不得进

入竞赛现场。

4．参赛代表队若对竞赛过程有异议，应先将竞赛涉及到的软硬

件设备封存在指定位置，在规定的时间内由领队向赛项仲裁工作组提

出书面报告。

5．对申诉的仲裁结果，领队要带头服从和执行，并做好选手工

作。

6．指导老师应及时查看大赛专用网页有关赛项的通知和内容，

认真研究和掌握本赛项竞赛的规程、技术规范，指导选手做好赛前的

一切技术准备和竞赛准备。

（三）参赛选手须知

1．参赛选手应严格遵守赛场规程，接受裁判员的监督和警示，

文明竞赛。

2．参赛选手需携带身份证、学生证、参赛证检录。

3．竞赛过程中，因严重操作失误或安全事故不能进行竞赛的（例

如因所调试的功能电路板发生短路导致赛位断电的、造成设备不能正

常工作的），现场裁判员有权中止该队竞赛。

17．参赛选手要注意及时存盘，由于操作不当引起死机导致文件

丢失的，由选手自行负责。

19．参赛队欲提前结束竞赛，应由队长举手示意，由现场裁判员

与队长共同签字确认，并记录其竞赛终止时间。签字确认后，该队全

体队员不得再进行任何与竞赛有关的操作。

20．参赛队应在竞赛结束后统一离场，已完成竞赛任务的参赛队，

应在自己赛位上安静等待，不得干扰其他参赛队，否则由裁判给予警

告。累计警告2次，或情节特别严重的，经裁判长裁定后，中止竞赛，

并取消竞赛成绩。

21．竞赛结束后，参赛选手应整理由赛项执委会现场下发所有资

料，并交给裁判，不得将相关材料带离竞赛