第47届世界技能大赛江苏省选拔赛工业4.0项目技术工作文件

第47届世界技能大赛江苏省选拔赛工业4.0项目技术工作文件第47届世赛江苏省选拔赛组委会技术工作组2022年7月目录一、技术描述 4(一)项目概要 4(二)基本知识与能力要求 4二、试题与评判标准 16(一)试题（样题） 16(二)比赛时间及试题具体内容 16(三)评判标准 18三、竞赛细则 21(一)竞赛时间安排 21(二)裁判构成和分组 21(三)对选手的工作要求 22(四)对裁判的工作要求 23(五)申诉与仲裁 24四、竞赛场地、设施设备等安排 24(一)赛场规格要求 24(二)场地照明要求 25(三)场地布局图 25(四)竞赛设备及要求 25(五)竞赛选手准备要求 26(六)赛场每个竞赛工位所需设施 29(七)场地设备 31(八)耗材清单 33(九)选手自备的设备和工具 34(十)场地消防和逃生要求 36(十一)医疗设备和措施 36五、安全、健康要求 37(一)环境保护 37(二)安全防护措施要求 37(三)有毒有害物品的管理和限制 37(四)循环利用 38

一、技术描述项目概要新一代信息技术与制造业的深度融合，将使制造模式、生产组织方式和产业形态发生着深刻变革，昭示着第四次工业革命（工业4.0）即将来临。纵向集成和网络化制造、价值网络的横向集成和跨越整个价值链的端到端的集成，出现了产品个性化定制、网络化协同制造和远程运维等新模式，极大提高了生产效率，降低运营成本，缩短产品研发周期，降低产品不良品率和单位产值能耗。工业4.0将对劳动力的结构产生影响，从业人员的技能要求发生着极大的变化。工业4.0是系统的系统（Systemofsystems），只有既懂机械自动化，又懂网络通信和工业软件的系统的综合型技能人才，才能满足未来基于信息物理融合的工作环境。工业4.0项目通过将现场生产设备和加工对象等制造资源的互联互通，并实现与制造执行系统和系统仿真软件的纵向集成，高效、柔性安全地完成产品个性化定制。基本知识与能力要求选手能力要求包括：工作的组织与管理；交流与人际沟通；设计、装配和调试；软件设计和实现；网络和网络安全；测试、维护和故障查找；增强和优化；分析、评估和报告；说明见表1。表1选手能力要求及说明相关要求权重比例(%)1工作组织和管理10基本知识—集成自动化生产的原则和参数—他们在集成自动化生产中的特定角色—项目管理的原则、应用、责任和技术—广泛而具体地安全工作实践的原则和应用—设备、设施和材料的用途、使用、保养和维护—组织、控制和管理工作及其结果的原则和方法—他们在分配的角色，项目和任务方面的个人优势和局限性工作能力—建立并保持安全、清洁和高效的工作区域—保持适当的准备状态，并准备好有效，有效和安全地接收，安排和处理请求和任务—根据制造商的说明和公认的良好做法，订购，选择，使用和保养所有设备，设施和材料—小心谨慎地进行自我和所有操作，并考虑其他人员，成本效率和环境—在个人权限范围内，通过合理的流程监控进度，修改或改变计划或方法—完成任务，并将工作区恢复到准备状态以备后续使用—作为持续专业发展的一部分，反思并审查他们的个人表现2沟通和人际交往5基本知识—他们的个人优势和局限—感知和意识—与熟悉的和陌生的其他人交流—作为同事，领导者，学习者或助理工作—沟通原则和有目的的社会学习—正式和非正式，直接和间接的标准和协议与团队成员，经理和客户沟通—角色所需的技术语言，包括内容和英语语言的结构—电子和电子通信的标准和协议网络空间—纸质文档和电子文档的范围和目的—所有格式的例行报告和例外报告的要求—分析，综合，使用和传播数据的原则和方法。工作能力—接收任务，确定其重点，并提出问题以便澄清和确认—以所有可用格式阅读，解释和提取给定文档中的技术数据和说明—与相关其他人讨论并计划任务的复杂，联合和重叠要素—使用确保清晰度，效率和有效性的方法，以口头，书面和电子方式进行沟通—以所需格式制作和保留有关进度，问题和行动的报告—向其他人提供反馈和支持—审查团队的表现，自己的贡献，以及个人和集体学习要点3设计、装配和调试20基本知识—工程科学和技术在虚拟和真实设计和生产商品和服务中的实际应用—将本地/人工智能与更广泛的通信能力相集成的原则和方向—原则和应用、设计、装配、连通性和试运行，满足网络物理要求的硬件和外围设备—集成自治子系统和组件的原则和方法—数据收集、存储、网络和使用的原则和应用工作能力—阅读和解释指令说明，使用提问技巧和研究来检查、验证和准备—设计系统，用于生产任务的自动化和通信，按照给定的网络物理系统参数—根据设计方案进行测试和实施—组装机器和设备—选择和应用传感器技术、通信技术及相关设备实现运动控制、过程控制和网络控制—根据设计的预期要求来测试电气、电子、机械集成系统和设备的性能—数据采集、联网、交换和使用用于系统集成；—调试系统—创建和维护项目文件4软件设计和实现20基本知识—数学及应用—电子学的原理及应用—计算机能力—计算机硬件和软件及应用—关于代码规范、样式指南、用户界面设计，管理目录和文件所需的标准—人机通讯的原理和应用工作能力—编写、分析、审查和重写程序—通过进行适当的修改来纠正错误，重新检查生成的所需结果—执行或直接修订、修复或扩展现有计划，以提高运营效率或适应新要求—编写、更新和维护计算机程序或软件包以处理特定工作，如存储或检索数据、控制其他设备等5网络和网络安全15基本知识—组织遭受信息安全破坏的漏洞的规模和性质—恶意攻击的趋势、性质和意图—人为和系统性的偶然和意外数据泄露的性质和原因—建立和维护最高程度的信息安全和数据完整性的原则和方法—解决轻微（漏洞）入侵行为的原则和方法—设计和实施问题恢复计划的原则—开发环境软件—网络协议和拓扑—网络检测软件—传输安全和病毒防护软件—网络平台开发软件工作能力—设计并实现网络协议和拓扑结构—制定计划，以保护计算机文件免遭意外或未经授权的修改、破坏或泄露，并满足紧急数据处理需求—保持准备就绪，以及在应对恶意攻击的风险和趋势相称的预防和防御工具的可用性—监视计算机病毒的报告，以确定随时更新病毒防护系统—加密数据传输和建立防火墙，以在传输过程中隐藏机密信息，并防止受污染的数字传输—进行风险评估，并对数据处理系统进行测试，以确保数据处理和安全措施的安全运行—修改计算机安全文件以合并新软件、更正错误或更改个人访问状态—监控数据文件的使用并规范对保护信息的访问—审查违反程序的行为并采取措施防范其再次发生—记录计算机安全和紧急措施、政策、步骤和测试—测试和模拟灾难恢复计划—培训用户并提升安全意识，确保系统安全，提高服务器和网络效率6测试、维护和故障查找10基本知识—智能维护的原理和应用，基于数据，启用状态监测、数据分析和相互关系、预测性维护、移动维护—使用增强现实和其他新兴技术和工具—使用仿真模型，重新配置和虚拟化—操作参数/过程数据—使用约束和变量、限制、备选方案、冲突目标和数值参数来概念化和定义问题—设计替代方案和制定决策和建议的原则和方法—维护记录的目的和性质工作能力—识别需要应用智能维护的生产系统零件—建立零件操作的参数—在适当的数据点或移动设备上使用访问工具—监控每个零件的状况，需要时使用增强现实或其他工具—与相关人员讨论并检查调查结果—通过审查替代行动方案和安排或建议最佳措施，以进行预防性或预测性维护—使用可用的技术和措施进行维护，同时最大限度地减少对生产的干扰7增强和优化10基本知识—智能生产系统可增强的潜力—在生产中实现更大的灵活性和个性化—缩短生产中的反应和响应时间—减少生产中的时间和成本—收集、分享和使用信息以进行持续增强—识别、分析和寻求加强能力的机会的原则和方法—增加数据存储和交换的影响—成本效益分析的原则和方法—工作组织和劳动力规划与发展的原则和方法工作能力—编写、分析、审查和重写程序—通过进行适当的修改来纠正错误，重新检查生成的所需结果—执行或直接修订、修复或扩展现有计划，以提高运营效率或适应新要求—编写、更新和维护计算机程序或软件包以处理特定工作，如存储或检索数据、控制其他设备等8分析、评估和报告10基本知识—应用批判性思维的原理和复杂问题的解决—自我监测设备和工具的用途和可用性—基于技术和工具创建和使用绩效分析模型处理下列数据，包括设计要求或规范、数值和可量化的参数、数据要求、约束和变量、备选方案—如何概念化、定义和评估提交给他们的问题，并为解决方案提出建议—用于不同目的的报告的内容、结构和表达—管理人员、同行和客户进行演示/陈述的原则和应用—成本效益分析，用于推荐替代之前方案工作能力—考虑系统和子系统设计中的监测、审查和评估要求—在可行的范围内优化自我监测设备和工具的使用—设计并应用适当的模型，以监控和评估与规范相关的性能—预期反馈和报告请求，并在数据合理的基础上做出相应准备—为日常和例外情况报告准备适当格式的报告—根据特定群体和个人定制的演示文稿—保持对新的可能性和改进方案的认识合计100二、试题与评判标准试题（样题）本项目为需对试题保密的项目。由裁判长签署保密责任书后，根据本《技术描述》的思路及内容独立负责试题的命制、印刷及保密工作，赛前不再重新公布。赛前4周公布部分样题。比赛时间及试题具体内容比赛时间安排：表2比赛任务及时间模块编号模块名称竞赛时间minA基于工业4.0的单站安装、编程、调试及运行300B数字仿真技术120C基于网络安全的生产系统集成、调试、运行、优化、分析及报告180总计600试题：模块A：基于工业4.0的单站安装、编程、调试及运行需要选手根据比赛现场提供的资料、组件、零件对已知单站进行安装、编程、调试及运行。工作过程中分别使用自己携带准备的工具、仪器、电脑、备件、及现场准备的已知设备、电子资料、操作台、组件、零件、耗材等。选手还需提供操作过程的技术文档。考核范围涵盖：机械设备的组装与调整、系统的连接、PLC技术、传感器技术、驱动技术、HMI人机界面开发、RFID技术、WEB软件开发、系统调试及运行等。模块B：数字仿真技术选手需要在三维仿真平台上导入真实设备的三维模型，根据任务要求进行配置，建立数字孪生，实现虚拟环境的设备仿真和控制。选手还需要提供操作过程的技术文档。考核范围涵盖：模型的移动与组装、运动部件的定义与设置、物料流的定义、信号设置、机器人路径规划、模型与PLC连接及通讯设置、PLC编程控制模型运动、整体工艺流程虚拟调试、通过自动化程序控制循环生产的工时等。模块C：生产系统集成、调试、运行、优化、分析及报告需要选手根据任务书中的要求对设备进行设置和组网，通过数据加密、防火墙设置、权限控制等技术，保护生产网络、办公网络、计算机系统的安全，免遭意外或未经授权的修改、破坏或泄露，并在提供的网络架构下使用MES软件对系统进行控制，通过优化生产系统的流程、参数等，提高生产效率，降低生产成本，消除人力、财力的浪费，并提供评估报告；获取零件操作的参数、监控设备状态进行预防性或预测性维护。考核范围涵盖：系统组网、网络设备的基础配置、用户管理、防火墙、NAT、Routing、VPN、通讯协议、网络连接测试、系统集成、MES操作、PLC技术、优化及分析、评估报告等。评判标准分数权重：采用测量和评价两种评分。单站及系统运行功能采用测量评分（客观评分）；相关技术文档的制作采用评价评分（主观评分），如下表3所示：表3比赛任务及分数模块编号模块名称分数评价分测量分合计A基于工业4.0的单站安装、编程、调试及运行05050B数字仿真技术02020C基于网络安全的生产系统集成、调试、运行、优化、分析及报告62430总计694100评价分（主观）评价分（Judgement）打分方式：3名及以上裁判为一组，各自单独评分，计算出平均权重分，除以每组裁判人数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1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，权重及要求如下表4所示：表4权重分值及要求描述权重分值要求描述0分各方面均低于行业标准包括“没做”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测量分（客观）：测量分（Measurement）打分方式：按任务设置若干个评分组，每组由3名及以上裁判构成。每个组所有裁判一起商议，对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，达到要求为“满分”，达不到要求为“0”分评判方法：本项目采用任务完成后评分，中间过程不评分。各模块评分日期和评判人数如下表5所示：表5评分日期及人数评分项任务模块评分日评判小组人数A基于工业4.0的单站安装、编程、调试及运行C13人及以上B数字仿真技术C13人及以上C基于网络安全的生产系统集成、调试、运行、优化、分析及报告C23人及以上各模块评分：各模块均为单独模块进行评分，评分工作在当日进行，并在当日将分数录入系统锁定。评分过程由评分裁判（3人及以上）和选手共同参与进行，裁判过程中的操作步骤由选手完成，裁判员监督并进行评判。时间评分：在竞赛过程中，裁判用秒表记录选手完成任务所需要的时间。当任务功能成绩为满分，且达到或超过行业标准（大于等于2分），才可以计算时间成绩。时间分计算方法：时间成绩=(Tx–Ta)*M/(Tx-Tn)。Tx表示最长任务完成时间、Ta表示实际任务完成时间、Tn表示最短任务完成时间、M为时间分值。效率评分：在竞赛过程中，裁判用秒表记录选手完成指定流程所需要的时间。当任务功能成绩为满分，且达到或超过行业标准（大于等于2分），才可以计算时间成绩。时间分计算方法：效率成绩=(Tx–Ta)*E/(Tx-Tn)。Tx表示最长任务完成时间、Ta表示实际任务完成时间、Tn表示最短任务完成时间、E为效率分值。3.成绩并列：按比赛成绩从高到低排列参赛队的名次。比赛成绩出现相同时，以模块占分比重进行排名，先从模块C得分进行排名；当分数再相同时，再从模块B得分进行排名，如此类推模块A的得分进行计算排名。三、竞赛细则竞赛时间安排竞赛时间安排见表6。表6竞赛比赛时间安排时间主要事项C-2赛前报到C-1赛前会议，熟悉赛场、赛位抽签和工具检查C1比赛C2比赛，技术点评会裁判构成和分组裁判长由技术专家组长担任，不参与评分，负责对评分裁判进行组织、分工、争议裁决、统分排名、成绩核对等工作。评分裁判组由选手单位派出的随队教练员和第三方裁判（含专家组成员）组成，第三方裁判（含专家组成员）参与执裁需征求选派地区（行业）裁判员意见获半数以上同意，报考核领导小组批准后实施。每支参赛队的单位须派出1名评分裁判员。由裁判长根据裁判员专业背景和本单位派出选手回避原则分组进行评分，选手参与裁判员评分过程，并在裁判员评分结束后进行签字确认。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），裁判员均不得和自己代表队的选手进行任何交流。裁判设立计时裁判一职，裁判长根据回避原则和选手竞赛的工位，指定计时裁判承担相应的执裁任务。对选手的工作要求参赛选手不许使用预先准备的线缆和气管；参赛选手、裁判只能在竞赛结束后在赛场区域使用个人相机和视频拍摄设备；参赛选手不能携带及使用自己的U盘、纸张，只能使用竞赛组织方提供的U盘、纸张。每天结束时把U盘交给计时裁判，由计时裁判再交给裁判长助理，以便安全保存和内容更新；竞赛试题和现场使用的纸张均不能带到竞赛赛场区域外；裁判只能在专家室使用个人笔记本电脑、平板电脑和手机；参赛选手在C-1期间需将自己携带的物品带到竞赛工位上。C-1至C2期间，不得将个人的笔记本电脑、平板电脑、PLC、工具、设备带入及带出竞赛区域；选手自带的物品及手机竞赛前一律放到赛场为选手准备的储物箱内；竞赛期间因为断电导致程序丢失，不会另外加时；在竞赛过程中如发现问题（设备故障等），选手应立即向计时裁判反映。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竞赛。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；竞赛结束是指当天竞赛任务及评分完成，裁判长宣布选手可以离开赛场；选手如果违反有关约定，竞赛成绩将以零分计算（裁判长允许的例外），裁判如果违反约定将取消裁判资格。对裁判的工作要求裁判员应服从裁判长的管理，裁判员的工作由裁判长指派决定；裁判员在工作期间不得使用手机、照相机、录像机等设备；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。竞赛结束后裁判员要命令选手停止操作。监督选手交回试题、U盘和评分表；竞赛期间，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长解决竞赛中出现的问题；检查选手所带工具、计算机及平板电脑等：按照竞赛携带工具、计算机及平板电脑要求严格执行，仔细检查每一个参赛队所带工具、计算机及平板电脑是否符合要求；记录选手竞赛时间：包括记录选手竞赛期间发生的事件，如：元件损坏等；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竞赛工位内，随队教练应回避，其他选手和人员也不得围观。裁判应遵守竞赛行为规范，公平公正，不徇私舞弊。在竞赛结束前30min、15min和5min，裁判长各提示一次竞赛剩余时间。裁判如果违反约定将取消裁判资格（裁判长允许的除外）。申诉与仲裁参赛队提出申诉申请，应在该考核模块竞赛结束后两个小时内由领队向监督仲裁组提出书面申请，具体流程参考《第46届世界技能大赛参赛集训工作指导意见》。四、竞赛场地、设施设备等安排赛场规格要求竞赛工位：每个工位占地15平方米(3mx5m)，标明工位号，并配备工作台2张、座椅2把、垃圾桶1个、接线板2个。赛场每个工位提供独立控制并带有漏电保护装置的电气控制箱1个，220V交流电源（2个插座）。提供气源压力为0.6～1.0Mpa的6mm快插接口一个。场地照明要求照度大于500Em(lx)。场地布局图竞赛设备及要求竞赛设备见表7。表7竞赛设备表序号名称数量要求1CPLab-iDrilling1套（图片仅供参考）2网络实验包（NetLab）1套（图片仅供参考）备注：以上设备清单为每个工位包含设备，根据实际竞赛题目，竞赛设备可能会由少许变化。竞赛选手准备要求电脑各参赛队自带两台适当的电脑（每个选手一台）用于编程和处理技术文档及各种资料；电脑中需预装相应的软件；电脑至少拥有一个USB接口，选手将会通过U盘获得文档和软件等资料；电脑具备有线网卡和无线网卡；竞赛过程中，电脑的屏幕将会连接至扩展显示器中，赛场将提供5米带HDMI接口的连接电缆，若参赛电脑无HDMI接口，需自带接口转换器；电脑中推荐安装软件如表8所示，软件版本赛前统一要求。表8软件推荐清单序号软件版本功能/备注1VisualStudio编辑器IDE2VisualStudioCode3OpcUaHelpperOPC通讯库(插件)4PyCharm编辑器IDE5jQuery前端JS插件6FlaskFlask插件7Snap7及相关依赖与PLC通讯库(插件)8HslCommunication连接西门子PLC9Node.js与PyCharm配套10Vue前端框架11Axios、ajax与后端通信12HeidSql13Echart_min.js14Xlsx.core.min.js15superPlc.opcua16cordova17Microsoft.AspNet.WebApi.Cors18sqlite-net-pcl19Unity3DUnity软件20CIROSStudio21TecnomatixPDPS22StartEzOPC23Python24Anaconda3编辑器IDE25matplotlib画图库(插件)26TensorFlow插件27Kite与Anaconda配套28Spyder(anaconda3)29MySQL数据库软件30NavicatPremium客户端软件31DBeaver客户端软件32HBuilderX编辑器IDE33MES4MES软件34Postman网络调试工具35UaExpertOPC客户端36Wireshark网络抓包37WinPcapWireshark依赖软件38FestoNetLabToolkit网络配置软件39PRONETA网络设备配置工具40TamoSoftThroughputTest局域网测速软件41山外调试助手网络调试软件42SinecPNI网络设备初始化43TIAPORTAL44SIMATICWinCC45SIMATICS7-PLCSIMAdvanced46SIMATICS7-PCT47CODESYS48CECCPackage49FestoConfigurationToolFesto网络设备初始化50EVCapture51AdobeAcrobatDCPDF阅读器52Snipaste截图工具53GoogleChrome浏览器54MicrosoftEdge自带浏览器55MicrosoftOffice文档编辑器56iTunesIos系统管理软件57UNI-APP程序开发软件智能平板各参赛队至少自带一台9寸及以上的智能平板（ios系统）及配套的数据线及电源线，禁止安装QQ、微信、whatsAPP、skype等即时通讯软件。注：编程电脑和智能平板内不得存储任何竞赛样题有关的资料（表5要求安装的软件除外），竞赛前由全体裁判、选手对选手的编程电脑和智能平板进行互检。自带编程电脑和智能平板在赛前进场后直至竞赛结束期间不得带离各自工位（若竞赛需要轮场，则选手需将自带设备按要求进行转移封存）。赛场每个竞赛工位所需设施每个竞赛工位所需设施见表9。表9竞赛工位所需设施序号名称规格数量及单位备注1竞赛设备详见本文件中竞赛设备配置清单1套考核单位提供2工作台L:1500,W:750,H:7802张考核单位提供3座椅2把考核单位提供4垃圾桶1个考核单位提供5计算机满足MES软件运行需求，统一的型号和配置参数，配备液晶显示器和键盘鼠标1套考核单位提供6液晶显示器带5米HDMI线（用于选手电脑扩展显示）2台考核单位提供7外接显示器平台L:1500,W:750,H:7801张考核单位提供8接线板4-3P，5米长2个考核单位提供9电气控制箱输出最小5A，220V交流电，带漏电保护开关（16A）、单相插座1个考核单位提供10视频监控设备1套考核单位提供11截止阀HE-3-QS-6，6mm气源快插接口1个考核单位提供注：每一个竞赛工位电源都已连通。6mm直径的气管已经布置到每一个竞赛工位且气源压力在0.6-1Mpa，流量50L/min;场地设备场地公需设施见表10，由承担考核单位提供。表10场地公需设施序号设备名称品牌/规格/型号数量及单位备注1移动式多媒体1套2麦克风无线麦克风1套与音响配套3音响及扩音器能涵盖整个赛场1套4赛场时钟具有时、分、秒、毫秒1套5计时秒表能同时记录2个以上5个6常用急救药盒1套常用药品7彩色激光打印机1台快速打印8黑白激光打印机1台快速打印9抽号箱2个10打印纸1箱非再生纸11水笔红黑水笔若干12订书机及钉得力省力订书器2套装订试卷13评分夹1014文件柜1套用于存放档案15隔离栏若干包围赛场16安全标志若干17灭火器5个18U盘不小于64G容量10个选手储存文件19口哨2个20饮水机1个20桶装水若干21录分区工作台L:1500W:650；H:780两个22录分区座椅两个23裁判工作区工作台L:1500W:650；H:780若干24裁判工作区区座椅若干25选手讨论区工作台L:1500W:650；H:780若干26选手讨论区座椅若干27计算器2个28分类垃圾桶10L/格1个29铅笔若干30橡皮若干31清洁工具若干耗材清单现场提供耗材，清单如下表11所示，由承担考核单位提供。表11耗材清单序号设备名称型号数量单位1导线单根多股/铜芯/塑料绝缘/0.5mm2若干米2气管Φ6、Φ4若干米3扎带若干根4冷压端子若干个5线夹子用于管线固定若干个6三通Φ6、Φ4若干个7螺钉若干个8旋母或T母若干个选手自备的设备和工具选手自备的设备和工具见表12。表12选手自带设备和工具清单序号设备名称（或图片）规格数量单位1计算机2台2PAD（带数据线）9寸