济宁市“技能状元”职业技能大赛-工业4.0 （世赛选拔项目）技术文件

济宁市“技能状元”职业技能大赛—第一届山东省职业技能大赛济宁市选拔赛暨2023年度职业技工院校学生教师职业技能竞赛工业4.0项目技术文件第一届山东省职业技能大赛济宁市选拔赛暨2023年度职业技工院校学生教师职业技能竞赛组委会2023年4月目录1092760112_WPSOffice_Level1一、技术描述 1779898174_WPSOffice_Level2（一）项目概要 191970602_WPSOffice_Level2（二）基本知识与能力要求 11323505215_WPSOffice_Level1二、试题与评判标准 71896359303_WPSOffice_Level2（一）试题（样题） 72125526537_WPSOffice_Level2（二）比赛时间及试题具体内容 9453610613_WPSOffice_Level2（三）评判标准 12680370987_WPSOffice_Level1三、竞赛细则 24793841251_WPSOffice_Level2（一）竞赛流程 241800975394_WPSOffice_Level2（二）裁判员组成和分工 262032920494_WPSOffice_Level2（三）参赛须知 301104001472_WPSOffice_Level2（四）选手的工作内容 36913689647_WPSOffice_Level2（五）工具箱检查规定 381224923175_WPSOffice_Level1四、竞赛场地、设施设备等安排 38130080775_WPSOffice_Level2（一）赛场规格要求 381699826538_WPSOffice_Level2（二）场地布局图 38166174866_WPSOffice_Level2（三）基础设施清单 391286183739_WPSOffice_Level1五、安全、健康要求 41254147745_WPSOffice_Level2（一）参赛选手必须按照规定穿戴防护装备清单表 41656824227_WPSOffice_Level2（二）选手禁止携带易燃易爆物品清单表 421878725853_WPSOffice_Level2（三）赛场通道 431657262782_WPSOffice_Level2（四）赛场医药配备 43407527733_WPSOffice_Level2（五）环境保护 44一、技术描述（一）项目概要工业4.0是指利用信息和通信技术，深刻影响制造和生产过程的新型生产制造模式，被誉为“第四次工业革命”，工业4.0项目是指考核这种“智能制造”的竞赛项目。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，又懂网络通信人才，才能满足未来基于信息物理融合的工作环境。（二）基本知识与能力要求本赛项旨在促进复合型高层次技能人才培养，为工业4.0技术发展提供人才支撑，参赛选手完成本赛项的考核应需具备以下基本知识与能力，见下表：类别内容权重1工作组织和管理10基本知识个人（选手）需了解和理解：·制造相关的安全工作宏观原则与应用·设备和材料的用途、使用方法、保养、维护及安全操作守则·工作环境和安全守则，保持工作环境的场地清洁·合作开展工作；每个需要计划的任务内容交流（参数）能力要求个人（选手）应能够：·准备及维持安全、整洁以及有效的工作场地·就相关工作完成准备，并考虑到职业健康与安全因素·就工作进行安排，确保最高效率及最低程度的妨碍·考虑并遵照机器人工程技术的相关规章制度·按照制造商说明资料，选择并安全地使用设备、材料·符合环境、设备、材料相关的健康安全或更高的相关标准·整理工作场地并恢复至整洁状态·参与团队工作，在具体任务中做出贡献·给出及接收回馈及提供支持2设计、装配和试运行10基本知识个人（选手）需了解和理解：·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·设计和理论·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能力要求个人（选手）应能够：·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3软件设计和实现20基本知识个人（选手）需了解与理解：·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能力要求个人（选手）应能够：·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、控制其他设备等备等·进行应用程序的试运行，以确保程序的正确性·准备详细的工作流程图表和图表，描述输入、输出和逻辑操作，并将它们转换为一系列以计算机语言编码的指令·编写和编写程序开发和后续修订的文档，使用注释确保其他人可以理解程序·与他人协商解决运行程序中的问题·编写或协助编写指令或说明书以指导最终用户·调查网络、工作站、系统中央处理单元或外围设备是否响应程序的指令4网络和网络安全15基本知识个人（选手）需了解与理解：·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能力要求个人（选手）应能够：·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5测试维护和故障查找15基本知识个体（选手）需了解与理解：·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能力要求个人（选手）应能够：·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6增强和优化15基本知识个体（选手）需了解与理解：·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能力要求个人（选手）应能够：·通过消除浪费和消费来降低成本·生产过剩·库存和存储·过度和不必要的工艺·质量低劣·传输和移动·等待的时间·分析并推荐使用优化的方法·仿真·数字化双胞胎·关注以下相关趋势横向和纵向一体化·使用云技术·确定优化的成本效益影响，包括财务和人力7分析、评估和报告15基本知识个体（选手）需了解与理解：·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·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。能力要求个人（选手）应能够：·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，在投资回报的基础上提出建议合计100二、试题与评判标准（一）试题（样题）1.竞赛范围与内容序号竞赛模块竞赛考核内容竞赛考核要求1A把工业3.0改造成工业4.0及工业网络搭建设备安装、调试、编程及运行2名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。2B软件项目设计、开发及数据安全、网络安全网络安全相关知识的运用2名选手根据比赛现场提供的资料、组件、零件及模块A调试好的设备，根据任务书中的要求对设备进行组网，达到对PLC数据的保护，设置访问权限，捕获网络通讯数据包等要求。选手还需提供操作过程的技术文档。3C生产线运行、优化、智能检测及报警生产系统的搭建和调试运行选手根据比赛现场提供的资料、组件、零件，2人配合将已知单站整合到生产系统中，对整条生产线进行安装、调试、优化、运行。使用MES软件对系统进行控制。选手需要根据任务要求调整软件或硬件设置，提高生产线生产效率，完成优化相关工作。选手还需提供操作过程的技术文档。竞赛只设实操考核，不设理论考试，理论知识融入实际操作技能中考核。本届实操全部考核内容为现场考核竞赛包含3个模块。模块A，把工业3.0改造成工业4.0及工业网络搭建；模块B，软件项目设计、开发及数据安全、网络安全；模块C，生产线运行、优化、智能检测及报警。A、B、C、D模块均由工位裁判打分，其中A、B、C、D模块试题现场提供。任务书以样题为参考，有不超过30%变化，变化部分由裁判长独立完成修改。（二）比赛时间及试题具体内容1、比赛时间安排模块总时长任务1：硬件安装与调试240分钟任务2：组网与网络安全任务3：变频器参数调整任务4：PLC与HMI编程任务5：工业4.0系统联调竞赛前将根据参赛人数、竞赛批次等做出详细日程表，竞赛当天会给出时间安排表，选手根据时间表进行比赛。试题根据生产线的工艺资料，以及任务要求，完成硬件组装、PLC程序设计、触摸屏程序设计、组网及网络安全配置。任务1、硬件组装与调试根据任务书要求，选手进行2个站（底盒供料站、书签供料站）RFID读写器的安装，安装位置能准确检测到托盘上的RFID芯片。完成2个站读写RFID相关PLC程序设计和触摸屏画面的制作。并进行RFID读写操作，把指定数据写入RFID后，并可以读取出来数据。要求：通过HMI的“写按钮”，写入物料信息，按下HMI的“读按钮”，把物料信息从RFID芯片内读取并显示于HMI上（物料信息由裁判指定，取值范围：订单号:1000-9999;底盒:1-3;书签:1-3;盒盖:1-3;仓位:1-3。）任务2、组网与网络安全根据任务书要求，选手对工业互联网设备层进行功能测试，完成各个模块的功能测试以及网线的连接，IP地址的设定。配置安全网关，外网打通内网；电脑两根网线连接路由器LAN6和LAN7口，路由器LAN8口连接ECU-1251网关LAN2口，不允许更改;要求：通过按下电脑键盘WIN+P键，以ping的方式检验IP地址是否设置正确。任务3、变频器参数调整现有两台变频器（底盒供料站、书签供料站），用户可以通过匹配电机速度来维持准确的系统要求，优化系统效率，现将两台变频器设置相应的参数，通过触摸屏操作电机的启动停止操作。要求：通过按下HMI的“皮带启动”按钮，电动机启动；按下“皮带停止”按钮，皮带停止。任务4、PLC与HMI编程任务准备：底盒供料站正确放置底盒（蓝色、红色和黄色各3个，分别放在A0001、A0002和A0003仓位）编写PLC和触摸屏程序，具体要求如下（手动模式）：1)按下“定位气缸X（X为裁判指定仓位）”按钮，定位气缸X顶起；2)将托盘放置起始位置，按下“皮带启动”和“人工放置气缸”按钮，托盘开始移动至定位气缸X位置；3)按下“皮带启动”按钮停止传送带运行，按下“推料气缸X（X为裁判指定仓位）”按钮，推料气缸将底盒推出至托盘凹槽上。4)按下“推料气缸X”按钮，推料气缸缩回；5)按下“皮带启动”和“定位气缸X”按钮，托盘移动至传送带末端。任务5、工业4.0系统联调具体流程要求如下：（自动运行开始后，选手不能干预运行流程）通过HMI下达生产任务，启动输送带电机，人工放置的托盘放行。托盘运输到生产任务指定工位，输送带电机停止运行。等待底盒供料模块推出相应颜色的底盒至托盘。输送带继续运行，把托盘运输到RFID读写区域后，输送带停止运行。通过RFID把生产订单信息写入到芯片，判断下一站工序允许接收托盘后，输送带启动，直到托盘到达下一个工位后，停止输送带运行。（三）评判标准1、分数权重序号名称分数权重1任务1：硬件安装与调试1515%2任务2：组网与网络安全1515%3任务3：变频器参数调整1515%4任务4：PLC与HMI编程2525%5任务5：工业4.0系统联调3030%6合计100100%2、评分方法（1）评价分（主观）评价分打分方式：按比赛分组设置若干个评分组，2名裁判为一组，采用回避所在参赛队选手的原则，2人评分，裁判长有权根据裁判队伍数量更改评分方式。评分者各自单独评分，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，计算出平均权重分，除以2后再乘以该子项的分值计算出实际得分。权重分值要求描述具体评分标准0分各方面均低于行业标准，包括“没做”没有提供相应技术文档1分达到行业标准提供了基本信息的文档（只有主要信息，没有解释）2分达到行业标准，且某些方面超过标准提供了较为详细的文档（具有主要信息和简单解释）3分达到行业期待的优秀水平提供了详尽的文档（具有主要信息以及详细解释）（2）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。测量分打分方式为满分或零分。3、评分流程第一步：任务功能评分第二步：连接状态评分第三步：报告及文档评分第四步：时间评分4、评分说明时间评分：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，且技术文档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。5、评分方式1.完全采用客观化评分，评分项内无主观分值；2.按照客观的任务动作表现形式进行客观评分，无动作表现者均不得分。6、技术规范（1）机械部分序号描述正确错误1型材板上的电缆和气管必须分开绑扎。2当电缆、光纤电缆和气管都作用于同一个活动模块时，允许绑扎在一起。3扎带切割后剩余长度需≤1mm，以免伤人。4所有沿着型材往下走的线缆和气管在安装时需要使用线夹固定。5扎带的间距均匀，且间距为≤50mm。6线缆托架的间距为≤120mm。7束缚固定线缆、电线、光纤线缆、气管时使用传导性线缆托架。单根电线用绑扎带固定在线夹子上单根电缆/电线/气管没有紧固在线夹子上8第一根扎带离阀岛气管接头连接处的最短距离为60mm±5mm。9所有活动件和工件在运动时不得发生碰撞。所有驱动器、线缆、气管和工件需能够自由运动。运行期间，不允许驱动器、线缆、线管或工件间发生接触。10工具不得遗留到站上或工作区域地面上。11工作站上不得留有未使用的零部件和工件。12所有系统组件和模块必须固定好。所有信号终端也必须固定好。13站与站之间的错位需小于等于5mm。14工作站的连接必须至少使用2个连接件。15工作站之间的最大间距需≤5mm。16所有型材末端必须安装盖子。17固定零部件时都应使用带垫圈的螺丝。18所有电缆、气管和电线都必须使用线缆托架进行固定。可以进行短连接。如果可以将线缆切割到合适的长度，则不允许留线圈。19螺钉头不得有损坏，而且螺钉任何部分都不得留有工具损坏的痕迹。20锯切口必须平滑无毛刺。21用于展示时，型材台面应尽可能处于最低位置。22装置的零部件和组件不得超出型材台面。如有例外，专家组将另行通知。（2）电气部分序号描述合格不合格1冷压端子处不能看到外露的裸线。2将冷压端子插到终端模块中。3所有螺钉终端处接入的线缆必须使用正确尺寸的绝缘冷压端子。可用的尺寸为0.25、0.5、0.75mm²。夹钳式连接除外（冷压端子只用于螺钉）。4线槽中的电缆必须有至少10mm预留长度。如果是同一个线槽里的短接线，没必要预留。5需要剥掉线槽里线缆的外部绝缘层。6线槽必须全部合实，所有槽齿必须盖严。7要移除多余的线槽齿口。注意：线槽不得更换。8不得损坏线缆绝缘层并且裸线不得外露。9线、管需要剪到合适长度，并且线、管圈不得伸到线槽外。如有例外，专家组将会另行通知。10电线中不用的松线必须绑到线上，并且长度必须剪到和使用的那根长度一样。并且必须保留绝缘层，以防发生触点闭合。该要求适用于线槽内外的所有线缆。（3）气动系统序号描述合格不合格1不得因为气管折弯、扎带太紧等原因造成气流受阻。2气管不得从线槽中穿过（气管不可放入线槽内）。3所有的气动连接处不得发生泄漏。（4）周边环境序号描述合格不合格1工作站上（包括线槽里面）不得有垃圾、下脚料或其他碎屑。不得使用压缩空气来清理工作站。2未使用的部件需放到桌上的箱子中；例外情况：选手未完成装配工作时。3只能在执行维护任务时进行标记，并且评分之前必须全部清除。4不允许使用胶带或类似材料改造工件。如有例外，专家组将另行通知。5工作站、周围区域以及工作站下方应干净整洁（用扫帚打扫干净）。三、竞赛细则（一）竞赛流程竞赛流程安排如下表：具体详细安排以最终通知为准。赛前第1天时间事项参与人员地点负责人联系电话12:30–14:30裁判报到裁判员待定赛务负责人选手、领队等人员报到选手领队等人员待定赛务负责人15:00–15:30选手熟悉场地、设备（保证每个选手充分熟悉）裁判长各裁判员参赛选手及教练工业4.0项目场地裁判长15:30–15:50检查竞赛场地、设备，封存竞赛场地裁判长加密裁判工业4.0项目场地裁判长16:00–16:30裁判培训：介绍竞赛规则、评测程序、评分方案、评分标准。裁判长裁判长助理各执裁员工业4.0项目场地裁判长比赛第1天时间事项参与人员地点负责人联系电话7:30集合出发各裁判员参赛选手领队待定赛务负责人8:00–8:20选手检录检录裁判参赛选手工作人员工业4.0项目场地裁判长8:20