方案高职职业院校技能大赛项目方案申报书三维建模数字化设计与制造课件.docx
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方案高职职业院校技能大赛项目方案申报书三维建模数字化设计与制造课件
【关键字】方案
2016年全国职业院校技能大赛
竞赛项目方案申报书
赛项名称：
三维建模数字化设计与制造
赛项组别：
中职组□高职组■
专业大类：
制造大类
方案设计专家组组长：
高显宏
专家组组长手机：
方案申报单位（盖章）：
全国机械职业教育教学指导委员会
方案申报负责人：
吕冬明
联系手机：
邮箱号码：
通讯地址：
北京市西城区三里河路46号
邮政编码：
100823
申报日期：
2015-8-25
2016年全国职业院校技能大赛
竞赛项目方案
一、赛项名称
（一）赛项名称
三维建模数字化设计与制造
（二）压题彩照
（三）赛项归属产业类型
加工制造类
（四）赛项归属专业大类
高职：
580000制造大类、580100机械设计制造类、580199机械设计制造类新专业
二、赛项申报专家组
姓名
单位
职务
职称
年龄
手机
邮箱
陈晓明
机械工业教育发展中心
主任
高工
50
张维津
天津机电职业技术学院
院长
副研究员
50
高显宏
辽宁省交通高等专科学校
研究所所长
教授
50
尤小盈
天津汽车模具股份有限公司
产品科长
高工
52
徐安林
无锡职业技术学院
副院长
副教授
39
牛小铁
北京工业职业技术学院
院长
教授
47
庞继伟
山东职业学院
副主任
副教授
41
李大成
佛山职业技术学院
主任
教授
48
闫学文
北京三维天下科技有限公司
总经理
工程师
41
黄振宇
大连机床集团股份有限公司
北京办处长
工程师
36
于恒
山东辰榜数控装备有限公司
总经理
工程师
37
王长民
广州中望龙腾软件股份有限司
教育发展部副总经理
工程师
33
三、赛项目的
（一）本项竞赛意在利用工业产品三维数字化技术，推动高
职层次人才投身到“大众创业、万众创新”高科技智造新形势中，动手创新实践，或团队创新设计，或独立智造创业，施展自己的抱负，实现人生价值。
（二）本项竞赛意在推动专业间知识、技能交叉，引导高职
院校，按职业岗位需求，培养具有创造思维、创新技能和团队协作意愿的复合型人才。
让学生通过竞赛，体验数字化、智能化的产品开发和创新设计的完整岗位工作过程，激发学生对专业知识和职业技能的学习兴趣和热情。
（三）本项竞赛针对加工制造大类的设计、制造方向专业的
学生以自身专业知识和职业技能优势，通过联合组队，协作完成对“实物”的三维逆向扫描、逆向建模设计、正向建模创新设计，辅以机构运动仿真模拟，给出三维数字化模型，再利用数控加工技术，制造出“创新产品”，装配验证等四方面的岗位能力。
展现由“实物”到“创新产品”的数字化产品逆向建模与创新设计过程和装配验证过程。
（四）本项竞赛意在引领全国职业院校专业建设和教学改革
创新，促进专业教学内容更新与融合，开拓学生视野和知识面，鼓励专业间教学协作，选择现代先进企业成熟应用的新技术、新工艺、新方法，引进职业教育课堂，培养创新精神、团队协作意识，提升人才培养规格和质量，吸引学生投身到中国制造2025中去，以适应我国制造业快速发展的趋势和需求。
四、赛项设计原则
（一）坚持公开、公平、公正；
1.竞赛执行裁判长负责制。
依照回避制度，选聘第三方专
家担任裁判长，负责赛项评判的全面任务，借鉴世界技能大赛的组织评分规则，确保竞赛公正、公平。
2.竞赛选手提交的作品（赛题要求涉及内容）均集中在比
赛现场完成；赛前1个月，针对所有选手举办赛项说明会，公布样题，公开竞赛考核的知识点和技能点。
3.竞赛题目以选手熟知、日常生活常见的机械大类产品创
新设计为主；竞赛考核的知识点和技能点主观与客观并重，考虑实用价值，鼓励创新设计；竞赛流程以企业流行的产品开发和创新设计工作过程为主，突出“数字化设计”和“智造”环节，增加“创新产品”验证环节，紧扣创新设计环节。
（二）赛项职业岗位面广、人才需求量大、鼓励制造大类专
业交叉融合、参与面广；
1.本赛项与企业产品创新设计与研发接轨，竞赛任务与实
际工作过程及教学内容改革相结合，将逆向工程与创新性思维融合在一起，实现产品数字化建模与创新设计与制造。
涉及逆向工程师、正向及产品设计师、结构设计师、数控编程员、数控机床操作员等职业类别，适合制造大类专业群的各专业所对应的职业岗位。
2.根据我们近几年的调查，作为智能制造的重要技术的三
维建模数字化设计与制造，正在广泛应用于企业产品创新设计，人才缺口很大，企业既缺少高端专业研发技术人员，同时也大量需求产品建模、改型、数字化等产品开发领域的快速响应人员。
3.本赛项将个人能力与团队协作相结合，职业技能与职业
素养相融合，考核内容与高职制造大类人才培养目标配套，与专业教学任务结合。
目前，国内高职院校多开设了计算机辅助设计与制造、模具设计、工业设计、机械设计与制造、数控技术等相关机械、制造大类专业，然而各专业之间较少从智能化、数字化方向尝试协同培养，本项竞赛力求促进专业协作与融合方面工作。
（三）竞赛内容对应的相关职业岗位或岗位群；
1.竞赛内容对应机械大类产品开发岗位群，以产品三维数
字化设计与制造为竞赛主线，增加“创新产品”装配验证模块，突出“数字化创新设计”和“智造”的产品研发特色，围绕创新设计这一核心内容展开。
2.竞赛着重考核选手在三维逆向扫描、逆向建模设计、正
向创新设计、制造创新产品、文明生产和装配验证等六方面的能力。
保证赛项相对稳定，逐步有序的进行赛项内容的创新、复合与集成，以利于选手先行准备赛事，避免赛项考核内容摇摆给选手带来困惑。
（四）竞赛平台成熟。
通过2014、2015年比赛证明，赛项搭建的竞赛平台相对成熟，各参赛单位能熟练应用。
为保证大赛的引领作用，保证职业院校为输送选手具备必要条件，充分考虑人才培养周期要求，避免大赛资源过度投入和浪费，本赛项为适应“创新产品”尺寸大小，仅对制造部分的加工设备增加选项，工作台面适当变化，供选手多项选择运用。
其他不做大调整。
五、赛项方案的特色与创新点
（一）本赛项不拘泥于某类特定功能产品开发，体现教育部
“强基升级”赛项设计要求，力求开阔教学视野和选手思路。
同时依然紧紧围绕选手所学知识、技能展开，既学有所用，又触类旁通。
激发选手创新意识和创业欲望。
（二）本赛项不拘泥于某个单一专业或单一职业，适合学生
依据兴趣，进行创业选择，引导学生职业就位。
针对机械大类、制造大类学生，以学校教师为主导，聘请行业、企业共同联合设计方案，参照企业产品数字化设计与开发流程，将现代企业的产品开发与实际生产过程设计到赛项中，借鉴企业岗位工作标准，引入企业资源和技术，确保大赛规范，实现真正意义上的校企合作。
（三）本赛项以“实物”三维扫描、数字化逆向建模设计为
主，突出正向创新再设计和三维预装配等环节，让选手有充分发挥和展示创新设计能力的空间。
（四）本赛项以由“实物”到“创新产品”的产品研发过程
为主线，让选手既有三维数字化建模的空间感，也有利用先进制造技术打造“创新产品”带来的成就感。
（五）本赛项力求将创新意识、创新能力、知识和技能融入
到竞赛考核内容中，展现选手的动手能力、独立思考能力及专业协作精神。
（六）本赛项借鉴世界技能大赛相近赛项的竞赛内容、形式
和评分标准，突出鼓励创新、创业的竞赛功能。
六、竞赛内容简介（须附英文对照简介）
本赛项为团体赛。
参赛选手利用三维扫描仪扫描指定“实物”，进行三维数字化逆向建模和数字模型创新再设计，通过数字建模制造技术，用数控加工机床将“创新产品”加工出来，再进行“创新产品”装配验证，实现从“实物”到“创新产品”的产品研发和创新过程。
Thisisateamcompetition.Firstly,contestantsconductthree-dimensionalscanningonthespecified“object”withthree-dimensionalscannertorecreateaninnovativedigitalmodelby3Ddigitalreversemodeling.Secondly,theycanusedigitalmodelingtechnologytomanufacturethe“innovativeproduct”,namelydesignedproducts,withCNCmachine.Finally,verificationofassembliesisneededinordertoaccomplishproductdevelopmentandinnovationfrom“object”to“innovativeproduct”.
七、竞赛方式
（一）参赛对象为制造大类专业学生。
（二）本赛项以团队方式参赛，选手为2016年在籍的高职学
生，每支参赛队由2名同一院校选手组成，指定1人为队长。
每队可指定2名指导教师。
以省、市、自治区为单位组队参赛。
注：
本次大赛暂不接受境外代表队参赛。
八、竞赛时间安排与流程
（一）时间安排
按照教育部要求时间进行，比赛赛程两天，分两个阶段完成。
日程
时间
事项
简要说明
第1天
参赛队报到
会务组负责接站与接机
第2天
14:
00
抽签
地区总领队抽签
13:
00-16:
00
参赛队熟悉竞赛场地
开放赛场
第3天
9:
00-12:
00
第一阶段竞赛
第一批竞赛队竞赛
14:
00-17:
00
第一阶段竞赛
第二批竞赛队竞赛
第4天
8:
00-10:
00
第二阶段竞赛
第一批竞赛队竞赛
10:
30-12:
30
第二阶段竞赛
第二批竞赛队竞赛
13:
00-15:
00
第二阶段竞赛
第三批竞赛队竞赛
15:
30-17:
30
第二阶段竞赛
第四批竞赛队竞赛
18:
00-20:
00
第二阶段竞赛
第五批竞赛队竞赛
第5天
上午
闭赛式
（二）比赛流程
参赛队报到——组织参赛选手赛前熟悉场地、介绍竞赛规程——举办开幕式——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——举办颁奖仪式、闭幕式——召开竞赛执行委员会总结会议。
九、竞赛试题
专家组负责建立考核取向和试题库，在正式比赛前一个月在大赛官网上向参赛选手公开发布赛题及评分标准，比赛当天改变赛题20%的内容要求，作为正式竞赛试题。
申报书竞赛样题见附件（仅用于申报书使用，体现竞赛内容和流程）。
十、评分标准制定原则、评分方法、评分细则
本赛项借鉴世界技能大赛的相近赛项评分要求，将三维逆向扫描和建模设计、正向创新设计、装配验证评价做成相对标准规范的文本性文件，做为评判原则，并充分考虑参赛选手创新设计得完成情况实施全面综合评定。
本着“科学严谨、公正公平、可操作性强”的原则，依据结合国家及行业的相关标准和规范，制定评分标准。
在大赛执委会的领导下，专家组制定评分体系、细则和方法。
（一）评分体系
比赛内容
模块
考核指标
配分比例
数据采集
建模与创新设计
任务1
实物三维数据采集
20%
任务2
三维建模
25%
任务3
产品创新设计
22%
创新产品加工
任务4
数控编程与加工
15%
任务5
文明生产
8%
装配验证
任务6
样件装配验证
12%
特别说明：
“三维建模”禁止使用整体点云拟合的建模方式，否则零分；利用最终建模结果反向推导形成stl和txt文件零分。
（二）评分细则
任务
评分指标（一级指标）
评分要点（二级指标）
配分
任务1
实物三维数据采集
（20）
正面主体完整性、处理效果
6
正面局面特征完整性、处理效果
3
背面主体完整性、处理效果
4
背面局面特征完整性、处理效果
2
转（圆）角特征完整性、处理效果
5
任务2
三维建模
（25）
数据定位合理性
2
数模整体完整性
5
分型线合理性
2
曲面拆分合理性
5
曲面光顺度
3
局面特征精度
5
装配特征选取
3
任务3
产品创新设计
（22）
外观创新设计
6
局面特征创新设计
6
人性化创新设计
5
创新设计说明
5
任务4
数控编程与加工
（15）
曲面尺寸精度
5
曲面加工粗糙度
5
配合及尺寸公差
5
任务5
文明生产
（8）
操作设备规范性
3
工量具使用规范性
2
现场安全
2
文明生产
1
任务6
样件装配验证
（10）
装配互换性验证
6
运行验证
4
（三）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首席裁判组织统一评分，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，并进行U盘备份。
2.评比按竞赛任务不同，分为不同的小组完成，小组内可
以采取“先同一标准后评分，最后取平均分”的办法。
若小组内成员有争议，由主持评分工作的裁判长或裁判长召集评分裁判组会议根据竞赛相关文件决定。
主持评分工作的裁判长对各小组成绩进行审查和复核。
3.比赛结束后，首席裁判重新分配裁判小组，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，移交首席裁判。
4.所有项目成绩汇总表均完成后，由首席裁判指定其中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，由首席裁判签字确认后，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。
5.评分中所有涂改处均需向首席裁判说明并备案；在复查
中发现的问题均需向首席裁判说明并备案。
6.比赛成绩按从高到低排列参赛队的名次。
比赛成绩相同，
按职业素养成绩较高的名次在前；职业素养成绩相同，名次并列。
7.最终将比赛所有资料交大赛执委会汇总，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，比赛结果由大赛执委会进行公布。
评分（成绩）管理方法流程：
8.比赛总成绩满分100分。
9.竞赛现场与裁判工作现场进行全程视频录像。
10.裁判工作和秘书组工作在竞赛监督组监督下进行。
十一、奖项设置
（一）竞赛设参赛队团体奖，一等奖占比10%，二等奖占比
20%，三等奖占比30%。
获奖团队每位选手都将获得由组委会颁发的证书。
（二）获得一等奖的参赛队指导教师由组委会颁发优秀指导
教师证书。
十二、技术规范
本赛项需选手具备的知识点、技能点要求以及设备操作要求如下：
机械设计基础、公差与配合知识、数控加工编程与设备应用、金属材料及其切削加工工艺与刀具选用、机械CAD/CAE与建模知识、三维软件应用、三维扫描设备应用等制造大类专业课程所涵盖的内容。
本赛项要求掌握的操作规程为竞赛指定设备所规定安全操作规程，详见机床（设备）使用操作说明书。
十三、建议使用的比赛器材、技术平台和场地要求
（一）软件平台
操作系统
MS-Windows7
文字处理软件
MS-Office2010
设计、编程、加工软件
可供选用中望3DCAD2013教育版、西门子NX10.0教育版、Geomagic（Studio、DesignX）2014、DelcamPowerSHAPEpro2014、DelcamPowerMILL2014、CatiaV5教育版；
扫描软件系统
Win3D三维扫描系统V1.2.0
（二）设备器材
1.赛场提供统一品牌计算机，基本配置为：
双核处理器/4G
内存/1T硬盘/1G独显/19寸LED显示器。
2.比赛用三维扫描设备主要参数如下：
技术指标
技术原理：
单工业相机白光光栅扫描技术
光栅类别:
独立式数码光栅
产品结构：
最先进的主流一体化工业结构的箱体设计
接口线缆：
安全稳定工业级插头线缆，非多接头组合式线缆
单幅扫描范围（mm）：
300×210×200
扫描距离（mm）：
600
扫描点距（mm）：
0.2～1.1
单幅扫描时间：
<3秒
相机分辨率：
130万像素
扫描精度:
L单幅扫描/对角线长度
球空间误差:
0.005+L/15000
球面度误差:
0.005+L/40000
平面度误差0.005+L/25000
扫描方式：
非接触式（拍照式）
拼接方式：
全自动拼接
输出文件格式：
ASC,STL,IGS,OBJ
扫描物体尺寸（mm）：
250～600
通用性要求
扫描数据可以保存为标准点云txt文件格式，支持导入主流逆向软件如GeomagicStudio、GeomagicDesignX、Imageware、DelcamPowershape
支持和服务
1、能够免费为赛项现场提供足够的设备供参赛选手使用
2、能够根据参赛选手需求多区域的免费赛前技术培训和设备环境
3、能够为需要购买设备的参赛院校提供低于市场价格的大赛特有价格
4、能够为已有同类（其他）扫描设备的参赛院校提供升级置换
5、能够为各省市的选拔赛提供设备赞助
6、能够提供自主开发的多媒体教学软件（系统），使参赛选手赛前能够通过自学掌握逆向工程相关的理论、软件操作和实际应用
比赛用的三维扫描附品：
（1）手动二维转盘（规格Φ360*6mm）；
（2）标志点（5mm）；
（3）黑色背景布（1平方米）；
（4）双面胶带；
（5）黑色橡皮泥；
（6）黑色转盘垫块（两块）；
（7）量具：
自备0-150mm游标卡尺1支。
3.比赛用数控铣床（AVL650e）主要参数如下：
技术指标
工作台规格（长×宽）
800x500mm
工作台最大载重
500kg
X坐标行
620mm
Y坐标行程
520mm
Z坐标行程
520mm
X、Y、Z切削速度
0～200000mm/min
X、Y、Z快速进给速度
48/48/48m/min
主轴转速范围
100～10000r/min
定位精度（国标）
X/Y/Z：
0.010mm
重复定位精度（国标）
X/Y/Z：
0.005mm
通用性要求
能够使用两种以上（含）主流的数控系统
支持与服务
1、能够为赛项现场提供足够的设备供参赛选手使用
2、能够为赛项现场提供技术支持
4.比赛用的加工附品：
（1）赛场提供平口钳及其安装螺钉；
（2）赛场提供垫铁一套；
（3）赛场提供油石1条。
（4）毛坯：
赛场提供LC4或7075超硬铝合金一块。
（5）刀具:
赛场提供Φ16、Φ8、Φ6、Φ4、Φ2普通立铣刀各2把，Φ6、Φ3球形立铣刀各2把；
（6）量具：
选手自备0-150mm游标卡尺1支。
（三）竞赛赛场要求
1.比赛区域总面积约3000m2。
净空高度不低于3.5m，采光、
照明和通风良好，环境温度、湿度符合设备使用规定，同时满足选手的正常竞赛要求。
2.场主通道宽3m，符合紧急疏散要求。
3.赛场提供稳定的水、电、气源和供电应急设备，并有保
安、公安、消防、设备维修和电力抢险人员待命，以防突发事件。
4.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；设有安全通道，大赛观摩、采访人员在安全通道内活动，保证大赛安全有序进行。
5.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。
6.“数据采集、建模与创新设计”赛场环境：
每个赛位面
积在3-4m2，赛位内布置电脑席2个,配置三维扫描装置1套,赛位间进行隔离、互不干扰。
7.“创新产品加工”赛区环境：
每个赛位面积在8m2左右，
赛位内布置电脑席1个、配置数控铣床1台。
赛位间适当分隔，现场保证良好的采光、照明和通风，有压缩空气气源及气枪；有设备所需电源。
十四、安全保障
（一）组织机构
1.设置比赛安全保障组，组长由比赛执委会主任担任。
成
员由各赛场安全责任人担任。
每一赛场制定一名安全责任人，对本赛场的安全负全责，在发生意外情况时负责调集救援队伍和专业救援人员，安排场内人员疏散。
2.建立与公安、消防、司法行政、交通、卫生、食品、质
检等相关部门的协调机制，保证比赛安全，制定应急预案，及时处置突发事件。
设置医护人员、消防人员和保安人员的专线联系，确定对方联系人，由场地安全负责人对口联系。
比赛场地布置和器材使用严格依照安全施工条例进行。
场地布置划分区域，并按安全要求设定疏散通道，并在墙面显著位置张贴安全疏散通道和路线示意图。
（二）赛项安全管理
1.比赛设备和设施安装严格按照安全施工标准施工，电源
布线、电器安装按规范施工。
2.按防火安全要求安置灭火器，并指定责任人在紧急时候
使用。
3.赛项竞赛规程中明确国家（或行业）相关职业岗位安全
的规范、条例和资格证书要求等内容。
4.执委会在赛前对本赛项全体裁判员、工作人员进行安全
培训。
根据《中华人民共和国劳动法》等法律法规，建立完善的安全事故防范制度，在赛前对选手进行培训，避免发生人身伤害事故。
5.执委会将建立专门方案保证比赛命题、赛题保管、发放、
回收和评判过程的安全。
（三）比赛环境安全管理
1.赛项执委会赛前组织专人对比赛现场、住宿场所和交通
保障进行考察，并对安全工作提出明确要求。
赛场的布置，赛场内的器材、设备符合国家有关安全规定。
并进行赛场仿真模拟测试，以发现可能出现的问题。
承办院校赛前按照赛项执委会要求排除安全隐患。
2.赛场周围设立警戒线，防止无关人员进入，发生意外事
件。
比赛现场内参照相关职业岗位的要求为选手提供必要的劳动保护。
在具有危险性的操作环节，比赛前裁判员要检查、确认设备正常，比赛过程中严防选手出现错误操作。
3.为了确保本次大赛的顺利进行，承办学院建立大赛期间
相应的安全保障制度，同时由安全保卫、校园环境及卫生医疗保障组执行：
（1）比赛期间所有进入赛区车辆、人员需凭证入内，并主动向工作人员出示；
（2）在比赛开始前，选手要认真阅读场地内张贴的《入场须知》和应急疏散图；
（3）赛场由裁判员监督完成电气控制系统通电前的检查全过程，对出现的操作隐患及时提醒和制止。
（4）每台竞赛设备使用独立的电源，保障安全。
使用选手在进行计算机编程时要及时存盘，避免突然停电造成数据丢失。
（5）比赛过程中，参赛选手应严格遵守安全操作规程，遇有紧急情况，应立即切断电源，在工作人员安排下有序退场。
（6）各类人员须严格遵守赛场规则，严禁携带比赛严令禁止的物品入内。
（7）安保人员发现不安全隐患及时通报赛场负责人员。
（8）比赛场馆严禁吸烟，安保人员不得将证件转借他人。
（9）如果出现安全问题，在安保人员指挥下，迅速按紧急疏散路线撤离现场。
4.赛项执委会会同承办院校在赛场环境中存在人员密集、
车流人流交错的区域，除了设置齐全的指示标志、增加引导人员外，并开辟备用通道
升级会员 