X年全国职业院校技能大赛竞赛智能工厂制造系统运行与管理项目方案申报书.docx
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X年全国职业院校技能大赛竞赛智能工厂制造系统运行与管理项目方案申报书
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:
智能工厂制造系统运行与管理
赛项组别：
中职组口高职组■
专业大类:
制造大类
方案设计专家组组长：
王建民
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:
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
智能工厂制造系统运行与管理（中国制造2025）
（二）压题彩照
（三）赛项归属产业类型：
先进制造业
（四）赛项归属专业大类
现行咼职专业目录中的分类，专业代码及全称：
自动化类
580201
机电一体化技术
580202
电气自动化技术
580203
生产过程自动化技术
580206
工业网络技术
580207
检测技术及应用
580212
电气工程技术
580217
智能控制技术
580218
工业机器人技术
机电设备类
580301
机电设备维修与管理
580303
自动化生产设备应用
580312
电气设备应用与维护
机械设计制造类580102
机械制造与自动化
580103
数控技术
机械类580301机械设计制造及其自动化
、赛项申报专家组
姓名
单位
专业
职务/
职称
年龄
手机号码
邮箱
王建民
天津轻工职业技术学院
电气自
动化
分院院长/教授
55
郭士义
机械工业教育发展中心
机械自动化
顾问/教授
62
韦东波
浙江大学先进制造研究所
机械自动化
主任/教授
49
王晓勇
南京工业职业技术学院
机械自动化
副院长/教授
47
卢庆林
陕西工业职业技术学院
电气自
动化
分院院长/教授
53
刘洪毅
西门子（中国）有限公司数字化工厂集团
自动化
经理/工程师
36
封岩
贝加莱工业自
自动化
经理/工
37
动化（上海）有限公司
程师
二、赛项目的
本赛项考核参赛选手对智能工厂制造技术的综合应用能力，即MES（智
能生产制造管理）系统集成、安装调试以及运行管理能力。
同时考核参赛选手的统筹计划能力、工作效率、质量意识、安全意识和节能环保意识等职业素养。
本赛项旨在通过竞赛引领全国职业院校自动化类、机电类、机械制造类
专业建设、实训基地建设、师资队伍的提升、课程教学的改革和优化，引导职业学校关注行业在智能制造方面的发展趋势及新技术的应用，探索培养符
合工业4.0、《中国制造2025》规划中“智能工厂”、“智能生产”要求，企业急需的智能工厂制造系统运行与管理的高素质技能型人才新途径、新方
法。
通过本赛项重点考核参赛选手掌握以下知识和技能：
1.MES软件操作与系统运行
2.虚拟物料智能存储、机器人搬运、数控加工单元调试与运行
3.柔性装配工作岛硬件调整
4.装配机器人设置与调试
5.柔性装配工作岛调试与运行
四、赛项设计原则
（一）坚持公开、公平、公正；
赛前公布竞赛平台、操作工艺规范及配分。
竞赛过程全程录像，开放参观及转播，项目成果演示由选手自己完成，由专家裁判团队按国家相关的过
程验收规范和标准拟定评分细则完成成绩评定；比赛内容、比赛过程及比赛
结果，做到公开、公平、公正。
（二）赛项关联职业岗位面广、人才需求量大、职业院校开设专业点
多;
2015年5月《中国制造2025》规划中提出加快制造业转型升级，建设
“智能工厂”和“智能生产”。
其中“智能工厂”重点研究智能化生产系统及过程，以及网络化分布式生产实施的实现，“智能生产”主要涉及整个企
业的生产物流管理、人机互动以及3D技术在工业生产过程的应用。
本赛项通过考核参赛选手对智能工厂制造系统运行与管理综合应用能力，展现未来
制造业发展方向，适应国家战略性产业结构调整与企业发展岗位需求，赛项
设备及赛项内容的设计都具有一定先进性，符合先进职业教育发展方向。
目前，多数高职院校开设的机电一体化、智能控制技术、机械制造与自
动化、电气自动化、检测技术及应用、机电设备维修与管理等专业均开设了智能工厂、柔性制造等相关内容的课程。
（三）竞赛内容对应相关职业岗位或岗位群、体现专业核心能力与核心知识、涵盖丰富的专业知识与专业技能点；
赛项坚持技能竞赛与教学改革相结合，涉及MES软件操作与系统运行、
电子看板实时显示、柔性制造系统的优化调整、生产模具夹具更换、生产节拍的调整、RFID检测、装配机器人控制、加工装配质量控制、生产运行管理等职业岗位日常工作任务。
竞赛贴近实际应用。
竞赛环境与实际应用场景基本相同，使得比赛内容更加直观、形象、真实，为学生迅速投入实际工作
打下良好基础。
（四）竞赛平台成熟。
目前制造企业中在转型升级中MES系统得到了广泛应用。
本赛项竞赛利用虚拟现实技术开发接近于真实工厂的实训系统；竞赛平台涵盖订单获取、产品设计、生产及装配阶段，通过MES系统将设备和各个不同阶段联系在一起，以典型工业产品为主要对象进行训练及比赛。
五、赛项方案的特色与创新点
（一）赛项首次设立，符合产业发展对智能制造技能人才的需求，体现
了智能制造、自动化控制技能和先进生产工艺的融合。
（二）赛项以MES智能生产制造管理系统为核心，有效融合自动化控制
技术和3D虚拟控制技术为一体，设备总价较低，在完成智能工厂制造项目的教学前提下，大量节约了学校对智能工厂制造系统设备的经费投入。
（三）赛项通过考核参赛选手对MES系统集成、安装调试以及运行管理能力，再现制造企业订单获取、产品设计、生产及装配等各个阶段智能化生产制造管理，实现竞赛内容与企业生产实际对接。
（四）核心系统采用多种品牌，有利于学校和当地产业对接，实现大赛
成果转化为教学资源。
（五）企业与学院共同参与策划和组织。
六、竞赛内容简介（须附英文对照简介）
赛项以MES系统为核心，有效融合自动化控制技术、机械加工技术和3D虚拟控制技术为一体，完成MES系统的生产需求、任务下达、生产派单、工序过程、品质检验、成品输出等环节。
通过系统权限管理进行设置，通过
授权的用户也可通过移动终端如智能手机、平板电脑等下达订单，利用互联
网和物联网将设备和各个不同阶段联系在一起，体现“云制造”的理念。
通过竞赛考核学生在完成MES系统整个过程中的MES软件的操作、柔性
制造系统的优化调整、生产模具夹具更换、生产节拍的调整、RFID检测、
装配机器人控制、加工装配质量控制、电子看板实时显示、生产运行管理等方面的能力。
并将过程数据实时上传到各信息系统进行处理与展示，实现智
能工厂制造系统运行与管理的数字化管控功能。
ThecompetitionfocusesonMESsystem,integrateswithautomationcontroltechnology,mechanicalmachiningtechnologyand3DvirtualcontroltechnologytocompleteMESsystem'smanufacturerequirement,missionassignment,productionordersending,process,qualityrestriction,finishedproductoutput,etc.Setthroughsystemauthoritymanagement,authorizedusercanreleaseorderthroughsmartphoneortabletPC,andequipmentscanbeconnectedtogetherthroughinternet.
Itexaminesstudents'abilitiesincluding:
MESsoftwareoperation,flexiblemanufacturingsystemoptimizationandadjustment,producingmoldandclampexchange,productiontaktadjustment,RFIDdetection,assemblyrobotcontrol,machiningandassemblyqualitycontrol,Kanbansystemreal-timedisplay,productionandoperationmanagement.Andprocessdatacanbeuploadedtoinformationsystemtorealizedigitalmanagement.
七、竞赛方式
（一）竞赛项目采用团体赛比赛形式，每支参赛队由2名选手组成，其中队长1名，性别和年龄不限。
各地区原则上不超过2支参赛队（对自动化技术应用发达地区、院校数量较多的地区，可以适当增加参赛1支参赛队）。
（二）参赛选手须为高等学校全日制2016年度在籍学生；本科院校中
高职类全日制在籍学生可报名参加高职组比赛。
五年制高职四、五年级学生
可报名参加高职组比赛。
高职组参赛选手年龄须不超过25周岁（当年），
即参赛当年7月1日前不满26周岁。
（三）省、自治区、直辖市可报名参加比赛。
团体赛不得跨校组队，同
一学校相同项目报名参赛队不超过1支；团体赛每队不超过2名指导教
师。
（四）竞赛时间连续4小时，比赛总成绩满分100分。
竞赛项目采取任务书形式下达竞赛要求。
八、竞赛时间安排与流程
日期
时间
内容
地点
第一天
6:
00-15:
30
各参赛队、裁判员办理报到手续
酒店
16:
00-16:
30
领队会（分组抽签、赛前说明）
报告厅
16:
30-17:
00
选手熟悉赛场
（限定在观摩区，不进入比赛区）
赛场
第二天
8:
40-8:
40
选手检录、加密及入场
赛场
8:
40-9:
00
发放任务书、宣布注意事项、进入工位，进行赛前设备、材料检查
赛场
9:
00-13:
00
第一场竞赛（评分裁判在工作至工作）
赛场
12:
00-13:
00
参赛选手、裁判在赛场内就餐；指导教师在休息区就餐
赛场
13:
00-16:
00
评分裁判评分，竞赛选手到指定地点等候
赛场
第三天
8:
40-8:
40
选手检录、加密及入场
赛场
8:
40-9:
00
发放任务书、宣布注意事项、进入工位，进行赛前设备、材料检查
赛场
9:
00-13:
00
第一场竞赛（评分裁判在工作至工作）
赛场
12:
00-13:
00
参赛选手、裁判在赛场内就餐；指导教师在休息区就餐
赛场
13:
00-16:
00
评分裁判评分，竞赛选手到指定地点等候
赛场
第四天
10:
00-11:
00
闭赛式
报告厅
九、竞赛试题
赛项采取提前公开竞赛内容的方式进行比赛，赛前1个月在大赛指定网站上公布样题，题型、结构、技能点等内容与正式赛题相类似。
故障设置、电路设计功能改进部分的具体内容属非公开部分，由正式赛题规定。
备有10套以上竞赛用试题，竞赛试卷由赛项监督组组长赛前随机抽取。
样题在赛项立项答辩前提供。
十、评分标准制定原则、评分方法、评分细则
（一）评分标准制定原则
按照智能工厂员工职业岗位的能力要求，结合制造业、职业技术标准、规范要求进行评分，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
（二）评分方法
1.竞赛项目满分为100分。
其中上位机MES软件操作与系统运行30分，虚拟物料智能存储、机器人搬运、数控加工单元调试与运行15分，柔性装配工作岛硬件调整15分，装配机器人设置与调试15分，柔性装配工作岛调试与运行15分，职业素养10分。
2.在完成工作任务后，出现电路短路故障扣5-10分。
3.在完成工作任务的过程中，因操作不当导致人身或设备安全事故，扣
10-20分，情况严重者取消比赛资格。
4.损坏赛场提供的设备，污染赛场环境等不符合职业规范的行为，视情节扣5-10分。
5.在竞赛时段，参赛选手有不服从裁判及监考、扰乱赛场秩序等行为情节严重的，取消参赛队综合奖评奖资格。
有作弊行为的，取消参赛队综合奖评奖资格。
裁判宣布竞赛时间到，选手仍强行操作的，取消参赛队奖项评比资格。
6.按比赛成绩从高分到低分排列参赛队的名次。
竞赛成绩相同时，完成
工作任务所用时间少的名次在前；竞赛成绩和完成工作任务用时均相同时，职业素养项的成绩高的名次在前。
（三）评分细则
一级指标
比例
二级指标
比例
MES软件操作与系
统运行
30%
1.根据任务书要求，完成MES软件设置与操作，上下发批次任务订单，系统自动运行加工，并实现生产订单管理、可追溯性管理、数据库管理。
15%
2.生产数字化看板管理系统运行与调试、实时信息发布。
5%
3.系统运行衔接、系统集成与运行调试
10%
虚拟物料智能存储、机器人搬运、数控加工单元调试与运行
15%
1.上位机虚拟场景软件运行；
3%
2.数据采集系统编程调试；
4%
3.根据要求完成3D虚拟场景的网络数据
部分的程序调试修改、协同工作运行调
试；
8%
柔性装配工作岛硬
15%
1.生产模具夹具更换
5%
件调整
2.气动回路连接
3%
3.电气电路连接
7%
装配机器人设置与
调试
15%
1.机器人各点位置点参数设置与原点位置设置
5%
2.机器人动作运行程序编写
10%
柔性装配工作岛调
试与运行
15%
1.柔性装配工作岛程序优化、生产节拍调整与调试；
10%
2.柔性装配工作岛网络数据部分的程序调试修改；
5%
综合素质
10%
1.设备操作规范性
2%
2.材料利用效率，接线及材料损耗
2%
3.工具、仪器、仪表使用情况
2%
4.竞赛现场安全、文明情况
2%
5.团队分工协作情况
2%
总计
100%
1^一、奖项设置
赛项设参赛选手团体一、二、三等奖。
以赛项实际参赛队（团体赛）总数为基数，一、二、三等奖获奖比例分别为10%20%30%（小数点后四舍
五入）。
各赛项获得一等奖的参赛队（团体赛）的指导教师获“优秀指导教师奖”。
获得各赛项一、二、三等奖的团体赛参赛选手，授予相应荣誉证书；获得一等奖的团体赛参赛队，授予奖杯。
获“优秀指导教师奖”的指导教师，授予荣誉证书。
十二、技术规范
按照教育部机电一体化、工业控制、机电设备维修与管理、数控技术应用、电气自动化、机械设计及其自动化等专业教学基本要求。
熟悉智能制造下的企业生产管理模式，掌握智能工厂制造与数字管控系统相关技术，提供学生各种技术的综合应用能力和创新能力。
参照国际和国家人力资源社会保障部有关工种职业技能标准。
赛项技术标准：
1•《工业自动化系统集成一制造软件互操作性能力建规第1部分：
框
架》GB/T19902.1-2005
2•《工业自动化系统集成一制造软件互操作性能力建规第3部分：
接
口服务、协议及能力模板》GB/T19902.3-2006
3•《现代设计工程集成技术的软件接口规范》GB/T18726-2002
4•《信息技术软件生存周期过程风险管理》GB/T20918-2007
5.《低压配电设计规范》GB50054-95
6.《可编程序控制器》GB/T15969-1995
7.《工业机器人、安全实施规范》GB/T20867
8•《装配机器人通用技术条件》GBT26154
十三、建议使用的比赛器材、技术平台和场地要求
比赛设备采用浙江天煌科技实业有限公司“THIMZX-2型智能工厂制造
系统实训平台”，并将根据比赛需要，对技术平台进行改造和完善，工具、量具、耗材统一提供。
（一）设备平台组成
设备平台包括MES系统单元、柔性装配工作岛单元、虚拟物料智能存储单元、虚拟机器人搬运单元、虚拟数控加工单元、RFID与视觉检测单元、
电气控制单元、电子看板显示单元，框图见图1。
图1竞赛平台组成框图
1.MES系统单元
MES通过信息传递对从订单下达到产品完成的整个生产过程进行优化管理。
当工厂发生实时事件时，MES能对此及时作出反应、报告，并用当前
的准确数据对它们进行指导和处理。
这种对状态变化的迅速响应使MES能够减少企业内部没有附加值的活动，有效地指导工厂的生产运作过程，从而使
其既能提高工厂及时交货能力，改善物料的流通性能，又能提高生产回报率。
MES系统包括订单管理、物料管理、过程管理、生产排程、品质控管、设备控管及对外部系统的PDM整合接口与ERP整合接口等模块。
MES是将企业生产所需的核心业务的所有流程整合在一起的信息系统，它提供实时化、多生产型态架构、跨公司生产管制的信息交换；可随产品、订单种类及交货
期的变动弹性调整参数等诸多能力，能有效的协助企业管理存货、降低采购成本、提高准时交货能力，增进企业少量多样的生产控管能力。
MES智能生产制造管理系统软件应用功能，见图2：
图2软件应用功能框图
2.柔性装配工作岛单元
主要包含供料机构、生产模具、固定夹具、装配机器人、装配机构、装配传输线、装配工位、零件缓存驳接台、工作台等组成。
完成零件的装配。
3.虚拟物料智能存储单元
采用3D交互技术设计，全方位再现工业现场物料自动供给，通过构建包含物料库、物料选择机构、物料传输线等3D虚拟环境，采用数据采集卡
实现物料智能存储单元的自动控制。
4.虚拟机器人搬运单元
采用3D交互技术设计，全方位再现工业现场机器人搬运，通过构建包含工业机器人、机器人夹具等3D虚拟环境，采用数据采集卡实现机器人搬运单元的自动控制。
5.虚拟数控加工单元
采用3D交互技术设计，全方位再现工业现场数控加工过程，通过构建包含数控加工中心、气动3爪夹具、自动门等3D虚拟环境，采用数据采集卡实现数控加工单元的自动控制。
6.RFID与视觉检测单元
主要包含RFID无线射频识别器、视觉检测系统质检工位、废品分拣工位等组成。
完成零件检测和零件信息采集。
所有产品集成有动态数字存储器
承载着在其整个生产周期中所需的各种必需信息。
7.电气控制单元
主要包含PLG通信模块、变频器、步进电机及驱动、伺服电机及驱动、开关电源、指令按钮、电源开关、显示仪表、指示灯等组成。
主要完成设备的工作流程控制。
8.电子看板显示单元
通过液晶显示器可显示当前订单生产情况，装配及加工生产线设备运转情况。
并提供各类业务电子看板，根据业务角色不同，实时提醒相关人员，如QC任务看板、出入库任务看板等。
平台主要配置：
序号
设备名称
主要部件
MES系统单元
MES软件V1.0
柔性装配工作岛单元
包含供料机构、生产模具、固定夹具、装配机构、装配传输线、装配工位、零件缓存驳接台、工作台等。
装配机器人二菱或ABB6自由度机器人
（1）三菱：
机器人本体：
三菱RV-4FL;
控制器：
三菱CR751-04VD
示教单元：
R33TB-S03
电磁阀套装：
仆-VD01-02;
并行输入输出口：
2D-TZ368;
并行输入输出口电缆：
2D-CBL05
抓手输入输出电缆：
仆-H35S-02;
机器人3D仿真与在线调试软件：
RTToolBox2
（2）ABB
机器人本体：
RB-120-3/0.58;
控制器：
IRC5紧凑型；
示教单兀：
FlexPendant;
DeviceNet通讯总线模块；
输入输出接口板：
数字式直流24V16进/16出板；
机器人3D仿真与在线调试软件：
RobotStudio
虚拟物料智能存储单元
包含物料库、物料选择机构、物料传输线等3D虚拟环境，采用数据采集卡实现物料智能存储单元的自动控制。
虚拟机器人搬运单元
包含工业机器人、机器人夹具等3D虚拟环境，米用数据采集卡实现机器人搬运单元的自动控制。
虚拟数控加工单元
包含数控加工中心、气动3爪夹具、自动门等3D虚拟环境，采用数据采集卡实现数控加工单元的自动控制。
RFID与视觉检测单元
主要包含RFID无线射频识别器、电子标签、视觉检测系统质检工位、废品分拣工位等组成。
电气控制单元
主要包含PLC三菱FX3U-48MT/ES-APLC控制器或西门子S7-200SMARST40通信模块、三菱FR-E740
变频器或西门子MM4203M660步进驱动器及电机、三菱MR-E-20A伺服驱动器及电机、DC24V开关电源、指令按钮、电源开关、0—450V交流电压表、0-200V直流电压表、指示灯等组成。
电子看板显示单元
22寸液晶显示器。
计算机
2台
可移动电脑桌
尺寸：
长600mM宽560mr^高1100mm2台
气泵
24L容量，0-0.9Mpa
其他
配套工具、编程软件GXWORKS2或
STEP7-MicroWINV4SP等；
（二）场地要求
1.竞赛场地平整、明亮、通风良好，场地面积满足竞赛要求，场地净高不低于3m竞赛工位按24个工位布置，留有过道。
2.每个竞赛工位提供380V220V交流电源，380V供电负荷不小于
1.5kVA，安装有三相五线制电源25A插座1只；提供独立于三相五线制电源的单相三线制电源一路，功率不小于0.5kVA，安装有单相电源插座2只
提供独立的电源保护装置和安全保护措施。
3.竞赛工位：
每个工位占地不小于15m2（5mX3m），且标明工位号，
布置竞赛平台1套、工作准备台1张、电脑桌2张、计算机（或笔记本）2
十四、安全保障
（一）赛区建立与公安、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。
（二）赛项执委会在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，应符合国家有关安全规定。
（三）赛场周围设立警戒线，防止无关人员进入，发生意外事件。
在具
有危险性的操作环节，裁判员要严防选手出现错误操作。
（四）比赛期间，原则上由赛事承办院校统一安排参赛选手和指导教师食宿。
（五）大赛期间有组织的参观和观摩活动的交通安全由赛区组委会负
责。
赛项执委会和承办院校须保证比赛期间选手、指
升级会员 