ZZ020机器人技术应用全国职业院校技能大赛.docx
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ZZ020机器人技术应用全国职业院校技能大赛
2019年全国职业院校技能大赛
赛项申报方案
一、赛项名称
（一）赛项名称
机器人技术应用
（二）压题彩照
图1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/类
表1赛项归属专业清单
组别
专业类
专业代码
专业名称
中职
加工制造类
051300
机电技术应用
051600
机电设备安装与维修
053000
电气运行与控制
053100
电气技术应用
二、赛项申报专家组
三、赛项目的
随着《智能制造发展规划（2016-2020年）》战略规划的推进和制造业转型升级，工业机器人作为智能制造的重要终端设备，在汽车、电子、食品、化工、装备制造等行业中得到广泛应用，促使工业机器人技术综合性应用人才的需求日益增强。
为响应国家政策号召，配合产业发展，服务企业技术升级和转型，越来越多的职业院校开设了工业机器人技术应用及相关专业。
机器人技术应用赛项以工业机器人为核心单元，融合了工具快换、可编程逻辑控制器（PLC）、气动驱动、传感器、智能视觉检测、人机交互终端（HMI）等先进应用技术，以工业机器人在计算机/通讯/消费类电子产品行业（3C行业）中最典型的异形芯片插件工序为应用背景，设计了包括机械及电气的装调、工业机器人的维护维修以及3C行业中典型的涂胶、码垛、分拣、装配等工作任务在内的考核内容，重点考察学生在工业机器人系统的安装、编程、调试、维护、维修及团队协作、质量控制、安全意识等方面的专业能力和职业素养，以及学生在工业机器人应用技术方面的综合职业能力。
赛项专家组根据中职的教学要求和特点设计了本赛项，搭建了比赛与教学一体化的竞技与交流平台，旨在引导中职院校工业机器人相关专业的人才培养模式改革、课程建设和考核评价方式的转变，推进以学生为主体的理实一体化教学实践，促进师资队伍专业能力和技术服务水平的提升，提高工业机器人专业的人才培养质量，切实解决工业机器人产业人才严重短缺的问题，提升工业机器人相关的技术应用人才水平，加快我国从制造大国向制造强国和从中国速度到中国质量的“双转变”。
四、赛项设计原则
本赛项以工业机器人生产企业、系统集成商、应用企业等急需的工业机器人安装与维护、编程与调试和机器人工作站机械及电气的安装与调试、工业机器人系统集成与调试等岗位的技能要求为背景，主要考察选手在工业生产现场对综合性集成设备的安装、操作、调试、系统维护和常见故障维修的技术能力，赛项设计中充分征求院校老师和企业专家的意见，坚持技能竞赛与实训教学相融合、竞赛任务与实际工作相对接，在考核学生技术技能水平的同时，考察学生的职业素养与创新能力。
（一）公开、公平、公正。
赛前公开赛项竞赛规程、竞赛方式及竞赛平台，包含主要设备型号及参数、操作规范及要求、赛题库、评分规则等内容，召开赛项说明会解读竞赛规程，竞赛任务和相关的竞赛内容统一公布，确保每个参赛队在比赛前得到相同的比赛信息。
赛项使用国际通用先进技术，选择专业的设备厂家提供支持，保证平台的通用性和普适性；每场竞赛前严格测试和检验竞赛平台，保证所有参赛队在同样条件下进行公平竞赛。
通过对竞赛过程的实时监控，保证所有操作过程可追溯，确保评比环节的公平公正。
竞赛中由经过遴选和培训的人员担任裁判，保证评分工作的公平和公正以及科学有效性。
大赛设置监督组和仲裁组，全面保障整个比赛过程的公平、公开与公正性。
（二）赛项关联专业人才需求量大或行业人才紧缺或职业院校开设专业点多，服务国家重点战略。
经济结构转型的“推进力”、人口红利消退和用工成本上升的“拉动力”、战略规划政策扶持的“催化力”将共同驱动中国工业机器人市场的高速成长，对于专业人才需求也将持续增长。
根据《机械工业“十三五”发展纲要》和《机械工业“十三五”人才培养规划》的发展预测，结合机械行业代表性企业随机调研情况和相关制造业人才发展方面的课题研究等成果进行综合分析，目前工业机器人应用技术人才缺口20万，并且还以每年20%的速度增长。
人才需求主要体现在三个方面：
一是制造厂商需求，包括工业机器人及相关设备组装、测试、售后支持的技术人才;二是系统集成商需求，包括工业机器人工作站的系统开发、安装调试、技术支持等专业人才;三是应用企业需求，包括工业机器人工作站操作维护、编程调试、排故维修等技术人才。
以从业员工规模最大的智能装配及系统应用类企业为例，其典型特征就是大量采用了柔性、智能的先进技术设备，如工业机器人、视觉检测、AGV、电子标签等，实现客户复杂、个性、定制的生产需求。
这类企业对于员工能力要求是多层次的，这其中机械电气装配技工、操作与维护技师和编程调试现场技术员为中职毕业生的理想就业岗位。
以典型的单台套工业机器人集成应用设备为例，每销售和安装部署1台套，需要2～3名机械电气装配技工完成设备的生产装配，1～2名编程调试现场技术员完成设备功能动作实现、现场编程调试和售后培训服务，1～2名操作与维护技师在应用现场操作设备并保障其正常运行。
单台套工业机器人集成应用设备就创造了5个专业岗位需求，而对于更加复杂的流水线集成应用系统，所需配合的技术岗位人员会更多。
（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。
本赛项的设计结合了中职工业机器人专业方向定位和人才培养目标，集成了工业机器人、PLC、工具快换、智能视觉、HMI等设备，融合了机械安装、电气接线、气动驱动、PLC控制、视觉检测、人机组态等应用技术，涵盖了工业机器人工作站单元在安装、调试、编程、维护及维修过程中的技能内容，满足企业对生产一线技术员的岗位需求，也能达到作为系统集成设计及现场技术应用工程师的技能要求。
本赛项在竞赛内容选择和制定时，以中职毕业生主要就业岗位的职业技能要求作为考核依据，重点考核选手对于工业机器人及其周边应用设备的操作、编程、调试以及系统维护和常见故障维修能力，以3C行业典型应用工艺（码垛、涂胶、搬运、分拣、装配）作为考核背景，以复杂逻辑结构编程、视觉应用等作为与高职教学及竞赛的衔接内容，既体现出中职就业岗位的技能特点，又要求学生在能力允许条件下扩展眼界、提升能力，为“中高职贯通”模式下的高技能高技术人才培养创建实践成长路径，如图2所示。
图2中高职赛项竞赛内容衔接
（四）竞赛平台成熟。
根据行业特点，赛项选择相对先进、通用性强、社会保有量高的设备与软件。
在3C行业中，随着用工成本增加，重复、枯燥的异形芯片插件工作很难再依靠人工完成，越来越高的工艺要求也使人工很难达到用户极高的良品率和生产效率。
采用专机定制解决方案，对产品适应性低，无法满足行业对于产品快速更新的核心需求，且成本过高。
利用工作范围大、重复定位精度高的工业机器人代替人工完成插件工作，是目前解决此问题的最佳方式。
赛项竞赛平台以工业机器人在3C行业中最典型的产品生产工序为应用背景，融合了典型的工业机器人集成应用技术，如工业机器人与视觉检测设备配合实现多品类产品分拣和柔性装配、工业机器人与离线编程软件配合完成复杂涂胶轨迹规划等，提炼了搬运码垛、涂胶、分拣、检测、装配等工艺类型，采用适合竞赛和教学的实施方式并优化功能，选用桌面安装的小型工业机器人，布置安全光栅等多项安全保护装置，确保了设备使用过程中的安全性和易用性。
竞赛平台所有功能模块的核心产品，如工业机器人、PLC、传感器、智能视觉、HMI等，均选自应用范围广、市场占有率高的国内外知名品牌，产品技术领先且使用稳定，市场认可度和教学普适性好，确保了竞赛平台功能可靠和操作通用性良好。
随着行业需求爆发，全国范围内开设工业机器人方向的中职院校如雨后春笋一样蓬勃发展，据不完全统计，目前已有近400所中等职业院校开设了工业机器人专业方向或课程。
竞赛平台是以教育部《工业机器人领域职业教育合作项目》中的中职院校推荐综合实训教学设备为基础，针对竞赛内容和竞赛过程进行了细节调整和优化，参赛院校接受度高，投入成本低。
2016年9月份到2018年7月份期间，全国共举办省市级中职机器人技术应用比赛近50场次，共计近350所院校参与。
本赛项已连续2年在山东安丘成功举办，2018年全国共计35个省市自治区、102所院校、近400名师生参加现场角逐，竞赛过程平稳有序，竞赛内容丰富多样，竞赛反馈良好。
图3国赛及省市级比赛现场照片
五、赛项方案的特色与创新点
（一）赛项定位准确，引领专业内涵建设
本赛项以当前工业机器人行业企业所急需的机械电气装配技工、操作与维护技师和编程调试现场技术员等岗位为职业背景，提炼核心知识点和技能要求，主要考察选手针对工业机器人、工具快换、PLC控制、工控组态、气动驱动、智能视觉检测等技术的实际应用能力，是否能够熟练完成工业机器人系统的操作、编程、调试、维护、维修工作内容，满足企业就业需求。
工业机器人高柔性、易编程的功能特点，能够适应制造业转型升级需求，是实现定制化、个性化、规模化生产的重要执行终端。
工业机器人作为机电一体化技术的集大成者，是智能制造的重要组成单元，其专业技术人才也应适应市场需求，具备更高的技能水平。
为此，学校在进行专业建设时，应针对适合市场需求的岗位，在满足基础技术平台课程教学的条件下，注重学生针对工业机器人系统的操作、编程、调试以及日常维护和常见维修能力的培养，由单一设备向系统应用转变，更多的让学生体验真实环境下的工业机器人技术应用，提高就业竞争力。
（二）赛项内容精细，源于真实工业应用
赛项内容以工业机器人技术为核心考核点，集成多种常用应用技术，以3C行业典型生产工艺过程为展现形式，充分反应了企业对工业机器人相关岗位人才的技能需求，通过竞赛促进教学实施，让学生更加贴近工业机器人真实应用环境，体现工业机器人在制造过程中灵活柔性的功能特点。
工具快换技术可以使单台工业机器人完成多个工艺过程，实现工业机器人在保证工具安装精度的前提下不同功能工具间的自由切换，特别适合于工作空间狭窄、工序复杂的应用环境，拓展了工业机器人的应用能力，如图4所示。
图4工具快换模块
智能视觉检测设备作为工业机器人的眼睛，通过拍摄视野中预设的目标，对颜色、材质、数量、轮廓、位置等信息进行采集和提取，辅助工业机器人完成产品的拾取、分拣、装配等工作，使工业机器人更加智能化和柔性化，如图5所示。
图5智能视觉检测设备
随着工业机器人技术发展和应用普及，离线编程技术作为其未来发展三大方向之一，将计算机辅助设计编程和虚拟仿真等技术应用到工业机器人的轨迹设计及动作仿真过程，支持多种品牌的工业机器人在同一环境下完成编程操作，打破了不同品牌间工业机器人的应用壁垒，降低了应用技术门槛，真正让学生掌握并灵活运用技能。
利用离线编程软件中的虚拟仿真及动作编程功能，可以突破硬件及环境限制，在软件环境中依照实际要求搭建硬件基础，完成工业机器人的动作轨迹规划及编程，设置IO信号配合工具、夹具及周边设备的动作，完成程序编制和仿真验证，实现“虚实结合”，丰富编程手段，提高工作效率，降低安全风险。
（三）赛项资源丰富，学有所成寓教于乐
赛项专家组成员均为工业机器人技术及智能制造领域的教学名师和行业专家，部分参与了教育部《工业机器人国家教学资源库》项目或作为教育部《工业机器人领域职业教育合作》项目专家组成员，拥有丰富的教学资源转化经验。
目前经过2年的资源转化积累，专家组成员完成了《工业机器人操作与编程》、《工业机器人维护与维修》共2册新形态一体化规划教材的编写并在高等教育出版社出版，完成了《工业机器人现场编程（ABB）》、《工业机器人应用基础》、《工业机器人虚拟仿真教程》等实训教材编写并在机械工业出版社、北京航空航天大学出版社出版，如图6所示。
同时配套开发了丰富的多媒体教学资源，包括3D交互式软件、实操视频、原理动画、虚拟实训等内容，如图7所示，借助互联网平台有序整合编排，为专业教师提供了辅助教学过程的最佳工具，为学生提供了随时学习的有效途径。
图6已出版实训教材
图73D交互式软件教学资源
（四）赛项标准严密，全面对接世赛标准
随着中国制造在国际上的地位提升，中国技能人才也逐步登上了世界舞台，在世界技能大赛上崭露头角，如图8所示。
本赛项在设计过程中引进了世界技能大赛“机电一体化”项目的评分标准和评分方式，做到赛项内容、竞赛规程、任务分配和评分设置与国际接轨。
图8世界技能大赛机电一体化项目
本赛项在方案设计时充分体现世界技能大赛核心价值，并结合全国职业院校技能大赛的办赛宗旨，切实达到公平、公正和公开，为职业素养、协作精神、创新意识的培养确立良好载体和评价方式。
在选取赛项考核知识技能点时，以技术标准真实化为重要参考依据，所有任务与企业实际生产一致，符合企业要求，实现企业标准推动技能竞赛技术升级。
注重考核选手基础技能及职业素养，注重考核选手完成工作的质量与达标程度，注重考核选手思维逻辑及行为规范，注重考核选手创新、节能等可持续发展意识。
同时通过有效手段实现评判设计客观化。
裁判长将所有裁判进行分组，执行不同模块或类型的分数测评，每组裁判人数有具体要求，裁判实施回避原则。
（五）赛项融合教学，学教赛过程信息化
本赛项通过竞赛内容推进工业机器人离线编程软件应用于教学实施过程，解决了集中式教学过程中实训设备不足的问题，同时也为部分不适合实际教学的工艺种类（喷涂、打磨等）提供了实训途径，实现了分组式教学和虚拟化教学。
利用离线编程软件，可以设置更加详实的教学模块，融入更加丰富的教学环境，满足多样化的教学要求，作为真实应用环境与实训教学环境之间的桥梁，实现“真—仿—实”的有机结合，增强教学体验，如图9所示。
将离线编程软件与实训设备深度开发集成，可以将实训教学延伸到机房中完成，让学生提前了解实际动作效果，大大优化了实训设备的使用率，提高教学效果，避免发生设备损坏和人身伤害。
利用软件教学代替部分的实际操作教学，降低了学校实训室建设投入，让更多的学生可以学习更丰富的知识及技能。
图9“真—仿—实”教学体验
在赛项设计过程中，专家组已充分考虑到资源转化的方式和措施，以中等职业院校教学实施要求和工业机器人技术人才培养指导标准为依据，反复论证竞赛内容与人才技能需求的匹配合理度，优化设计竞赛平台使其兼顾比赛和教学，详细收集竞赛过程中的资源素材并合理归纳处理指导教学实施，确保赛项资源转化工作顺利进行，实现以赛促教、以赛促学、以赛促改。
六、竞赛内容简介
本赛项采用团体比赛方式，2名选手在4小时内协作完成竞赛任务。
竞赛内容以3C产品生产装配过程为背景，包括产品对象的原料分拣、检测识别、装配固定以及外壳涂胶、成品码垛等工艺流程，涉及工具更换、夹爪取放、吸盘取放、螺丝锁固等典型动作。
竞赛要求选手根据任务书要求完成竞赛平台部分模块的机械结构组装和电气线路连接、三维模型搭建和轨迹仿真应用、点位示教编程和PLC程序编制、视觉检测设置和人机界面设计等操作内容，使竞赛平台实现指定的加工任务。
本赛项围绕工业机器人系统的安装、操作、编程、调试、维护、维修内容，主要考察选手机电通用设备的机械及电气安装调试能力、工业机器人本体的基础操作和编程调试能力、利用计算机辅助软件对特殊应用工艺的简化编程及仿真能力、工业机器人结合PLC、视觉检测、HMI的综合应用及系统联调能力、工业机器人系统的日常维护和常见维修能力、实操过程中运用专业知识均衡功能实现、动作效率、成本控制的综合能力，强化选手的安全和环保意识。
Thiscompetitionadoptsagroupcompetitionmode,andtwocontestantscollaboratetocompletethecompetitiontaskwithinfourhours.
Thecompetitioncontentisbasedontheproductionandassemblyprocessof3Cproducts.Thecontentincludestheprocessflowoftheproductobject,suchasrawmaterialsorting,inspectionandidentification,assemblyandfixing,shellcoating,finishedproductpalletizing,etc.Thecontestinvolvestypicalactionswhichistoolreplacement,gripperpick-and-place,suctioncuppick-and-place,screwlocking.Accordingtothetaskrequirements,thecompetitionprocessrequirescontestantstocompletethemechanicalstructureassemblyandelectricalcircuitconnection,3Dmodelconstructionandtrajectorysimulationapplication,pointteachingprogrammingandPLCprogramming,visualinspectionsettingandHMIdesign.Toenablethecompetitionplatformtoachievethespecifiedprocessingtasks.
Thecompetitioncontentofthecompetitioninvolvestheinstallation,operation,programming,commissioning,maintenanceandmaintenanceoftheindustrialrobotsystem.Itmainlyinvestigatesthemechanicalandelectricalinstallationanddebuggingcapabilitiesoftheelectromechanicalgeneralequipment,thebasicoperationandprogrammingdebuggingcapabilityoftheindustrialrobotbody,Auxiliarysoftwareforthespecialapplicationoftheprocessofsimplifiedprogrammingandsimulationcapabilities,industrialrobotscombinedwithPLC,visualinspection,HMIoftheintegratedapplicationandsystemcoordinationcapacity,industrialrobotsystem,routinemaintenanceandcommonmaintenancecapabilities,practicaloperationprocessusingprofessionalknowledgebalancefunction,Actionefficiency,costcontrolofthecomprehensiveabilitytostrengthenthesafetyandenvironmentalawarenessofplayers.
七、竞赛方式
（一）竞赛以团体赛方式进行。
每支参赛队2名选手，参赛选手必须是2019年度中等职业学校全日制在籍学生或五年制高职一至三年级（含三年级）全日制在籍学生，不限性别，年龄须不超过21周岁，年龄计算的截止时间以比赛当年的5月1日为准。
往届全国职业院校技能大赛同类赛项中获一等奖的选手，不得参加同一项目同一组别的赛项。
（二）竞赛队伍组成：
由各省、自治区、直辖市、计划单列市、新疆生产建设兵团为单位组队参赛，同一学校相同项目报名参赛队不超过1支，不得跨校组队；指导教师须为本校专兼职教师，每队限报2名指导教师。
（三）2019年本赛项拟邀请国际团队参赛，欢迎境外代表队到场有序观摩。
八、竞赛时间安排与流程
（一）竞赛时间
各竞赛队在4个小时内，独立完成规定的所有竞赛任务。
（二）竞赛流程
竞赛日期由全国职业院校技能大赛执委会及赛区执委会统一规定，竞赛预计安排5天，正式比赛2天。
表3竞赛流程安排
日期
时间
事项
地点
参加人员
第一天
8:
00-12:
00
裁判、仲裁、监督
报到
住宿酒店
14:
00-18:
00
裁判培训
会议室
专家组、裁判长、全体裁判员、监督
第二天
9:
00-15:
30
裁判培训
会议室
专家组、裁判长、全体裁判员、监督
9:
00-14:
00
参赛队报到
住宿酒店
参赛队
15:
30-16:
30
领队会、场次抽检
会议室
参赛队、裁判长、监督长、仲裁长、加密裁判
16:
30-17:
00
熟悉赛场
竞赛场地
参赛队
19:
00
封闭赛场
竞赛场地
裁判长、监督长、仲裁长
第三天
6:
30-7:
00
竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录
（一次加密）
竞赛场地
一次加密裁判、工作人员、监督
7:
00-7:
30
竞赛队伍抽签
（二次加密）
赛前准备
竞赛场地
二次加密裁判、工作人员、监督
7:
30-11:
30
正式比赛
（第1场）
竞赛场地
裁判长、现场裁判、技术人员、监督、仲裁
11:
30-13:
00
参赛队退场及午餐
裁判评分
竞赛场地
裁判长、功能裁判、工艺裁判、监督、仲裁
13:
00-14:
15
竞赛设备恢复
竞赛场地
技术人员
13:
30-14:
00
竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录
（一次加密）
竞赛场地
一次加密裁判、工作人员、监督
14:
00-14:
30
竞赛队伍抽签
（二次加密）
赛前准备
竞赛场地
二次加密裁判、工作人员、监督
14:
30-18:
30
正式比赛
（第2场）
竞赛场地
裁判长、现场裁判、技术人员、监督、仲裁
18:
30-20:
00
参赛队退场及晚餐
裁判评分
竞赛场地
裁判长、功能裁判、工艺裁判、监督、仲裁
20:
00-22:
00
竞赛设备恢复
竞赛场地
技术人员
第四天
6:
30-7:
00
竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录
（一次加密）
竞赛场地
一次加密裁判、工作人员、监督
7:
00-7:
30
竞赛队伍抽签
（二次加密）
赛前准备
竞赛场地
二次加密裁判、工作人员、监督
7:
30-11:
30
正式比赛
（第3场）
竞赛场地
裁判长、现场裁判、技术人员、监督、仲裁
11:
30-13:
00
参赛队退场及午餐
裁判评分
竞赛场地
裁判长、功能裁判、工艺裁判、监督、仲裁
13:
00-14:
15
竞赛设备恢复
竞赛场地
技术人员
13:
30-14:
00
竞赛相关人员到达竞赛场地并完成参赛队检录
（一次加密）
竞赛场地
一次加密裁判、工作人员、监督
14:
00-14:
30
竞赛队伍抽签
（二次加密）
赛前准备
竞赛场地
二次加密裁判、工作人员、监督
14:
30-18:
30
正式比赛
（第4场）
竞赛场地
裁判长、
升级会员 