资源简介

全国职业院校技能大赛
竞赛任务书
样题十
赛项名称：生产单元数字化改造
英文名称：Digital transformation of production unit
赛项组别：高等职业教育(师生同赛)
赛项编号：GZ020
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“生产单元数字化改造”赛项（样题十）
选手须知：
1.任务书共 11 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。
3.任务书中只能填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
5.本赛程结束前，请选手自行备份项目程序及文件至“E:\赛位号”文件夹。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
7.大赛提供的部分3D模型、器件手册及相关资料已存储到“E:\资料”文件夹下。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平台参考示意图如图1所示。
图1 竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示意图如图2所示。
图2 联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务1.1 生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1 根据生产工艺流程，绘制生产单元的工艺流程图，并生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.1.2 智能仓储仿真设计
（1）在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局，同时生成平面布局图，以“赛位号+智能仓储布局图”为文件名，并以PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，创建运动属性，添加信号表。
（3）在仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z轴位置运动。
1.1.3 生产单元系统仿真测试
在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。编写PLC和触摸屏程序，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，实现生产单元模型在软件中仿真测试。
（1）生产单元数字孪生模型的驱动接口与外部通信信号建立映射，实现数字孪生系统和PLC的数据交换。
（2）自行设计智能仓储虚拟仿真方案并实施测试，测试内容包括但不限于，通过触摸屏控制智能仓储机器人的X\Y\Z轴的移动，实现指定仓位取放料操作。
任务1.2 生产数据采集方案规划设计
1.2.1 根据生产工艺流程中对数据采集的要求，编制数据采集方案，需明确采集数据内容、智能硬件、通信协议、数据格式和通信链路，以“赛位号+数据采集方案”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.2 根据采集方案，绘制生产单元网络拓扑图，并规划各硬件网络地址，以“赛位号+网络拓扑图（采集）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.3 数据库环境搭建及测试
（1）自行设计数据表格式。
（2）建立仓位、智能视觉、各机器人状态、RFID以及能耗数据变量，通过调试助手工具完成数据库的通信测试。
任务1.3 网络部署方案设计
1.3.1 基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.3.2 能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发送信息的时间和数据长度。
（2）基于网络监控与分析，追溯危险数据来源。
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协议向计算机2发送三条信息（信息内容裁判指定），计算机2获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地址及计算机1发送的数据内容。
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1 生产单元网络搭建
根据生产单元数字化改造方案设计的网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置。
任务2.2 生产单元网络通讯测试
根据生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置，测试网络通讯状态，显示同一局域网下所有网络设备IP地址。
任务2.3 智能网关参数配置与数据采集
2.3.1根据系统网络结构的规划，完成智能网关的参数配置，使其与SCADA系统建立数据连接。
2.3.2通过智能网关能够采集生产单元电能的实时数据，并在智能网关的组态界面中能实时显示。
任务2.4 智能仓储数据采集
2.4.1根据生产单元数字化改造计划，按照工艺流程，对智能仓储、SCADA系统进行程序的编写和调试。
2.4.2编写SCADA系统界面与PLC通讯，通过SCADA系统，远程监控设备相关数据，包括机器人各个轴的运行状态、仓库传感器状态等，实现数据可视化。
任务2.5 构建AMR自主移动机器人环境地图
2.5.1 在AMR自主移动机器人建图工具中，根据参考工艺流程控制其在竞赛单元场地运动，构建环境地图。
2.5.2 智能仓储第一列处为1号接驳点，智能仓储第二列处为2号接驳点，智能仓储第三列处为3号接驳点，智能仓储第四列处为4号接驳点，智能仓储第五列处为5号接驳点，智能仓储入库信息读写位处为7号接驳点，起始点处为9号，智能视觉区为8号接驳点。在环境地图中设置导航点，设置合理的“起始点”(导航点8)；在“智能仓储”第3列出库点附近设置合理的导航点(导航点3)；在“智能视觉区”的上料区一侧，设置合理的导航点(导航点8)。
2.5.3 测试AMR自主移动机器人的自主导航功能，在建图工具操作界面中，利用“坐标导航”功能，控制移动机器人自主地从导航点3移动至导航点7。
任务2.6 防火墙配置与安全策略设置
2.6.1 通过防火墙管理界面，将其GE1端口配置为外网接口、GE2端口配置为内网接口、GE3端口配置为SCADA系统端口。
2.6.2 配置防火墙安全策略，实现外网设备通过外网接口不能访问SCADA系统，SCADA系统通过内网接口能够访问外网设备。
任务三：生产单元功能开发与测试（30%）
任务3.1 智能仓储功能开发与测试
3.1.1 智能仓储区机器人各轴功能调试
（1）进行PLC程序编写与调试，通过触摸屏控制机器人各轴正反方向运动，并实时显示其位置信息。
（2）通过触摸屏手动控制机器人X轴、Y轴和Z轴的正反向运动，到达各轴对应方向的限位时，该轴自动停止运动。
3.1.2 智能仓储移库功能调试
（1）手动在6号仓位(第一列，第二行) 放置一个空托盘；
（2）在触摸屏上输入当前仓位（6号仓位）和目标仓位（13号仓位），点击“移库”按钮，机器人将6号仓位的空托盘取出，放置于13号仓位(第三列，第三行)。
任务3.2 智能机器人功能开发
3.2.1 在触摸屏上点击按钮，启动智能机器人，观察界面上机器人位置运行速度、坐标等数据变化状态。
3.2.2 启动传输检测模块，参赛选手依次手动放入托盘，托盘中分别放置件1、件2和件3各1个工件，位置随机放置。
3.2.3 编写PLC与智能视觉程序，将智能视觉坐标系转换成机器人坐标系，通过触摸屏显示机器人坐标系中抓取工件坐标值，把识别结果传输给PLC。
3.2.4 PLC经过处理，传输智能视觉识别的数据给智能机器人（颜色、种类、工件坐标），智能机器人根据PLC传输的数据，抓取识别后的工件，智能机器人将抓取工件放置装配检测区然后回到原位。
3.2.5 在智能机器人运行过程中，通过触发安全光栅，实现智能机器人暂停功能。
任务3.3 智能装配功能开发与测试
3.3.1 编写智能机器人和PLC程序，依次完成工件的装配。
3.3.2 编写智能机器人和PLC程序，对装配完成的成品进行测量。
任务四： 生产单元信息化技术集成(10%)
任务4.1 WMS系统的信息化集成
4.1.1 完成WMS系统的部署和配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.1.2 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的查询界面，根据输入的查询条件自动生成查询结果（工件有无、编码信息、工件状态）。
4.1.3 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的报警界面，实时显示智能仓储系统的报警状态（伺服过载、伺服通讯异常、RFID通讯异常、触摸屏通讯异常、超限位）。
任务4.2 SCADA系统信息化集成
4.2.1 SCADA系统配置和界面制作，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2 完成SCADA系统智能装配工作站的智能机器人监控界面，，并实时显示智能机器人的运行速度、运行模式和报警状态。
4.2.3 完成SCADA系统智能装配工作站的装配流程监控界面制作，并实时显示智能装配工作站的装配步骤、装配合格数量和装配不合格数量。
任务4.3 MES系统的信息化集成
4.3.1 完成MES系统配置和变量解析，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2 完成MES系统的库存管理界面数据的变量解析，与WMS系统通讯，自动生成每类产品的库存数量，并实时更新。
4.3.3 完成MES系统的订单管理界面数据的变量解析，包括订单创建、订单手动下发、订单自动下发和订单状态，实现订单创建、订单下发的信息实时显示于智能仓储的触摸屏上。
任务五：生产单元运行生产（15%）
任务5.1 基于MES系统的生产与管控
根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。
任务5.2 基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、RFID等相关数据，并在MES看板中显示。
5.2.1 看板显示设备状态
（1）实时显示智能仓储状态。
（2）实时显示智能机器人设备状态。
5.2.2 看板显示仓位管理状态
（1）实时显示看板显示仓位信息。
（2）看板显示工件信息跟踪，实时跟踪工件状态信息。
任务5.3 数字孪生系统虚实联动
在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局。在提供的虚拟仿真软件中，完善智能机器人、智能仓储、AMR自主移动机器人、智能装配和智能视觉区动作属性。
虚拟工作站系统各部分位置应与实物布局有一定对应关系。
测试要求如下：
（1）基于生产单元数字孪生系统开放的通信协议，在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。
（2）基于MES系统的生产与管控，生产任务执行过程中，通过实时数据采集和数字孪生软件，实现虚实联动。
任务六：生产单元数据应用（10%）
任务6.1 根据4个以上生产订单的生产结果，完成智能网关配置并制作产品检验统计界面，实时统计和计算本次生产订单的订单号、各物料所用数量和装配质量结果（合格/不合格）。
订单号 件1数量 件2数量 件3数量 装配质量结果
1
任务6.2 完成智能网关配置并设计智能仓储统计界面，根据生产订单的出入库时间，生产柱状图，根据订单运行时间计算下一次智能仓储的出入库速度，并进行优化，提升工作效率。
任务6.3 完成智能网关配置并设计智能仓储电机运行统计界面，根据生产订单电机运行时间，生成曲线图，根据电机运行时间和电机轴承寿命阈值计算电机下次更换轴承的时间。
任务七：生产单元改造方案自评估(5%)
根据生产单元的数字化改造过程，完成生产单元数字化改造评估总结（含：1.数字化单元改造设计的思路和特点；2.设计方案解决的关键技术问题；3.本单元数字化改造后的性能提升等内容）,以PDF版本保存《生产单元数字化改造评估总结报告》在“E:\赛位号”文件夹下。
任务八：职业素养(5%)
考查选手操作过程中的安全规范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择工具，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
任务要求如下：
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫。
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整规整等。
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等。
4.操作的安全规范。
5.着装规范。
6.资料归档完整。
7.现场工作纪律。
8.完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。全国职业院校技能大赛
竞赛任务书
样题一
赛项名称：生产单元数字化改造
英文名称：Digital transformation of production units
赛项组别：高等职业教育(师生同赛)
赛项编号：GZ020
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“生产单元数字化改造”赛项（样题一）
选手须知：
1.任务书共 11 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。
3.任务书中只能填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
5.本赛程结束前，请选手自行备份项目程序及文件至“E:\赛位号”文件夹。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
7.大赛提供的部分3D模型、器件手册及相关资料已存储到“E:\资料”文件夹下。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平台参考示意图如图1所示。
图1 竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示意图如图2所示。
图2 联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务1.1 生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1 根据生产工艺流程，绘制生产单元的工艺流程图，并生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.1.2 智能仓储仿真设计
（1）在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局，同时生成平面布局图，以“赛位号+智能仓储布局图”为文件名，并以PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，创建运动属性，添加信号表。
（3）在仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z轴位置运动。
1.1.3 生产单元系统仿真测试
在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。编写PLC和触摸屏程序，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，实现生产单元模型在软件中仿真测试。
（1）生产单元数字孪生模型的驱动接口与外部通信信号建立映射，实现数字孪生系统和PLC的数据交换。
（2）自行设计智能仓储虚拟仿真方案并实施测试，测试内容包括但不限于，通过触摸屏控制智能仓储机器人的X\Y\Z轴的移动，实现指定仓位取放料操作。
任务1.2 生产数据采集方案规划设计
1.2.1 根据生产工艺流程中对数据采集的要求，编制数据采集方案，需明确采集数据内容、智能硬件、通信协议、数据格式和通信链路，以“赛位号+数据采集方案”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.2 根据采集方案，绘制生产单元网络拓扑图，并规划各硬件网络地址，以“赛位号+网络拓扑图（采集）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.3 数据库环境搭建及测试
（1）自行设计数据表格式。
（2）建立仓位、智能视觉、各机器人状态、RFID以及能耗数据变量，通过调试助手工具完成数据库的通信测试。
任务1.3 网络部署方案设计
1.3.1 基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.3.2 能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发送信息的时间和数据长度。
（2）基于网络监控与分析，追溯危险数据来源。
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协议向计算机2发送三条信息（信息内容裁判指定），计算机2获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地址及计算机1发送的数据内容。
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1 生产单元网络搭建
根据生产单元数字化改造方案设计的网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置。
任务2.2 生产单元网络通讯测试
根据生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置，测试网络通讯状态，显示同一局域网下所有网络设备IP地址。
任务2.3 智能网关参数配置与数据采集
2.3.1根据系统网络结构的规划，完成智能网关的参数配置，使其与SCADA系统建立数据连接。
2.3.2通过智能网关能够采集生产单元电能的实时数据，并在智能网关的组态界面中能实时显示。
任务2.4 智能仓储数据采集
2.4.1根据生产单元数字化改造计划，按照工艺流程，对智能仓储、SCADA系统进行程序的编写和调试。
2.4.2编写SCADA系统界面与PLC通讯，通过SCADA系统，远程监控设备相关数据，包括机器人各个轴的运行状态、仓库传感器状态等，实现数据可视化。
任务2.5 构建AMR自主移动机器人环境地图
2.5.1 在AMR自主移动机器人建图工具中，根据参考工艺流程控制其在竞赛单元场地运动，构建环境地图。
2.5.2 智能仓储第一列处为1号接驳点，智能仓储第二列处为2号接驳点，智能仓储第三列处为3号接驳点，智能仓储第四列处为4号接驳点，智能仓储第五列处为5号接驳点，智能仓储入库信息读写位处为6号接驳点，起始点处为8号，智能视觉区为7号接驳点。在环境地图中设置导航点，设置合理的“起始点”(导航点 8)；在“智能仓储”第2列出库点附近设置合理的导航点(导航点2)；在“智能视觉区”的上料区一侧，设置合理的导航点(导航点7)。
2.5.3 测试AMR自主移动机器人的自主导航功能，在建图工具操作界面中，利用“坐标导航”功能，控制移动机器人自主地从导航点8移动至导航点2。
任务2.6 防火墙配置与安全策略设置
2.6.1 通过防火墙管理界面，将其GE1端口配置为外网接口、GE2端口配置为内网接口、GE3端口配置为SCADA系统端口。
2.6.2 配置防火墙安全策略，实现外网设备通过外网接口不能访问SCADA系统，SCADA系统通过内网接口能够访问外网设备。
任务三：生产单元功能开发与测试（30%）
任务3.1 智能仓储功能开发与测试
3.1.1 智能仓储区机器人各轴功能调试
（1）进行PLC程序编写与调试，通过触摸屏控制机器人各轴正反方向运动，并实时显示其位置信息。
（2）通过触摸屏手动控制机器人X轴、Y轴和Z轴的正反向运动，到达各轴对应方向的限位时，该轴自动停止运动。
3.1.2 智能仓储入库功能调试
能够实现智能仓储的基本运动控制和状态显示，包含机器人各轴的复位、停止功能，显示机器人各轴的运行状态、限位和原点传感器状态、以及实时位置，显示智能仓储中有无托盘信息。
测试要求如下：
（1）编写智能仓储PLC和触摸屏程序，通过触摸屏中复位按钮完成各轴回原点操作。
（2）手动将载有工件的托盘放至入库信息读写位，通过触摸屏输入工件信息，RFID读写器将工件信息写入到工件托盘中。工件信息编码规则如表1所示。
托盘信息编码规则
数组 数组1 数组2 数组3 数组4 数组5 数组6
名称 场次 工件1信息 工件2信息 工件3信息 仓位号 零件状态
参数 01 02 03 04 05 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 01 02 03 04 .... 01：待装配 02：装配合格 03：装配不合格
表1：工件信息编码规则
（3）通过触摸屏控制机器人运动，将写入工件信息的物料托盘运送至8号仓位（第二行第三列），到位后仓位指示灯亮白色，运行过程中，触摸屏界面上实时显示机器人和仓位数据变化（包含机器人各轴的运行状态、限位和原点传感器状态、以及实时位置，显示智能仓储中有无托盘信息）。
3.1.3 智能仓储移库功能调试
（1）手动在6号仓位(第一列，第二行) 放置一个空托盘；
（2）在触摸屏上输入当前仓位（6号仓位）和目标仓位（13号仓位），点击“移库”按钮，机器人将6号仓位的空托盘取出，放置于13号仓位(第三列，第三行)。
任务3.2 智能装配功能开发与测试
3.2.1 手动分别将各1个件1、件2和件3放置工件暂存区对应位置。
3.2.2 编写程序，依次完成工件的装配。
3.2.3 编写检测程序，对装配完成的成品进行测量。
任务3.3 AMR自主移动机器人工作站功能开发
3.3.1 通过PLC和触摸屏程序编写，在触摸屏上选取装配工件所对应的3个仓位号，依次进行智能仓储出库，通过AMR自主移动机器人转运至智能视觉区。
3.3.2 通过智能视觉对工件进行颜色、尺寸、位置、形状的检测识别，机器人抓取工件物料放至暂存区，3种零件齐套后，工业机器人完成联接器装配。
3.3.3 装配完成后，通过RFID进行工件信息的更新写入。
3.3.4 通过AMR自主移动机器人，完成联接器的入库。
任务四： 生产单元信息化技术集成(10%)
任务4.1 WMS系统的信息化集成
4.1.1 完成WMS系统的部署和配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.1.2 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的仓位信息管理界面和RFID在入库信息读写位录入智能仓储存放工件信息，并实时同步到WMS系统的仓位信息管理界面。
4.1.3 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的盘点管理界面下发盘点指令，依次对各仓位进行盘点，并将仓位信息实时同步到WMS系统的盘点管理界面。
任务4.2 SCADA系统信息化集成
4.2.1 SCADA系统配置和界面制作，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2 制作SCADA系统智能装配的智能机器人数据监控界面，手动操作智能机器人，SCADA系统工业机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.2.3 完成SCADA系统中AMR自主移动机器人运行数据监控界面制作，实时显示AMR自主移动机器人的电池电量、当前坐标X、当前坐标Y、旋转角度、运行模式、充电状态等当前状态。
任务4.3 MES系统的信息化集成
4.3.1 完成MES系统配置和变量解析，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2 完成MES系统的智能机器人信息界面数据的变量解析，手动操作智能机器人，MES系统的智能机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.3.3 完成MES系统中AMR自主移动机器人运行界面数据的变量解析，实时显示AMR自主移动机器人的电池电量、当前坐标X、当前坐标Y、旋转角度、运行模式、充电状态等当前状态。
任务五：生产单元运行生产（15%）
任务5.1 基于MES系统的生产与管控
根据客户联接器生产任务定制需求，在在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。
任务5.2 基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、RFID等相关数据，并在MES看板中显示。
5.2.1 看板显示设备状态
（1）实时显示AMR自主移动机器人状态。
（2）实时显示智能机器人设备状态。
5.2.2 看板显示仓位管理状态
（1）实时显示看板显示仓位信息。
（2）看板显示工件信息跟踪，实时跟踪工件状态信息。
任务5.3 数字孪生系统虚实联动
在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局。在提供的虚拟仿真软件中，完善智能机器人、智能仓储、AMR自主移动机器人、智能装配和智能视觉区动作属性。
虚拟工作站系统各部分位置应与实物布局有一定对应关系。
测试要求如下：
（1）基于生产单元数字孪生系统开放的通信协议，在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。
（2）基于MES系统的生产与管控，生产任务执行过程中，通过实时数据采集和数字孪生软件，实现虚实联动。
任务六：生产单元数据应用（10%）
任务6.1 根据4个以上生产订单的生产结果，完成智能网关配置并制作产品检验统计界面，实时统计和计算本次生产订单的订单号、各物料所用数量和装配质量结果（合格/不合格）。
订单号 件1数量 件2数量 件3数量 装配质量结果
1
任务6.2完成智能网关配置并开发AMR自主移动机器人统计界面，根据4个以上生产订单的AMR自主移动机器人运行速度和时间，生成柱状图，根据订单运行时间计算下次AMR自主移动机器人运行速度，并进行优化，提升工作效率。
任务6.3 完成智能网关配置并设计智能仓储统计界面，根据生产订单的出入库时间，生产柱状图，根据订单运行时间计算下一次智能仓储的出入库速度，并进行优化，提升工作效率。
任务七：生产单元改造方案自评估(5%)
根据生产单元的数字化改造过程，完成生产单元数字化改造评估总结（含：1.数字化单元改造设计的思路和特点；2.设计方案解决的关键技术问题；3.本单元数字化改造后的性能提升等内容）,以PDF版本保存《生产单元数字化改造评估总结报告》在“E:\赛位号”文件夹下。
任务八：职业素养(5%)
考查选手操作过程中的安全规范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择工具，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
任务要求如下：
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫。
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整规整等。
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等。
4.操作的安全规范。
5.着装规范。
6.资料归档完整。
7.现场工作纪律。
8.完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。全国职业院校技能大赛
竞赛任务书
样题七
赛项名称：生产单元数字化改造
英文名称：Digital transformation of production units
赛项组别：高等职业教育(师生同赛)
赛项编号：GZ020
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“生产单元数字化改造”赛项（样题七）
选手须知：
1.任务书共 10 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。
3.任务书中只能填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
5.本赛程结束前，请选手自行备份项目程序及文件至“E:\赛位号”文件夹。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
7.大赛提供的部分3D模型、器件手册及相关资料已存储到“E:\资料”文件夹下。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平台参考示意图如图1所示。
图1 竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示意图如图2所示。
图2 联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务1.1 生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1 根据生产工艺流程，绘制生产单元的工艺流程图，并生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.1.2 智能仓储仿真设计
（1）在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局，同时生成平面布局图，以“赛位号+智能仓储布局图”为文件名，并以PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，创建运动属性，添加信号表。
（3）在仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z轴位置运动。
1.1.3 生产单元系统仿真测试
在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。编写PLC和触摸屏程序，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，实现生产单元模型在软件中仿真测试。
（1）生产单元数字孪生模型的驱动接口与外部通信信号建立映射，实现数字孪生系统和PLC的数据交换。
（2）自行设计智能仓储虚拟仿真方案并实施测试，测试内容包括但不限于，通过触摸屏控制智能仓储机器人的X\Y\Z轴的移动，实现指定仓位取放料操作。
任务1.2 生产数据采集方案规划设计
1.2.1 根据生产工艺流程中对数据采集的要求，编制数据采集方案，需明确采集数据内容、智能硬件、通信协议、数据格式和通信链路，以“赛位号+数据采集方案”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.2 根据采集方案，绘制生产单元网络拓扑图，并规划各硬件网络地址，以“赛位号+网络拓扑图（采集）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.3 数据库环境搭建及测试
（1）自行设计数据表格式。
（2）建立仓位、智能视觉、各机器人状态、RFID以及能耗数据变量，通过调试助手工具完成数据库的通信测试。
任务1.3 网络部署方案设计
1.3.1 基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.3.2 能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发送信息的时间和数据长度。
（2）基于网络监控与分析，追溯危险数据来源。
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协议向计算机2发送三条信息（信息内容裁判指定），计算机2获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地址及计算机1发送的数据内容。
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1 生产单元网络搭建
根据生产单元数字化改造方案设计的网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置。
任务2.2 生产单元网络通讯测试
根据生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置，测试网络通讯状态，显示同一局域网下所有网络设备IP地址。
任务2.3 智能网关参数配置与数据采集
2.3.1根据系统网络结构的规划，完成智能网关的参数配置，使其与SCADA系统建立数据连接。
2.3.2通过智能网关能够采集生产单元电能的实时数据，并在智能网关的组态界面中能实时显示。
任务2.4 智能机器人数据采集
2.4.1 根据生产单元数字化改造计划，按照工艺流程，对智能机器人、触摸屏进行程序的编写和调试。
2.4.2 通过触摸屏监控设备相关数据，包括智能机器人各个轴的数据、机器人的状态、机器人的模式等，使数据可视化。
任务2.5 智能视觉信息采集
2.5.1 智能视觉安装及网络系统的连接
（1）安装智能视觉支架及智能视觉。
（2）连接相机的电源线、通信线。
测试要求如下：
启动智能视觉编程软件，实时显示智能视觉图像，调整智能视觉焦距和曝光支架至合适位置。
2.5.2 光源控制设定
编写PLC和触摸屏程序，控制光源关闭与打开，确保在光源打开的状态下，智能视觉均能够稳定、清晰地摄取图像信号。
测试要求如下：
（1）在触摸屏上设计“光源控制”按钮，点击“光源控制”按钮控制光源的打开与关闭；
（2）在智能视觉软件中能够实时查看智能视觉下方托盘中工件的图像，要求工件图像清晰。
任务2.6 防火墙配置与安全策略设置
2.6.1 通过防火墙管理界面，将其GE1端口配置为外网接口、GE2端口配置为内网接口、GE3端口配置为MES系统端口。
2.6.2 配置防火墙安全策略，实现外网设备通过外网接口不能访问MES系统，MES系统通过内网接口能够访问外网设备。
任务三：生产单元功能开发与测试（30%）
任务3.1 生产单元总控功能开发
3.1.1 编写PLC和触摸屏程序，在触摸屏上选取装配工件所对应的3个仓位号，依次进行智能仓储出库。
3.1.2 编写PLC和触摸屏程序，将智能仓储出库工件通过AMR自主移动机器人依次转运至智能视觉区。
3.1.3 编写PLC、触摸屏和智能视觉程序，智能视觉对工件进行颜色、尺寸、位置、形状的检测识别，PLC经过处理，传输智能视觉识别的数据给智能机器人。
3.1.4 编写智能机器人和PLC程序，智能机器人抓取工件物料放至暂存区，3种零件齐套后，工业机器人完成联接器装配。
3.1.5 编写PLC和智能机器人程序，对装配完成的成品进行测量，测量完成后将联接器放回托盘，通过RFID进行工件信息的更新写入。
3.1.6 通过AMR自主移动机器人转运至智能仓储区，完成联接器的入库。
任务四： 生产单元信息化技术集成(10%)
任务4.1 WMS系统的信息化集成
4.1.1 完成WMS系统的部署和配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.1.2 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的盘点管理界面下发盘点指令，依次对各仓位进行盘点，并将仓位信息实时同步到WMS系统的盘点管理界面。
4.1.3 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的查询界面，根据输入的查询条件自动生成查询结果（工件有无、编码信息、工件状态）。
任务4.2 SCADA系统信息化集成
4.2.1 SCADA系统配置和界面制作，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2 完成SCADA系统智能仓储的机器人监控界面制作，实时显示机器人的运行速度、运行位置和报警状态。
4.2.3 完成SCADA系统中AMR自主移动机器人运行数据监控界面制作，实时显示AMR自主移动机器人的电池电量、当前坐标X、当前坐标Y、旋转角度、运行模式、充电状态等当前状态。
任务4.3 MES系统的信息化集成
4.3.1 完成MES系统配置和变量解析，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2 完成MES系统的智能机器人信息界面数据的变量解析，手动操作智能机器人，MES系统的智能机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.3.3 完成MES系统的库存管理界面数据的变量解析，与WMS系统通讯，自动生成每类产品的库存数量，并实时更新。
任务五：生产单元运行生产（15%）
任务5.1 基于MES系统的生产与管控
根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。
任务5.2 基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、RFID等相关数据，并在MES看板中显示。
5.2.1 看板显示设备状态
（1）实时显示智能仓储设备状态。
（2）实时显示AMR自主移动机器人状态。
5.2.2 看板显示仓位管理状态
（1）实时显示看板显示仓位信息。
（2）看板显示工件信息跟踪，实时跟踪工件状态信息。
任务5.3 数字孪生系统虚实联动
在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局。在提供的虚拟仿真软件中，完善智能机器人、智能仓储、AMR自主移动机器人、智能装配和智能视觉区动作属性。
虚拟工作站系统各部分位置应与实物布局有一定对应关系。
测试要求如下：
（1）基于生产单元数字孪生系统开放的通信协议，在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。
（2）基于MES系统的生产与管控，生产任务执行过程中，通过实时数据采集和数字孪生软件，实现虚实联动。
任务六：生产单元数据应用（10%）
任务6.1 完成智能网关配置并设计智能仓储电机运行统计界面，根据生产订单电机运行时间，生成曲线图，根据电机运行时间和电机轴承寿命阈值计算电机下次更换轴承的时间。
任务6.2 完成智能网关配置并开发AMR自主移动机器人统计界面，根据4个以上生产订单的AMR自主移动机器人运行速度和时间，生成柱状图，根据订单运行时间计算下次AMR自主移动机器人运行速度，并进行优化，提升工作效率。
任务6.3 完成智能网关配置并设计智能仓储统计界面，根据生产订单的出入库时间，生产柱状图，根据订单运行时间计算下一次智能仓储的出入库速度，并进行优化，提升工作效率。
任务七：生产单元改造方案自评估(5%)
根据生产单元的数字化改造过程，完成生产单元数字化改造评估总结（含：1.数字化单元改造设计的思路和特点；2.设计方案解决的关键技术问题；3.本单元数字化改造后的性能提升等内容）,以PDF版本保存《生产单元数字化改造评估总结报告》在“E:\赛位号”文件夹下。
任务八：职业素养(5%)
考查选手操作过程中的安全规范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择工具，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
任务要求如下：
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫。
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整规整等。
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等。
4.操作的安全规范。
5.着装规范。
6.资料归档完整。
7.现场工作纪律。
8.完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。全国职业院校技能大赛
竞赛任务书
样题二
赛项名称：生产单元数字化改造
英文名称：Digital transformation of production units
赛项组别：高等职业教育(师生同赛)
赛项编号：GZ020
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“生产单元数字化改造”赛项（样题二）
选手须知：
1.任务书共 10 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。
3.任务书中只能填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
5.本赛程结束前，请选手自行备份项目程序及文件至“E:\赛位号”文件夹。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
7.大赛提供的部分3D模型、器件手册及相关资料已存储到“E:\资料”文件夹下。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平台参考示意图如图1所示。
图1 竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示意图如图2所示。
图2 联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务1.1 生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1 根据生产工艺流程，绘制生产单元的工艺流程图，并生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.1.2 智能仓储仿真设计
（1）在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局，同时生成平面布局图，以“赛位号+智能仓储布局图”为文件名，并以PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，创建运动属性，添加信号表。
（3）在仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z轴位置运动。
1.1.3 生产单元系统仿真测试
在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。编写PLC和触摸屏程序，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，实现生产单元模型在软件中仿真测试。
（1）生产单元数字孪生模型的驱动接口与外部通信信号建立映射，实现数字孪生系统和PLC的数据交换。
（2）自行设计智能仓储虚拟仿真方案并实施测试，测试内容包括但不限于，通过触摸屏控制智能仓储机器人的X\Y\Z轴的移动，实现指定仓位取放料操作。
任务1.2 生产数据采集方案规划设计
1.2.1 根据生产工艺流程中对数据采集的要求，编制数据采集方案，需明确采集数据内容、智能硬件、通信协议、数据格式和通信链路，以“赛位号+数据采集方案”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.2 根据采集方案，绘制生产单元网络拓扑图，并规划各硬件网络地址，以“赛位号+网络拓扑图（采集）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.3 数据库环境搭建及测试
（1）自行设计数据表格式。
（2）建立仓位、智能视觉、各机器人状态、RFID以及能耗数据变量，通过调试助手工具完成数据库的通信测试。
任务1.3 网络部署方案设计
1.3.1 基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.3.2 能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发送信息的时间和数据长度。
（2）基于网络监控与分析，追溯危险数据来源。
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协议向计算机2发送三条信息（信息内容裁判指定），计算机2获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地址及计算机1发送的数据内容。
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1 生产单元网络搭建
根据生产单元数字化改造方案设计的网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置。
任务2.2 生产单元网络通讯测试
根据生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置，测试网络通讯状态，显示同一局域网下所有网络设备IP地址。
任务2.3 智能网关参数配置与数据采集
2.3.1根据系统网络结构的规划，完成智能网关的参数配置，使其与SCADA系统建立数据连接。
2.3.2通过智能网关能够采集生产单元电能的实时数据，并在智能网关的组态界面中能实时显示。
任务2.4 智能仓储数据采集
2.4.1根据生产单元数字化改造计划，按照工艺流程，对智能仓储、SCADA系统进行程序的编写和调试。
2.4.2编写SCADA系统界面与PLC通讯，通过SCADA系统，远程监控设备相关数据，包括机器人各个轴的运行状态、仓库传感器状态等，实现数据可视化。
任务2.5 构建AMR自主移动机器人环境地图
2.5.1 在AMR自主移动机器人建图工具中，根据参考工艺流程控制其在竞赛单元场地运动，构建环境地图。
2.5.2 智能仓储第一列处为1号接驳点，智能仓储第二列处为2号接驳点，智能仓储第三列处为3号接驳点，智能仓储第四列处为4号接驳点，智能仓储第五列处为5号接驳点，智能仓储入库信息读写位处为6号接驳点，起始点处为8号，智能视觉区为7号接驳点。在环境地图中设置导航点，设置合理的“起始点”(导航点 8)；在“智能仓储”第2列出库点附近设置合理的导航点(导航点2)；在“智能视觉区”的上料区一侧，设置合理的导航点(导航点7)。
2.5.3 测试AMR自主移动机器人的自主导航功能，在建图工具操作界面中，利用“坐标导航”功能，控制移动机器人自主地从导航点8移动至导航点2。
任务2.6 防火墙配置与安全策略设置
2.6.1 通过防火墙管理界面，将其GE1端口配置为外网接口、GE2端口配置为内网接口、GE3端口配置为SCADA系统端口。
2.6.2 配置防火墙安全策略，实现外网设备通过外网接口不能访问SCADA系统，SCADA系统通过内网接口能够访问外网设备。
任务三：生产单元功能开发与测试（30%）
任务3.1智能装配区功能开发与测试
3.1.1手动分别将各1个件1、件2和件3放置工件暂存区对应位置。
3.1.2编写程序，依次完成工件的装配。
3.1.3编写检测程序，对装配完成的成品进行测量。
任务3.2智能机器人功能开发
3.2.1在触摸屏上点击按钮，启动智能机器人，观察界面上机器人位置运行速度、坐标等数据变化状态。
3.2.2启动传输检测模块，参赛选手依次手动放入托盘，托盘中分别放置件1、件2和件3各1个工件，位置随机放置。
3.2.3编写PLC与智能视觉程序，将智能视觉坐标系转换成机器人坐标系，通过触摸屏显示机器人坐标系中抓取工件坐标值，把识别结果传输给PLC。
3.2.4PLC经过处理，传输智能视觉识别的数据给智能机器人（颜色、种类、工件坐标），智能机器人根据PLC传输的数据，抓取识别后的工件，智能机器人将抓取工件放置装配检测区然后回到原位。
3.2.5在智能机器人运行过程中，通过触发安全光栅，实现智能机器人暂停功能。
3.2.6编写PLC与智能机器人程序，在触摸屏显示，智能机器人状态分为机器人处于待机、运行、抓取错误等状态。
任务四： 生产单元信息化技术集成(10%)
任务4.1WMS系统的信息化集成
4.1.1完成WMS系统的部署和配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.1.2编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的产品入库管理界面，WMS系统通过入库信息读写位进行信息写入，WMS系统控制机器人自动进行指定仓位产品入库。
4.1.3编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的产品出库管理界面，选择出库工件信息，控制机器人进行RFID信息读取，RFID读取信息与出库信息一致将自动进行仓位产品出库。
任务4.2SCADA系统信息化集成
4.2.1SCADA系统配置和界面制作，使其与智能装配区的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2完成SCADA系统智能装配区的智能机器人运行数据监测界面制作，编写智能装配区PLC和智能机器人程序，并实时显示智能机器人的运行速度、运行模式和报警状态。
4.2.3编写智能视觉区的PLC和智能视觉等程序，完成SCADA系统智能视觉界面制作，并实时显示智能视觉检测结果（形状、尺寸、位置、颜色）。
任务4.3MES系统的信息化集成
4.3.1完成MES系统配置和变量解析，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2完成MES系统的产品入库界面数据的变量解析，MES系统通过RFID进行信息读取，控制机器人自动进行产品入库。
4.3.3完成MES系统的产品出库界面数据的变量解析，通过MES系统产品出库界面选择出库信息，根据RFID对比结果控制机器人自动进行产品出库。
任务五：生产单元运行生产（15%）
任务5.1基于MES系统的生产与管控
根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中制定下发任务订单，AMR自主移动机器人到达智能仓储指定接料位，在WMS系统的控制下，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。
任务5.2基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、RFID等相关数据，并在MES看板中显示。
5.2.1看板显示设备监控
（1）操作管控软件，正确显示智能仓储设备监控。
（2）操作管控软件，正确显示智能视觉设备监控。
5.2.2看板显示仓位管理状态
（1）看板显示仓位信息。
（2）看板显示工件信息跟踪，实时跟踪工件状态信息。
任务5.3数字孪生系统虚实联动
基于实物生产单元的布局和位置，在已构建的数字孪生模型的基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局。在提供的虚拟仿真软件中，完善工业机器人、智能仓储、AMR自主移动机器人、智能装配和智能视觉区动作属性。
虚拟工作站系统各部分位置应与实物布局有一定对应关系。
测试要求如下：
（1）基于生产单元数字孪生系统开放的通信协议，在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。
（2）基于MES系统的生产与管控，生产任务执行过程中，通过实时数据采集和数字孪生软件，实现虚实联动。
任务六：生产单元数据应用（10%）
任务6.1根据4个以上生产订单的生产结果，完成智能网关配置并制作产品检验统计界面，实时统计和计算本次生产订单的订单号、各物料所用数量和装配质量结果（合格/不合格）。
订单号 件1数量 件2数量 件3数量 装配质量结果
1
任务6.2完成智能网关配置并开发自主移动机器人电量管理界面，根据生产订单的自主移动机器人电量，生成曲线图，根据订单运行时间计算AMR自主移动机器人电量峰值时间段。
任务6.3完成智能网关配置并设计智能立体仓储电机统计界面，根据电机运行时间，生成曲线图，根据电机运行时间和电机寿命阈值计算电机更换轴承的时间。
任务七：生产单元改造方案自评估(5%)
任务7.1 根据生产单元的数字化改造过程，完成生产单元数字化改造评估总结（含：1.数字化单元改造设计的思路和特点；2.设计方案解决的关键技术问题；3.本单元数字化改造后的性能提升等内容）,以PDF版本保存《生产单元数字化改造评估总结报告》在“E:\赛位号”文件夹下。
任务八：职业素养(5%)
任务8.1 考查选手操作过程中的安全规范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择工具，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
任务要求如下：
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫。
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整规整等。
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等。
4.操作的安全规范。
5.着装规范。
6.资料归档完整。
7.现场工作纪律。
8.完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。全国职业院校技能大赛
赛项规程
赛项名称： 生产单元数字化改造
英文名称： Digital transformation of production units
赛项组别： 高等职业教育(师生同赛)
赛项编号： GZ020
一、赛项信息
赛项类别
每年赛 隔年赛（ 单数年/ 双数年）
赛项组别
□中等职业教育 高等职业教育
学生赛（□个人/ 团体） 教师赛（试点） 师生同赛（试点）
涉及专业大类、专业类、专业及核心课程
核心课程
专业大类 专业类 专业名称
（对应每个专业，明确涉及的专业核心课程）
460103数控技 机床电气控制技术
术 数控设备维护与装调
4601机械设
液压与气压传动
计制造类 460104机械制
工业机器人应用
造及自动化
传感器与检测技术
机械装配工艺
液压与气压传动
电机与电气控制技术
可编程控制技术及应用
460201智能制
工业机器人操作与运维
造装备技术
智能制造装备安装与调试
智能装备故障诊断与维修
4602机电设 智能制造单元集成应用
46装备制 备类 智能制造虚拟仿真
造大类 电气控制与可编程控制技术
工业机器人编程与应用
机电设备装调与维护
460202机电设
机电设备故障诊断与维修
备技术
通用设备安装与维护
机电设备管理
工业网络与组态技术基础
液压与气动技术
传感器与检测技术
电气控制线路安装与调试
4603自动化 460301机电一
机电设备装配与调试
类 体化技术
可编程控制器技术与应用
运动控制技术与应用
机电设备故障诊断与维修
1
自动化生产线集成与应用
自动化生产线运行与维护
电气控制与可编程控制器
机器视觉与语音识别
智能机器人技术应用
460302智能机
工业机器人编程与操作
电技术
工业互联网与智能产线控制
物流设备智能化技术应用
机电设备智能运维
可编程控制技术应用
变频器与伺服驱动应用
460303智能控 工业控制网络与通信
制技术 机器视觉系统应用
工业数据采集与可视化
智能线数字化设计与仿真
可编程控制技术
人工智能技术基础
智能传感器技术
460304智能机
智能视觉技术应用
器人技术
协作机器人技术应用
自主移动机器人技术
智能机器人系统集成
工业机器人现场编程
工业机器人离线编程与仿真
460305工业机
数字孪生与虚拟调试技术应用
器人技术
工业机器人应用系统集成
工业机器人系统智能运维
可编程控制器技术与应用
460306电气自 自动控制系统
动化技术 工业网络与组态技术
工业机器人操作与编程
智能控制技术
工业网络技术
工业互联网标识解析应用技术
460310工业互 工业数据采集技术
联网应用 工业边缘计算应用技术
工业管理软件应用
工业互联网平台应用
工业控制系统安全
2
对接产业行业、对应岗位（群）及核心能力
核心能力
产业行业 岗位（群）
（对应每个岗位（群），明确核心能力要求）
智能产线和智能设备机械本体、电气系统、液压
与气动系统、控制系统、工业网络等的安装与调
试能力
智能产线和智能设备的操作运行与日常维护能
力
机器视觉与语音、机器人、智能控制系统等的编
程能力
应用数字孪生技术搭建智能产线、智能设备系
智能化工厂系统集
统，实现仿真调试的能力
成、信息管理、应用
研究和生产管理 智能产线和智能设备集成应用系统预测性维修、
远程维护、故障诊断与排除能力
智能产线和智能设备数据采集与管理平台基本
应用能力
智能制造产品检测、质量控制和生产过程管理的
能力
战略新兴
工业传感器、智能控制系统、工业网络设备选型、
产业（高端
安装、调试与维护的能力
装备）
编程调试可编程控制系统、调整变频器、步进与
伺服控制系统参数的能力
搭建工业控制网络并实现典型通信协议转换的
能力
智能制造控制系统的设备选型、安装调试、维护
维修、系统集成等能力
智能控制系统 使用数字孪生等软件实现智能线的虚拟调试、虚
集成应用 实联调、工业数据采集与可视化应用的能力
基于机器人操作系统对智能机器人进行编程调
试与故障检修、应用制造执行系统的能力
对智能机器人集成应用系统进行装调、安全运维
的能力
智能传感器选用、可编程控制器编程与操作、工
业互联网实施、工业机器人应用系统现场及远程
运行维护能力
3
适应产业数字化发展需求的数字技术和信息技
术的应用能力
安全生产、绿色制造、质量管理相关意识和数字
技术、信息技术的应用能力
车间智能控制 常用工业软件与工业互联网平台的设备管理、生
系统管理 产管理、运营管理的能力
工业网络安全防护设备安装、策略配置、安全漏
洞检测及入侵检测的能力
遵守质量管理规定，实施安全生产、安全防护的
能力
可编程控制系统、嵌入式系统的安装、编程调试
与故障检修能力
数控机床和工业机器
机器视觉、语音交互系统的安装、编程调试与故
人安装、调试、维护
障检修能力
和维修
相关数字技术和信息技术的应用能力，能够适应
数控制造数字化升级需求
识读机械图、电气工程图及计算机绘图的能力
机电设备机械安装与调试，电气系统选型、安装
与调试能力
机电设备的故障诊断与维修维护能力
自动化系统、工业网 机电设备和自动化生产线整机调试、故障处理、
络、工业制造的安装 简单编程能力
调试、生产制造、维 机电设备和自动化生产线控制系统程序开发、通
修维护、技术支持 信与网络连接、技术改造能力
工业互联网标识解析系统安装调试、数据采集应
用、系统运行监测的能力
工业数据采集系统方案设计、数据采集分析与系
统运维的能力
工业互联网多场景集成应用的方案设计、安装调
试、项目管理与运行维护的能力
4
二、竞赛目标
本赛项贯彻落实党的二十大“推进新型工业化，加快建设制造强
国、网络强国”精神，对标“加快数字化发展，建设数字中国”的“十
四五”发展规划，面向装备制造业数字化转型升级需求，培养具备劳
模精神、劳动精神、工匠精神、团队协作、安全意识等职业素养的“生
产单元数字化改造”的懂工艺、精操作、会管理、善协调、能创新的
工程技术技能人才。实现中小微企业离散制造生产单元智能化、数字
化生产，助力装备制造业的高质量发展。重点考核师生利用智能设备
（如高端装备、智能机器人、智能视觉）和数字化技术（如 MES、SCADA、
RFID、数字孪生、工业智能网关、工业互联网）进行生产单元数字化
改造的共性技术技能和系统化思维解决现场复杂工程技术的实践能
力。有效促进产教协同育人，引领机械制造及自动化、数控技术、机
电设备技术、智能制造装备技术、机电一体化技术、智能机电技术、
智能控制技术、智能机器人技术、工业机器人技术、电气自动化技术、
工业互联网应用等专业建设与教学改革，推动专业的跨界融合。
5
三、竞赛内容
（一）赛项职业典型工作任务
面向智能化工厂系统集成、信息管理、应用研究和生产管理、智
能控制系统集成应用、车间智能控制系统管理、数控机床和工业机器
人安装、调试、维护和维修、自动化系统、工业网络、工业制造的安
装调试、生产制造、维修维护、技术支持等岗位的典型工作任务，包
括：
1.工业数字化设计与制造。
2.工业网络集成、数据采集、系统监控。
3.生产单元数字化改造方案的制定及安装、调试、维护。
4.智能制造控制系统的开发及集成应用，工艺文件和流程的编
制、实施等。
（二）赛项检验选手专业核心能力与职业综合能力
1.设计生产单元数字化改造方案。
2.生产单元的智能化集成，工业网关配置，智能传感数据采集和
分析、智能机器人等设备的应用。
3.SCADA系统监控。
4.MES系统的部署和集成。
5.WMS系统的部署和集成。
6.AMR自主移动机器人的地图构建、点位部署、线路规划。
7.利用数字孪生实现虚实结合。
（三）赛项创新、创意的范围与方向
6
在全球数字化变革的背景下，中小微企业为适应数字经济环境
下企业生存发展和市场变化，企业现有生产单元进行数字化升级改
造成为必然。对传统生产模式和管理模式进行创新重塑，通过数字
孪生虚实结合，优化再造生产单元物理世界的生产流程，实现企业
高质量生存和发展。通过生产单元数字化改造方案设计、仿真、智
能硬件、数字化网络设备的搭建与测试、智能机器人等集成；通过
SCADA系统监控、WMS系统、AMR自主移动机器人和MES系统部
署与集成，构建一个全面感知、无缝联接、高度智能的数字化生产
单元。
（四）赛项竞赛内容结构、成绩比例
任务一 生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务二 生产单元智能化集成(10%)
任务三 生产单元功能开发(30%)
任务四 生产单元信息化技术集成(10%)
任务五 生产单元运行生产(15%)
任务六 生产单元数据应用（10%）
任务七 生产单元改造方案自评估 (5%)
任务八 职业素养(5%)
（五）赛项模块
赛项模块、比赛时长及分值配比见表 1。
表 1 竞赛模块明细
模块 主要内容 比赛时长 分值
生产单元 生产单元数字化改造方案设计：根据竞赛任 80分钟
模
数字化改 务书要求及给定的技术条件，完成生产单元 （三个模
块 25
造方案与 的功能规划及仿真验证、生产数据的采集方 块，整体 6
一
智能化集 案规划设计和网络部署方案设计等 小时，不单
7
成 生产单元智能化集成：根据设计方案完成生 独分开赛
产单元的安装、接线与测试，并配置相关网 事）
络参数、编写通讯程序，完成智能仓储、智
能装配、智能视觉、AMR自主移动机器人、
RFID的数据采集与可视化等
生产单元功能开发：根据任务书要求完成智
能仓储、智能装配、AMR自主移动机器人 150分钟
生产单元 的功能开发与验证等 （三个模
模
功能开发 生产单元信息化技术集成：根据任务书要 块，整体 6
块 40
与信息化 求，通过WMS系统的部署与配置、SCADA 小时，不单
二
集成 系统的界面制作与配置、MES系统的部署与 独分开赛
解析，完成各系统的信息化功能测试与可视 事）
化等
生产单元运行生产：根据任务书要求，在
MES系统中制定下发任务订单，在WMS系
统的控制下，AMR自主移动机器人完成物
料的转运，智能机器人与智能视觉配合完成
任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单
要求，完成定制产品的组装与检测，根据检
测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过
程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR 130分钟
生产单元 自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关 （三个模
模
数字化改 数据，数字孪生实现虚实结合，完成产品生 块，整体 6
块 35
造验证与 产 小时，不单
三
评估 生产单元数据应用：以生产过程中的数据为 独分开赛
基础，进行统计、分析和规划，达到提升工 事）
作效率和质量等
生产单元数字化改造自评估：根据生产单元
的数字化改造过程，完成生产单元数字化改
造评估总结
职业素养：考查选手操作过程中的安全规
范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情
况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等
8
四、竞赛方式
（一）竞赛形式
采用线下比赛的形式，多场次进行。由赛项执委会按照竞赛
流程组织各领队参加公开抽签，确定各参赛队场次。参赛队按照
抽签确定的参赛时段分批次进入比赛场地。按照抽取的赛位号进
场，然后在对应的赛位上完成竞赛规定的赛项任务。
（二）组队方式
采用团体赛方式。每支参赛队由 3 名选手组成，性别不限，
其中 1 名选手须为职业院校（专科、本科）在职教师，另外 2 名
选手为本年度高职院校全日制在籍学生或五年制高职四至五年级
全日制在籍学生，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。往届全国职业院校技能大赛中获一等奖的选手，不
得参加同一赛项同一组别的比赛。教师和学生必须为同一院校。
五、竞赛流程
具体的竞赛日期，由全国职业院校技能大赛执委会及赛区执委会
统一规定，本赛项竞赛 4天，选手第一天上午报到，下午召开领队会
议和场次抽签活动并安排选手熟悉赛场；第二、三天进行正式比赛；
第四天举行闭赛式、颁发获奖证书。竞赛流程如图 1所示。竞赛日程
见表 2。
9
图 1 竞赛流程
10
表 2竞赛日程表（具体时间以竞赛指南为准）
日期 时间 事项 地点 参加人员
9:00-14:00 参赛队报到 住宿酒店 参赛队
领队、专家组长、裁判
15:00-16:30 领队会 会议室
长、监督长、仲裁长
第一天
16:30-17:00 熟悉赛场 竞赛场地 裁判长、参赛队
裁判长、监督长、仲裁
17:00 封闭赛场 竞赛场地
长
竞赛相关人员到达竞赛场
一次加密裁判、工作人
6:00-6:30 地并完成参赛队检录 竞赛场地
员、监督
（一次加密）
竞赛队伍抽签
二次加密裁判、工作人
6:30-7:00 （二次加密） 竞赛场地
员、监督
赛前准备
正式比赛 裁判长、现场裁判、技
7:00-13:00 竞赛场地
（第 1 场） 术人员、监督、仲裁
参赛队退场、午餐 裁判长、功能裁判、工
13:00-14:30 竞赛场地
及裁判评分 艺裁判、监督、仲裁
14:30-15:30 竞赛设备恢复 竞赛场地 技术人员
第二天
竞赛相关人员到达竞赛场
一次加密裁判、工作人
14:30-15:00 地并完成参赛队检录 竞赛场地
员、监督
（一次加密）
竞赛队伍抽签
二次加密裁判、工作人
15:00-15:30 （二次加密） 竞赛场地
员、监督
赛前准备
正式比赛 裁判长、现场裁判、技
15:30-21:30 竞赛场地
（第 2 场） 术人员、监督、仲裁
参赛队退场、晚餐 裁判长、功能裁判、工
21:30-22:00 竞赛场地
裁判评分 艺裁判、监督、仲裁
22:00-23:00 竞赛设备恢复 竞赛场地 技术人员
竞赛相关人员到达竞赛场
一次加密裁判、工作人
6:00-6:30 地并完成参赛队检录 竞赛场地
员、监督
（一次加密）
竞赛队伍抽签
二次加密裁判、工作人
6:30-7:00 （二次加密） 竞赛场地
员、监督
赛前准备
正式比赛 裁判长、现场裁判、技
第三天 7:00-13:00 竞赛场地（第 3 场） 术人员、监督、仲裁
参赛队退场、午餐 裁判长、功能裁判、工
13:00-14:30 竞赛场地
裁判评分 艺裁判、监督、仲裁
14:30-15:30 竞赛设备恢复 竞赛场地 技术人员
竞赛相关人员到达竞赛场 一次加密裁判、工作人
14:30-15:00 竞赛场地
地并完成参赛队检录 员
11
（一次加密）
竞赛队伍抽签
一次加密裁判、工作人
15:00-15:30 （二次加密） 竞赛场地
员、监督
赛前准备
正式比赛 二次加密裁判、工作人
15:30-21:30 竞赛场地
（第 4 场） 员、监督
参赛队退场、晚餐 裁判长、现场裁判、技
21:30-22:00 竞赛场地
裁判评分 术人员、监督、仲裁
裁判长、功能裁判、工
22:00-23:00 竞赛设备恢复 竞赛场地
艺裁判、监督、仲裁
参赛队、裁判组、监督
第四天 9:00-10:00 闭赛式 报告厅 组、专家组、工作人员
等
六、竞赛规则
（一）选手报名
1.参赛选手须为高等职业院校（专科、本科）同校在职教师和在
籍学生。
2.各地区选手资格审查工作由省级教育行政部门负责。大赛执委
会办公室行使抽查的权利。
（二）熟悉场地
竞赛前一天，各参赛队在赛项承办单位与裁判长的组织下有序熟
悉场地。
（三）入场规则
1.参赛队应提前 60分钟到达赛场检录，接受工作人员对选手身
份、资格和有关证件的核验，选手不得将手机、移动存储设备等与竞
赛无关的物品带入赛场。
2.经二次加密确定各参赛队赛位，不得擅自变更、调整。
3.比赛开始 30分钟后不得入场。
12
（四）赛场规则
1.选手进入赛场后，必须听从现场裁判的统一指挥。
2.比赛过程中如有竞赛题目文字不清、软硬件环境故障等问题
时，可向裁判员示意。
3.比赛过程中，应对数据实时保存，避免意外情况造成数据丢失。
4.比赛过程中，因故终止比赛或提前完成工作任务需要离场，应
报告现场裁判，在赛场记录表的相应栏目填写离场时间、离场原因并
由现场裁判签名和参赛选手签赛位号确认。
5.比赛过程中，严重违反赛场纪律影响他人比赛者，违反操作规
程不听劝告者，有意损坏赛场设备或设施者，经现场裁判报告裁判长，
经赛区执委会主任同意后，由裁判长宣布取消其比赛资格。
（五）离场规则
1.比赛结束信号给出，由裁判长宣布终止比赛。
2.裁判长宣布终止比赛时，选手（除需要补时的选手）应停止操
作。现场裁判组织、监督选手退出赛位。按裁判长指令，统一离开赛
场。
（六）成绩评定
1.评分裁判叫到赛位号的选手，进入赛场，与评分裁判一起评定
任务完成情况。
2.完成成绩评定的选手，应整理赛位环境，符合职业规范。
3.完成成绩评定后的选手，离开赛场。
（七）成绩公布
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赛项成绩解密汇总后，经裁判长、监督组长、仲裁组长签字，在
赛项执委会指定的地点，以纸质形式向全体参赛队进行公布。
（八）其他
其它未尽事宜，将在竞赛指南或领队会向参赛队做详细说明。
七、技术规范
（一）技术标准
1.机床数控系统 通用技术条件 JB/T 8832.1-2001
2.工业控制系统信息安全 第 1部分：评估规范 GB/T
30976.1-2014
3.工业控制系统信息安全 第 2部分：验收规范 GB/T
30976.2-2014
4.电气设备用图形符号 第 2部分：图形符号 GB/T 5465.2-2008
5.基于 PROFIBUS DP和 PROFINET IO的功能安全通信行规
-PROFIsafe GB/T 20830-2015
6.工业通信网络 现场总线规范 第 2部分: 物理层规范和服务定
义 GB/T 16657.2-2008
7.工业通信网络 现场总线规范 类型 10: PROFINET IO 规范 第
3部分: PROFINET IO 通信行规 GB/T 25105.3-2014
8.制造业信息化 技术术语 GB/T 18725-2008
9.教学仪器设备安全要求总则 GB 21746-2008
10.教学仪器设备安全要求 仪器和零部件的基本要求 GB
21748-2008
14
11.机械电气安全 机械电气设备 第 7部分：工业机器人技术条
件 GB/T 5226.7-2020
12.制造执行系统（MES）规范 第 4部分：接口与信息交换 SJ/T
11666.4-2016
（二）职业标准
1.机械设备安装工国家职业标准（职业编码 6-23-10-01）
2.电气设备安装工国家职业标准（职业编码 6-23-10-02）
3.计算机程序设计员国家职业标准（职业编码 4-04-05-01）
4.工业机器人系统运维员国家职业技能标准（职业编码
6-31-01-10）
5.智能制造工程技术人员国家职业技能标准（职业编码
2-02-07-13）
6.工业互联网工程技术人员国家职业技能标准（职业编码
2-02-10-13）
7.物联网工程技术人员国家职业技能标准（职业编码
2-02-10-10）
8.大数据工程技术人员国家职业技能标准（职业编码
2-02-10-11）
9.云计算工程技术人员国家职业技能标准（职业编码
2-02-10-12）
10.机器人工程技术人员国家职业技能标准（职业编码
2-02-38-10）
15
（三）相关知识与技术技能
1.系统集成方案制定与数字化改造
依照实际工艺及工作流程，结合现有资源设计生产单元布局，规
划网络拓扑结构，利用数字孪生实现虚实结合，完成生产单元数字化
改造方案。
2.机电安装
参照机械及电气操作规范，完成设备安装和电路、气路、通讯线
路的接线及调试。
3.PLC应用
结合现有资源完成 HMI界面设计和 PLC编程，实现动作要求。
4.智能机器人应用
结合现有资源完成智能机器人程序编制，实现动作要求。
5.智能视觉应用
利用适当的检测模板和条件完成视觉系统设置和调试，实现对目
标产品不同特征的检测反馈。
6.工业网络技术应用
利用工业网络通讯协议，结合现有资源实现 PLC、智能机器人、
智能视觉系统和分布式 IO等的实时通讯。
7.MES系统应用
利用工业软件，结合现有资源实现对不同控制器、执行设备、传
感器的运行状态监控和工艺流程控制。
8. SCADA系统应用
16
9. WMS系统应用
10. AMR自主移动机器人应用
11. RFID应用
12.数字孪生应用
13.工业智能网关应用
14.工业互联网应用
八、技术环境
（一）竞赛环境
1.竞赛场地平整、明亮、通风良好，场地采光良好，四周无太阳
直射，照明条件优良，可保证赛位在比赛期间稳定的光源环境。
2.赛场规划独立参观通道，不得影响竞赛正常进行。
3.赛项设置合理数量监控，保证无死角全覆盖所有赛位和人员活
动范围。
4.赛场设置裁判室、保密室、统分室、医疗站等工作场所。
5.赛场放置灭火器。
6.单个赛位标明竞赛赛位号码，有明显区域划分，准备若干备用
赛位。赛场面积应不低于 1500m2。
7.每个竞赛赛位配备竞赛平台 1套，电脑 3台，桌椅 3套，安全
帽 3个，文具及清扫工具 1套。
8.赛场设置备用电源，每个竞赛赛位分 2路独立电源供电，一路
是提供竞赛设备供电口 1个（220V-10kW），另一路是提供电脑用供
电口 3个（220V-1kW，提供 UPS）。
17
（二）技术平台
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集
成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA
系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。
主要模块参数如下：
1. 智能机器人：六自由度，末端加持力不小于 3Kg，支持
MODBUS-TCP、TCP/IP等通讯。
2. AMR自主移动机器人：具有激光导航，自主规划路径导航等
功能。
3. 智能仓储：三轴堆垛机械手，不少于 25个仓位。
4. SCADA系统：支持Modbus(RTU/ASCII)、ModbusTcp、TCP/IP、
OPC等通讯。
5. MES系统：具有生产调度、控制、数据监控、分析等功能。
6. 智能视觉：支持MODBUS-TCP通信和 TCP/IP通讯。
7. PLC：支持 PROFINET、TCP/IP、Modbus-TCP、Modbus-RTU
等通信。
8. 触摸屏：具有输入/输出字段、图形、趋势曲线、柱状图、文
本和位图等要素，支持Modbus-TCP、Ethernet/IP、PROFINET等协
议。
9. 伺服控制系统：支持Modbus-TCP、Ethernet/IP、PROFINET
等协议。
18
10. 数字孪生系统：支持 OPC、TCP/IP、PROFINET、Modbus-TCP
等多种常用工业通信协议，可将传感器数据与外部控制数据实现实时
通信。支持与 PLC、单片机、机器人控制器等多种真实控制设备的通
信与联调。
11. WMS系统：具有产品入库、产品出库、库存管理、特殊品
库、调拨管理、盘点管理等功能。
九、竞赛样题
根据客户联接器生产任务定制需求，在 MES 系统中下发任务
订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR 自主移动机器人
将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的
检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根
据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓
位、智能机器人、AMR 自主移动机器人、智能视觉、RFID 等相关
数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。竞赛样题结
构见表 3，详见具体样题。
表 3 竞赛样题结构
任务 分值 子任务
任务一：生产单元 任务 1.1 生产单元功能规划及仿真验证
数字化改造方案 15分 任务 1.2 生产数据采集方案规划设计
设计 任务 1.3 网络部署方案设计
任务 2.1 生产单元网络搭建
任务 2.2 生产单元网络通讯测试
任务二：生产单元 10分 任务 2.3 智能网关参数配置与数据采集
智能化集成
任务 2.4 智能仓储、智能装配、智能视觉、
AMR自主移动机器人、RFID 的数据采集与
可视化
19
任务 2.5 防火墙配置与安全策略设置
任务 3.1 智能仓储的功能开发与验证
任务三：生产单元 30 任务 3.2 智能装配的功能开发与验证分
功能开发 任务 3.3 AMR 自主移动机器人的功能开发
与验证
任务四：生产单 任务 4.1 WMS系统的信息化集成
元信息化技术集 10分 任务 4.2 SCADA系统信息化集成
成 任务 4.3 MES系统的信息化集成
任务 5.1 基于MES系统的生产与管控
任务五：生产单元 15分 任务 5.2 基于MES系统的设备管理
运行生产
任务 5.3 数字孪生系统虚实联动
任务六：生产单元 10 以生产过程中的数据为基础，进行统计、分分
数据应用 析和规划，达到提升工作效率和质量的目的
任务七：生产单元 5 根据生产单元的数字化改造过程，完成生产分
改造方案自评估 单元数字化改造评估总结
考查选手操作过程中的安全规范；设备、工
任务八：职业素养 5分 具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；
工作纪律，文明礼貌等
十、赛项安全
赛项安全是技能竞赛一切工作顺利开展的先决条件，是赛项筹备
和运行工作必须考虑的核心问题。赛项执委会采取切实有效措施保障
大赛期间参赛选手、指导教师、裁判员、工作人员及观众的人身安全。
（一）比赛环境
1.组织专人对比赛现场设施、住宿场所和交通保障进行考察，明
确提出安全工作要求。赛场布置，赛场内的器材、设备应符合国家安
全规定标准。
2.赛项周围设立警戒线，无关人员禁止入内。
20
3.严格控制与赛题无关的易燃易爆以及各类危险品进入比赛赛
场。
（二）比赛现场
1.设置竞赛安全保障组，同时设置医护人员、消防人员和安保人
员的专线联系，由场地安全负责人对口联系。
2.竞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。
（三）生活保障
1.比赛期间，原则上由执委会统一安排参赛选手和指导教师食
宿，确保饮食住宿安全。
2.执委会和承办单位须保障比赛期间参赛选手、指导教师、裁判
员和工作人员的交通安全。
（四）应急处理
比赛期间发生意外事故，应第一时间报告执委会，同时采取措施
避免事态扩大。执委会应立即启动预案予以解决并报告组委会。出现
重大安全问题可以停赛，是否停赛由执委会决定。事后，执委会应向
组委会报告详细情况。
十一、成绩评定
依据参赛选手完成的情况实施综合评定，采取裁判组与参赛选手
在竞赛结束后面对面的公开评分方式。评定依据结合国家及行业的相
关标准和规范，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。
21
（一）评分标准
根据赛题的竞赛内容设置评分标准，主要考察选手的基本知识，
职业技能和职业素养等，具体评分标准见表 4，评分细则以最终的赛
题评分表为准。
表 4 评分标准表
竞赛内容 评分内容 配分 知识点、技能点
生产单元数字化 生产单元功能规划及仿真验证 、生产数据采集方
15
改造方案设计 案规划设计 、网络部署方案设计等
生产单元数字
生产单元网络搭建、生产单元网络通讯测试 、智
化改造方案与
生产单元智能化 能网关参数配置与数据采集、 智能仓储采集 、构
智能化集成 10
集成 建 AMR 自主移动机器人环境地图、防火墙配置与安
全策略设置等
生产单元功能开 智能仓储功能开发与测试、智能装配功能开发与测
生产单元功能 30
发 试、AMR 自主移动机器人工作站功能开发等
开发与信息化
生产单元信息化 WMS 系统的信息化集成、SCADA 系统信息化集成、
集成 10
技术集成 MES 系统的信息化集成等
生产单元运行生 基于 MES 系统的生产与管控、基于 MES 系统的设备
15
产 管理、数字孪生系统虚实联动等
生产单元数据应 生产订单数据、AMR 自主移动机器人数据、智能仓
10
生产单元数字 用 储数据应用等
化改造验证与 生产单元数字化 数字化单元改造设计的思路和特点、设计方案解决
评估 5改造自评估 的关键技术问题、本单元数字化改造后的性能提升
安全文明参赛、操作规范、工具、量具的使用与摆
职业素养 5
放规范、着装符合要求等
（二）评分方式
1.裁判组成
具有装备制造类相关专业背景的副高及以上职称或技师及以
上等级的裁判员 46 名，其中裁判长 1 名，加密裁判 3 名，现场裁
判 10 名，评分裁判 32 名。（备注：实际裁判数量依据具体参赛
队伍确定）
22
（三）成绩审核
1.录入。由赛场工作人员将裁判长提交的赛项总成绩的最终结
果统计保存。
2.审核。由赛场工作人员对成绩数据审核后，将竞赛成绩导出
打印，经裁判长、仲裁组、监督组和大赛执委会审核无误后签字。
3.复核。由监督组对赛项总成绩排名前 30%的所有参赛队伍的
成绩进行复核；对其余成绩进行抽查复核，抽检覆盖率不得低于
15%；监督组需将复检中发现的错误以书面方式及时告知裁判长，
由裁判长组织评分裁判重新评定成绩并签字确认；复核、抽检错
误率超过 5%的，则认定为非小概率事件，裁判组需对所有成绩进
行复核。
4.报送。由赛场工作人员将确认的赛项成绩信息扫描电子版保
存。同时将裁判长、仲裁组及监督组签字的纸质打印成绩单报送
大赛执委会办公室公布成绩。
（四）评分细则
本赛项采用结果评分和现场评分两种方式，满分 100 分，参
考评分细则见表 5。
表 5 参考评分细则
模块 试题任务 比例 评分要求 评分方式 分数比重
生产 生产单元功能规划及仿真验证 结果评分 8
单元 任务一 生产
15% 生产数据采集方案规划设计 结果评分 4数字 单元数字化改
化改 造方案设计 网络部署方案设计及验证 结果评分 3
造方
案与 任务二 生产 10% 生产单元网络搭建 结果评分 1
23
智能 单元智能化集 生产单元网络通讯测试 结果评分 1
化集 成
智能网关参数配置与数据采集 结果评分 1
成
智能仓储、智能装配、AMR自主
结果评分 6
移动机器人的数据采集与可视化
防火墙配置与安全策略设置 结果评分 1
智能仓储功能开发与测试
任务三 生产 智能装配功能开发与测试
生产 30% 结果评分 30
单元功能开发
单元 AMR自主移动机器人工作站功能
功能 开发
开发
与信 WMS系统的信息化集成 结果评分 3
息化 任务四 生产
集成 单元信息化技 10% SCADA系统信息化集成 结果评分 3.5
术集成
MES系统的信息化集成 结果评分 3.5
基于MES系统的生产与管控 结果评分 6
任务五 生产
15% 基于MES系统的设备管理 结果评分 4
单元运行生产
数字孪生系统虚实联动 结果评分 5
生产 智能仓储数据采集、统计、分析、
单元 规划
数字 任务六 生产 AMR自主移动机器人数据采集、统10% 结果评分 10
化改 单元数据应用 计、分析、规划
造验 智能装配数据采集、统计、分析、
证与 规划
评估 任务七 生产
单元数字化改 5% 生产单元改造方案自评估 结果评分 5
造自评估
任务八 职业
5% 职业素养 现场评分 5
素养
十二、奖项设置
（一）排名方式
按比赛成绩从高分到低分排列参赛队的名次。如竞赛成绩相同
时，则生产单元运行生产任务成绩高的名次在前；如果生产单元运行
24
生产任务的成绩相同，则生产单元信息化技术集成任务成绩高的名次
在前；如果以上两项均相同时，则生产单元改造方案自评估任务成绩
高的名次在前；如果以上三项均相同时，比赛完成用时少的名次在前。
（二）参赛选手奖励
本赛项设置团体一、二、三等奖，以赛项实际参赛队总数为基数，
一、二、三等奖获奖比例分别为 10%、20%、30%（小数点后四舍五
入）。
十三、赛项预案
（一）竞赛平台相关预案
1.竞赛前 1周，竞赛平台按照赛项专家组要求进入赛场，并进行
满负荷动作测试连续 24小时，确保零故障。
2.竞赛现场提供 2台备用设备，在竞赛设备出现故障无法短时间
恢复时，由裁判长确认启动备用设备。
3.竞赛现场为电脑提供专用 UPS电源，保证意外断电情况下电脑
可正常工作 15min以上。
4.赛位电脑配置统一，并在竞赛现场提供足够数量的备机。
5.竞赛现场确保提供充足技术人员，辅助裁判确认竞赛设备和电
脑状态，保障竞赛顺利进行。
（二）赛场环境相关预案
1.消防预案
25
（1）赛区建立与公安、消防部门的协调机制，保证比赛安全，
制定应急预案，及时处置突发事件。
（2）赛场平面图上应标明安全出口、消防通道、警戒区、紧急
事件发生时的疏散通道。现场需提供有效的消防设施。
2.供电预案
（1）成立安全用电保障工作小组，负责与电力部门沟通事宜，
保证比赛期间电力供应正常，出现异常情况时及时解决问题。
（2）现场设置 UPS不间断电源，保证竞赛现场突发断电时的不
间断供电，确保赛事不受供电影响。
3.医疗急救预案
（1）在赛场警戒线范围内设置医疗保障服务站，提供可能发生
的急救、伤口处理等应急服务。
（2）赛场提供应急医疗措施，设置医护人员的专线联系，确定
医护人员联系人，由场地安全负责人对口联系。
4.发生突发事件时，全体人员必须听从指挥，不得顶撞、拖延或
临时逃脱。安全出口执勤人员，接到指令后立即打开出口门，疏导参
赛人员有序撤离现场。
5.比赛期间发生意外事故，应在第一时间报告大赛执委会，同时
采取措施，避免事态扩大。大赛执委会应立即启动预案予以解决并向
大赛组委会报告。出现重大安全问题可以停赛，是否停赛由大赛组委
会决定。
26
十四、竞赛须知
（一）参赛队须知
1.各省在组织参赛队时，为参赛选手购买大赛期间的人身意外伤
害保险。
2.各省参赛队组成后，制定相关安全管理制度，落实安全责任制，
确定安全责任人，签订安全承诺书，与赛项责任单位一起共同确保参
赛期间参赛人员的人身财产安全。
3.参赛队按照大赛赛程安排，凭参赛证和有效身份证件参加比赛
及相关活动。
（二）参赛选手须知
1.严格遵守技能竞赛规则、技能竞赛纪律和安全操作规程，尊重
裁判和赛场工作人员，自觉维护赛场秩序。
2.佩戴参赛证件及穿着统一服装进入比赛场地，穿着具备绝缘标
志的电工鞋（自备），并接受裁判的检查，服装上不得有学校、省份
标识。
3.进入赛场前须将手机等通讯工具交赛场相关人员妥善保管。参
赛选手请勿携带与竞赛无关的电子设备、通讯设备及其他资料与用品
进入比赛场地。
4.严格遵守赛事时间规定，准时抵达检录区，提供参赛队选手的
身份证、参赛证，缺一不可，在开赛 30分钟后不准入场，开赛后未
经允许不得擅自离开赛场。
27
5.竞赛结束时间到，应立即停止一切竞赛内容操作，不得拖延。
竞赛完成后按裁判要求迅速离开赛场，不得在赛场内滞留。
6.参赛选手须在确认竞赛内容和现场设备等无误后开始竞赛。在
竞赛过程中，如有疑问、设备软件故障、身体不适等情况出现，参赛
选手应举手示意。
7.在比赛过程中，参赛选手由于操作失误导致设备不能正常工
作，或造成安全事故不能进行比赛的，将被终止比赛。
8.选手在比赛过程中、结束后均不得损毁、丢弃、销毁与比赛相
关的原料、辅料、工具、图纸等，比赛结束后、评分期间以及评分结
束后也不得更改、删除、销毁机台设备中原有的及作答的程序、数据、
文件等一切影响评分结果的相关资料、以及经专家组认定的与比赛相
关的其他文档材料，以备成绩复核使用，否则取消选手比赛资格，比
赛成绩以零分计。
9.在竞赛期间，未经执委会的批准，参赛选手不得接受其他单位
和个人进行的与竞赛内容相关的采访。参赛选手不得将竞赛的相关信
息私自公布。
（三）工作人员须知
1.配合裁判完成竞赛过程相关工作，严格遵守竞赛规章制度，文
明礼貌，认真做好服务工作。
2.所有工作人员必须统一佩戴由大赛执委会签发的相应证件，着
装整齐，赛场除现场工作人员以外，其他人员未经允许不得进入赛场。
28
3.新闻媒体等进入赛场必须经过大赛执委会允许，并且听从现场
工作人员的安排和管理，不能影响竞赛进行。
十五、申诉与仲裁
1.各参赛队对不符合赛项规程规定的设备、工具、材料、计算机
软硬件、竞赛执裁、赛场管理及工作人员的不规范行为等，可向赛项
仲裁工作组提出申诉。
2.申诉主体为参赛队领队。
3,申诉启动时，参赛队以该队领队亲笔签字同意的书面报告的形
式递交赛项仲裁工作组。报告应对申诉事件的现象、发生时间、涉及
人员、申诉依据等进行充分、实事求是的叙述。非书面申诉不予受理。
4.提出申诉应在整个赛项比赛结束后 2小时内提出。超过 2小时
不予受理。
5.赛项仲裁工作组在接到申诉报告后的 2小时内组织复议，并及
时将复议结果以书面形式告知申诉方。申诉方对复议结果仍有异议，
可由省领队向仲裁委员会提出申诉。仲裁委员会的仲裁结果为最终结
果。
6.申诉方不得以任何理由拒绝接收仲裁结果；不得以任何理由采
取过激行为扰乱赛场秩序；仲裁结果由申诉人签收，不能代收；如在
约定时间和地点申诉人离开，视为自行放弃申诉。
十六、竞赛观摩
（一）观摩安排
29
1.采用现场观摩形式。
2.赛场开放时间、开放范围由裁判长根据现场实际情况决定。
3.比赛现场合理安装摄像头，实况转播比赛全过程，供领导、嘉
宾、领队、教练和部分学生代表在休息室收看。
（二）观摩现场要求
1.携带有效证件，听从工作人员指挥，遵守赛场秩序，服从赛场
工作人员的引导和安排。
2.观摩人员要在指定区域观摩，切忌越过设置的警戒线。
3.观摩人员不得携带通讯及录像设备。
4.在赛场观摩比赛时不要大声喧哗，不要拥挤推搡，以免影响比
赛正常进行。
5.观摩人员不得同参赛选手、裁判交流，不得传递信息，不得采
录竞赛现场数据资料，不得影响比赛的正常进行。
6.赛场内严禁吸烟，严禁携带易燃易爆物品。如遇特殊情况，服
从大赛统一指挥。
十七、竞赛直播
1.直播方式：赛场内部署无盲点录像设备，实时录制并播送赛场
情况；赛场外设大屏幕或投影，同步显示赛场内竞赛状况；适当使用
网上直播系统。
2.直播安排：开、闭赛式安排专人完成采访及拍摄工作，竞赛过
程中安排专人保障竞赛过程直播正常运行。
30
3.直播内容：多机位拍摄开、闭赛式，制作优秀选手采访、优秀
指导教师采访、裁判专家点评和企业人士采访视频资料，突出赛项的
技能重点与优势特色。为宣传、监督仲裁、资源转化提供全面的信息
资料。
十八、赛项成果
参照《全国职业院校技能大赛制度汇编》的有关要求，制定赛项
赛后教学资源转化方案。在大赛执委会的领导与监督下，赛后 30日
内向大赛执委会办公室提交资源转化方案，在计划时间内完成资源转
化工作。大赛资源成果转化清单见表 7。
（一）资源转化的主要内容
1.竞赛样题、试题库。
2.竞赛技能考核评分规则。
3.考核环境描述。
4.竞赛过程视频记录。
5.裁判、专家点评。
6.优秀选手、指导教师访谈。
7.企业人士采访。
8.竞赛设备相关技术资料。
9.竞赛教学用手册、课件等资源。
（二）资源转化基本方案与呈现形式
资源转化成果按照行业标准、契合课程标准、突出技能特色、展
现竞赛优势，形成满足职业教育教学需求、体现先进教学模式、反映
31
职业教育先进水平的共享性职业教育教学资源。资源转化成果包含基
本资源和拓展资源，充分体现本赛项技能考核特点。
1.基本资源基本资源按照风采展示、技能概要、教学单元、教学
整体资源四大模块设置：
（1）风采展示。向大赛执委会提供专家点评视频、优秀选手/指
导教师访谈视频。向大赛执委会提供竞赛过程的全套音视频素材。赛
后即时制作画面精美、伴音动听、播放流畅、时长 15分钟左右的赛
项宣传片，以及时长 10分钟左右的获奖代表队（选手）的风采展示
片。供有影响力的媒体进行播放。
（2）技能概要。包括技能介绍、训练大纲、技能要点、评价指
标等。
（3）教学单元。按任务模块或技能模块组织设置，包括演示文
稿、操作流程演示视频等。
2.拓展资源
在原有竞赛资源转化的基础上，再增加并形成以下成果拓展资
源，拓展资源以反映技能特色为主，应用于各教学与训练环节，支持
技能教学和学习过程，较为成熟的多样性辅助资源，具体再增加并形
成以下成果内容：
（1）建立竞赛样题及试题题库、配分表、评分表，为各学校开
展项目实训提供参考。
32
（2）针对大赛所涉及到的技术技能点，及竞赛过程，邀请企业
专家进行针对性的点评和辅导，指导学生技能培养及相关专业课程的
建设。
（三）资源的转化的方法
将该竞赛项目竞赛内容、竞赛过程及竞赛指导教学等资料，通过
文本、课件、视频等形式，转化成相关资源，在大赛办指定网站上进
行发布，在全国职业院校中进行共享。
（四）预期成果
表 7 大赛资源成果转化清单
资源名称 表现形式 资源数量 资源要求 完成时间
赛项宣传片 视频 600MB 15分钟以上 赛后 30日
风采 展
示
风采展示片 视频 400MB 10分钟以上 赛后 30日
技能介绍技
技能 概 文本、PPT、视 2 视频 10分钟以上，文本、能要点 评价 套
要 频 PPT 赛后 30日格式规范
指标
竞赛设备技
文本 1本 格式规范 赛后 30日
基本 术手册
资源
竞赛教学文
PPT 文本、PPT 1
格式规范，能覆盖设备所
份 赛后 30日
档、 涉及到的技术技能点
教学 资
源
1 能完整展示编程调试完成竞赛成果 视频 份 赛后 30日
后，设备运行的完整过程
关键技术技
视频 600MB 5个技术技能点以上 赛后 30日
能操作讲解
赛题库 文本 1套 样题、赛题、测试要求等 赛后 30日
拓展 优秀选手访谈 视频 1套 获奖选手采访 赛后 30日
资源
优秀指导老师访谈 视频 1套 获奖队伍指导教师采访 赛后 30日
企业人士访谈 视频 1套 企业专业人士采访 赛后 30日
33
（五）资源的技术标准
资源转化成果以文本文档、演示文稿、视频文件、图形/图像素
材和网页型资源等形式呈现，技术标准按照《全国职业院校技能大赛
赛项资源转化工作办法》规定执行。
（六）资源转化的预计完成时间
本赛项资源转化工作由本赛项执委会与赛项承办校负责，于赛后
30日内向大赛执委会办公室提交资源转化方案，半年内完成资源转
化工作。
（七）资源的提交方式与版权
制作完成的资源上传：http://www.chinaskills-jsw.org/大赛网站。
各赛项执委会组织的公开技能比赛，其赛项资源转化成果的版权由技
能大赛执委会和赛项执委会共享。
34全国职业院校技能大赛
竞赛任务书
样题八
赛项名称：生产单元数字化改造
英文名称：Digital transformation of production unit
赛项组别：高等职业教育(师生同赛)
赛项编号：GZ020
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“生产单元数字化改造”赛项（样题八）
选手须知：
1.任务书共 11 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。
3.任务书中只能填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
5.本赛程结束前，请选手自行备份项目程序及文件至“E:\赛位号”文件夹。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
7.大赛提供的部分3D模型、器件手册及相关资料已存储到“E:\资料”文件夹下。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平台参考示意图如图1所示。
图1 竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示意图如图2所示。
图2 联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务1.1 生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1 根据生产工艺流程，绘制生产单元的工艺流程图，并生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.1.2 智能仓储仿真设计
（1）在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局，同时生成平面布局图，以“赛位号+智能仓储布局图”为文件名，并以PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，创建运动属性，添加信号表。
（3）在仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z轴位置运动。
1.1.3 生产单元系统仿真测试
在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。编写PLC和触摸屏程序，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，实现生产单元模型在软件中仿真测试。
（1）生产单元数字孪生模型的驱动接口与外部通信信号建立映射，实现数字孪生系统和PLC的数据交换。
（2）自行设计智能仓储虚拟仿真方案并实施测试，测试内容包括但不限于，通过触摸屏控制智能仓储机器人的X\Y\Z轴的移动，实现指定仓位取放料操作。
任务1.2 生产数据采集方案规划设计
1.2.1 根据生产工艺流程中对数据采集的要求，编制数据采集方案，需明确采集数据内容、智能硬件、通信协议、数据格式和通信链路，以“赛位号+数据采集方案”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.2 根据采集方案，绘制生产单元网络拓扑图，并规划各硬件网络地址，以“赛位号+网络拓扑图（采集）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.3 数据库环境搭建及测试
（1）自行设计数据表格式。
（2）建立仓位、智能视觉、各机器人状态、RFID以及能耗数据变量，通过调试助手工具完成数据库的通信测试。
任务1.3 网络部署方案设计
1.3.1 基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.3.2 能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发送信息的时间和数据长度。
（2）基于网络监控与分析，追溯危险数据来源。
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协议向计算机2发送三条信息（信息内容裁判指定），计算机2获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地址及计算机1发送的数据内容。
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1 生产单元网络搭建
根据生产单元数字化改造方案设计的网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置。
任务2.2 生产单元网络通讯测试
根据生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置，测试网络通讯状态，显示同一局域网下所有网络设备IP地址。
任务2.3 智能网关参数配置与数据采集
2.3.1 根据系统网络结构的规划，完成智能网关的参数配置，使其与SCADA系统建立数据连接。
2.3.2 通过智能网关能够采集生产单元气体流量的实时数据，并在智能网关的组态界面中能实时显示。
任务2.4 智能机器人数据采集
2.4.1 根据生产单元数字化改造计划，按照工艺流程，对智能机器人、触摸屏进行程序的编写和调试。
2.4.2 通过触摸屏监控设备相关数据，包括智能机器人各个轴的数据、机器人的状态、机器人的模式等，使数据可视化。
任务2.5 RFID设备安装与数据采集
2.5.1 完成RFID读写器的安装与接线；
2.5.2 RFID读写器电源指示灯显示常亮，将托盘放置RFID读写区域，RFID读写器显示工件信息。
2.5.3 编写PLC与触摸屏程序，操作触摸屏实现RFID读写器信息的读取和写入，并将工件信息显示到触摸屏上。工件信息编码规则如表1所示
表1：工件信息编码规则
工件信息编码规则
数组 数组1 数组2 数组3 数组4 数组5 数组6
名称 场次 工件1信息 工件2信息 工件3信息 仓位号 零件状态
参数 01 02 03 04 05 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 01 02 03 04 .... 01：待装配 02：装配合格 03：装配不合格
任务2.6 防火墙配置与安全策略设置
2.6.1 通过防火墙管理界面，将其GE1端口配置为外网接口、GE2端口配置为内网接口、GE3端口配置为MES系统端口。
2.6.2 配置防火墙安全策略，实现外网设备通过外网接口不能访问MES系统，MES系统通过内网接口能够访问外网设备。
任务三：生产单元功能开发与测试（30%）
任务3.1 智能仓储功能开发与测试
3.1.1 智能仓储入库功能调试
（1）编写智能仓储PLC和触摸屏程序，通过触摸屏复位按钮完成各轴回原点操作。
（2）手动依次将3个载有不同工件的托盘放至入库信息读写位，通过触摸屏输入工件信息，RFID读写器将工件信息写入到工件托盘中。工件信息编码规则如表1所示。
表1：工件信息编码规则
托盘信息编码规则
数组 数组1 数组2 数组3 数组4 数组5 数组6
名称 场次 工件1信息 工件2信息 工件3信息 仓位号 零件状态
参数 01 02 03 04 05 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 01 02 03 04 .... 01：待装配 02：装配合格 03：装配不合格
（3）通过触摸屏控制机器人运动，将写入工件信息的物料托盘分别运送至3号仓位（第一行第三列）、7号仓位（第二行第二列）、5号仓位（第一行第五列），相应仓位指示灯亮白色。
3.1.2 仓储盘库功能调试
编写PLC和触摸屏程序，通过触摸屏盘点管理界面下发仓位盘点指令，机器人通过RFID读取仓位中托盘工件信息，根据工件种类排列（工件1放置第一列，工件2放置第二列，工件3放置第三列），依次对仓位进行盘点，并将仓位信息实时同步到触摸屏盘点管理界面。
任务3.2 AMR自主移动机器人工作站功能开发
3.2.1 编写PLC和触摸屏程序，手动将装有工件的托盘放置到AMR自主移动机器人上，在触摸屏上输入当前导航点（入库信息读写位）和目标导航点（智能视觉区），点击“出库转运”按钮，AMR自主移动机器人将装有工件的托盘转运至智能视觉区。
3.2.2 编写PLC和触摸屏程序，在触摸屏点击“托盘传输智能视觉区”按钮，将AMR自主移动机器人上装有工件的托盘传输到智能视觉区的检测位置。
3.2.3 编写智能视觉程序，对工件进行颜色、尺寸、位置、形状的检测识别，识别结果显示于触摸屏上，机器人抓取工件物料放至暂存区。
任务四： 生产单元信息化技术集成(10%)
任务4.1 WMS系统的信息化集成
4.1.1 完成WMS系统的部署和配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.1.2 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的报警界面，实时显示智能仓储系统的报警状态（伺服过载、伺服通讯异常、RFID通讯异常、触摸屏通讯异常、超限位）。
4.1.3 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的盘点管理界面下发盘点指令，依次对各仓位进行盘点，并将仓位信息实时同步到WMS系统的盘点管理界面。
任务4.2 SCADA系统信息化集成
4.2.1 SCADA系统配置和界面制作，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2 完成SCADA系统智能装配的智能机器人数据监控界面制作，手动操作智能机器人，SCADA系统工业机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.2.3 完成SCADA系统智能仓库的RFID界面制作，实时显示RFID系统读取或写入的信息。
任务4.3 MES系统的信息化集成
4.3.1 完成MES系统配置和变量解析，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2 完成MES系统的智能机器人信息界面数据的变量解析，手动操作智能机器人，MES系统的智能机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.3.3 完成MES系统的智能机器人监控界面数据的变量解析，实时显示智能机器人的运行速度、运行模式和报警状态。
任务五：生产单元运行生产（15%）
任务5.1 基于MES系统的生产与管控
根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。
任务5.2 基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、RFID等相关数据，并在MES看板中显示。
5.2.1 看板显示设备状态
（1）实时显示智能仓储状态。
（2）实时显示智能机器人设备状态。
5.2.2 看板显示仓位管理状态
（1）实时显示看板显示仓位信息。
（2）看板显示工件信息跟踪，实时跟踪工件状态信息。
任务5.3 数字孪生系统虚实联动
在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局。在提供的虚拟仿真软件中，完善智能机器人、智能仓储、AMR自主移动机器人、智能装配和智能视觉区动作属性。
虚拟工作站系统各部分位置应与实物布局有一定对应关系。
测试要求如下：
（1）基于生产单元数字孪生系统开放的通信协议，在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。
（2）基于MES系统的生产与管控，生产任务执行过程中，通过实时数据采集和数字孪生软件，实现虚实联动。
任务六：生产单元数据应用（10%）
任务6.1 根据4个以上生产订单的生产结果，完成智能网关配置并制作产品检验统计界面，实时统计和计算本次生产订单的订单号、各物料所用数量和装配质量结果（合格/不合格）。
订单号 件1数量 件2数量 件3数量 装配质量结果
1
任务6.2 完成智能网关配置并开发AMR自主移动机器人统计界面，根据4个以上生产订单的AMR自主移动机器人运行速度和时间，生成柱状图，根据订单运行时间计算下次AMR自主移动机器人运行速度，并进行优化，提升工作效率。
任务6.3 完成智能网关配置并设计智能仓储电机运行统计界面，根据生产订单电机运行时间，生成曲线图，根据电机运行时间和电机轴承寿命阈值计算电机下次更换轴承的时间。
任务七：生产单元改造方案自评估(5%)
根据生产单元的数字化改造过程，完成生产单元数字化改造评估总结（含：1.数字化单元改造设计的思路和特点；2.设计方案解决的关键技术问题；3.本单元数字化改造后的性能提升等内容）,以PDF版本保存《生产单元数字化改造评估总结报告》在“E:\赛位号”文件夹下。
任务八：职业素养(5%)
考查选手操作过程中的安全规范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择工具，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
任务要求如下：
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫。
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整规整等。
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等。
4.操作的安全规范。
5.着装规范。
6.资料归档完整。
7.现场工作纪律。
8.完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。全国职业院校技能大赛
竞赛任务书
样题三
赛项名称：生产单元数字化改造
英文名称：Digital transformation of production units
赛项组别：高等职业教育(师生同赛)
赛项编号：GZ020
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“生产单元数字化改造”赛项（样题三）
选手须知：
1.任务书共 11 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。
3.任务书中只能填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
5.本赛程结束前，请选手自行备份项目程序及文件至“E:\赛位号”文件夹。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
7.大赛提供的部分3D模型、器件手册及相关资料已存储到“E:\资料”文件夹下。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平台参考示意图如图1所示。
图1 竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示意图如图2所示。
图2 联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务1.1 生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1 根据生产工艺流程，绘制生产单元的工艺流程图，并生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.1.2 智能仓储仿真设计
（1）在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局，同时生成平面布局图，以“赛位号+智能仓储布局图”为文件名，并以PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，创建运动属性，添加信号表。
（3）在仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z轴位置运动。
1.1.3 生产单元系统仿真测试
在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。编写PLC和触摸屏程序，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，实现生产单元模型在软件中仿真测试。
（1）生产单元数字孪生模型的驱动接口与外部通信信号建立映射，实现数字孪生系统和PLC的数据交换。
（2）自行设计智能仓储虚拟仿真方案并实施测试，测试内容包括但不限于，通过触摸屏控制智能仓储机器人的X\Y\Z轴的移动，实现指定仓位取放料操作。
任务1.2 生产数据采集方案规划设计
1.2.1 根据生产工艺流程中对数据采集的要求，编制数据采集方案，需明确采集数据内容、智能硬件、通信协议、数据格式和通信链路，以“赛位号+数据采集方案”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.2 根据采集方案，绘制生产单元网络拓扑图，并规划各硬件网络地址，以“赛位号+网络拓扑图（采集）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.3 数据库环境搭建及测试
（1）自行设计数据表格式。
（2）建立仓位、智能视觉、各机器人状态、RFID以及能耗数据变量，通过调试助手工具完成数据库的通信测试。
任务1.3 网络部署方案设计
1.3.1 基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.3.2 能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发送信息的时间和数据长度。
（2）基于网络监控与分析，追溯危险数据来源。
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协议向计算机2发送三条信息（信息内容裁判指定），计算机2获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地址及计算机1发送的数据内容。
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1 生产单元网络搭建
根据生产单元数字化改造方案设计的网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置。
任务2.2 生产单元网络通讯测试
根据生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置，测试网络通讯状态，显示同一局域网下所有网络设备IP地址。
任务2.3 智能网关参数配置与数据采集
2.3.1根据系统网络结构的规划，完成智能网关的参数配置，使其与SCADA系统建立数据连接。
2.3.2通过智能网关能够采集生产单元电能的实时数据，并在智能网关的组态界面中能实时显示。
任务2.4 智能仓储数据采集
2.4.1根据生产单元数字化改造计划，按照工艺流程，对智能仓储、SCADA系统进行程序的编写和调试。
2.4.2编写SCADA系统界面与PLC通讯，通过SCADA系统，远程监控设备相关数据，包括机器人各个轴的运行状态、仓库传感器状态等，实现数据可视化。
任务2.5 构建AMR自主移动机器人环境地图
2.5.1 在AMR自主移动机器人建图工具中，根据参考工艺流程控制其在竞赛单元场地运动，构建环境地图。
2.5.2 智能仓储第一列处为8号接驳点，智能仓储第二列处为7号接驳点，智能仓储第三列处为6号接驳点，智能仓储第四列处为5号接驳点，智能仓储第五列处为4号接驳点，智能仓储入库信息读写位处为3号接驳点，起始点处为1号，智能视觉区为2号接驳点。在环境地图中设置导航点，设置合理的“起始点”(导航点1)；在“智能仓储”第4列出库点附近设置合理的导航点(导航点5)；在“智能视觉区”的上料区一侧，设置合理的导航点(导航点2)。
2.5.3 测试AMR自主移动机器人的自主导航功能，在建图工具操作界面中，利用“坐标导航”功能，控制移动机器人自主地从导航点1移动至导航点5。
任务2.6 防火墙配置与安全策略设置
2.6.1 通过防火墙管理界面，将其GE2端口配置为外网接口、GE1端口配置为内网接口、GE3端口配置为SCADA系统端口。
2.6.2 配置防火墙安全策略，实现外网设备通过外网接口不能访问SCADA系统，SCADA系统通过内网接口能够访问外网设备。
任务三：生产单元功能开发与测试（30%）
任务3.1 智能仓储功能开发与测试
3.1.1 智能仓储区机器人各轴功能调试
（1）进行PLC程序编写与调试，通过触摸屏控制机器人各轴正反方向运动，并实时显示其位置信息。
（2）通过触摸屏手动控制机器人X轴、Y轴和Z轴的正反向运动，到达各轴对应方向的限位时，该轴自动停止运动。
3.1.2 智能仓储入库功能调试
能够实现智能仓储的基本运动控制和状态显示，包含机器人各轴的复位、停止功能，显示机器人各轴的运行状态、限位和原点传感器状态、以及实时位置，显示智能仓储中有无托盘信息。
测试要求如下：
（1）编写智能仓储PLC和触摸屏程序，通过触摸屏中复位按钮完成各轴回原点操作。
（2）手动将载有工件的托盘放至入库信息读写位，通过触摸屏输入工件信息，RFID读写器将工件信息写入到工件托盘中。工件信息编码规则如表1所示。
托盘信息编码规则
数组 数组1 数组2 数组3 数组4 数组5 数组6
名称 场次 工件1信息 工件2信息 工件3信息 仓位号 零件状态
参数 01 02 03 04 05 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 01 02 03 04 .... 01：待装配 02：装配合格 03：装配不合格
表1：工件信息编码规则
（3）通过触摸屏控制机器人运动，将写入工件信息的物料托盘运送至4号仓位（第一行第四列），到位后仓位指示灯亮白色，运行过程中，触摸屏界面上实时显示机器人和仓位数据变化（包含机器人各轴的运行状态、限位和原点传感器状态、以及实时位置，显示智能仓储中有无托盘信息）。
3.1.3 智能仓储移库功能调试
（1）手动在1号仓位(第一行第一列)，放置一个空托盘。
（2）在触摸屏上输入当前仓位（1号仓位）和目标仓位（8号仓位），点击“移库”按钮，机器人将1号仓位的空托盘取出，放置于8号仓位(第二行第三列)。
任务3.2 智能装配功能开发与测试
3.2.1 在触摸屏上点击按钮，启动智能机器人，观察界面上机器人运行速度、坐标等数据变化状态。
3.2.2 启动传输检测模块，参赛选手依次手动放入托盘，托盘中分别放置件1、件2和件3各1个工件，位置随机放置。
3.2.3 编写PLC与智能视觉程序，将智能视觉坐标系转换成机器人坐标系，通过触摸屏显示机器人坐标系中抓取工件坐标值，把识别结果传输给PLC。
3.2.4 PLC传输智能视觉识别的数据给智能机器人（颜色、种类、工件坐标），智能机器人根据PLC传输的数据，抓取识别后的工件，智能机器人将抓取工件，放置到装配检测区然后回到原位。
3.2.5 在智能机器人运行过程中，通过触发安全光栅，实现智能机器人暂停功能。
3.2.6 编写PLC与智能机器人程序，在触摸屏显示，智能机器人状态分为待机、运行、抓取错误等状态。
任务四： 生产单元信息化技术集成(10%)
任务4.1 WMS系统的信息化集成
4.1.1 完成WMS系统的部署和配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.1.2 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的产品入库界面，根据裁判要求，控制机器人自动进行3个指定仓位的产品入库。
4.1.3 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的盘点管理界面下发仓位排序盘点指令，机器人依次对各仓位进行盘点，根据仓位号由小到大排序，并将仓位信息实时同步到WMS系统的盘点管理界面。
任务4.2 SCADA系统信息化集成
4.2.1 SCADA系统配置和界面制作，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2 完成SCADA系统智能装配工作站的智能机器人监控界面，并实时显示智能机器人的运行速度、运行模式和报警状态。
4.2.3 完成SCADA系统智能装配工作站的装配流程监控界面制作，并实时显示智能装配工作站的装配步骤、装配合格数量和装配不合格数量。
任务4.3 MES系统的信息化集成
4.3.1 完成MES系统配置和变量解析，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2 完成MES系统的产品出库界面数据的变量解析，通过制作MES产品出库界面，选择出库信息，控制机器人自动进行指定产品出库。
4.3.3 完成MES系统中AMR自主移动机器人运行界面数据的变量解析，实时显示AMR自主移动机器人的电池电量、当前坐标X、当前坐标Y、旋转角度、运行模式、充电状态等当前状态。
任务五：生产单元运行生产（15%）
任务5.1 基于MES系统的生产与管控
根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。
任务5.2 基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、RFID等相关数据，并在MES看板中显示。
5.2.1 看板显示设备状态
（1）实时显示AMR自主移动机器人状态。
（2）实时显示智能仓储设备状态。
5.2.2 看板显示仓位管理状态
（1）实时显示看板显示仓位信息。
（2）看板显示工件信息跟踪，实时跟踪工件状态信息。
任务5.3 数字孪生系统虚实联动
在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局。在提供的虚拟仿真软件中，完善智能机器人、智能仓储、AMR自主移动机器人、智能装配和智能视觉区动作属性。
虚拟工作站系统各部分位置应与实物布局有一定对应关系。
测试要求如下：
（1）基于生产单元数字孪生系统开放的通信协议，在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。
（2）基于MES系统的生产与管控，生产任务执行过程中，通过实时数据采集和数字孪生软件，实现虚实联动。
任务六：生产单元数据应用（10%）
任务6.1 根据4个以上生产订单的生产结果，完成智能网关配置并制作产品检验统计界面，实时统计和计算本次生产订单的订单号、各物料所用数量和装配质量结果（合格/不合格）。
订单号 件1数量 件2数量 件3数量 装配质量结果
1
任务6.2 完成智能网关配置并开发AMR自主移动机器人统计界面，根据4个以上生产订单的AMR自主移动机器人运行速度和时间，生成柱状图，根据订单运行时间计算下次AMR自主移动机器人运行速度，并进行优化，提升工作效率。
任务6.3 完成智能网关配置并设计自主移动机器人电量管理界面，根据生产订单的自主移动机器人用电量，生成曲线图，根据订单运行时间计算下次自主移动机器人充电时间。
任务七：生产单元改造方案自评估(5%)
根据生产单元的数字化改造过程，完成生产单元数字化改造评估总结（含：1.数字化单元改造设计的思路和特点；2.设计方案解决的关键技术问题；3.本单元数字化改造后的性能提升等内容）,以PDF版本保存《生产单元数字化改造评估总结报告》在“E:\赛位号”文件夹下。
任务八：职业素养(5%)
考查选手操作过程中的安全规范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择工具，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
任务要求如下：
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫。
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整规整等。
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等。
4.操作的安全规范。
5.着装规范。
6.资料归档完整。
7.现场工作纪律。
8.完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。全国职业院校技能大赛
竞赛任务书
样题四
赛项名称：生产单元数字化改造
英文名称：Digital transformation of production unit
赛项组别：高等职业教育(师生同赛)
赛项编号：GZ020
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“生产单元数字化改造”赛项（样题四）
选手须知：
1.任务书共 11 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。
3.任务书中只能填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
5.本赛程结束前，请选手自行备份项目程序及文件至“E:\赛位号”文件夹。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
7.大赛提供的部分3D模型、器件手册及相关资料已存储到“E:\资料”文件夹下。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平台参考示意图如图1所示。
图1 竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示意图如图2所示。
图2 联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务1.1 生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1 根据生产工艺流程，绘制生产单元的工艺流程图，并生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.1.2 智能仓储仿真设计
（1）在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局，同时生成平面布局图，以“赛位号+智能仓储布局图”为文件名，并以PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，创建运动属性，添加信号表。
（3）在仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z轴位置运动。
1.1.3 生产单元系统仿真测试
在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。编写PLC和触摸屏程序，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，实现生产单元模型在软件中仿真测试。
（1）生产单元数字孪生模型的驱动接口与外部通信信号建立映射，实现数字孪生系统和PLC的数据交换。
（2）自行设计智能仓储虚拟仿真方案并实施测试，测试内容包括但不限于，通过触摸屏控制智能仓储机器人的X\Y\Z轴的移动，实现指定仓位取放料操作。
任务1.2 生产数据采集方案规划设计
1.2.1 根据生产工艺流程中对数据采集的要求，编制数据采集方案，需明确采集数据内容、智能硬件、通信协议、数据格式和通信链路，以“赛位号+数据采集方案”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.2 根据采集方案，绘制生产单元网络拓扑图，并规划各硬件网络地址，以“赛位号+网络拓扑图（采集）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.3 数据库环境搭建及测试
（1）自行设计数据表格式。
（2）建立仓位、智能视觉、各机器人状态、RFID以及能耗数据变量，通过调试助手工具完成数据库的通信测试。
任务1.3 网络部署方案设计
1.3.1 基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.3.2 能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发送信息的时间和数据长度。
（2）基于网络监控与分析，追溯危险数据来源。
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协议向计算机2发送三条信息（信息内容裁判指定），计算机2获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地址及计算机1发送的数据内容。
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1 生产单元网络搭建
根据生产单元数字化改造方案设计的网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置。
任务2.2 生产单元网络通讯测试
根据生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置，测试网络通讯状态，显示同一局域网下所有网络设备IP地址。
任务2.3 智能网关参数配置与数据采集
2.3.1 根据系统网络结构的规划，完成智能网关的参数配置，使其与SCADA系统建立数据连接。
2.3.2 通过智能网关能够采集生产单元电能的实时数据，并在智能网关的组态界面中能实时显示。
任务2.4 构建AMR自主移动机器人环境地图
2.4.1 在AMR自主移动机器人建图工具中，根据参考工艺流程控制其在竞赛单元场地运动，构建环境地图。
2.4.2 智能仓储第一列处为3号接驳点，智能仓储第二列处为4号接驳点，智能仓储第三列处为5号接驳点，智能仓储第四列处为6号接驳点，智能仓储第五列处为7号接驳点，智能仓储入库信息读写位处为8号接驳点，起始点处为1号，智能视觉区为2号接驳点。在环境地图中设置导航点，设置合理的“起始点” (导航点 1)；在“智能仓储”第5列出库点附近设置合理的导航点 (导航点5)；在“智能视觉区”的上料区一侧，设置合理的导航点(导航点2)。
2.4.3 测试AMR自主移动机器人的自主导航功能，在建图工具操作界面中，利用“坐标导航”功能，控制移动机器人自主地从导航点8移动至导航点2。
任务2.5 智能视觉信息采集
2.5.1 智能视觉安装及网络系统的连接
（1）安装智能视觉支架及智能视觉。
（2）连接相机的电源线、通信线。
测试要求如下：
启动智能视觉编程软件，实时显示智能视觉图像，调整智能视觉焦距和曝光支架至合适位置。
2.5.2 光源控制设定
编写PLC和触摸屏程序，控制光源关闭与打开，确保在光源打开的状态下，智能视觉均能够稳定、清晰地摄取图像信号。
测试要求如下：
（1）在触摸屏上设计“光源控制”按钮，点击“光源控制”按钮控制光源的打开与关闭。
（2）在智能视觉软件中能够实时查看智能视觉下方托盘中工件的图像，要求工件图像清晰。
任务2.6 防火墙配置与安全策略设置
2.6.1 通过防火墙管理界面，将其GE1端口配置为MES系统端口、GE2端口配置为内网接口、GE3端口配置为外网接口。
2.6.2 配置防火墙安全策略，实现外网设备通过外网接口不能访问MES系统，MES系统通过内网接口能够访问外网设备。
任务三：生产单元功能开发与测试（30%）
任务3.1 生产单元总控功能开发
3.1.1 编写PLC和触摸屏程序，在触摸屏上选取装配工件所对应的3个仓位号，依次进行智能仓储出库。
3.1.2 编写PLC和触摸屏程序，将智能仓储出库工件通过AMR自主移动机器人依次转运至智能视觉区。
3.1.3 编写PLC、触摸屏和智能视觉程序，智能视觉对工件进行颜色、尺寸、位置、形状的检测识别，PLC经过处理，传输智能视觉识别的数据给智能机器人。
3.1.4 编写智能机器人和PLC程序，智能机器人抓取工件物料放至暂存区，3种零件齐套后，工业机器人完成联接器装配。
3.1.5 编写PLC和智能机器人程序，对装配完成的成品进行测量，测量完成后将联接器放回托盘，通过RFID进行工件信息的更新写入。
3.1.6 通过AMR自主移动机器人转运至智能仓储区，完成联接器的入库。
任务四： 生产单元信息化技术集成(10%)
任务4.1 WMS系统的信息化集成
4.1.1 完成WMS系统的部署和配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.1.2 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的库存报警界面，自动生成每类产品的库存数量，当库存数量到达库存上限的阈值进行库存上限报警。
4.1.3 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的库存报警界面，自动生成每类产品的库存数量，当库存数量到达库存下限的阈值进行库存上限报警。
任务4.2 SCADA系统信息化集成
4.2.1 SCADA系统配置和界面制作，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2 完成SCADA系统智能装配的智能机器人数据监控界面制作，手动操作智能机器人，SCADA系统工业机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.2.3 完成SCADA系统智能装配工作站的装配流程监控界面制作，并实时显示智能装配工作站的装配步骤、装配合格数量和装配不合格数量。
任务4.3 MES系统的信息化集成
4.3.1 完成MES系统配置和变量解析，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2 完成MES系统的智能机器人信息界面数据的变量解析，手动操作智能机器人，MES系统的智能机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.3.3 完成MES系统中盘点管理界面数据的变量解析，通过MES系统的盘点管理界面下发仓位排序盘点指令，机器人依次对各仓位进行盘点，根据仓位号由低到高排序，托盘优先存放仓位号小的仓位，并将仓位信息实时同步到MES系统的盘点管理界面。
任务五：生产单元运行生产（15%）
任务5.1 基于MES系统的生产与管控
根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。
任务5.2 基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、RFID等相关数据，并在MES看板中显示。
5.2.1 看板显示设备状态
（1）实时显示智能仓储状态。
（2）实时显示智能机器人设备状态。
5.2.2 看板显示仓位管理状态
（1）实时显示看板显示仓位信息。
（2）看板显示工件信息跟踪，实时跟踪工件状态信息。
任务5.3 数字孪生系统虚实联动
在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局。在提供的虚拟仿真软件中，完善智能机器人、智能仓储、AMR自主移动机器人、智能装配和智能视觉区动作属性。
虚拟工作站系统各部分位置应与实物布局有一定对应关系。
测试要求如下：
（1）基于生产单元数字孪生系统开放的通信协议，在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。
（2）基于MES系统的生产与管控，生产任务执行过程中，通过实时数据采集和数字孪生软件，实现虚实联动。
任务六：生产单元数据应用（10%）
任务6.1 根据4个以上生产订单的生产结果，完成智能网关配置并制作产品检验统计界面，实时统计和计算本次生产订单的订单号、各物料所用数量和装配质量结果（合格/不合格）。
订单号 件1数量 件2数量 件3数量 装配质量结果
1
任务6.2 完成智能网关配置并设计自主移动机器人电量管理界面，根据生产订单的自主移动机器人用电量，生成曲线图，根据订单运行时间计算下次自主移动机器人充电时间。
任务6.3 完成智能网关配置并设计智能仓储统计界面，根据生产订单的出入库时间，生产柱状图，根据订单运行时间计算下一次智能仓储的出入库速度，并进行优化，提升工作效率。
任务七：生产单元改造方案自评估(5%)
根据生产单元的数字化改造过程，完成生产单元数字化改造评估总结（含：1.数字化单元改造设计的思路和特点；2.设计方案解决的关键技术问题；3.本单元数字化改造后的性能提升等内容）,以PDF版本保存《生产单元数字化改造评估总结报告》在“E:\赛位号”文件夹下。
任务八：职业素养(5%)
考查选手操作过程中的安全规范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择工具，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
任务要求如下：
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫。
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整规整等。
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等。
4.操作的安全规范。
5.着装规范。
6.资料归档完整。
7.现场工作纪律。
8.完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。全国职业院校技能大赛
竞赛任务书
样题五
赛项名称：生产单元数字化改造
英文名称：Digital transformation of production unit
赛项组别：高等职业教育(师生同赛)
赛项编号：GZ020
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“生产单元数字化改造”赛项（样题五）
选手须知：
1.任务书共 11 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。
3.任务书中只能填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
5.本赛程结束前，请选手自行备份项目程序及文件至“E:\赛位号”文件夹。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
7.大赛提供的部分3D模型、器件手册及相关资料已存储到“E:\资料”文件夹下。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平台参考示意图如图1所示。
图1 竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示意图如图2所示。
图2 联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务1.1 生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1 根据生产工艺流程，绘制生产单元的工艺流程图，并生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.1.2 智能仓储仿真设计
（1）在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局，同时生成平面布局图，以“赛位号+智能仓储布局图”为文件名，并以PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，创建运动属性，添加信号表。
（3）在仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z轴位置运动。
1.1.3 生产单元系统仿真测试
在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。编写PLC和触摸屏程序，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，实现生产单元模型在软件中仿真测试。
（1）生产单元数字孪生模型的驱动接口与外部通信信号建立映射，实现数字孪生系统和PLC的数据交换。
（2）自行设计智能仓储虚拟仿真方案并实施测试，测试内容包括但不限于，通过触摸屏控制智能仓储机器人的X\Y\Z轴的移动，实现指定仓位取放料操作。
任务1.2 生产数据采集方案规划设计
1.2.1 根据生产工艺流程中对数据采集的要求，编制数据采集方案，需明确采集数据内容、智能硬件、通信协议、数据格式和通信链路，以“赛位号+数据采集方案”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.2 根据采集方案，绘制生产单元网络拓扑图，并规划各硬件网络地址，以“赛位号+网络拓扑图（采集）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.3 数据库环境搭建及测试
（1）自行设计数据表格式。
（2）建立仓位、智能视觉、各机器人状态、RFID以及能耗数据变量，通过调试助手工具完成数据库的通信测试。
任务1.3 网络部署方案设计
1.3.1 基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.3.2 能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发送信息的时间和数据长度。
（2）基于网络监控与分析，追溯危险数据来源。
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协议向计算机2发送三条信息（信息内容裁判指定），计算机2获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地址及计算机1发送的数据内容。
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1 生产单元网络搭建
根据生产单元数字化改造方案设计的网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置。
任务2.2 生产单元网络通讯测试
根据生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置，测试网络通讯状态，显示同一局域网下所有网络设备IP地址。
任务2.3 智能网关参数配置与数据采集
2.3.1 根据系统网络结构的规划，完成智能网关的参数配置，使其与SCADA系统建立数据连接。
2.3.2 通过智能网关能够采集生产单元气体流量的实时数据，并在智能网关的组态界面中能实时显示。
任务2.4 智能仓储采集
2.4.1 根据生产单元数字化改造计划，按照工艺流程，对智能仓储、SCADA系统进行程序的编写和调试。
2.4.2编写SCADA系统界面与PLC通讯，通过SCADA系统，在远程监控设备相关数据，包括机器人各个轴的运行状态、仓库传感器状态等，使数据可视化。
任务2.5 智能视觉信息采集
2.5.1 智能视觉安装及网络系统的连接
（1）安装智能视觉支架及智能视觉。
（2）连接相机的电源线、通信线。
测试要求如下：
启动智能视觉编程软件，实时显示智能视觉图像，调整智能视觉焦距和曝光支架至合适位置。
2.5.2 光源控制设定
编写PLC和触摸屏程序，控制光源关闭与打开，确保在光源打开的状态下，智能视觉均能够稳定、清晰地摄取图像信号。
测试要求如下：
（1）在触摸屏上设计“光源控制”按钮，点击“光源控制”按钮控制光源的打开与关闭。
（2）在智能视觉软件中能够实时查看智能视觉下方托盘中工件的图像，要求工件图像清晰。
任务2.6 防火墙配置与安全策略设置
2.6.1 通过防火墙管理界面，将其GE1端口配置为外网接口、GE2端口配置为内网接口、GE3端口配置为SCADA系统端口。
2.6.2 配置防火墙安全策略，实现外网设备通过外网接口不能访问SCADA系统，SCADA系统通过内网接口能够访问外网设备。
任务三：生产单元功能开发与测试（30%）
任务3.1 智能装配区功能开发与测试
3.1.1 手动分别将各1个件1、件2和件3放置工件暂存区对应位置。
3.1.2 编写PLC和机器人程序，依次完成工件的装配。
3.1.3 编写PLC和机器人程序，对装配完成的成品进行测量。
3.1.4 编写PLC和机器人程序，将检测完成的成品放置到装配检测区成品库中。
任务3.2 智能仓储功能开发与测试
3.2.1 智能仓储区机器人各轴功能调试
（1）进行PLC程序编写与调试，通过触摸屏控制机器人各轴正反方向运动，并实时显示其位置信息。
（2）通过触摸屏手动控制机器人X轴、Y轴和Z轴的正反向运动，到达各轴对应方向的限位时，该轴自动停止运动。
3.2.2 智能仓储入库功能调试
能够实现智能仓储的基本运动控制和状态显示，包含机器人各轴的复位、停止功能，显示机器人各轴的运行状态、限位和原点传感器状态、以及实时位置，显示智能仓储中有无托盘信息。
测试要求如下：
（1）编写智能仓储PLC和触摸屏程序，通过触摸屏中复位按钮完成各轴回原点操作。
（2）手动将载有工件的托盘放至入库信息读写位，通过触摸屏输入工件信息，RFID读写器将工件信息写入到工件托盘中。工件信息编码规则如表1所示。
托盘信息编码规则
数组 数组1 数组2 数组3 数组4 数组5 数组6
名称 场次 工件1信息 工件2信息 工件3信息 仓位号 零件状态
参数 01 02 03 04 05 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 01 02 03 04 .... 01：待装配 02：装配合格 03：装配不合格
表1：工件信息编码规则
（3）通过触摸屏控制机器人运动，将写入工件信息的物料托盘运送至11号仓位（第三行第一列），到位后仓位指示灯亮白色，运行过程中，触摸屏界面上实时显示机器人和仓位数据变化（包含机器人各轴的运行状态、限位和原点传感器状态、以及实时位置，显示智能仓储中有无托盘信息）。
任务四： 生产单元信息化技术集成(10%)
任务4.1 WMS系统的信息化集成
4.1.1 完成WMS系统的部署和配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.1.2 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的产品入库界面界面，完成指定产品的入库。
4.1.3 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的产品出库界面界面，完成指定产品的出库。
任务4.2 SCADA系统信息化集成
4.2.1 SCADA系统配置和界面制作，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2 制作SCADA系统智能装配的智能机器人数据监控界面，手动操作智能机器人，SCADA系统工业机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.2.3 完成SCADA系统智能装配工作站的RFID监控界面制作，并实时显示RFID系统读取或写入的信息。
任务4.3 MES系统的信息化集成
4.3.1 完成MES系统配置和变量解析，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2 完成MES系统的智能装配工作站的RFID监控界面的变量解析，并实时显示RFID系统读取或写入的信息。
4.3.3 完成MES系统中AMR自主移动机器人运行界面数据的变量解析，实时显示AMR自主移动机器人的电池电量、当前坐标X、当前坐标Y、旋转角度、运行模式、充电状态等当前状态。
任务五：生产单元运行生产（15%）
任务5.1 基于MES系统的生产与管控
根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。
任务5.2 基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、RFID等相关数据，并在MES看板中显示。
5.2.1 看板显示设备状态
（1）实时显示AMR自主移动机器人状态。
（2）实时显示智能仓储设备状态。
5.2.2 看板显示仓位管理状态
（1）实时显示看板显示仓位信息。
（2）看板显示工件信息跟踪，实时跟踪工件状态信息。
任务5.3 数字孪生系统虚实联动
在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局。在提供的虚拟仿真软件中，完善智能机器人、智能仓储、AMR自主移动机器人、智能装配和智能视觉区动作属性。
虚拟工作站系统各部分位置应与实物布局有一定对应关系。
测试要求如下：
（1）基于生产单元数字孪生系统开放的通信协议，在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。
（2）基于MES系统的生产与管控，生产任务执行过程中，通过实时数据采集和数字孪生软件，实现虚实联动。
任务六：生产单元数据应用（10%）
任务6.1 根据4个以上生产订单的生产结果，完成智能网关配置并制作产品检验统计界面，实时统计和计算本次生产订单的订单号、各物料所用数量和装配质量结果（合格/不合格）。
订单号 件1数量 件2数量 件3数量 装配质量结果
1
任务6.2 完成智能网关配置并开发AMR自主移动机器人统计界面，根据4个以上生产订单的AMR自主移动机器人运行速度和时间，生成柱状图，根据订单运行时间计算下次AMR自主移动机器人运行速度，并进行优化，提升工作效率。
任务6.3 完成智能网关配置并设计自主移动机器人电量管理界面，根据生产订单的自主移动机器人用电量，生成曲线图，根据订单运行时间计算下次自主移动机器人充电时间。
任务七：生产单元改造方案自评估(5%)
根据生产单元的数字化改造过程，完成生产单元数字化改造评估总结（含：1.数字化单元改造设计的思路和特点；2.设计方案解决的关键技术问题；3.本单元数字化改造后的性能提升等内容）,以PDF版本保存《生产单元数字化改造评估总结报告》在“E:\赛位号”文件夹下。
任务八：职业素养(5%)
考查选手操作过程中的安全规范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择工具，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
任务要求如下：
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫。
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整规整等。
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等。
4.操作的安全规范。
5.着装规范。
6.资料归档完整。
7.现场工作纪律。
8.完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。全国职业院校技能大赛
竞赛任务书
样题九
赛项名称：生产单元数字化改造
英文名称：Digital transformation of production unit
赛项组别：高等职业教育(师生同赛)
赛项编号：GZ020
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“生产单元数字化改造”赛项（样题九）
选手须知：
1.任务书共 10 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。
3.任务书中只能填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
5.本赛程结束前，请选手自行备份项目程序及文件至“E:\赛位号”文件夹。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
7.大赛提供的部分3D模型、器件手册及相关资料已存储到“E:\资料”文件夹下。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平台参考示意图如图1所示。
图1 竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示意图如图2所示。
图2 联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务1.1 生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1 根据生产工艺流程，绘制生产单元的工艺流程图，并生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.1.2 智能仓储仿真设计
（1）在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局，同时生成平面布局图，以“赛位号+智能仓储布局图”为文件名，并以PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，创建运动属性，添加信号表。
（3）在仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z轴位置运动。
1.1.3 生产单元系统仿真测试
在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。编写PLC和触摸屏程序，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，实现生产单元模型在软件中仿真测试。
（1）生产单元数字孪生模型的驱动接口与外部通信信号建立映射，实现数字孪生系统和PLC的数据交换。
（2）自行设计智能仓储虚拟仿真方案并实施测试，测试内容包括但不限于，通过触摸屏控制智能仓储机器人的X\Y\Z轴的移动，实现指定仓位取放料操作。
任务1.2 生产数据采集方案规划设计
1.2.1 根据生产工艺流程中对数据采集的要求，编制数据采集方案，需明确采集数据内容、智能硬件、通信协议、数据格式和通信链路，以“赛位号+数据采集方案”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.2 根据采集方案，绘制生产单元网络拓扑图，并规划各硬件网络地址，以“赛位号+网络拓扑图（采集）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.3 数据库环境搭建及测试
（1）自行设计数据表格式。
（2）建立仓位、智能视觉、各机器人状态、RFID以及能耗数据变量，通过调试助手工具完成数据库的通信测试。
任务1.3 网络部署方案设计
1.3.1 基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.3.2 能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发送信息的时间和数据长度。
（2）基于网络监控与分析，追溯危险数据来源。
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协议向计算机2发送三条信息（信息内容裁判指定），计算机2获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地址及计算机1发送的数据内容。
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1 生产单元网络搭建
根据生产单元数字化改造方案设计的网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置。
任务2.2 生产单元网络通讯测试
根据生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置，测试网络通讯状态，显示同一局域网下所有网络设备IP地址。
任务2.3 智能网关参数配置与数据采集
2.3.1根据系统网络结构的规划，完成智能网关的参数配置，使其与SCADA系统建立数据连接。
2.3.2通过智能网关能够采集生产单元电能的实时数据，并在智能网关的组态界面中能实时显示。
任务2.4 智能仓储数据采集
2.4.1根据生产单元数字化改造计划，按照工艺流程，对智能仓储、SCADA系统进行程序的编写和调试。
2.4.2编写SCADA系统界面与PLC通讯，通过SCADA系统，远程监控设备相关数据，包括机器人各个轴的运行状态、仓库传感器状态等，实现数据可视化。
任务2.5 RFID设备安装与数据采集
2.4.1 完成RFID读写器的安装与接线。
2.4.2 RFID读写器电源指示灯显示常亮，将托盘放置RFID读写区域，RFID读写器显示工件信息。
2.4.3 编写PLC与触摸屏程序，操作触摸屏实现RFID读写器信息的读取和写入，并将工件信息显示到触摸屏上。工件信息编码规则如表1所示。
表1：工件信息编码规则
工件信息编码规则
数组 数组1 数组2 数组3 数组4 数组5 数组6
名称 场次 工件1信息 工件2信息 工件3信息 仓位号 零件状态
参数 01 02 03 04 05 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 01 02 03 04 .... 01：待装配 02：装配合格 03：装配不合格
任务2.6 防火墙配置与安全策略设置
2.6.1 通过防火墙管理界面，将其GE1端口配置为外网接口、GE2端口配置为内网接口、GE3端口配置为SCADA系统端口。
2.6.2 配置防火墙安全策略，实现外网设备通过外网接口不能访问SCADA系统，SCADA系统通过内网接口能够访问外网设备。
任务三：生产单元功能开发与测试（30%）
任务3.1 AMR自主移动机器人工作站功能开发
3.2.1 编写PLC和触摸屏程序，手动将装有工件的托盘放置到AMR自主移动机器人上，在触摸屏上输入当前导航点（入库信息读写位）和目标导航点（智能视觉区），点击“出库转运”按钮，AMR自主移动机器人将装有工件的托盘转运至智能视觉区。
3.2.2 编写PLC和触摸屏程序，在触摸屏点击“托盘传输智能视觉区”按钮，将AMR自主移动机器人上装有工件的托盘传输到智能视觉区的检测位置。
3.2.3 编写智能视觉程序，对工件进行颜色、尺寸、位置、形状的检测识别，识别结果显示于触摸屏上，机器人抓取工件物料放至暂存区。
任务3.2 智能装配区功能开发与测试
3.1.1 手动分别将各1个件1、件2和件3放置工件暂存区对应位置。
3.1.2 编写PLC和机器人程序，依次完成工件的装配。
3.1.3 编写PLC和机器人程序，对装配完成的成品进行测量。
3.1.4 编写PLC和机器人程序，将检测完成的成品放置到装配检测区成品库中。
任务四： 生产单元信息化技术集成(10%)
任务4.1 WMS系统的信息化集成
4.1.1 完成WMS系统的部署和配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.1.2 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的盘点管理界面下发盘点指令，依次对各仓位进行盘点，并将仓位信息实时同步到WMS系统的盘点管理界面。
4.1.3 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的仓储管理系统界面，自动生成每类产品的库存数量，并实时更新。
任务4.2 SCADA系统信息化集成
4.2.1 SCADA系统配置和界面制作，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2 制作SCADA系统智能装配的智能机器人数据监控界面，手动操作智能机器人，SCADA系统工业机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.2.3 完成SCADA系统智能装配工作站的装配流程监控界面制作，并实时显示智能装配工作站的装配步骤、装配合格数量和装配不合格数量。。
任务4.3 MES系统的信息化集成
4.3.1 完成MES系统配置和变量解析，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2 完成MES系统的智能机器人信息界面数据的变量解析，手动操作智能机器人，MES系统的智能机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.3.3 完成制MES系统的智能装配的装配界面数据的变量解析，实时显示智能装配的装配步骤、装配合格数量和装配不合格数量。
任务五：生产单元运行生产（15%）
任务5.1 基于MES系统的生产与管控
根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。
任务5.2 基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、RFID等相关数据，并在MES看板中显示。
5.2.1 看板显示设备状态
（1）实时显示智能视觉状态。
（2）实时显示AMR自主移动机器人状态。
5.2.2 看板显示仓位管理状态
（1）实时显示看板显示仓位信息。
（2）看板显示工件信息跟踪，实时跟踪工件状态信息。
任务5.3 数字孪生系统虚实联动
在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局。在提供的虚拟仿真软件中，完善智能机器人、智能仓储、AMR自主移动机器人、智能装配和智能视觉区动作属性。
虚拟工作站系统各部分位置应与实物布局有一定对应关系。
测试要求如下：
（1）基于生产单元数字孪生系统开放的通信协议，在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。
（2）基于MES系统的生产与管控，生产任务执行过程中，通过实时数据采集和数字孪生软件，实现虚实联动。
任务六：生产单元数据应用（10%）
任务6.1 根据4个以上生产订单的生产结果，完成智能网关配置并制作产品检验统计界面，实时统计和计算本次生产订单的订单号、各物料所用数量和装配质量结果（合格/不合格）。
订单号 件1数量 件2数量 件3数量 装配质量结果
1
任务6.2 完成智能网关配置并开发AMR自主移动机器人统计界面，根据4个以上生产订单的AMR自主移动机器人运行速度和时间，生成柱状图，根据订单运行时间计算下次AMR自主移动机器人运行速度，并进行优化，提升工作效率。
任务6.3 完成智能网关配置并设计智能仓储电机运行统计界面，根据生产订单电机运行时间，生成曲线图，根据电机运行时间和电机轴承寿命阈值计算电机下次更换轴承的时间。
任务七：生产单元改造方案自评估(5%)
根据生产单元的数字化改造过程，完成生产单元数字化改造评估总结（含：1.数字化单元改造设计的思路和特点；2.设计方案解决的关键技术问题；3.本单元数字化改造后的性能提升等内容）,以PDF版本保存《生产单元数字化改造评估总结报告》在“E:\赛位号”文件夹下。
任务八：职业素养(5%)
考查选手操作过程中的安全规范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择工具，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
任务要求如下：
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫。
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整规整等。
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等。
4.操作的安全规范。
5.着装规范。
6.资料归档完整。
7.现场工作纪律。
8.完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。全国职业院校技能大赛
竞赛任务书
样题六
赛项名称：生产单元数字化改造
英文名称：Digital transformation of production units
赛项组别：高等职业教育(师生同赛)
赛项编号：GZ020
2023年全国职业院校技能大赛高职组
“生产单元数字化改造”赛项（样题六）
选手须知：
1.任务书共 11 页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在6小时内完成任务书规定内容。
3.任务书中只能填写竞赛相关信息，不得出现学校、姓名等与身份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。
5.本赛程结束前，请选手自行备份项目程序及文件至“E:\赛位号”文件夹。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续比赛，将取消参赛队竞赛资格。
7.大赛提供的部分3D模型、器件手册及相关资料已存储到“E:\资料”文件夹下。
竞赛场次：第 场 赛位号：第 号
竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平台参考示意图如图1所示。
图1 竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、RFID等相关数据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示意图如图2所示。
图2 联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（15%）
任务1.1 生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1 根据生产工艺流程，绘制生产单元的工艺流程图，并生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.1.2 智能仓储仿真设计
（1）在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局，同时生成平面布局图，以“赛位号+智能仓储布局图”为文件名，并以PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，创建运动属性，添加信号表。
（3）在仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z轴位置运动。
1.1.3 生产单元系统仿真测试
在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。编写PLC和触摸屏程序，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，实现生产单元模型在软件中仿真测试。
（1）生产单元数字孪生模型的驱动接口与外部通信信号建立映射，实现数字孪生系统和PLC的数据交换。
（2）自行设计智能仓储虚拟仿真方案并实施测试，测试内容包括但不限于，通过触摸屏控制智能仓储机器人的X\Y\Z轴的移动，实现指定仓位取放料操作。
任务1.2 生产数据采集方案规划设计
1.2.1 根据生产工艺流程中对数据采集的要求，编制数据采集方案，需明确采集数据内容、智能硬件、通信协议、数据格式和通信链路，以“赛位号+数据采集方案”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.2 根据采集方案，绘制生产单元网络拓扑图，并规划各硬件网络地址，以“赛位号+网络拓扑图（采集）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.2.3 数据库环境搭建及测试
（1）自行设计数据表格式。
（2）建立仓位、智能视觉、各机器人状态、RFID以及能耗数据变量，通过调试助手工具完成数据库的通信测试。
任务1.3 网络部署方案设计
1.3.1 基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
1.3.2 能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，并生成PDF版本保存在“E:\赛位号”文件夹下。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发送信息的时间和数据长度。
（2）基于网络监控与分析，追溯危险数据来源。
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协议向计算机2发送三条信息（信息内容裁判指定），计算机2获取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地址及计算机1发送的数据内容。
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1 生产单元网络搭建
根据生产单元数字化改造方案设计的网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置。
任务2.2 生产单元网络通讯测试
根据生产单元设备软、硬件的网络连接及IP地址配置，测试网络通讯状态，显示同一局域网下所有网络设备IP地址。
任务2.3 智能网关参数配置与数据采集
2.3.1根据系统网络结构的规划，完成智能网关的参数配置，使其与SCADA系统建立数据连接。
2.3.2通过智能网关能够采集生产单元电能的实时数据，并在智能网关的组态界面中能实时显示。
任务2.4 RFID设备安装与数据采集
2.4.1 完成RFID读写器的安装与接线。
2.4.2 RFID读写器电源指示灯显示常亮，将托盘放置RFID读写区域，RFID读写器显示工件信息。
2.4.3 编写PLC与触摸屏程序，操作触摸屏实现RFID读写器信息的读取和写入，并将工件信息显示到触摸屏上。工件信息编码规则如表1所示。
表1：工件信息编码规则
工件信息编码规则
数组 数组1 数组2 数组3 数组4 数组5 数组6
名称 场次 工件1信息 工件2信息 工件3信息 仓位号 零件状态
参数 01 02 03 04 05 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 0:无 1:黑色 2:红色 01 02 03 04 .... 01：待装配 02：装配合格 03：装配不合格
任务2.5 构建AMR自主移动机器人环境地图
2.5.1 在AMR自主移动机器人建图工具中，根据参考工艺流程控制其在竞赛单元场地运动，构建环境地图。
2.5.2 智能仓储第一列处为2号接驳点，智能仓储第二列处为3号接驳点，智能仓储第三列处为4号接驳点，智能仓储第四列处为5号接驳点，智能仓储第五列处为6号接驳点，智能仓储入库信息读写位处为1号接驳点，起始点处为7号，智能视觉区为8号接驳点。在环境地图中设置导航点，设置合理的“起始点”(导航点7)；在“智能仓储”第1列出库点附近设置合理的导航点(导航点2)；在“智能视觉区”的上料区一侧，设置合理的导航点(导航点8)。
2.5.3 测试AMR自主移动机器人的自主导航功能，在建图工具操作界面中，利用“坐标导航”功能，控制移动机器人自主地从导航点5移动至导航点8。
任务2.6 防火墙配置与安全策略设置
2.6.1 通过防火墙管理界面，将其GE1端口配置为SCADA系统接口、GE2端口配置为内网接口、GE3端口配置为外网端口。
2.6.2 配置防火墙安全策略，实现外网设备通过外网接口不能访问SCADA系统，SCADA系统通过内网接口能够访问外网设备。
任务三：生产单元功能开发与测试（30%）
任务3.1 智能机器人功能开发
3.1.1 启动智能机器人，观察触摸屏界面上智能机器人的运行速度、坐标等数据变化状态。
3.1.2 启动装配检测模块，参赛选手依次将工件手动放入托盘，托盘中分别放置件1、件2和件3各1个工件，位置随机放置。
3.1.3 编写PLC与智能视觉程序，将智能视觉拍摄的工件坐标系转换成机器人坐标系，同时触摸屏显示机器人坐标系中抓取工件坐标值，将识别结果传输给PLC。
3.1.4 PLC将智能视觉识别的数据（颜色、种类、工件坐标）传输给智能机器人，智能机器人根据PLC传输的数据，抓取识别后的工件，智能机器人将抓取工件放置到装配检测区，然后回到原位。
3.1.5 在智能机器人运行过程中，通过触发安全光栅，实现智能机器人暂停功能。
3.1.6 编写PLC与智能机器人程序，在触摸屏显示，智能机器人状态分为机器人处于待机、运行、抓取错误等状态。
任务3.2 AMR自主移动机器人工作站功能开发
3.2.1 编写PLC和触摸屏程序，手动将装有工件的托盘放置到AMR自主移动机器人上，在触摸屏上输入当前导航点（入库信息读写位）和目标导航点（智能视觉区），点击“出库转运”按钮，AMR自主移动机器人将装有工件的托盘转运至智能视觉区。
3.2.2 编写PLC和触摸屏程序，在触摸屏点击“托盘传输智能视觉区”按钮，将AMR自主移动机器人上装有工件的托盘传输到智能视觉区的检测位置。
3.2.3 编写智能视觉程序，对工件进行颜色、尺寸、位置、形状的检测识别，识别结果显示于触摸屏上，机器人抓取工件物料放至暂存区。
任务四： 生产单元信息化技术集成(10%)
任务4.1 WMS系统的信息化集成
4.1.1 完成WMS系统的部署和配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.1.2 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的仓储管理系统界面，自动生成每类产品的库存数量，并实时更新。
4.1.3 编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的盘点管理界面下发盘点指令，依次对各仓位进行盘点，并将仓位信息实时同步到WMS系统的盘点管理界面。
任务4.2 SCADA系统信息化集成
4.2.1 SCADA系统配置和界面制作，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2 完成SCADA系统智能装配的智能机器人数据监控界面制作，手动操作智能机器人，SCADA系统工业机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.2.3 完成SCADA系统智能仓储的仓位信息界面制作，实时更新智能仓储的仓位信息。
任务4.3 MES系统的信息化集成
4.3.1 完成MES系统配置和变量解析，使其与智能装配的PLC进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2 完成MES系统的智能机器人信息界面数据的变量解析，手动操作智能机器人，MES系统的智能机器人信息界面实时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.3.3 完成MES系统的智能仓储的仓位信息监控界面制作，实时更新智能仓储的仓位信息。
任务五：生产单元运行生产（15%）
任务5.1 基于MES系统的生产与管控
根据客户联接器生产任务定制需求，在MES系统中下发任务订单，由机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放置到指定仓位。
任务5.2 基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动机器人、RFID等相关数据，并在MES看板中显示。
5.2.1 看板显示设备状态
（1）实时显示AMR自主移动机器人状态。
（2）实时显示智能视觉设备状态。
5.2.2 看板显示仓位管理状态
（1）实时显示看板显示仓位信息。
（2）看板显示工件信息跟踪，实时跟踪工件状态信息。
任务5.3 数字孪生系统虚实联动
在已构建的数字孪生模型基础上标定模型位置，实现实物与数字孪生模型位置的1:1布局。在提供的虚拟仿真软件中，完善智能机器人、智能仓储、AMR自主移动机器人、智能装配和智能视觉区动作属性。
虚拟工作站系统各部分位置应与实物布局有一定对应关系。
测试要求如下：
（1）基于生产单元数字孪生系统开放的通信协议，在数字孪生软件中配置通信和信号，将配置的通信信号与模型驱动接口建立映射。
（2）基于MES系统的生产与管控，生产任务执行过程中，通过实时数据采集和数字孪生软件，实现虚实联动。
任务六：生产单元数据应用（10%）
任务6.1 根据4个以上生产订单的生产结果，完成智能网关配置并制作产品检验统计界面，实时统计和计算本次生产订单的订单号、各物料所用数量和装配质量结果（合格/不合格）。
订单号 件1数量 件2数量 件3数量 装配质量结果
1
任务6.2 完成智能网关配置并开发AMR自主移动机器人统计界面，根据4个以上生产订单的AMR自主移动机器人运行速度和时间，生成柱状图，根据订单运行时间计算下次AMR自主移动机器人运行速度，并进行优化，提升工作效率。
任务6.3 完成智能网关配置并设计智能仓储统计界面，根据生产订单的出入库时间，生产柱状图，根据订单运行时间计算下一次智能仓储的出入库速度，并进行优化，提升工作效率。
任务七：生产单元改造方案自评估(5%)
根据生产单元的数字化改造过程，完成生产单元数字化改造评估总结（含：1.数字化单元改造设计的思路和特点；2.设计方案解决的关键技术问题；3.本单元数字化改造后的性能提升等内容）,以PDF版本保存《生产单元数字化改造评估总结报告》在“E:\赛位号”文件夹下。
任务八：职业素养(5%)
考查选手操作过程中的安全规范；设备、工具仪器使用情况；卫生清洁情况；穿戴规范；工作纪律，文明礼貌等。由现场裁判进行过程记录、现场评分、选手确认。
在任务施工过程中正确选择工具，安全可靠的使用工具，设备安装稳固、部件均匀排布、行列对齐、间距相等、整齐美观；布线合理、所有线都装入线槽。施工完成后需对地板卫生进行打扫、对桌面进行整理、对工具设备进行还原。
任务要求如下：
1.赛位区域地板、桌面等处卫生打扫。
2.使用的工具还原规整、设备摆放工整规整等。
3.工位设备安装整齐、设备部件均匀排布、布线合理美观等。
4.操作的安全规范。
5.着装规范。
6.资料归档完整。
7.现场工作纪律。
8.完成任务的计划性、条理性，以及遇到问题时的应对状况等。

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