GZ020 生產(chǎn)單元數(shù)字化改造賽項賽題（師生同賽）-2023年全國職業(yè)院校技能大賽擬設(shè)賽項賽題完整版（10套）

全國職業(yè)院校技能大賽競賽任務(wù)書樣題十賽項名稱：生產(chǎn)單元數(shù)字化改造英文名稱：Digitaltransformationofproductionunit賽項組別：高等職業(yè)教育(師生同賽)賽項編號：GZ020年全國職業(yè)院校技能大賽高職組“生產(chǎn)單元數(shù)字化改造”賽項（樣題九）選手須知：1.任務(wù)書共10頁，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁、字跡不清等問題，請及時向裁判示意，并進(jìn)行任務(wù)書的更換。2.參賽隊?wèi)?yīng)在6小時內(nèi)完成任務(wù)書規(guī)定內(nèi)容。3.任務(wù)書中只能填寫競賽相關(guān)信息，不得出現(xiàn)學(xué)校、姓名等與身份有關(guān)的信息或與競賽過程無關(guān)的內(nèi)容，否則成績無效。4.在完成任務(wù)過程中，請及時保存程序及數(shù)據(jù)。5.本賽程結(jié)束前，請選手自行備份項目程序及文件至“E:\賽位號”文件夾。6.由于參賽選手人為原因?qū)е赂傎愒O(shè)備損壞，以致無法正常繼續(xù)比賽，將取消參賽隊競賽資格。7.大賽提供的部分3D模型、器件手冊及相關(guān)資料已存儲到“E:\資料”文件夾下。競賽場次：第場賽位號：第號

競賽平臺描述：生產(chǎn)單元數(shù)字化改造競賽平臺是以數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)為核心，集成智能倉儲、智能機(jī)器人、AMR自主移動機(jī)器人、智能視覺、SCADA系統(tǒng)監(jiān)控、WMS系統(tǒng)、MES系統(tǒng)、數(shù)字孿生的綜合應(yīng)用單元。競賽平臺參考示意圖如圖1所示。圖1競賽平臺布局參考示意圖其生產(chǎn)工藝參考流程為：根據(jù)客戶聯(lián)接器生產(chǎn)任務(wù)定制需求，在MES系統(tǒng)中下發(fā)任務(wù)訂單，由機(jī)器人完成訂單指定物料的取料，AMR自主移動機(jī)器人將物料運(yùn)送至智能裝配區(qū)，智能機(jī)器人與智能視覺配合完成物料的檢測與抓取，按照任務(wù)訂單要求，完成定制產(chǎn)品的組裝與檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，放置到指定倉位。生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行過程中，實時采集倉位、智能機(jī)器人、AMR自主移動機(jī)器人、智能視覺、RFID等相關(guān)數(shù)據(jù)，通過數(shù)字孿生實現(xiàn)虛實結(jié)合，完成聯(lián)接器裝配。聯(lián)接器裝配示意圖如圖2所示。圖2聯(lián)接器裝配示意圖任務(wù)一：生產(chǎn)單元數(shù)字化改造方案設(shè)計（15%）任務(wù)1.1生產(chǎn)單元功能規(guī)劃及仿真驗證1.1.1根據(jù)生產(chǎn)工藝流程，繪制生產(chǎn)單元的工藝流程圖，并生成PDF版本，以“賽位號+生產(chǎn)單元工藝流程圖”為文件名，保存在“E:\賽位號”文件夾下。1.1.2智能倉儲仿真設(shè)計（1）在已構(gòu)建的數(shù)字孿生模型基礎(chǔ)上標(biāo)定模型位置，實現(xiàn)實物與數(shù)字孿生模型位置的1:1布局，同時生成平面布局圖，以“賽位號+智能倉儲布局圖”為文件名，并以PDF版本保存在“E:\賽位號”文件夾下。（2）根據(jù)競賽平臺中提供的模型設(shè)置物理屬性，創(chuàng)建運(yùn)動屬性，添加信號表。（3）在仿真系統(tǒng)中控制智能倉儲機(jī)器人的X軸、Y軸、Z軸位置運(yùn)動。1.1.3生產(chǎn)單元系統(tǒng)仿真測試在數(shù)字孿生軟件中配置通信和信號，將配置的通信信號與模型驅(qū)動接口建立映射。編寫PLC和觸摸屏程序，通過PLC控制生產(chǎn)單元數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)生產(chǎn)單元模型在軟件中仿真測試。（1）生產(chǎn)單元數(shù)字孿生模型的驅(qū)動接口與外部通信信號建立映射，實現(xiàn)數(shù)字孿生系統(tǒng)和PLC的數(shù)據(jù)交換。（2）自行設(shè)計智能倉儲虛擬仿真方案并實施測試，測試內(nèi)容包括但不限于，通過觸摸屏控制智能倉儲機(jī)器人的X\Y\Z軸的移動，實現(xiàn)指定倉位取放料操作。任務(wù)1.2生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集方案規(guī)劃設(shè)計1.2.1根據(jù)生產(chǎn)工藝流程中對數(shù)據(jù)采集的要求，編制數(shù)據(jù)采集方案，需明確采集數(shù)據(jù)內(nèi)容、智能硬件、通信協(xié)議、數(shù)據(jù)格式和通信鏈路，以“賽位號+數(shù)據(jù)采集方案”為文件名，并生成PDF版本保存在“E:\賽位號”文件夾下。1.2.2根據(jù)采集方案，繪制生產(chǎn)單元網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，并規(guī)劃各硬件網(wǎng)絡(luò)地址，以“賽位號+網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D（采集）”為文件名，并生成PDF版本保存在“E:\賽位號”文件夾下。1.2.3數(shù)據(jù)庫環(huán)境搭建及測試（1）自行設(shè)計數(shù)據(jù)表格式。（2）建立倉位、智能視覺、各機(jī)器人狀態(tài)、RFID以及能耗數(shù)據(jù)變量，通過調(diào)試助手工具完成數(shù)據(jù)庫的通信測試。任務(wù)1.3網(wǎng)絡(luò)部署方案設(shè)計1.3.1基于網(wǎng)絡(luò)安全和工業(yè)云平臺數(shù)據(jù)應(yīng)用，繪制基于防火墻和工業(yè)網(wǎng)關(guān)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，以“賽位號+網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D（安全）”為文件名，并生成PDF版本保存在“E:\賽位號”文件夾下。1.3.2能夠?qū)愴椩O(shè)置的網(wǎng)絡(luò)“攻擊”行為實施數(shù)據(jù)分析、防護(hù)處置和網(wǎng)絡(luò)管控，并填寫《網(wǎng)絡(luò)信息安全分析報告》，以“賽位號+網(wǎng)絡(luò)信息安全分析報告”為文件名，并生成PDF版本保存在“E:\賽位號”文件夾下。（1）編制、使用網(wǎng)絡(luò)安全工具軟件檢查并分析工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，找到可能的危險數(shù)據(jù)。使用兩臺計算機(jī)，計算機(jī)1向計算機(jī)2發(fā)送三次數(shù)據(jù)，獲取對應(yīng)數(shù)據(jù)，以.pcapng格式進(jìn)行保存，查看獲取的數(shù)據(jù)信息，分析發(fā)送信息的時間和數(shù)據(jù)長度。（2）基于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與分析，追溯危險數(shù)據(jù)來源。使用兩臺計算機(jī)，使用telnet明文傳送方式，計算機(jī)1通過TCP協(xié)議向計算機(jī)2發(fā)送三條信息（信息內(nèi)容裁判指定），計算機(jī)2獲取對應(yīng)數(shù)據(jù)，以.pcapng格式進(jìn)行保存，查看獲取的數(shù)據(jù)信息，分析計算機(jī)1的IP地址及計算機(jī)1發(fā)送的數(shù)據(jù)內(nèi)容。任務(wù)二：生產(chǎn)單元智能化集成（10%）任務(wù)2.1生產(chǎn)單元網(wǎng)絡(luò)搭建根據(jù)生產(chǎn)單元數(shù)字化改造方案設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D，完成交換機(jī)、數(shù)據(jù)采集設(shè)備、生產(chǎn)單元設(shè)備軟、硬件的網(wǎng)絡(luò)連接及IP地址配置。任務(wù)2.2生產(chǎn)單元網(wǎng)絡(luò)通訊測試根據(jù)生產(chǎn)單元設(shè)備軟、硬件的網(wǎng)絡(luò)連接及IP地址配置，測試網(wǎng)絡(luò)通訊狀態(tài)，顯示同一局域網(wǎng)下所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備IP地址。任務(wù)2.3智能網(wǎng)關(guān)參數(shù)配置與數(shù)據(jù)采集2.3.1根據(jù)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的規(guī)劃，完成智能網(wǎng)關(guān)的參數(shù)配置，使其與SCADA系統(tǒng)建立數(shù)據(jù)連接。2.3.2通過智能網(wǎng)關(guān)能夠采集生產(chǎn)單元電能的實時數(shù)據(jù)，并在智能網(wǎng)關(guān)的組態(tài)界面中能實時顯示。任務(wù)2.4智能倉儲數(shù)據(jù)采集2.4.1根據(jù)生產(chǎn)單元數(shù)字化改造計劃，按照工藝流程，對智能倉儲、SCADA系統(tǒng)進(jìn)行程序的編寫和調(diào)試。2.4.2編寫SCADA系統(tǒng)界面與PLC通訊，通過SCADA系統(tǒng)，遠(yuǎn)程監(jiān)控設(shè)備相關(guān)數(shù)據(jù)，包括機(jī)器人各個軸的運(yùn)行狀態(tài)、倉庫傳感器狀態(tài)等，實現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。任務(wù)2.5RFID設(shè)備安裝與數(shù)據(jù)采集2.4.1完成RFID讀寫器的安裝與接線。2.4.2RFID讀寫器電源指示燈顯示常亮，將托盤放置RFID讀寫區(qū)域，RFID讀寫器顯示工件信息。2.4.3編寫PLC與觸摸屏程序，操作觸摸屏實現(xiàn)RFID讀寫器信息的讀取和寫入，并將工件信息顯示到觸摸屏上。工件信息編碼規(guī)則如表1所示。表1：工件信息編碼規(guī)則工件信息編碼規(guī)則數(shù)組數(shù)組1數(shù)組2數(shù)組3數(shù)組4數(shù)組5數(shù)組6名稱場次工件1信息工件2信息工件3信息倉位號零件狀態(tài)參數(shù)01020304050:無1:黑色2:紅色0:無1:黑色2:紅色0:無1:黑色2:紅色0102030401：待裝配02：裝配合格03：裝配不合格任務(wù)2.6防火墻配置與安全策略設(shè)置2.6.1通過防火墻管理界面，將其GE1端口配置為外網(wǎng)接口、GE2端口配置為內(nèi)網(wǎng)接口、GE3端口配置為SCADA系統(tǒng)端口。2.6.2配置防火墻安全策略，實現(xiàn)外網(wǎng)設(shè)備通過外網(wǎng)接口不能訪問SCADA系統(tǒng)，SCADA系統(tǒng)通過內(nèi)網(wǎng)接口能夠訪問外網(wǎng)設(shè)備。任務(wù)三：生產(chǎn)單元功能開發(fā)與測試（30%）任務(wù)3.1AMR自主移動機(jī)器人工作站功能開發(fā)3.2.1編寫PLC和觸摸屏程序，手動將裝有工件的托盤放置到AMR自主移動機(jī)器人上，在觸摸屏上輸入當(dāng)前導(dǎo)航點（入庫信息讀寫位）和目標(biāo)導(dǎo)航點（智能視覺區(qū)），點擊“出庫轉(zhuǎn)運(yùn)”按鈕，AMR自主移動機(jī)器人將裝有工件的托盤轉(zhuǎn)運(yùn)至智能視覺區(qū)。3.2.2編寫PLC和觸摸屏程序，在觸摸屏點擊“托盤傳輸智能視覺區(qū)”按鈕，將AMR自主移動機(jī)器人上裝有工件的托盤傳輸?shù)街悄芤曈X區(qū)的檢測位置。3.2.3編寫智能視覺程序，對工件進(jìn)行顏色、尺寸、位置、形狀的檢測識別，識別結(jié)果顯示于觸摸屏上，機(jī)器人抓取工件物料放至?xí)捍鎱^(qū)。任務(wù)3.2智能裝配區(qū)功能開發(fā)與測試3.1.1手動分別將各1個件1、件2和件3放置工件暫存區(qū)對應(yīng)位置。3.1.2編寫PLC和機(jī)器人程序，依次完成工件的裝配。3.1.3編寫PLC和機(jī)器人程序，對裝配完成的成品進(jìn)行測量。3.1.4編寫PLC和機(jī)器人程序，將檢測完成的成品放置到裝配檢測區(qū)成品庫中。任務(wù)四：

生產(chǎn)單元信息化技術(shù)集成(10%)任務(wù)4.1WMS系統(tǒng)的信息化集成4.1.1完成WMS系統(tǒng)的部署和配置，使其與智能倉儲的PLC進(jìn)行通訊，并實時顯示通訊狀態(tài)（在線或離線）。4.1.2編寫PLC和觸摸屏等程序，通過WMS系統(tǒng)的盤點管理界面下發(fā)盤點指令，依次對各倉位進(jìn)行盤點，并將倉位信息實時同步到WMS系統(tǒng)的盤點管理界面。4.1.3編寫PLC和觸摸屏等程序，通過WMS系統(tǒng)的倉儲管理系統(tǒng)界面，自動生成每類產(chǎn)品的庫存數(shù)量，并實時更新。任務(wù)4.2SCADA系統(tǒng)信息化集成4.2.1SCADA系統(tǒng)配置和界面制作，使其與智能裝配的PLC進(jìn)行通訊，并實時顯示通訊狀態(tài)（在線或離線）。4.2.2制作SCADA系統(tǒng)智能裝配的智能機(jī)器人數(shù)據(jù)監(jiān)控界面，手動操作智能機(jī)器人，SCADA系統(tǒng)工業(yè)機(jī)器人信息界面實時更新智能機(jī)器人6個軸的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。4.2.3完成SCADA系統(tǒng)智能裝配工作站的裝配流程監(jiān)控界面制作，并實時顯示智能裝配工作站的裝配步驟、裝配合格數(shù)量和裝配不合格數(shù)量。。任務(wù)4.3MES系統(tǒng)的信息化集成4.3.1完成MES系統(tǒng)配置和變量解析，使其與智能裝配的PLC進(jìn)行通訊，并實時顯示通訊狀態(tài)（在線或離線）。4.3.2完成MES系統(tǒng)的智能機(jī)器人信息界面數(shù)據(jù)的變量解析，手動操作智能機(jī)器人，MES系統(tǒng)的智能機(jī)器人信息界面實時更新智能機(jī)器人6個軸的關(guān)節(jié)數(shù)據(jù)（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。4.3.3完成制MES系統(tǒng)的智能裝配的裝配界面數(shù)據(jù)的變量解析，實時顯示智能裝配的裝配步驟、裝配合格數(shù)量和裝配不合格數(shù)量。任務(wù)五：生產(chǎn)單元運(yùn)行生產(chǎn)（15%）任務(wù)5.1基于MES系統(tǒng)的生產(chǎn)與管控根據(jù)客戶聯(lián)接器生產(chǎn)任務(wù)定制需求，在MES系統(tǒng)中下發(fā)任務(wù)訂單，由機(jī)器人完成訂單指定物料的取料，AMR自主移動機(jī)器人將物料運(yùn)送至智能裝配區(qū)，智能機(jī)器人與智能視覺配合完成任意位置物料的檢測與抓取，按照任務(wù)訂單要求，完成定制產(chǎn)品的組裝與檢測，根據(jù)檢測結(jié)果，放置到指定倉位。任務(wù)5.2基于MES系統(tǒng)的設(shè)備管理生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行過程中，實時采集倉位、智能機(jī)器人、AMR自主移動機(jī)器人、RFID等相關(guān)數(shù)據(jù)，并在MES看板中顯示。5.2.1看板顯示設(shè)備狀態(tài)（1）實時顯示智能視覺狀態(tài)。（2）實時顯示AMR自主移動機(jī)器人狀態(tài)。5.2.2看板顯示倉位管理狀態(tài)（1）實時顯示看板顯示倉位信息。（2）看板顯示工件信息跟蹤，實時跟蹤工件狀態(tài)信息。任務(wù)5.3數(shù)字孿生系統(tǒng)虛實聯(lián)動測試要求如下：（1）（2）基于MES系統(tǒng)的生產(chǎn)與管控，生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行過程中，通過實時數(shù)據(jù)采集和數(shù)字孿生軟件，實現(xiàn)虛實聯(lián)動。任務(wù)六：生產(chǎn)單元數(shù)據(jù)應(yīng)用（10%）任務(wù)6.1根據(jù)4個以上生產(chǎn)訂單的生產(chǎn)結(jié)果，完成智能網(wǎng)關(guān)配置并制作產(chǎn)品檢驗統(tǒng)計界面，實時統(tǒng)計和計算本次生產(chǎn)訂單的訂單號、各物料所用數(shù)量和裝配質(zhì)量結(jié)果（合格/不合格）。訂單號件1數(shù)量件2數(shù)量件3數(shù)量裝配質(zhì)量結(jié)果1任務(wù)6.2完成智能網(wǎng)關(guān)配置并開發(fā)AMR自主移動機(jī)器人統(tǒng)計界面，根據(jù)4個以上生產(chǎn)訂單的AMR自主移動機(jī)器人運(yùn)行速度和時間，生成柱狀圖，根據(jù)訂單運(yùn)行時間計算下次AMR自主移動機(jī)器人運(yùn)行速度，并進(jìn)行優(yōu)化，提升工作效率。任務(wù)6.3完成智能網(wǎng)關(guān)配置并設(shè)計智能倉儲電機(jī)運(yùn)行統(tǒng)計界面，根據(jù)生產(chǎn)訂單電機(jī)運(yùn)行時間，生成曲線圖，根據(jù)電機(jī)運(yùn)行時間和電機(jī)軸承壽命閾值計算電機(jī)下次更換軸承的時間。任務(wù)七：生產(chǎn)單元改造方案自評估(5%)根據(jù)生產(chǎn)單元的數(shù)字化改造過程，完成生產(chǎn)單元數(shù)字化改造評估總結(jié)（含：1.數(shù)字化單元改造設(shè)計的思路和特點；2.設(shè)計方案解決的關(guān)鍵技術(shù)問題；3.本單元數(shù)字化改造后的性能提升等內(nèi)容）,以PDF版本保存《生產(chǎn)單元數(shù)字化改造評估總結(jié)報告》在“E:\賽位號”文件夾下。任務(wù)八：職業(yè)素養(yǎng)(5%)考查選手操作過程中的安全規(guī)范；設(shè)備、工具儀器使用情況；衛(wèi)生清潔情況；穿戴規(guī)范；工作紀(jì)律，文明禮貌等。由現(xiàn)