GZ020 生產(chǎn)單元數(shù)字化改造（師生同賽）賽題第2套-2023年全國(guó)職業(yè)院校技能大賽擬設(shè)賽項(xiàng)賽題

全國(guó)職業(yè)院校技能大賽競(jìng)賽任務(wù)書樣題二賽項(xiàng)名稱：生產(chǎn)單元數(shù)字化改造英文名稱：Digitaltransformationofproductionunits賽項(xiàng)組別：高等職業(yè)教育(師生同賽)賽項(xiàng)編號(hào)：GZ020年全國(guó)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(xiàng)（樣題二）選手須知：1.任務(wù)書共10頁(yè)，如出現(xiàn)任務(wù)書缺頁(yè)、字跡不清等問題，請(qǐng)及時(shí)向裁判示意，并進(jìn)行任務(wù)書的更換。2.參賽隊(duì)?wèi)?yīng)在6小時(shí)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(jìng)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(jìng)賽過程無關(guān)的內(nèi)容，否則成績(jī)無效。4.在完成任務(wù)過程中，請(qǐng)及時(shí)保存程序及數(shù)據(jù)。5.本賽程結(jié)束前，請(qǐng)選手自行備份項(xiàng)目程序及文件至“E:\賽位號(hào)”文件夾。6.由于參賽選手人為原因?qū)е赂?jìng)賽設(shè)備損壞，以致無法正常繼續(xù)比賽，將取消參賽隊(duì)競(jìng)賽資格。7.大賽提供的部分3D模型、器件手冊(cè)及相關(guān)資料已存儲(chǔ)到“E:\資料”文件夾下。競(jìng)賽場(chǎng)次：第場(chǎng)賽位號(hào)：第號(hào)競(jìng)賽平臺(tái)描述：生產(chǎn)單元數(shù)字化改造競(jìng)賽平臺(tái)是以數(shù)字化關(guān)鍵技術(shù)為核心，集成智能倉(cāng)儲(chǔ)、智能機(jī)器人、AMR自主移動(dòng)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(jìng)賽平臺(tái)參考示意圖如圖1所示。圖1競(jìng)賽平臺(tái)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(dòng)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(cè)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(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，放置到指定倉(cāng)位。生產(chǎn)任務(wù)執(zhí)行過程中，實(shí)時(shí)采集倉(cāng)位、智能機(jī)器人、AMR自主移動(dòng)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(shí)現(xiàn)虛實(shí)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(jì)（15%）任務(wù)1.1生產(chǎn)單元功能規(guī)劃及仿真驗(yàn)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(hào)+生產(chǎn)單元工藝流程圖”為文件名，保存在“E:\賽位號(hào)”文件夾下。1.1.2智能倉(cāng)儲(chǔ)仿真設(shè)計(jì)（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(shí)現(xiàn)實(shí)物與數(shù)字孿生模型位置的1:1布局，同時(shí)生成平面布局圖，以“賽位號(hào)+智能倉(cāng)儲(chǔ)布局圖”為文件名，并以PDF版本保存在“E:\賽位號(hào)”文件夾下。（2）根據(jù)競(jìng)賽平臺(tái)中提供的模型設(shè)置物理屬性，創(chuàng)建運(yùn)動(dòng)屬性，添加信號(hào)表。（3）在仿真系統(tǒng)中控制智能倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人的X軸、Y軸、Z軸位置運(yùn)動(dòng)。1.1.3生產(chǎn)單元系統(tǒng)仿真測(cè)試在數(shù)字孿生軟件中配置通信和信號(hào)，將配置的通信信號(hào)與模型驅(qū)動(dòng)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(shí)現(xiàn)生產(chǎn)單元模型在軟件中仿真測(cè)試。（1）生產(chǎn)單元數(shù)字孿生模型的驅(qū)動(dòng)接口與外部通信信號(hào)建立映射，實(shí)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(jì)智能倉(cāng)儲(chǔ)虛擬仿真方案并實(shí)施測(cè)試，測(cè)試內(nèi)容包括但不限于，通過觸摸屏控制智能倉(cāng)儲(chǔ)機(jī)器人的X\Y\Z軸的移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)指定倉(cāng)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(jì)1.2.1根據(jù)生產(chǎn)工藝流程中對(duì)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(hào)+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(hào)”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(hào)+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(hào)”文件夾下。1.2.3數(shù)據(jù)庫(kù)環(huán)境搭建及測(cè)試（1）自行設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)表格式。（2）建立倉(cāng)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(kù)的通信測(cè)試。任務(wù)1.3網(wǎng)絡(luò)部署方案設(shè)計(jì)1.3.1基于網(wǎng)絡(luò)安全和工業(yè)云平臺(tái)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(hào)+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(hào)”文件夾下。1.3.2能夠?qū)愴?xiàng)設(shè)置的網(wǎng)絡(luò)“攻擊”行為實(shí)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(bào)告》，以“賽位號(hào)+網(wǎng)絡(luò)信息安全分析報(bào)告”為文件名，并生成PDF版本保存在“E:\賽位號(hào)”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(xiǎn)數(shù)據(jù)。使用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)1向計(jì)算機(jī)2發(fā)送三次數(shù)據(jù)，獲取對(duì)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(shí)間和數(shù)據(jù)長(zhǎng)度。（2）基于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與分析，追溯危險(xiǎn)數(shù)據(jù)來源。使用兩臺(tái)計(jì)算機(jī)，使用telnet明文傳送方式，計(jì)算機(jī)1通過TCP協(xié)議向計(jì)算機(jī)2發(fā)送三條信息（信息內(nèi)容裁判指定），計(jì)算機(jī)2獲取對(duì)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(jì)算機(jī)1的IP地址及計(jì)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(jì)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(cè)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(cè)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并在智能網(wǎng)關(guān)的組態(tài)界面中能實(shí)時(shí)顯示。任務(wù)2.4智能倉(cāng)儲(chǔ)數(shù)據(jù)采集2.4.1根據(jù)生產(chǎn)單元數(shù)字化改造計(jì)劃，按照工藝流程，對(duì)智能倉(cāng)儲(chǔ)、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(gè)軸的運(yùn)行狀態(tài)、倉(cāng)庫(kù)傳感器狀態(tài)等，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。任務(wù)2.5構(gòu)建AMR自主移動(dòng)機(jī)器人環(huán)境地圖2.5.1在AMR自主移動(dòng)機(jī)器人建圖工具中，根據(jù)參考工藝流程控制其在競(jìng)賽單元場(chǎng)地運(yùn)動(dòng)，構(gòu)建環(huán)境地圖。2.5.2智能倉(cāng)儲(chǔ)第一列處為1號(hào)接駁點(diǎn)，智能倉(cāng)儲(chǔ)第二列處為2號(hào)接駁點(diǎn)，智能倉(cāng)儲(chǔ)第三列處為3號(hào)接駁點(diǎn)，智能倉(cāng)儲(chǔ)第四列處為4號(hào)接駁點(diǎn)，智能倉(cāng)儲(chǔ)第五列處為5號(hào)接駁點(diǎn)，智能倉(cāng)儲(chǔ)入庫(kù)信息讀寫位處為6號(hào)接駁點(diǎn)，起始點(diǎn)處為8號(hào)，智能視覺區(qū)為7號(hào)接駁點(diǎn)。在環(huán)境地圖中設(shè)置導(dǎo)航點(diǎn)，設(shè)置合理的“起始點(diǎn)”(導(dǎo)航點(diǎn)8)；在“智能倉(cāng)儲(chǔ)”第2列出庫(kù)點(diǎn)附近設(shè)置合理的導(dǎo)航點(diǎn)(導(dǎo)航點(diǎn)2)；在“智能視覺區(qū)”的上料區(qū)一側(cè)，設(shè)置合理的導(dǎo)航點(diǎn)(導(dǎo)航點(diǎn)7)。2.5.3測(cè)試AMR自主移動(dòng)機(jī)器人的自主導(dǎo)航功能，在建圖工具操作界面中，利用“坐標(biāo)導(dǎo)航”功能，控制移動(dòng)機(jī)器人自主地從導(dǎo)航點(diǎn)8移動(dòng)至導(dǎo)航點(diǎn)2。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(shí)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(cè)試（30%）任務(wù)3.1智能裝配區(qū)功能開發(fā)與測(cè)試3.1.1手動(dòng)分別將各1個(gè)件1、件2和件3放置工件暫存區(qū)對(duì)應(yīng)位置。3.1.2編寫程序，依次完成工件的裝配。3.1.3編寫檢測(cè)程序，對(duì)裝配完成的成品進(jìn)行測(cè)量。任務(wù)3.2智能機(jī)器人功能開發(fā)3.2.1在觸摸屏上點(diǎn)擊按鈕，啟動(dòng)智能機(jī)器人，觀察界面上機(jī)器人位置運(yùn)行速度、坐標(biāo)等數(shù)據(jù)變化狀態(tài)。3.2.2啟動(dòng)傳輸檢測(cè)模塊，參賽選手依次手動(dòng)放入托盤，托盤中分別放置件1、件2和件3各1個(gè)工件，位置隨機(jī)放置。3.2.3編寫PLC與智能視覺程序，將智能視覺坐標(biāo)系轉(zhuǎn)換成機(jī)器人坐標(biāo)系，通過觸摸屏顯示機(jī)器人坐標(biāo)系中抓取工件坐標(biāo)值，把識(shí)別結(jié)果傳輸給PLC。3.2.4PLC經(jīng)過處理，傳輸智能視覺識(shí)別的數(shù)據(jù)給智能機(jī)器人（顏色、種類、工件坐標(biāo)），智能機(jī)器人根據(jù)PLC傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，抓取識(shí)別后的工件，智能機(jī)器人將抓取工件放置裝配檢測(cè)區(qū)然后回到原位。3.2.5在智能機(jī)器人運(yùn)行過程中，通過觸發(fā)安全光柵，實(shí)現(xiàn)智能機(jī)器人暫停功能。3.2.6編寫PLC與智能機(jī)器人程序，在觸摸屏顯示，智能機(jī)器人狀態(tài)分為機(jī)器人處于待機(jī)、運(yùn)行、抓取錯(cuò)誤等狀態(tài)。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(cāng)儲(chǔ)的PLC進(jìn)行通訊，并實(shí)時(shí)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)的產(chǎn)品入庫(kù)管理界面，WMS系統(tǒng)通過入庫(kù)信息讀寫位進(jìn)行信息寫入，WMS系統(tǒng)控制機(jī)器人自動(dòng)進(jìn)行指定倉(cāng)位產(chǎn)品入庫(kù)。4.1.3編寫PLC和觸摸屏等程序，通過WMS系統(tǒng)的產(chǎn)品出庫(kù)管理界面，選擇出庫(kù)工件信息，控制機(jī)器人進(jìn)行RFID信息讀取，RFID讀取信息與出庫(kù)信息一致將自動(dòng)進(jìn)行倉(cāng)位產(chǎn)品出庫(kù)。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，使其與智能裝配區(qū)的PLC進(jìn)行通訊，并實(shí)時(shí)顯示通訊狀態(tài)（在線或離線）。4.2.2完成SCADA系統(tǒng)智能裝配區(qū)的智能機(jī)器人運(yùn)行數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)界面制作，編寫智能裝配區(qū)PLC和智能機(jī)器人程序，并實(shí)時(shí)顯示智能機(jī)器人的運(yùn)行速度、運(yùn)行模式和報(bào)警狀態(tài)。4.2.3編寫智能視覺區(qū)的PLC和智能視覺等程序，完成SCADA系統(tǒng)智能視覺界面制作，并實(shí)時(shí)顯示智能視覺檢測(cè)結(jié)果（形狀、尺寸、位置、顏色）。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，使其與智能倉(cāng)儲(chǔ)的PLC進(jìn)行通訊，并實(shí)時(shí)顯示通訊狀態(tài)（在線或離線）。4.3.2完成MES系統(tǒng)的產(chǎn)品入庫(kù)界面數(shù)據(jù)的變量解析，MES系統(tǒng)通過RFID進(jìn)行信息讀取，控制機(jī)器人自動(dòng)進(jìn)行產(chǎn)品入庫(kù)。4.3.3完成MES系統(tǒng)的產(chǎn)品出庫(kù)界面數(shù)據(jù)的變量解析，通過MES系統(tǒng)產(chǎn)品出庫(kù)界面選擇出庫(kù)信息，根據(jù)RFID對(duì)比結(jié)果控制機(jī)器人自動(dòng)進(jìn)行產(chǎn)品出庫(kù)。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)中制定下發(fā)任務(wù)訂單，AMR自主移動(dòng)機(jī)器人到達(dá)智能倉(cāng)儲(chǔ)指定接料位，在WMS系統(tǒng)的控制下，由機(jī)器人完成訂單指定物料的取料，AMR自主移動(dòng)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(cè)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(cè)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，放置到指定倉(cāng)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(shí)時(shí)采集倉(cāng)位、智能機(jī)器人、AMR自主移動(dòng)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)備監(jiān)控（1）操作管控軟件，正確顯示智能倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備監(jiān)控。（2）操作管控軟件，正確顯示智能視覺設(shè)備監(jiān)控。5.2.2看板顯示倉(cāng)位管理狀態(tài)（1）看板顯示倉(cāng)位信息。（2）看板顯示工件信息跟蹤，實(shí)時(shí)跟蹤工件狀態(tài)信息。任務(wù)5.3數(shù)字孿生系統(tǒng)虛實(shí)聯(lián)動(dòng)測(cè)試要求如下：（軟件，實(shí)現(xiàn)虛實(shí)聯(lián)動(dòng)。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(gè)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(yàn)統(tǒng)計(jì)界面，實(shí)時(shí)統(tǒng)計(jì)和計(jì)算本次生產(chǎn)訂單的訂單號(hào)、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(hào)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)自主移動(dòng)機(jī)器人電量管理界面，根據(jù)生產(chǎn)訂單的自主移動(dòng)機(jī)器人電量，生成曲線圖，根據(jù)訂單運(yùn)行時(shí)間計(jì)算AMR自主移動(dòng)機(jī)器人電量峰值時(shí)間段。任務(wù)6.3完成智能網(wǎng)關(guān)配置并設(shè)計(jì)智能立體倉(cāng)儲(chǔ)電機(jī)統(tǒng)計(jì)界面，根據(jù)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間，生成曲線圖，根據(jù)電機(jī)運(yùn)行時(shí)間和電機(jī)壽命閾值計(jì)算電機(jī)更換軸承的時(shí)間。任務(wù)七：生產(chǎn)單元改造方案自評(píng)估(5%)任務(wù)7.1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(píng)估總結(jié)（含：1.數(shù)字化單元改造設(shè)計(jì)的思路和特點(diǎn)；2.設(shè)計(jì)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(píng)估總結(jié)報(bào)告》在“E:\賽位號(hào)”文件夾下。任務(wù)八：職業(yè)素養(yǎng)(5%)任務(wù)8.1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