2018年全国机械行业职业院校技能大赛-“栋梁杯”互联网协同制造技术与应用技能大赛竞赛规程(1)

附件12018年全国机械行业职业院校技能大赛-“栋梁杯”互联网协同制造技术与应用技能大赛竞赛规程一、赛项描述1.赛项目的打造互联网协同制造产业，培养互联网协同制造高技能人才，对加快从人口红利向技术红利转变，对提高生产效率和产品质量、争取更大利润空间，对推动工业转型升级，加快制造强国建设，具有重要意义。互联网协同制造技术与应用技能大赛以“中国制造2025”规划为背景，针对装备制造业转型升级对岗位技能提升的要求，面向全省职业院校工业机器人技术、机电一体化技术和电气自动化技术等专业，通过技能大赛促进职业院校智能制造相关专业的发展、课程的建设、人才培养质量的提升，解决智能制造产业迅猛增长与专业人才严重短缺的矛盾，提升智能制造系统技术应用人才的水平和数量，实现人才的到岗即用。同时，通过职业教育和技能大赛助力“中国智造2025”。技能大赛作为职业院校专业设置的引领者、职业学校改革的风向标，其赛项的设置和内容也必须逐渐向企业生产靠拢，比赛项目内容应紧扣企业的生产实际情况，贴近行业先进的发展技术；比赛规程和赛场规程贴近企业生产岗位规范，强调学生职业道德、职业精神、专业知识、专业技能和职业综合能力的培养。只有这样，大赛才能真正发挥其引领性的作用。本次大赛通过互联网协同制造生产线的安装、编程、调试、优化以及MES系统的应用与维护考核参赛选手智能制造技术的综合应用能力。本次大赛的举办将促进互联网协同制造企业急需的复合型高技能人才的培养，提高参赛选手组织管理、统筹计划能力、工作效率、质量与成本控制、安全意识和节能环保意识等职业素养，践行李克强总理提出的“中国制造业大国向精密制造业强国的转变”的要求。本赛项能够明确学生的学习目标、增加学生的学习兴趣、提高教师的实践教学水平、增强学生的综合素质，本赛项定位于技能大赛与专业教学相结合、系统组织与行业企业相结合、个人发展与团队协作相结合，这对于引领职业院校的专业教学改革，促进“双师型”教师队伍建设，促进实训基地建设，促进“工学结合、校企合作”的“政校企通”办学模式及人才培养模式的创新，提升专业建设的水平，助推“中国制造2025”规划实施具有重要作用。2.竞赛内容以互联网协同制造企业急需的生产线的安装、编程、调试、优化以及MES系统的应用与维护为大赛内容，实现人才培养与产业需求对接。坚持技能大赛与教学改革相结合，大赛设计以智能制造生产线为平台，融合信息化管控技术，以MES（生产制造管理系统）为管理平台，强化学生对智能制造生产线的设计规划仿真、安装、编程、调试、维护以及MES系统的应用与维护等职业能力和素养，实现教学过程和生产过程无缝对接。促进人才培养模式转变，实现教学课程与职业标准对接。坚持吸引企业、行业、院校专家参与大赛设计、提供技术和条件保障。该赛项采用团体比赛方式进行，三名参赛选手互相配合，协作完成竞赛任务。各参赛队按照竞赛任务书的要求，在持续不间断的5小时内完成以下工作任务。任务一机械及电气安装调试（25%）根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，利用所提供的元器件和零件，合理选择拆装工具，完成竞赛设备的机械及电气安装操作，达到任务书规定的功能要求。任务二协同制造产线编程与调试（45%）根据任务书要求，参考相应的图纸及技术标准，完成PLC、四轴工业机器人、六轴工业机器人、AGV小车、机器视觉、RFID、激光打标机以及各类驱动电机的编程与调试工作。任务三MES系统维护（25%）根据任务书要求，实现整个生产过程中订单管理、订单查询、库存查看、产品监控、个性化定制、仓储管理等功能，完成生产过程中下单、插单、排产、产品过程监控、个性化定制、产品出入库等生产任务。任务四职业素养（5%）在竞赛过程中，从参赛选手的安全防护、设备操作的规范性、装配耗材使用的合理性、专用工具及量具的操作及安全生产的认识程度等方面对参赛选手进行综合评价。二、大赛分组及参赛对象大赛分中职组和高职组两个竞赛组别，均为团体赛，每队由3名比赛选手组成，学生中职组和学生高职组每队可配2名指导教师，不得跨单位组队。每单位限报2队。1.学生中职组：工业机器人、机电一体化、电气自动化等相关专业的中等职业学校（含中专、职高、职教中心、技工学校）在籍学生。2.学生高职组：工业机器人、机电一体化、电气自动化等相关专业的高等职业院校（含高职、高专、成人高校、技师学院）在籍学生。三、竞赛方式1.组织机构：在全国机械职业教育教学指导委员会的指导和领导下，成立赛项执委会，下设本赛项专家组、裁判组、监督组、仲裁组和组织保障工作组。2.竞赛采取多场次进行，由赛项执委会按照竞赛流程组织各领队参加公开抽签，确定各队参赛场次。参赛队按照抽签确定的参赛时段分批次进入比赛场地参赛。3.赛场的赛位统一编制赛位号，参赛队比赛前60分钟到赛项指定地点接受检录，进场前30分钟抽签决定赛位号，抽签结束后，随即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。4.各省（自治区、直辖市）参赛队分配数以赛项执委会通知为准。四、奖项设定（一）两个赛项均设团体一、二、三等奖。按照竞赛总成绩由高到低排序，以实际参赛队总数为基数，一、二、三等奖获奖比例分别为10%、25%、35%（小数点后四舍五入）。（二）获得一等奖参赛队的指导老师，由主办方授予的“2018年全国机械行业职业院校技能大赛优秀指导教师”并颁发荣誉证书。五、竞赛技术平台本赛项选用的技术平台为山东栋梁科技设备有限公司提供的DLIM-102MA互联网协同制造技术与应用实训系统（如图1、2所示）。图1实训系统平面图图2实训系统效果图1.整体技术参数1.1．工作电源：AC220V±10%，50HZ。1.2．外形尺寸：（长*宽*高）12000mm*5000mm*2200mm(整体布局尺寸)1.3．工作环境：温度-10℃－+40℃，相对湿度85％（25℃）。1.4．安全保护装置：急停按钮。1.5．PLC：西门子S1200系列。1.6．四轴工业机器人：J1轴：手臂长度：225mm；旋转范围：±132º；J2轴：手臂长度：175mm；旋转范围：±141º；J3轴：行程150mm；J4轴：旋转范围:±360º；重定位精度：±0.01mm额定/最大负载：1Kg/3Kg编码器模块：输入2通道差分输入增量式编码器1.7．六轴工业机器人：J1轴：最大动作范围：±170º；最大速度：480°/SJ2轴：最大动作范围：﹣145º~﹢90°；最大速度：460°/SJ3轴：最大动作范围：﹣125º~﹢280°；最大速度：520°/SJ4轴：最大动作范围：±190º；最大速度：560°/SJ5轴：最大动作范围：±120º；最大速度：560°/SJ6轴：最大动作范围：±3600º；最大速度：900°/S；最大工作半径：541mm重定位精度：±0.02mm1.8．AGV小车：外形尺寸：（长*宽*高）700mm*430mm*550mm直线运行速度：18m/min弯道运行速度：10～15m/min纵向定位精度：±3mm纵向激光定位精度：±1mm（预留）前方避障探测距离：100mm～600mm可调最小转弯半径：650mm额定载重：30Kg最大载重：50Kg自动导引传感器：专用磁导循迹传感器电池组工作电压：U=48VDC、24VDC充电方式：外置充电器最大噪音：≤70db2.系统组成及功能描述.序号单元名称单元组成1MES系统单元由服务器、看板等构成，负责生产线的生产管控。2运输单元由AGV小车和三个传输带构成，单元传输带主要负责各单元产品的转运及传递。3四轴机器人分拣单元3-1台体采用铝型材框架，长*宽*高:2000*1020*2000mm；3-2悬臂操作箱1套：按钮及触摸屏；3-3S7-1200PLC控制柜1套：喷塑冷轧钢板柜体，内置网孔板；3-4平面四关节工业机器人1套：3-5平带输送机构1套：长*宽*高:1180*185*180mm，带宽70mm，直流行星减速电机驱动；3-6同步带输送机构1套：长*宽*高:1180*185*180mm，带宽70mm，直流行星减速电机驱动、旋转编码器；3-7倾角皮带输送机构2套：长*宽*高:630*185*180mm，带宽70mm，提升高度90mm,直流行星减速电机驱动；3-8物料缓冲库1套：长*宽*高=460*100*140mm,6仓位；3-9辅助原件：气源处理器、手滑阀、电磁阀、真空发生器、真空吸盘等。4六轴机器人装配单元4-1台体采用铝型材框架，长*宽*高:2000*1020*2000mm；4-2悬臂操作箱1套：按钮及触摸屏；4-3S7-1200PLC控制柜1套：喷塑冷轧钢板柜体，内置网孔板；4-4六关节工业机器人1套：4-5光纤激光打标机1套：4-6供盖料仓1套；4-7送料机构1套：滑台气缸；4-8辅助原件：气源处理器、手滑阀、电磁阀组、真空发生器、吸盘夹具等。5自动仓储单元5-1台体采用铝型材框架，长*宽*高:2000*1020*2000mm；5-2悬臂操作箱1套：按钮及触摸屏；5-3S7-1200PLC控制柜1套：喷塑冷轧钢板柜体，内置网孔板；5-4搬运机械手1套：X轴行程830mm，步进电机、直线模组；Y轴行程330mm，行星减速步进电机驱动（带制动器）、直线模组；Z轴行程150mm，双轴气缸；真空发生器、真空吸盘；5-5巷道机械手1套：X轴行程825mm，行星减速伺服电机、齿轮齿条；Y轴行程480mm，行星减速伺服电机、直线导轨；Z轴行程175mm，行星减速伺服电机、线性导轨；真空发生器、真空吸盘；5-6立体化仓库1套：工业铝型材框架，仓位尺寸135*60*150mm(±5mm),仓位数量5列4层，共两排40个仓位，其中一排存放上盖原料，另一排存放成品；5-7辅助原件：气源处理器、手滑阀、电磁阀组等。2.1．MES系统单元图3MES系统看板协调整体系统的动作流程，同时反馈系统的工作状态。包含订单管理、订单查询、库存查看、产品监控、个性化定制、仓储管理等功能，完成生产过程中下单、插单、排产、产品过程监控、个性化定制、产品出入库等生产任务。1)订单管理：接收来客户端的订单，根据客户定制化要求，生成客户二维码反馈给到客户端，同时调度订单次序，允许插单。2)订单查询：客户可根据反馈来的二维码，查询当前订单的完成状态。3)库存查看：用户可以查看原料库和成品库各仓位的当前状态。4)产品监控：订单完成的状态以图表的形式展现在看板上；将信息反馈至数据库，方便订单追溯。5)个性化生产：将客户的定制化信息，反馈至分拣机器人和激光打标机，激光打标机将客户定制的产品进行打印。6)仓储管理：接收来自下层反馈的仓库信息，进行出库与入库管理。2.2．运输单元图4运输单元运输单元由AGV小车和三个传输带构成。1）AGV小车主要由小车本体、导航系统及传输机构等构成，AGV小车接受主控单元发送的路线信号，同时反馈状态给主控单元，主要完成各个单元间的物料转运工作，使各个单元保持连续运行状态，以达到最优生产效率。2）传输带主要有直流电机、RFID、远程I/O、运料托盘、电磁阀模块等构成。单元传输带主要负责各单元产品的转运及传递。在传输带入口配置总线通信的RFID模块，读取工件当前状态，工作完成后，写入当前状态。2.3．四轴机器人分拣单元图5四轴机器人分拣单元1）四轴机器人分拣单元，接收视觉检测信号，配合编码器反馈的动态追踪信号，将书签进行分类，分别放置到对应的缓存区。2）未及时挑选的书签，由环形皮带机循环运输到抓取范围之内，进行再次抓取。皮带机上有书签正反面转换机构，对书签能够进行翻面，二次循环后可进行再次抓取。3）四轴机器人接收到来自MES的订单信号，将缓存区对应的书签，放至传送带上的下盒体中。4）主要有台体、防护罩、缓存区、四轴机器人、动态追踪模块、环形皮带机、PLC模块、视觉检测系统、电磁阀模块等构成。2.4．六轴机器人装配单元图6六轴机器人装配单元1）接收来自MES的订单，六轴机器人抓取带有书签的下盒体，转运至激光打标机工作范围内，激光打标机根据客户定制信息打印，打印完成后，六轴机器人将打标好的产品转运至装配区，抓取包装盒的上盒体