西門子智能制造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽 - 賽項規(guī)程高職

西門子智能制造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽賽項規(guī)程

一、賽項名稱

賽項編號：GZ19088

賽項名稱：西門子智能制造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)

賽項組別：高職組

批注[1]:請省賽辦根據(jù)賽項修改

賽項所屬產業(yè)類別：裝備制造類

二、競賽目的

“智能制造（smartproduction）”，是對信息物理融合的詮釋，

完成了感知、通信、執(zhí)行、決策的全過程，包括了資源要素、互聯(lián)互

通、系統(tǒng)集成、信息融合和新興業(yè)態(tài)5大類，引導企業(yè)利用數(shù)字化、

網絡化、智能化技術向模式創(chuàng)新發(fā)展。通過引入信息和通信技術（ICT），

以不同方式收集、共享和使用生產數(shù)據(jù)信息，實現(xiàn)產品和服務的多樣

化和個性化，縮短生產過程的響應時間，減少生產時間和降低成本，

從而不斷提高工業(yè)生產力。

數(shù)字孿生（DigitalTwins）被形象地稱之為“數(shù)字化雙胞胎”，

是智能工廠的虛實互聯(lián)技術，在構想、設計、測試、仿真、生產線、

廠房規(guī)劃等環(huán)節(jié)，可以虛擬和判斷出生產或規(guī)劃中所有的工藝流程

以及可能出現(xiàn)的矛盾、缺陷、不匹配。通過這種方式進行前期的仿

真，如圖1所示，加快交付周期。數(shù)字孿生技術已是制造業(yè)數(shù)字化

的核心技術，隨著數(shù)字孿生技術在智能制造領域的廣泛應用，數(shù)字

孿生仿真與調試技術已經成為邁向智能制造的新興技術和主流技術，

在我國制造業(yè)由自動化向智能化的轉型過程中，具有極其重要的戰(zhàn)略

意義。

圖1數(shù)字孿生仿真與調試技術與傳統(tǒng)設計方式的對比圖

數(shù)字孿生技術是智能技術與制造技術的融合，是運用智能技術來

解決制造的問題。智能制造是對復雜裝備、復雜產品，在全生命周期

中加工、裝備等環(huán)節(jié)的制造活動，并進行知識學習、信息感知與分析、

智能決策與執(zhí)行，實現(xiàn)制造過程、數(shù)字孿生制造系統(tǒng)與制造裝備的

知識推理、動態(tài)傳感與自主決策。

數(shù)字孿生技術作為驅動智能制造發(fā)展的關鍵技術之一，通過衍生

傳感器和仿真模型，將仿真與現(xiàn)實世界在產品中相結合，再依托工業(yè)

互聯(lián)網，將仿真產品有序地連接起來，最終實現(xiàn)對產品質量的嚴格把

控。

本賽項將重點以數(shù)字孿生技術為競賽技術方向，對虛擬調試、功

能驗證和功能優(yōu)化三大部分進行考核和評價，通過賽項進一步推動和

深化“以賽促學”、“以賽促教”、“以賽促改”、“以賽促建”，

不斷提升學生專業(yè)綜合技能水平，促進學校教育教學改革，提升學校

綜合辦學能力。

三、競賽內容

（一）競賽內容

本賽項以智能產線實訓系統(tǒng)作為競賽平臺，每支參賽隊的參賽選

手按照專家組提供的機構模型和任務書，完成智能產線的變量定義、

設置運動參數(shù)、PLC編程、HMI界面設計和虛擬調試等。

參賽選手在規(guī)定時間內，以線上比賽的方式，根據(jù)專家組提供的

有關資料和賽項任務書，完成賽項任務。

（二）成績比例

1、智能產線的輸入、輸出變量定義（15%）

選手根據(jù)專家組提供的智能產線模型、說明文檔和任務書，對模

型的輸入檢測器、輸出執(zhí)行器進行變量定義和關聯(lián)。

2、運動機構的運動參數(shù)設置（15%）

選手根據(jù)專家組提供的智能產線模型、說明文檔和任務書，對各

個運動機構進行參數(shù)設置，包括運動速度、位置、距離等，使后續(xù)通

過PLC程序驅動輸出信號，可實現(xiàn)模擬控制的功能。

3、PLC和HMI程序編寫（30%）

選手根據(jù)專家組提供的智能產線模型、說明文檔和任務書，并按

照輸入、輸出變量和運動參數(shù)的設置情況，編寫PLC和HMI程序。

4、虛擬功能調試和功能優(yōu)化（35%）

選手根據(jù)專家組提供的智能產線模型、說明文檔和任務書，對已

經編寫好的PLC程序和HMI程序，進行虛擬調試，使智能產線能在數(shù)

字孿生軟件中，按照任務書的要求實現(xiàn)功能。

5、時間及效率（5%）

根據(jù)各個選手完成任務并提交的時間為準，按照“時間得分=

（240-選手所用時間）×5.0/（240-最快完成選手所用時間）”的方

式進行打分，并累加到任務總分中。

四、競賽方式

1、競賽采用個人賽方式，按個人賽成績排名評獎。

2、競賽隊伍組成：每支參賽隊由1名比賽選手組成，性別不限。

每隊可配2名指導教師。五年制高職學生報名參賽的，必須是四、

五年級的在籍學生。

3、組織機構：成立第十九屆遼寧省職業(yè)院校技能大賽西門子智

能制造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽賽項執(zhí)委會，設賽項專家組、裁判組、監(jiān)督仲裁

組和組織保障工作組。

4、本次競賽采用線上賽的形式，比賽前一天由專家組統(tǒng)一下發(fā)

已加密的智能產線三維模型，待正式比賽開始時下發(fā)三維模型說明文

檔、任務書和解密秘鑰，選手在既定的時間內根據(jù)資料，完成任務。

5、完成任務后，把競賽作品打包上傳至專家組指定郵箱，上傳

應在比賽時間結束后10分鐘內（按郵件接收時間為準），超過時間

的視為棄考，不予評分，郵件不允許撤回或者再次上傳修改版，一經

接收，視為終版，若參賽選手多次發(fā)送任務成果，同樣視為棄考，不

予評分。

6、競賽前會提供用于熟悉競賽規(guī)則、競賽內容的練習文檔，包

括：智能產線三維模型、說明文檔和任務書，此練習文檔與最終賽題

任務書會有一定程度的改動。

7、開始比賽后的整個過程需要使用錄屏軟件進行錄屏和錄像（選

手人像），記錄整個比賽期間的所有操作過程，用于證明在整個過程

中，確實為參賽選手本人完成任務，并無其他作弊行為，因無法錄屏

或錄像，并產生爭議的，責任由參賽選手承擔，視頻同樣上傳到專家

組制定郵箱，上傳時間為競賽結束后的3個小時內，考慮到網絡上傳

的速度因素，建議對錄屏、錄像的幀數(shù)或畫質等參數(shù)進行相應的調整，

保證視頻文件大小可控，超過上傳時間仍未上傳的，視為無錄屏或錄

像處理。

8、比賽過程中有任何問題，均可通過線上溝通軟件（暫定為騰

訊會議），向專家組提出。

五、競賽流程

（一）競賽日程安排表

表1西門子智能制造創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)比賽競賽時間及流程安排表

日

期時間內容人員

賽8:00-12:00網絡測試和競賽資料下發(fā)參賽隊

前

第領隊、選手、專家組長、裁

一15:00-16:00競賽注意事項說明會

天

判長

選手、專家組長、裁判長、

7:30-7:55競賽相關人員登錄線上平臺簽到

工作人員、監(jiān)督

選手、專家組長、裁判長、

7:55-8:00專家組下發(fā)解密秘鑰

工作人員、監(jiān)督

比

賽選手、專家組長、裁判長、

8:00-12:00正式比賽

當工作人員、監(jiān)督

天

選手、專家組長、裁判長、

12:00-12:10參數(shù)選手上傳競賽作品

工作人員、監(jiān)督

選手、專家組長、裁判長、

12:00-15:00參數(shù)選手上傳錄屏和錄像視頻

工作人員、監(jiān)督

裁判長、裁判、技術人

15:00-19:00裁判評分

員、監(jiān)督

注：比賽當天，除參賽選手、領導和教練外，專家組長、裁判長、工

作人員、監(jiān)督將集中地點辦公，地點為組委會辦公室，全程錄像存檔。

六、競賽賽卷

賽項專家工作組負責本賽項賽題的編制工作，遵從公開、公平、

公正原則。

賽項的賽卷、技術參數(shù)方案的設計和保密工作在賽項監(jiān)督員的監(jiān)

督下由賽項執(zhí)委會指定專人負責。

競賽結束后，對競賽成績評定過程材料等進行回收，賽卷、競賽

作品由賽項承辦單位就地封存，妥善保管，未經大賽執(zhí)委會授權任何

人不得隨意查閱，所有材料的有效追溯期為一年。

七、競賽規(guī)則

（一）參賽資格

1、各高職院校按照大賽組委會規(guī)定的報名要求報名參賽。

2、高職學生組參賽對象為全日制普通高等職業(yè)院校在校生（含

職教本科）和五年制高職四至五年級在校生（1998年5月1日以后

出生）。已經在國賽和省賽中獲得過一等獎的選手不得參加同項目、

同組別比賽。每名選手可報1名指導教師。

3、個人賽同一學校相同項目報名人數(shù)原則上不超過3人，參賽

院校經過院校的選拔賽后，可報4-5個隊參加高職賽項比賽。

4、參賽選手和指導教師報名，獲得確認后不得隨意更換。比賽

前參賽選手和指導教師因故無法參賽，須由學校在相應賽項開賽前

10個工作日出具書面說明，并按參賽選手資格補充人員并接受審核，

經省大賽組委會辦公室同意后予以更換。

（二）報名要求

本賽項為個人賽。參賽選手和指導教師報名獲得確認后不得隨意

更換。如備賽過程中參賽選手和指導教師因故無法參賽，須由省級教

育行政部門于相應賽項開賽時間10個工作日之前出具書面說明，經

大賽執(zhí)委會辦公室同意后予以更換，補充人員需滿足本賽項參賽選手

資格并接受審核；競賽開始后，參賽隊不得更換參賽選手，若有參賽

隊員缺席，不得補充參賽選手。

（三）賽前準備

1．參賽選手應在競賽前準備好相關的硬件設施和軟件，避免線

上比賽時因自身問題影響競賽實施。

2．競賽使用的軟件版本如下表：

序號軟件名稱版本

1全集成自動化軟件TIAportalV15.0

2PLCSimAdvancedV3.0

NX1953

3NXMCD

（內部號1973.4300）

注：上述版本為建議選手使用版本，裁判將使用上述版本進行評

分，如選手提交的成果無法使用此版本打開，責任由選手承擔。

（四）正式競賽

1．參賽選手在競賽開始前登錄線上平臺（暫定為騰訊會議）報

到，接受工作人員對選手身份、資格和有關證件的檢查。開賽15分

鐘后停止檢錄，參賽選手未在指定時間內檢錄，按棄權處理。

2．競賽所需的系統(tǒng)軟件和電腦由參賽隊自備。

4．參賽隊自行選擇選手競賽時的工作場所。

5．競賽結束后，參賽選手把競賽作品打包上傳至專家組指定郵

箱，郵件不允許撤回或者再次上傳修改版。

（五）成績公布

競賽成績經復核無誤后，由裁判長、監(jiān)督人員和仲裁人員簽字確

認后以紙質方式進行公布。

（六）參賽相關管理規(guī)定

1．參賽隊應該積極參加賽項承辦單位組織的閉賽式等各項賽事

活動。

2．在賽事期間，領隊及參賽隊其他成員不得私自接觸裁判，凡

發(fā)現(xiàn)有弄虛作假者，取消其參賽資格，成績無效。

3．對于有礙競賽公正和競賽正常進行的參賽隊，視其情節(jié)輕重，

按照裁判組給予警告、取消競賽成績、通報批評等處理。其中，對于

競賽過程及有關活動造成重大影響的，以適當方式通告參賽院?；蚱?/p>

所屬地區(qū)的教育行政主管部門，依據(jù)有關規(guī)定給予行政或紀律處分，

同時停止該院校參加全國職業(yè)院校技能大賽1年。涉及刑事犯罪的移

交司法機關處理。

八、技術規(guī)范

（一）賽項涉及專業(yè)教學要求

1．智能制造產線工作流程設計。

2．智能制造產線控制系統(tǒng)搭建。

3．上位機與PLC程序開發(fā)。

4．智能制造產線系統(tǒng)仿真。

5．智能制造產線控制系統(tǒng)參數(shù)配置。

6．智能制造產線控制系統(tǒng)優(yōu)化。

九、技術平臺

技術平臺采用西門子工廠自動化工程有限公司設計的可編程控

制系統(tǒng)集成及應用實訓系統(tǒng)。設備參考工廠機器人或者成套設備安裝

形式抽象而成，電氣裝調實訓平臺參考工廠配電及可編程邏輯控制系

統(tǒng)的控制柜設計而成。實訓設備通過提供一個與制造型企業(yè)完全一致

的微型工廠實訓環(huán)境，讓學生身臨其境地開展機械、電氣、裝配、調

試、系統(tǒng)維護等相關實操實訓。設備中的相關模塊緊扣標準要求與企

業(yè)典型應用案例而開發(fā)，設備圍繞可編程控制系統(tǒng)技術技能點依次遞

進，高級別涵蓋低級別技能要求，重點突出可編程控制系統(tǒng)的崗位能

力要求，同時具有教學、實訓等功能。設備外觀圖和設備組成圖如圖

1：

圖1設備外觀圖

（一）基礎平臺

基礎平臺是實訓平臺工作站的基礎，實訓單元放置或固定在平臺

上使用，可根據(jù)實訓內容搭配實訓單元以開展相關實操實訓，具體配

置如下：

1.基礎平臺由歐標鋁型材搭建而成，工業(yè)化設計，整體外觀尺寸

(長x寬x高)：1200mm×800mm×2000mm，底部帶4個高度可調的活

動腳輪，方便自由移動；

2.基礎平臺采用上下雙層結構設計，下層區(qū)域設置電氣元器件安

裝板，電氣安裝板采用不低于2.0mm規(guī)格鍍鋅安裝板，配套有單相和

三相電源，配套空氣斷路器、中間繼電器、接線端子、熔斷接線端子

等，能滿足本工位設備電源供應和電氣控制功能，底部電氣安裝區(qū)域

設置有照明燈，方便調試及故障維護；

3.基礎平臺上層區(qū)域設置前后雙開門的防護罩用于保護人員人

身安全，前后雙開門采用8mm厚度亞克力防護玻璃設計而成，左右圍

板采用5mm亞克力玻璃，頂部采用5mm亞克力玻璃制造而成。

4.基礎平臺帶側裝控制箱，安裝有急停按鈕和觸摸屏，可對工位

設備進行手動操作。

圖2基礎平臺

（二）智能產線實訓平臺

智能產線實訓平臺是通過采用一套能自動進行供料、檢測、組裝、

搬運入庫的機器設備，組成高度連續(xù)、完全自動化的生產線，來實現(xiàn)

產品的生產。它抽象自真實工業(yè)中的自動化生產線，并將其應用于學

生應用實踐類教學。本實訓平臺將各分散的學習要素集中起來，組成

一個能夠讓學生參與設計、構建和調試，讓更多老師參與研發(fā)、設計

和學習，讓設備不斷更新、技術不斷前進的平臺。平臺能夠為學生提

供了一種嶄新的綜合實訓平臺，使他們能夠綜合運用所學知識設計、

構建各種較大規(guī)模的自動化生產平臺模型。

智能產線實訓平臺由供料運輸單元、分揀單元、成品入庫單元三

個實訓單元組成，三個實訓單元安裝在基礎平臺上層區(qū)域上。

圖3智能產線實訓平臺

具體功能如下：

1.原料供應及輸送單元：主要完成原料的自動供給、貨物傳輸?shù)?/p>

功能。

1）模擬注塑機：帶溫度檢測及控制功能，可實時顯示及控制當

前注塑工作溫度，支持PID精確控溫；

2）物料輸送帶：皮帶式輸送帶，鋁型材支架裝配而成，變頻控

制，可實現(xiàn)無級調速，物料輸送帶整體長度700mm，有效寬度35mm；

3）微型井式倉庫：井式倉儲供料結構，帶推料氣缸、空位檢測

傳感器，可實現(xiàn)物料有無的檢測，倉庫可存儲10個方形物料。

2.分揀單元：主要完成原料的自動供給、分揀裝配等功能。

1）分度盤式微型倉庫：平面?zhèn)}儲供料結構，用于存放圓形原料，

倉庫可存儲12個物料，倉庫安裝于分度盤上方，分度盤采用步進控

制，分度精度可達0.1度；

2）物料分揀及裝配機構，雙軸機構，整體裝配機械手采用氣缸

驅動。分揀裝配機械手和色標檢測系統(tǒng)配合，完成圓形物料顏色分揀，

以及將合適顏色的圓形物料裝配到方形物料中；

3.成品入庫單元：主要完成成品的自動入庫等功能。

1）立體倉庫：倉庫貨架由鋁型材框架搭建而成，倉格2層3列

結構，總數(shù)6個，每個倉格獨立設置檢測傳感器，可實現(xiàn)物料有無的

檢測。

2）出入庫三軸機械手，X軸采用氣動控制，氣缸缸徑≥16mm，

行程≥70mm，Y軸(前后運動)采用步進，有效行程≥220mm，Z軸(上

下軸)采用伺服控制，有效行程≥180mm。

4.可開設的課程內容如下：

1）傳感器應用實訓（參數(shù)選型、安裝、接線）

2）氣動設備實訓（選型、安裝、調試等）

3）運動控制技術編程(單軸、雙軸)

4）PLC技術編程

5）PLC與HMI通信連接

6）HMI設計與開發(fā)

電氣裝調實訓平臺

電氣裝調實訓平臺用于電氣原理圖識讀、工具使用、元件定位與

安裝、電氣連接、安全檢查、系統(tǒng)調試等實訓考核；電氣裝調實訓平

臺采用柜式結構，與可編程控制系統(tǒng)工作站并行安裝，由控制柜、配

套元器件及輔材構成，可完成電氣控制系統(tǒng)的安裝、調試相關實訓。

圖4電氣裝調實訓平臺

數(shù)字孿生虛擬調試軟件

數(shù)字孿生虛擬調試軟件，通過機電一體化設計方式，軟硬結合，

以數(shù)字孿生和虛實聯(lián)調仿真技術為主要手段、結合三維數(shù)字化設計與

快速制造技術，通過各類信號傳感器與通訊手段實現(xiàn)設備和產線的虛

實聯(lián)調,搭建面向智能制造產業(yè)數(shù)字化領域的教學科研平臺，培養(yǎng)制

造業(yè)數(shù)字化創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才。

圖5數(shù)字孿生虛擬調試流程

十、成績評定

依據(jù)參賽選手完成的情況實施綜合評定，采取裁判組與參賽選手

在競賽結束后面對面的公開評分方式。評定依據(jù)結合國家及行業(yè)的相

關標準和規(guī)范，全面評價參賽選手職業(yè)能力的要求，本著“科學嚴謹、

公正公平、可操作性強”的原則制定評分標準。

（一）評分標準

根據(jù)賽題的競賽內容設置評分標準，主要考察選手的基本知識，

職業(yè)技能；詳細的評分以最終的賽題評分標準為準。

具體的評分細則由專家組成員依據(jù)競賽任務書制定，滿分為100

分，各競賽內容的配分、標準及評分方式如下：

（二）評分方式

1.成績評分與產生方法

（1）競賽項目滿分為100分。具體的評分細則由專家組成員依

據(jù)競賽任務書制定，其中智能產線的輸入、輸出變量定義（15%）、

運動機構的運動參數(shù)設置（15%）、PLC和HMI程序編寫（30%）、虛

擬功能調試和功能優(yōu)化（35%）、時間及效率（5%）。

（2）在競賽時段，參賽選手有不服從裁判、擾亂秩序等行為情

節(jié)嚴重的，取消參賽隊評獎資格。有作弊行為的，取消參賽隊評獎資

格，超過規(guī)定時間仍未收參賽選手提交的比賽作品，取消該參賽隊的

評分資格。

2.判分方法與統(tǒng)分方法

（2）評分裁判對參賽隊伍完成的競賽任務，依據(jù)賽項評價標準

判分。兩名記分員在監(jiān)督人員的現(xiàn)場監(jiān)督下負責計分，對于客觀評分

取評分裁判的平均分作為該參賽隊伍的得分；對于主觀評分，去掉一

個最高分和一個最低分，其余得分的算術平均值作為參賽隊伍的得分；

（三）成績復核

為保障成績評判的準確性，監(jiān)督組將對賽項總成績排名前30%

的所有參賽隊伍（選手）的成績進行復核；對其余成績進行抽檢復核，

抽檢覆蓋率不得低于15%。如發(fā)現(xiàn)成績錯誤以書面方式及時告知裁判

長，由裁判長更正成績并簽字確認。復核、抽檢錯誤率超過5%的，裁

判組將對所有成績進行復核。

（四）最終成績

計分員將解密后的各參賽隊伍（選手）成績匯總成最終成績單，

經裁判長、監(jiān)督組簽字后進行比賽結果公布，公布2小時無異議后，

將賽項總成績的最終結果錄入賽務管理系統(tǒng)，由裁判長、監(jiān)督仲裁組

長在系統(tǒng)導出成績單上簽字后，在閉賽式上宣布。

十一、獎項設定

本賽項不設初賽和復賽，只進行一次評選，依據(jù)比賽成績，從高

到低排序，不超過參賽隊的10%設一等獎，20%設二等獎，30%設三等

獎（小數(shù)點后不四舍五入）。

十二、競賽須知

（一）參賽隊須知

1．參賽隊選手在報名獲得確認后，原則上不再更換，如籌備過

程中，選手因故不能參賽，所在省教育主管部門需出具書面說明并按

相關參賽選手資格補充人員并接受審核；競賽開始后，參賽隊不得更

換參賽選手，允許隊員有缺席進行競賽。

2．參賽隊按照規(guī)程使用指定的設備與軟件進行競賽。

（二）指導教師須知

1．各參賽代表隊要發(fā)揚良好道德風尚，聽從指揮，服從裁判，

不弄虛作假。如發(fā)現(xiàn)弄虛作假者，取消參賽資格，名次無效。

2．各代表隊領隊要堅決執(zhí)行競賽的各項規(guī)定，加強對參賽人員

的管理，做好賽前準備工作，督促選手帶好證件等競賽相關材料。

3．競賽過程中，除參加當場次競賽的選手、執(zhí)行裁判員、現(xiàn)場

工作人員和經批準的人員外，領隊、指導教師及其他人員一律不得進

入競賽現(xiàn)場。

4．參賽代表隊若對競賽過程有異議，應先將競賽涉及到的軟硬

件設備封存在指定位置，在規(guī)定的時間內由領隊向賽項仲裁工作組提

出書面報告。

5．對申訴的仲裁結果，領隊要帶頭服從和執(zhí)行，并做好選手工

作。

6．指導老師應及時查看大賽專用網頁有關賽項的通知和內容，

認真研究和掌握本賽項競賽的規(guī)程、技術規(guī)范，指導選手做好賽前的

一切技術準備和競賽準備。

（三）參賽選手須知

1．參賽選手應嚴格遵守賽場規(guī)程，接受裁判員的監(jiān)督和警示，

文明競賽。

2．參賽選手需攜帶身份證、學生證、參賽證檢錄。

3．競賽過程中，因嚴重操作失誤或安全事故不能進行競賽的（例

如因所調試的功能電路板發(fā)生短路導致賽位斷電的、造成設備不能正

常工作的），現(xiàn)場裁判員有權中止該隊競賽。

17．參賽選手要注意及時存盤，由于操作不當引起死機導致文件

丟失的，由選手自行負責。

19．參賽隊欲提前結束競賽，應由隊長舉手示意，由現(xiàn)場裁判員

與隊長共同簽字確認，并記錄其競賽終止時間。簽字確認后，該隊全

體隊員不得再進行任何與競賽有關的操作。

20．參賽隊應在競賽結束后統(tǒng)一離場，已完成競賽任務的參賽隊，

應在自己賽位上安靜等待，不得干擾其他參賽隊，否則由裁判給予警

告。累計警告2次，或情節(jié)特別嚴重的，經裁判長裁定后，中止競賽，

并取消競賽成績。

21．競賽結束后，參賽選手應整理由賽項執(zhí)委會現(xiàn)場下發(fā)所有資

料，并交給裁判，不得將相關材料帶離競賽