2026年河北省職業(yè)院校技能大賽高職組“智能制造虛擬調(diào)試與生產(chǎn)管控”賽項電子標簽區(qū)域2電子標簽區(qū)域2定位槽打磨區(qū)域4區(qū)域4區(qū)域2視覺檢測區(qū)域1打磨區(qū)域3電子標簽區(qū)域1圖2輪轂產(chǎn)品(1)整體結(jié)構(gòu)競賽平臺集成智能倉儲物流、工業(yè)機器人、數(shù)控加工、智能檢測等模塊，利用物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)信息互聯(lián)，依托MES系統(tǒng)實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與可視化，接入云端借助數(shù)據(jù)服務(wù)實現(xiàn)一體化聯(lián)控，滿足輪轂的定制化生產(chǎn)制造，圖3單元構(gòu)成(2)執(zhí)行單元執(zhí)行單元是產(chǎn)品在各個單元間轉(zhuǎn)換和定制加工的執(zhí)行終端，由工作臺、工業(yè)機器人、平移滑臺、快換模塊法蘭端、遠程IO模塊等組件構(gòu)成，如圖4所示，有標尺側(cè)為執(zhí)行單元正面，有導(dǎo)線槽側(cè)為執(zhí)行單元背面。快換模塊執(zhí)行單元背面圖4執(zhí)行單元(3)工具單元工具單元用于存放不同功用的工具是執(zhí)行單元的附屬單元，由工作臺、工具架、工具、示教器支架等組件構(gòu)成，如圖5所示。工業(yè)機器人可通過程序控制到指定位安裝或釋放工具；工具單元提供了7種不同類型的工具，各種工具功能如表1所示，每種工具均配置了快換模塊工具端，可以與快示教器支工作臺圖5工具單元序號工具名稱功能示意1輪輻夾爪2輪轂夾爪3輪輞內(nèi)圈夾爪4吸盤工具15吸盤工具2序號工具名稱功能示意6端面打磨工具7側(cè)面打磨工具(4)倉儲單元倉儲單元用于臨時存放零件，由工作臺、立體倉庫、遠程IO模塊等組件構(gòu)成，如圖6所示。立體倉庫為雙層六倉位結(jié)構(gòu)，每個倉位可存放一個輪轂，每個輪轂有編號，即輪轂1#～6#,輪轂編號黏貼在輪輞外圈，如圖7所示；倉位托板可推出，方便工業(yè)機器人以不用方式取放零件；每個倉位均設(shè)置有輪轂零件是否存放的傳感器和指示燈，倉儲單元所有氣缸動作和傳感器信號均由遠程IO模塊通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)娇偪貑卧?。車標庫車標庫環(huán)形光源RFID讀寫組件工業(yè)相機圖10檢測單元(8)分揀單元分揀單元可根據(jù)程序?qū)崿F(xiàn)對不同零件的分揀動作，由工作臺、傳輸帶、分揀機構(gòu)、分揀工位、遠程IO模塊等組件構(gòu)成，如圖11所示。傳輸帶可將放置到起始位的零件傳輸?shù)椒謷C構(gòu)前；分揀機構(gòu)根據(jù)程序要求在不同位置攔截傳輸帶上的零件，并將其推入指定的分揀工位；分揀工位可通過定位機構(gòu)實現(xiàn)對滑入零件準確定位，并設(shè)置有傳感器檢測當前工位是否存有零件；分揀單元共有三個分揀工位，每個工位可存放一個零件；分揀單元所有氣缸動作和傳感器信號均由遠程IO模塊通過工業(yè)以太網(wǎng)傳輸?shù)娇偪貑卧D11分揀單元(9)總控單元總控單元由工作臺、PLC控制模塊、操作面板、電源模塊、氣源模塊、顯示終端、移動終端、工業(yè)網(wǎng)關(guān)等組件構(gòu)成，如圖12所示。總控單元是各單元程序執(zhí)行和動作流程的總控制端，PLC控制模塊由兩個PLC和工業(yè)交換機構(gòu)成，PLC通過工業(yè)以太網(wǎng)與各單元控制器和遠程IO模塊實現(xiàn)信息交互，用戶可根據(jù)需求自行編制程序?qū)崿F(xiàn)流程功能；操作面板提供了電源開關(guān)、急停開關(guān)和自定義按鈕；競賽平臺其他單元的電、氣均由總控單元提供，通過所提供的線纜實現(xiàn)快速連接，平臺具有監(jiān)控攝像頭，監(jiān)控界面可以接入工業(yè)網(wǎng)關(guān)PLC控制模塊圖12總控單元3.生產(chǎn)工藝標準流程要求(1)倉儲取料工藝流程在倉儲單元中按照圖13所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的取料動作，將輪轂零件由指定的倉位托盤上取出。執(zhí)行單元平移滑執(zhí)行單元平移滑臺移動到工具單元操作位置，機器人拾取對應(yīng)的快換工具平移滑臺作位置倉儲單元推出人恢復(fù)安人恢復(fù)安縮回(2)倉儲放料工藝流程在倉儲單元中按照圖14所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的放料動作，將輪轂零件放置到指定的倉位托盤上。工業(yè)機器工業(yè)機器人恢復(fù)安全姿態(tài)倉儲單元倉位托盤工業(yè)機器人將輪轂放到倉位托盤上工業(yè)機器人恢復(fù)安全姿態(tài)倉儲單元倉位托盤執(zhí)行單元平移滑臺移動到工具單元操作位置，機器人放回對應(yīng)的快換工具圖14倉儲放料工藝流程(3)打磨工位上料工藝流程在打磨單元中按照圖15所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的上料動作，將輪轂零件放置到打磨工位上。圖15打磨工位上料工藝流程(4)打磨工位下料工藝流程在打磨單元中按照圖16所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的下料動作，將輪轂零件由打磨工位取出。人由打磨出輪轂零件平移滑臺作位置工業(yè)機器圖16打磨工位下料工藝流程(5)旋轉(zhuǎn)工位上料工藝流程在打磨單元中按照圖17所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的上料動作，將輪轂零件放置到旋轉(zhuǎn)工位上。執(zhí)行單元平移滑臺移動到打磨單元操人恢復(fù)安旋轉(zhuǎn)工位夾具夾緊圖17旋轉(zhuǎn)工位上料工藝流程(6)旋轉(zhuǎn)工位下料工藝流程在打磨單元中按照圖18所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的下料動作，將輪轂零件由旋轉(zhuǎn)工位取出。執(zhí)行單元執(zhí)行單元平移滑臺移動到打磨單元操作位置工業(yè)機器人由旋轉(zhuǎn)工位上取出輪轂零件工業(yè)機器人恢復(fù)安全姿態(tài)工業(yè)機器人恢復(fù)安全姿態(tài)旋轉(zhuǎn)工位夾具松開圖18旋轉(zhuǎn)工位下料工藝流程(7)翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)輪轂工藝流程在打磨單元中按照圖19所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的翻轉(zhuǎn)動作，將輪轂零件通過翻轉(zhuǎn)工裝由打磨工位翻轉(zhuǎn)到旋轉(zhuǎn)工位。翻轉(zhuǎn)工裝升翻轉(zhuǎn)工裝升降氣缸升翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)氣缸翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)工裝升降氣缸下打磨工位夾翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)氣缸翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)工裝升降氣缸升翻轉(zhuǎn)工裝夾具降氣缸下翻轉(zhuǎn)工裝夾具氣缸松開輪轂旋轉(zhuǎn)工位夾翻轉(zhuǎn)工裝升降氣缸下翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)氣缸翻轉(zhuǎn)翻轉(zhuǎn)工裝升降氣缸上升圖19翻轉(zhuǎn)工裝工藝流程(1)在打磨單元中按照圖20所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的翻轉(zhuǎn)動作，將輪轂零件通過翻轉(zhuǎn)工裝由旋轉(zhuǎn)工位翻轉(zhuǎn)到打磨工位。在加工單元中按照圖22所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的下料動作，將輪轂零件由數(shù)控機床正面從夾具上取出。(11)數(shù)控加工背面上料工藝流程在加工單元中按照圖23所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的上料動作，將輪轂零件由數(shù)控機床背面放置到夾具上。夾具移動到前門夾具移動到前門獎件夾具移動到后門位置工業(yè)機器人恢復(fù)加工單元安全門夾具移動到前門位置件加工單元安全門位到機床原點位到機床原點后門打開上夾具移動到后門(12)數(shù)控加工背面下料工藝流程在加工單元中按照圖24所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的下料動作，將輪轂零件由數(shù)控機床背面從夾具上取出。(13)分揀標準工藝流程在分揀單元中按照圖25所示的工藝流程，實現(xiàn)輪轂零件的分揀動作，將輪轂零件分揀到指定的分揀道口。升起零件元傳送帶起始端圖25分揀工藝流程綜合任務(wù)職業(yè)素養(yǎng)與安全意識(5分)該任務(wù)貫穿賽程一、賽程二全過程。嚴格遵循相關(guān)職業(yè)素養(yǎng)要求及安全規(guī)范，安全文明參賽；操作規(guī)范；工具擺放整齊；著裝規(guī)范；資料歸檔完整。嚴格防止設(shè)備安裝過程中的零部件跌落、電路短路；運行過程中的設(shè)備干涉、生產(chǎn)失控并造成人身傷害。賽程一第6頁品)送至銑床進行銑削加工，加工時長為45秒；加工完成后，輪轂工件變?yōu)榫G色(成品),機器人將輪轂工件送回料架。在加工過程中模擬加工故障，銑床在加工第3個輪轂工件時故障，故障時長為15秒并且車床狀態(tài)為故障，倒計時結(jié)束后，工件A變?yōu)榧t色(不合格),機器人將工件A送回料架。繼續(xù)流程，直至所有工件A加工完成。成品(綠色)成品(綠色)不合格(紅色)(15秒)料架輪轂工件圖27輪轂初加工工藝流程圖3.編輯碰撞探測器：編輯兩個碰撞探測器，第一個碰撞探測器用來探測機器人與安全圍欄，各個設(shè)備是否有干涉；第二個碰撞探測器用來探測手爪與料架，車床，銑床是否有干涉。在整個加工過程中，機器人在各工位之間進行取料和放料操作時，需保證動作流暢，避免出現(xiàn)關(guān)節(jié)限位、設(shè)備干涉或碰撞等問題。任務(wù)3:智能制造單元生產(chǎn)統(tǒng)計與可視化(10分)任務(wù)描述：參賽選手通過仿真系統(tǒng)實現(xiàn)對車床和銑床生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控與可視化展示，全面掌握設(shè)備狀態(tài)、生產(chǎn)進度以及生產(chǎn)效率等關(guān)鍵信息，為生產(chǎn)管理提供直觀、準確的數(shù)據(jù)支持。將本任務(wù)涉及項目文件保存到“D:\技能競賽”文件夾中，文件名稱為“場次+工位號-任務(wù)3-生產(chǎn)統(tǒng)計與可視化”賽程一第8頁任務(wù)4:智能制造單元虛實聯(lián)調(diào)設(shè)計虛擬仿真機器人編程(或PLC編程等)”,注意：虛擬仿真機器人編程、表2虛擬仿真過程輪轂初始狀態(tài)方向區(qū)域1域1B2(加工時間3秒)(1)電子標簽區(qū)域1是產(chǎn)品系列編碼，貼有二維碼標簽，二維碼內(nèi)屬于2系列),可通過檢測單元的智能視覺對其掃描進行識別。(2)電子標簽區(qū)域2是加工工序編碼，貼有二維碼標簽，二維碼內(nèi)BZ,定制加工工序代碼為一組2-3個單工序的組合，如B2C2C3,且工序真數(shù)控機床加工動作，以數(shù)控單元控制門關(guān)閉開始定時，定時時間到(即加工完畢),門打開即可。(3)視覺檢測區(qū)域，通過貼有不同顏色(紅/綠/黃)的貼紙或二維碼代表產(chǎn)品的加工狀態(tài)，可通過檢測單元的智能視賽程一第10頁(1)倉儲單元各倉位實現(xiàn)手動操作與顯示點擊某倉位的“推出”按鈕后，該倉位推出，點擊“縮回”按鈕后，該倉位縮回。推出到位和縮回到位后顯示相應(yīng)狀態(tài)。參考畫面如圖29所示。縮回推出縮回推出縮回推出縮回推出縮回推出縮回推出(2)打磨單元各工位實現(xiàn)手動操作與顯示點擊某工位的對應(yīng)按鈕后，工位實現(xiàn)相應(yīng)動作，動作到位后顯示相應(yīng)狀態(tài)。參考畫面如圖30所示。松開夾緊夾緊夾緊旋轉(zhuǎn)側(cè)打磨側(cè)點動吹氣下降上升(3)分揀單元各道口實現(xiàn)手動操作與顯示點擊某道口的“推出”按鈕后，有推出動作，點擊“縮回”按鈕后，有縮回動作，推出到位和縮回到位后顯示相應(yīng)狀態(tài)。參考畫面如圖31所示?？s回推出縮回推出縮回推出縮回推出(4)加工單元實現(xiàn)手動操作與顯示點擊夾具氣缸“松開”按鈕后，夾具有松開動作，點擊“夾緊”按鈕后，有夾緊動作，松開到位和夾緊到位后顯示相應(yīng)狀態(tài)。點擊加工單元前、后門“推出”按鈕后，門有打開動作，點擊“縮回”按鈕后，有關(guān)閉動作，門打開到位和門關(guān)閉到位后顯示相應(yīng)狀態(tài)。參考畫面如圖32所示。加工單元夾具氣缸加工單元夾具氣缸松開夾緊加工單元前門縮回推出加工單元后門縮回推出(5)執(zhí)行單元實現(xiàn)手動操作與顯示點擊“正轉(zhuǎn)”或“反轉(zhuǎn)”按鈕后，執(zhí)行單元第7軸沿正向或反向連續(xù)運行，點擊“停止”按鈕后，執(zhí)行單元第7軸停止運行。執(zhí)行單元當前位置和速度實時顯示執(zhí)行單元第7軸的位置和速度。參考畫面如圖33所示。賽程一第12頁執(zhí)行單元第7軸手動連續(xù)運行執(zhí)行單元第7軸手動連續(xù)運行執(zhí)行單元第7軸停止運行圖33加工單元手動操作參考畫面(三)部分單元虛實聯(lián)調(diào)設(shè)計通過WinCC設(shè)計與編程，實現(xiàn)工業(yè)機器人對倉儲單元進行取放輪轂的虛實聯(lián)調(diào)設(shè)計，達到仿真軟件模型動作與實際競賽平臺對應(yīng)單元的動作同步的要求。任務(wù)準備：1.在倉儲單元正面朝上按裁判指定放置1個輪轂，所有倉位托盤縮回；2.執(zhí)行單元處于原點位置和安全姿態(tài)(工業(yè)機器人安全姿態(tài)各軸設(shè)定參數(shù)要求見表3所示),工業(yè)機器人無安裝工具。軸1軸角度3.打磨單元的打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位夾具松開，翻轉(zhuǎn)工裝位于旋轉(zhuǎn)工旋轉(zhuǎn)工位旋轉(zhuǎn)氣缸處于原位。任務(wù)要求：點擊“開始取料”后，工業(yè)機器人按照“倉儲取料工藝流程”進行指定倉位輪轂的抓取，輪轂抓出托盤縮回到位后，該倉位紅色指示燈1Hz閃爍，閃爍5S后熄滅；再將輪轂放到打磨單元按照“翻轉(zhuǎn)工裝翻轉(zhuǎn)輪轂工藝流程”進行輪轂翻面，再將打磨單元翻面的輪轂取出放到由裁判指定放料倉位，點擊“開始放料”后，工業(yè)機器人按照“倉儲放料工藝流程”進行指定倉位輪轂的放回，托盤縮回到位后，該倉位綠色指示燈1Hz閃爍，閃爍5S后熄滅。參考畫面如圖34所示：12312456456圖34倉儲單元取放輪轂參考畫面(四)智能制造單元生產(chǎn)的MES管控虛實聯(lián)調(diào)設(shè)計通過MES下單實現(xiàn)智能制造單元虛實生產(chǎn)，根據(jù)輪轂零件定制化生產(chǎn)產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程圖35及輪轂特征及狀態(tài)信息(如表4所示),在仿真軟件中，對工業(yè)機器人運動軌跡編程和各單元動作信號設(shè)置，完成競賽平臺的1個輪轂零件的定制化生產(chǎn)流程，虛擬智能制造各單元部分位置應(yīng)與實物狀態(tài)對應(yīng)同步。虛擬智能制造單元與實際競賽平臺準備：1.倉儲單元：所有倉位托盤縮回，指示燈正常點亮(有輪轂綠燈亮，無輪轂紅燈亮),在倉位3、5各放在一個輪轂，輪轂正反面信息見表4所方向區(qū)域1域23背面向下評分時裁判給定6背面向上賽程一第14頁2.打磨單元：打磨工位和旋轉(zhuǎn)工位夾具松開，翻轉(zhuǎn)工裝位于旋轉(zhuǎn)工位，旋轉(zhuǎn)工位旋轉(zhuǎn)氣缸處于原位。3.分揀單元：傳送帶停止，分揀機構(gòu)所有氣缸縮回。4.加工單元：主軸停轉(zhuǎn)，主軸位于機床坐標系原點，數(shù)控機床安全門關(guān)閉，夾具位于前端并松開。5.執(zhí)行單元：工業(yè)機器人處于安全姿態(tài)，無安裝工具，平移滑臺處于6.工具單元：快換工具按照需求擺放穩(wěn)當。當競賽平臺及虛擬仿真產(chǎn)線按準備要求準備好后，將競賽平臺工業(yè)機器人切換到自動模式，進入數(shù)字孿生系統(tǒng)虛實聯(lián)動生產(chǎn)流程。①總控平臺三色燈僅黃色燈常亮，操作面板綠色自保持按鈕(左側(cè)第二個)的燈以1s為周期閃爍。②當按下綠色自保持按鈕(左側(cè)第二個)后，其燈常亮；操作面板綠色自復(fù)位按鈕(左側(cè)第一個)的燈以1s為周期閃爍。③當在MES菜單下單啟動后，綠色自保持按鈕(左側(cè)第二個)燈、綠色自復(fù)位按鈕(左側(cè)第一個)燈均熄滅，三色燈僅綠色燈常亮，按定制化生產(chǎn)產(chǎn)品工藝流程(圖26)完成第1個輪轂零件的生產(chǎn)。④輪轂零件完成生產(chǎn)后，操作面板綠色自復(fù)位按鈕(左側(cè)第一個)的燈以1s為周期閃爍，三色燈僅黃色燈常亮。⑤重復(fù)實現(xiàn)第③步和第④步實現(xiàn)第2個輪轂零件的生產(chǎn)。注意：評分時不允許流程中斷(實際平臺運行和虛擬工作站運行要同步，否則也視為中斷),如中斷則中斷前流程有分，后續(xù)部分無分。賽程一第15頁檢測電子標奇數(shù)區(qū)域3檢測視覺標準定制區(qū)域4180度檢測視覺定制180度奇數(shù)奇數(shù)打皂加工檢測視覺定制定制仿真25檢測電子標簽區(qū)域2區(qū)域2仿真5.5S區(qū)域2區(qū)域2區(qū)域2將工件放回原倉位圖35定制化生產(chǎn)產(chǎn)品工藝流程圖賽程一第16頁任務(wù)5:展示講解PPT制作選手根據(jù)任務(wù)書內(nèi)容，完成展示講解PPT制作，要求選手利用智能制造虛擬仿真軟件，將賽程一智能制造單元的工作流程與可視化界面制做成動畫。這個動畫需要詳細展示機器人在輪轂初加工的全過程，包括但不限于取放料、夾具工具的切換、運動軌跡等展示。同時，還需要展示機器人在料架和機床間取放料時的特寫畫面、跟隨機器人移動的畫面，讓客戶能夠感受到機器人在制造過程中的靈活性和高效性。最后，為了確保動畫能夠在各種設(shè)備上順利播放，要求視頻分辨率為1080P,并且為MP4格式。為了更好的向客戶展示智能制造虛擬調(diào)試與生產(chǎn)管控方案，參賽就賽隊任務(wù)完成情況進行匯報，并根據(jù)可視化數(shù)據(jù)分析生產(chǎn)30個產(chǎn)品所需時間并提供圖表佐證，根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)分析3小時可生產(chǎn)產(chǎn)品數(shù)量。任務(wù)5與任務(wù)7總分為20分，展示講解主要圍繞總體思路；技能要點；主要成果及應(yīng)用價值；項目創(chuàng)新與平臺技改等內(nèi)容進行。強調(diào)表達、溝通及團隊協(xié)作能力。1.總體思路(2分):圍繞競賽任務(wù)目標要求，呈現(xiàn)整體設(shè)計思路。2.技能要點(4分):圍繞解決競賽目標任務(wù)的核心技能點進行匯報呈現(xiàn)，重點說明技能要點的實現(xiàn)方法。3.主要成果及應(yīng)用價值(4分):對標任務(wù)內(nèi)容指標，展示競賽過程中所取得的成果，結(jié)合當前智能制造發(fā)展方向，展示應(yīng)用價值。4.項目創(chuàng)新與平臺技改(6分):圍繞項目任務(wù)完成過程中所采用的創(chuàng)新性的手段、獨特的創(chuàng)意思維等去展示創(chuàng)新要點；立足產(chǎn)業(yè)背景，對接行業(yè)與崗位標準，契合人才培養(yǎng)目標，基于本賽項的核心技能要點與競賽平賽程一第17頁臺，進行平臺技術(shù)改造，包括但不限于工藝創(chuàng)新、實用技術(shù)創(chuàng)新、數(shù)字化升級、智能化程度提升等，實現(xiàn)平臺運行關(guān)鍵性指標的提質(zhì)增效。5.表達、溝通及團隊協(xié)作能力(2分)。要求每位選手都要展示，重點考核選手的語言表達能力、語言組織能力和展示過程中選手之間的溝通、協(xié)作、配合能力，展示團隊合作精神。6.PPT制作能力(2分)。頁面比例采用默認16:9比例，幻燈片方向為橫向。綜合運用圖、文、音、視、動畫等表現(xiàn)合理，演示材料涉及的文字、圖片、視頻清晰，界面友好，具有視覺美感。所用的媒體文件(視頻、音頻、動畫等)請內(nèi)嵌入演示文檔中，設(shè)置自動播放，不能使用外帶媒體文件。PPT中不能透露參賽選手的相關(guān)信息，如選手姓名、所在學(xué)校及指導(dǎo)老師等。若有違背，展示部分不得分。2026年河北省職業(yè)院校技能大賽高職組“智能制造虛擬調(diào)試與生產(chǎn)管控”賽項競賽樣題(賽程二)1.本任務(wù)書共2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，并進行任務(wù)書的更換。2.賽程二競賽時間為2.15小時，選手將各競賽任務(wù)須在競賽時間的前2小時內(nèi)完成，最后0.15小時為展示講解評分時間，競賽時間結(jié)束后，不再進行