張迎春，劉桂雄

(1.中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)，北京 100088；2.廣東省測(cè)量控制技術(shù)與裝備應(yīng)用促進(jìn)會(huì)，廣東 廣州 510640)

0 引 言

《2015年智能制造試點(diǎn)示范專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)》中，智能制造定義為基于新一代信息技術(shù)，貫穿設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動(dòng)各個(gè)環(huán)節(jié)，具有信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行等功能的先進(jìn)制造過(guò)程、系統(tǒng)與模式的總稱(chēng)。美國(guó)智能制造創(chuàng)新研究院對(duì)智能制造定義是：智能制造是先進(jìn)傳感、儀器、監(jiān)測(cè)、控制和過(guò)程優(yōu)化的技術(shù)和實(shí)踐的組合，它們將信息和通信技術(shù)與制造環(huán)境融合在一起，實(shí)現(xiàn)工廠和企業(yè)中能量、生產(chǎn)率、成本的實(shí)時(shí)管理。從“信息深度自感知、智慧優(yōu)化自決策、精準(zhǔn)控制自執(zhí)行”可以看出智能制造與儀器儀表學(xué)科的“測(cè)量與控制”緊密相關(guān)；“先進(jìn)傳感、儀器、監(jiān)測(cè)、控制和過(guò)程優(yōu)化的技術(shù)”本身就是儀器儀表學(xué)科專(zhuān)業(yè)范疇，正如中國(guó)工程院制造強(qiáng)國(guó)戰(zhàn)略研究組在《制造強(qiáng)國(guó)》中指出，儀器儀表是智能制造的基石。

為此，中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)作為民政部5A 級(jí)科技社團(tuán)組織，高度重視技能人才隊(duì)伍建設(shè)及培養(yǎng)工作，充分發(fā)揮科技社團(tuán)行業(yè)引領(lǐng)示范作用，積極主動(dòng)作為。繼組織2017年“川儀杯”全國(guó)首屆儀器儀表制造工職業(yè)技能競(jìng)賽、2019年“中控杯”全國(guó)第二屆儀器儀表制造工職業(yè)技能競(jìng)賽、2020年“中控杯”全國(guó)第三屆儀器儀表制造工職業(yè)技能競(jìng)賽等二類(lèi)賽，制訂《儀器儀表制造工國(guó)家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)》后，中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)結(jié)合智能制造新趨勢(shì)，及其與“測(cè)量與控制”的緊密程度，及時(shí)申請(qǐng)“儀器儀表制造工(儀器儀表與智能傳感應(yīng)用技術(shù))賽項(xiàng)”(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“賽項(xiàng)”)作為2021年全國(guó)智能制造職業(yè)技能大賽(國(guó)家級(jí)一類(lèi)賽)的新賽項(xiàng)，并獲得成功。

1 總體技術(shù)方案設(shè)計(jì)

1.1 技術(shù)思路

考慮到與其他賽項(xiàng)的差異性，儀器儀表制造工(儀器儀表與智能傳感應(yīng)用技術(shù))賽項(xiàng)的技術(shù)思路是聚焦流程工業(yè)智能制造技術(shù)發(fā)展需求，圍繞產(chǎn)業(yè)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化對(duì)智能儀器儀表設(shè)計(jì)制造、應(yīng)用等產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)高級(jí)化領(lǐng)域的新要求，重點(diǎn)考察選手運(yùn)用先進(jìn)儀器儀表與智能傳感檢測(cè)技術(shù)，完成測(cè)量及智能控制系統(tǒng)在柔性流程工藝中設(shè)計(jì)、搭建、編程與調(diào)試等綜合能力，并最終實(shí)現(xiàn)測(cè)控系統(tǒng)高質(zhì)高效、綠色環(huán)保、健康安全地運(yùn)行，旨在促進(jìn)流程工業(yè)智能制造領(lǐng)域高素質(zhì)復(fù)合型技能人才的培養(yǎng)和技術(shù)提升。

1.2 競(jìng)賽依據(jù)

賽項(xiàng)的競(jìng)賽依據(jù)主要參照中華人民共和國(guó)人力資源和社會(huì)保障部制定的《儀器儀表制造工國(guó)家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)》(2020年版)等關(guān)于高級(jí)工及技師部分應(yīng)知應(yīng)會(huì)的知識(shí)與技能，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)、院校教學(xué)實(shí)際和儀器儀表與智能傳感技術(shù)應(yīng)用狀況，借鑒世界技能大賽命題和考核評(píng)價(jià)方法確定考核內(nèi)容，組織統(tǒng)一命題。

1.3 選手能力考察

賽項(xiàng)強(qiáng)調(diào)對(duì)智能儀器儀表在柔性流程工藝中的設(shè)計(jì)、搭建、編程與調(diào)試，以及生產(chǎn)測(cè)控系統(tǒng)管控等綜合應(yīng)用能力。根據(jù)《儀器儀表制造工國(guó)家職業(yè)技能標(biāo)準(zhǔn)》(2020年版)職業(yè)技能范疇，賽項(xiàng)主要考察參賽選手以下技術(shù)能力：（1）識(shí)圖技能，包括能識(shí)讀電氣原理圖、機(jī)柜裝配圖、工藝流程圖等工程圖紙；（2）裝配技能，包括能選擇和使用工具、夾具及測(cè)量?jī)x器儀表，完成智能傳感測(cè)控系統(tǒng)的器件安裝；（3）綜合布線(xiàn)技能，包括能綜合進(jìn)行電源線(xiàn)、信號(hào)線(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)線(xiàn)的布線(xiàn)與接線(xiàn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)象設(shè)備，控制系統(tǒng)，可視化系統(tǒng)等模塊的互聯(lián)互通；（4）編程技能，包括掌握工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、DCS 及PLC 的系統(tǒng)組態(tài)與編程技術(shù)應(yīng)用的基本能力；（5）操作技能，包括能完成智能傳感測(cè)控系統(tǒng)的上電安全測(cè)試、系統(tǒng)投運(yùn)、控制回路調(diào)試與整定；（6）工業(yè)數(shù)字技術(shù)應(yīng)用技能，包括能對(duì)技術(shù)平臺(tái)的智能儀器儀表及傳感器進(jìn)行準(zhǔn)確的信息數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析，掌握流程數(shù)字可視化的基本技能；（7）安全防護(hù)，包括能遵守相關(guān)安全防護(hù)條例和環(huán)境保護(hù)要求。

1.4 競(jìng)賽平臺(tái)設(shè)計(jì)

賽項(xiàng)的競(jìng)賽平臺(tái)采用應(yīng)用訂單式柔性生產(chǎn)系統(tǒng)技術(shù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)典型化工產(chǎn)品的智能生產(chǎn)與管控。儀器儀表與智能傳感應(yīng)用技術(shù)競(jìng)賽平臺(tái)總布局簡(jiǎn)圖如圖1所示，包含產(chǎn)品柔性化配料系統(tǒng)、產(chǎn)品柔性化深加工系統(tǒng)、產(chǎn)品柔性化后處理系統(tǒng)、數(shù)字化網(wǎng)絡(luò)化智能測(cè)控系統(tǒng)、制造系統(tǒng)能源管理平臺(tái)、生產(chǎn)過(guò)程可視化平臺(tái)、實(shí)操考核結(jié)果自動(dòng)評(píng)分系統(tǒng)、多功能操作實(shí)訓(xùn)臺(tái)。

圖1 儀器儀表與智能傳感應(yīng)用技術(shù)競(jìng)賽平臺(tái)總布局

儀器儀表與智能傳感應(yīng)用技術(shù)競(jìng)賽平臺(tái)以智能測(cè)控技術(shù)為基礎(chǔ)，融入工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能化管控、數(shù)據(jù)可視化、信息化等新一代信息技術(shù)，展現(xiàn)智能儀器儀表、傳感器技術(shù)綜合應(yīng)用場(chǎng)景和職業(yè)崗位內(nèi)涵；按照流程自動(dòng)化的智能處理模式建立可定義配置的訂單式柔性化生產(chǎn)流程，可以完成實(shí)際操作競(jìng)賽的6 項(xiàng)競(jìng)賽任務(wù)。

2 賽項(xiàng)任務(wù)內(nèi)容與特色

2.1 賽項(xiàng)任務(wù)內(nèi)容

儀器儀表制造工(儀器儀表與智能傳感應(yīng)用技術(shù))賽項(xiàng)由理論知識(shí)競(jìng)賽、實(shí)際操作競(jìng)賽兩部分組成。理論知識(shí)競(jìng)賽和實(shí)際操作競(jìng)賽的總成績(jī)?yōu)?00 分，其中理論知識(shí)競(jìng)賽時(shí)間為60 分鐘，占總成績(jī)的20%；實(shí)際操作競(jìng)賽時(shí)間為300 分鐘，占總成績(jī)的80%。

2.1.1 理論知識(shí)競(jìng)賽內(nèi)容

賽項(xiàng)的理論知識(shí)競(jìng)賽部分包括以下7 項(xiàng)任務(wù)內(nèi)容：（1）流程工藝基礎(chǔ)，包括生產(chǎn)流和配方定義、基本要素、流程設(shè)計(jì)、組織和分析、流程圖繪制、流程管理等知識(shí)；（2）儀器儀表與傳感器基礎(chǔ)，包括儀器儀表與傳感器基本原理、特性，以及選用規(guī)范、正確應(yīng)用等知識(shí)；（3）信號(hào)處理與數(shù)字化技術(shù)基礎(chǔ)，包括變換、濾波、調(diào)制、解調(diào)、檢測(cè)以及譜分析和估計(jì)等信號(hào)處理基本知識(shí)，以及利用數(shù)字技術(shù)對(duì)具體場(chǎng)景的數(shù)字化改造方法等；（4）信息集成技術(shù)與數(shù)據(jù)應(yīng)用基本原理，包括網(wǎng)絡(luò)集成、數(shù)據(jù)集成，以及數(shù)據(jù)信息處理、可視化基本知識(shí)等；（5）過(guò)程控制與計(jì)算機(jī)控制基本原理，包括以溫度、壓力、流量、液位和成分等工藝參數(shù)作為被控變量的自動(dòng)控制方法，以及計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制系統(tǒng)中控制器功能的方法等；（6）流程工業(yè)智能制造領(lǐng)域其他相關(guān)新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備等方面的知識(shí)；（7）安全文明生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)知識(shí)、職業(yè)道德基本知識(shí)等。

2.1.2 實(shí)際操作競(jìng)賽內(nèi)容

賽項(xiàng)的實(shí)際操作競(jìng)賽部分包括以下6 項(xiàng)任務(wù)內(nèi)容：（1）柔性流程工藝設(shè)計(jì)與搭建，具體是根據(jù)任務(wù)書(shū)給定的任務(wù)要求，繪制典型生產(chǎn)工藝流程圖，完成訂單式柔性生產(chǎn)系統(tǒng)工藝流程搭建，及儀器設(shè)備的安裝調(diào)試；（2）工業(yè)智能檢測(cè)系統(tǒng)配置，具體是根據(jù)任務(wù)書(shū)給定的任務(wù)要求，對(duì)智能儀器儀表、傳感器、安全柵及配套設(shè)備進(jìn)行功能測(cè)試及系統(tǒng)配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)流量、質(zhì)量、溫度、壓力、液位、能耗等多個(gè)變量的真實(shí)、準(zhǔn)確、快速地智能檢測(cè)；（3）系統(tǒng)信號(hào)處理及數(shù)字化，具體是根據(jù)任務(wù)書(shū)給定的任務(wù)要求，靈活運(yùn)用濾波抗噪、類(lèi)型轉(zhuǎn)換等信號(hào)處理技術(shù)手段，獲得標(biāo)準(zhǔn)、可靠的數(shù)據(jù)，為生產(chǎn)的智能控制、可視化顯示提供基礎(chǔ)；（4）工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)搭建與調(diào)試，具體是根據(jù)任務(wù)書(shū)給定的任務(wù)要求，運(yùn)用工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)知識(shí)技能，對(duì)數(shù)字化傳感器、智能檢測(cè)儀器儀表、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)模塊進(jìn)行系統(tǒng)配置和使用，完成工業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)搭建；（5）智能測(cè)控系統(tǒng)編程運(yùn)行與調(diào)試，具體是根據(jù)任務(wù)書(shū)給定的任務(wù)要求，采用合理的組態(tài)、編程方法，實(shí)現(xiàn)流程優(yōu)化、流量配比、精準(zhǔn)調(diào)節(jié)、穩(wěn)定控制的目標(biāo)，完成配方模式可預(yù)定義配置，實(shí)現(xiàn)柔性化、時(shí)序化控制和智能自適應(yīng)性的流程自動(dòng)化測(cè)量反饋與調(diào)節(jié)控制功能；（6）生產(chǎn)過(guò)程可視化與遠(yuǎn)程監(jiān)控，具體是根據(jù)任務(wù)書(shū)給定的任務(wù)要求，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行狀態(tài)、數(shù)據(jù)采集和分析處理、配方的預(yù)定義配置和智能自適應(yīng)性流程自動(dòng)化系統(tǒng)的可視化與遠(yuǎn)程監(jiān)控。

2.2 賽項(xiàng)特色

儀器儀表制造工(儀器儀表與智能傳感應(yīng)用技術(shù))賽項(xiàng)主要有以下3 方面特色：（1）面向流程工業(yè)的主流工藝，開(kāi)展場(chǎng)景設(shè)計(jì)，體現(xiàn)智能制造中儀器儀表與智能傳感的精準(zhǔn)、靈活控制技術(shù)，滿(mǎn)足柔性化、訂單式小規(guī)模生產(chǎn)，服務(wù)企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)；（2）綜合應(yīng)用傳感技術(shù)、控制技術(shù)、可視化技術(shù)等，體現(xiàn)智能制造中智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化信息內(nèi)涵；內(nèi)容涵蓋工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、DCS 和PLC，兼顧流程行業(yè)、離散行業(yè)雙重特征，集成度高、技術(shù)先進(jìn)；（3）任務(wù)設(shè)計(jì)貼近生產(chǎn)實(shí)際，便于考察選手實(shí)際動(dòng)手能力、邏輯思維能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作效果；盡量采用結(jié)果評(píng)分，降低裁判工作量，提高競(jìng)賽的公平性。

3 賽項(xiàng)舉辦與總結(jié)

3.1 順利舉辦

2021年12月15日，2021年全國(guó)行業(yè)職業(yè)技能競(jìng)賽——第四屆全國(guó)智能制造應(yīng)用技術(shù)技能大賽決賽——“儀器儀表制造工(儀器儀表與智能傳感應(yīng)用技術(shù))賽項(xiàng)”在四川省德陽(yáng)市拉開(kāi)帷幕，共有全國(guó)26 個(gè)省市共81 支參賽隊(duì)(其中職工組45 隊(duì)、學(xué)生組36 隊(duì))、162 名選手參加總決賽。比賽分成4 天7 場(chǎng)次進(jìn)行，各組別分別設(shè)一等獎(jiǎng)(第1—3 名)、二等獎(jiǎng)(第4—10 名)、三等獎(jiǎng)(第11—20 名)。按照獎(jiǎng)勵(lì)規(guī)定，獲得職工組前3 名的6 名選手，經(jīng)人力資源社會(huì)保障部核準(zhǔn)，被授予“全國(guó)技術(shù)能手”稱(chēng)號(hào)，頒發(fā)獎(jiǎng)?wù)?、?jiǎng)牌和證書(shū)。獲得職工組第1 名主選手按程序申報(bào)“全國(guó)五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆薄?/p>

3.2 賽后總結(jié)

比賽結(jié)束后，中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)組織召開(kāi)了“儀器儀表制造工賽項(xiàng)裁判員總結(jié)會(huì)”，儀器儀表賽項(xiàng)專(zhuān)家組、裁判、供應(yīng)商企業(yè)等參會(huì)，中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)副秘書(shū)長(zhǎng)張建講話(huà)，張建副秘書(shū)長(zhǎng)介紹了學(xué)會(huì)近年來(lái)在技能人才工作方面取得的成績(jī)，以及本屆大賽的亮點(diǎn)等。儀器儀表賽項(xiàng)專(zhuān)家組組長(zhǎng)劉桂雄做技術(shù)點(diǎn)評(píng)，每位裁判都分別發(fā)言。

3.3 賽項(xiàng)意義

儀器儀表制造工(儀器儀表與智能傳感應(yīng)用技術(shù))賽項(xiàng)充分動(dòng)員中國(guó)儀器儀表學(xué)會(huì)專(zhuān)家團(tuán)隊(duì)以及集成企業(yè)力量，抓住智能制造要領(lǐng)，貼緊實(shí)際，充分發(fā)揮“測(cè)控”柔性特點(diǎn)，在流程制造場(chǎng)景中，實(shí)現(xiàn)物料柔性、深加工柔性、后處理柔性，DCS、PLC 控制相結(jié)合，設(shè)計(jì)一套通用培養(yǎng)高素質(zhì)技能人才裝置及設(shè)備，完全可以推廣到其他行業(yè)，促進(jìn)測(cè)控技術(shù)人才培養(yǎng)與技術(shù)提升意義重大。

賽項(xiàng)設(shè)計(jì)通過(guò)組態(tài)、編程方法，實(shí)現(xiàn)流程優(yōu)化、流量配比、精準(zhǔn)調(diào)節(jié)、穩(wěn)定控制的目標(biāo)，體現(xiàn)儀器儀表“精準(zhǔn)”的靈魂；展現(xiàn)智能儀器儀表、傳感器技術(shù)綜合應(yīng)用場(chǎng)景，為建設(shè)企業(yè)級(jí)、車(chē)間級(jí)、現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、工位級(jí)的多層可視化信息系統(tǒng)打下基礎(chǔ)，體現(xiàn)儀器儀表是“大數(shù)據(jù)”源泉，是非常好的技能訓(xùn)練與科普活動(dòng)。

4 結(jié) 論

通過(guò)這個(gè)比賽，把儀器儀表制造工職業(yè)技能競(jìng)賽從原來(lái)的二類(lèi)比賽上升到國(guó)家級(jí)一類(lèi)賽，參賽隊(duì)伍更多、影響更大，也擴(kuò)大了全國(guó)同行對(duì)儀器儀表作用和地位的了解，是儀器儀表制造工職業(yè)技能賽事的一個(gè)非常重要里程碑。下一步要開(kāi)展的工作包括：①比賽后的設(shè)備需要轉(zhuǎn)化成教學(xué)資源，并編制相應(yīng)培訓(xùn)教材，便于更多技能人員參與訓(xùn)練；②必須考慮設(shè)備的可拓展性、通用性，通過(guò)添加模塊就可構(gòu)造成新的比賽設(shè)備或教學(xué)設(shè)備；③比賽后的設(shè)備需再進(jìn)一步完善，以實(shí)現(xiàn)可遠(yuǎn)程的技能比賽，滿(mǎn)足疫情常態(tài)下的比賽訓(xùn)練需要。