发挥科技社团优势，培养高技能人才(二)——组织举办仪器仪表制造工国家级一类比赛赛项

张迎春，刘桂雄

(1.中国仪器仪表学会，北京 100088；2.广东省测量控制技术与装备应用促进会，广东 广州 510640)

0 引 言

《2015年智能制造试点示范专项行动》中，智能制造定义为基于新一代信息技术，贯穿设计、生产、管理、服务等制造活动各个环节，具有信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行等功能的先进制造过程、系统与模式的总称。美国智能制造创新研究院对智能制造定义是：智能制造是先进传感、仪器、监测、控制和过程优化的技术和实践的组合，它们将信息和通信技术与制造环境融合在一起，实现工厂和企业中能量、生产率、成本的实时管理。从“信息深度自感知、智慧优化自决策、精准控制自执行”可以看出智能制造与仪器仪表学科的“测量与控制”紧密相关；“先进传感、仪器、监测、控制和过程优化的技术”本身就是仪器仪表学科专业范畴，正如中国工程院制造强国战略研究组在《制造强国》中指出，仪器仪表是智能制造的基石。

为此，中国仪器仪表学会作为民政部5A 级科技社团组织，高度重视技能人才队伍建设及培养工作，充分发挥科技社团行业引领示范作用，积极主动作为。继组织2017年“川仪杯”全国首届仪器仪表制造工职业技能竞赛、2019年“中控杯”全国第二届仪器仪表制造工职业技能竞赛、2020年“中控杯”全国第三届仪器仪表制造工职业技能竞赛等二类赛，制订《仪器仪表制造工国家职业技能标准》后，中国仪器仪表学会结合智能制造新趋势，及其与“测量与控制”的紧密程度，及时申请“仪器仪表制造工(仪器仪表与智能传感应用技术)赛项”(以下简称“赛项”)作为2021年全国智能制造职业技能大赛(国家级一类赛)的新赛项，并获得成功。

1 总体技术方案设计

1.1 技术思路

考虑到与其他赛项的差异性，仪器仪表制造工(仪器仪表与智能传感应用技术)赛项的技术思路是聚焦流程工业智能制造技术发展需求，围绕产业数字化、网络化、智能化对智能仪器仪表设计制造、应用等产业基础高级化领域的新要求，重点考察选手运用先进仪器仪表与智能传感检测技术，完成测量及智能控制系统在柔性流程工艺中设计、搭建、编程与调试等综合能力，并最终实现测控系统高质高效、绿色环保、健康安全地运行，旨在促进流程工业智能制造领域高素质复合型技能人才的培养和技术提升。

1.2 竞赛依据

赛项的竞赛依据主要参照中华人民共和国人力资源和社会保障部制定的《仪器仪表制造工国家职业技能标准》(2020年版)等关于高级工及技师部分应知应会的知识与技能，结合企业生产、院校教学实际和仪器仪表与智能传感技术应用状况，借鉴世界技能大赛命题和考核评价方法确定考核内容，组织统一命题。

1.3 选手能力考察

赛项强调对智能仪器仪表在柔性流程工艺中的设计、搭建、编程与调试，以及生产测控系统管控等综合应用能力。根据《仪器仪表制造工国家职业技能标准》(2020年版)职业技能范畴，赛项主要考察参赛选手以下技术能力：（1）识图技能，包括能识读电气原理图、机柜装配图、工艺流程图等工程图纸；（2）装配技能，包括能选择和使用工具、夹具及测量仪器仪表，完成智能传感测控系统的器件安装；（3）综合布线技能，包括能综合进行电源线、信号线、网络线的布线与接线，实现对象设备，控制系统，可视化系统等模块的互联互通；（4）编程技能，包括掌握工业互联网、大数据、DCS 及PLC 的系统组态与编程技术应用的基本能力；（5）操作技能，包括能完成智能传感测控系统的上电安全测试、系统投运、控制回路调试与整定；（6）工业数字技术应用技能，包括能对技术平台的智能仪器仪表及传感器进行准确的信息数据采集、传输和分析，掌握流程数字可视化的基本技能；（7）安全防护，包括能遵守相关安全防护条例和环境保护要求。

1.4 竞赛平台设计

赛项的竞赛平台采用应用订单式柔性生产系统技术平台，实现典型化工产品的智能生产与管控。仪器仪表与智能传感应用技术竞赛平台总布局简图如图1所示，包含产品柔性化配料系统、产品柔性化深加工系统、产品柔性化后处理系统、数字化网络化智能测控系统、制造系统能源管理平台、生产过程可视化平台、实操考核结果自动评分系统、多功能操作实训台。

图1 仪器仪表与智能传感应用技术竞赛平台总布局

仪器仪表与智能传感应用技术竞赛平台以智能测控技术为基础，融入工业互联网、智能化管控、数据可视化、信息化等新一代信息技术，展现智能仪器仪表、传感器技术综合应用场景和职业岗位内涵；按照流程自动化的智能处理模式建立可定义配置的订单式柔性化生产流程，可以完成实际操作竞赛的6 项竞赛任务。

2 赛项任务内容与特色

2.1 赛项任务内容

仪器仪表制造工(仪器仪表与智能传感应用技术)赛项由理论知识竞赛、实际操作竞赛两部分组成。理论知识竞赛和实际操作竞赛的总成绩为100 分，其中理论知识竞赛时间为60 分钟，占总成绩的20%；实际操作竞赛时间为300 分钟，占总成绩的80%。

2.1.1 理论知识竞赛内容

赛项的理论知识竞赛部分包括以下7 项任务内容：（1）流程工艺基础，包括生产流和配方定义、基本要素、流程设计、组织和分析、流程图绘制、流程管理等知识；（2）仪器仪表与传感器基础，包括仪器仪表与传感器基本原理、特性，以及选用规范、正确应用等知识；（3）信号处理与数字化技术基础，包括变换、滤波、调制、解调、检测以及谱分析和估计等信号处理基本知识，以及利用数字技术对具体场景的数字化改造方法等；（4）信息集成技术与数据应用基本原理，包括网络集成、数据集成，以及数据信息处理、可视化基本知识等；（5）过程控制与计算机控制基本原理，包括以温度、压力、流量、液位和成分等工艺参数作为被控变量的自动控制方法，以及计算机实现自动控制系统中控制器功能的方法等；（6）流程工业智能制造领域其他相关新技术、新工艺、新设备等方面的知识；（7）安全文明生产与环境保护知识、职业道德基本知识等。

2.1.2 实际操作竞赛内容

赛项的实际操作竞赛部分包括以下6 项任务内容：（1）柔性流程工艺设计与搭建，具体是根据任务书给定的任务要求，绘制典型生产工艺流程图，完成订单式柔性生产系统工艺流程搭建，及仪器设备的安装调试；（2）工业智能检测系统配置，具体是根据任务书给定的任务要求，对智能仪器仪表、传感器、安全栅及配套设备进行功能测试及系统配置，实现对流量、质量、温度、压力、液位、能耗等多个变量的真实、准确、快速地智能检测；（3）系统信号处理及数字化，具体是根据任务书给定的任务要求，灵活运用滤波抗噪、类型转换等信号处理技术手段，获得标准、可靠的数据，为生产的智能控制、可视化显示提供基础；（4）工业信息网络搭建与调试，具体是根据任务书给定的任务要求，运用工业信息网络知识技能，对数字化传感器、智能检测仪器仪表、工业互联网模块进行系统配置和使用，完成工业信息网络搭建；（5）智能测控系统编程运行与调试，具体是根据任务书给定的任务要求，采用合理的组态、编程方法，实现流程优化、流量配比、精准调节、稳定控制的目标，完成配方模式可预定义配置，实现柔性化、时序化控制和智能自适应性的流程自动化测量反馈与调节控制功能；（6）生产过程可视化与远程监控，具体是根据任务书给定的任务要求，实现生产过程运行状态、数据采集和分析处理、配方的预定义配置和智能自适应性流程自动化系统的可视化与远程监控。

2.2 赛项特色

仪器仪表制造工(仪器仪表与智能传感应用技术)赛项主要有以下3 方面特色：（1）面向流程工业的主流工艺，开展场景设计，体现智能制造中仪器仪表与智能传感的精准、灵活控制技术，满足柔性化、订单式小规模生产，服务企业转型升级；（2）综合应用传感技术、控制技术、可视化技术等，体现智能制造中智能化、数字化、网络化信息内涵；内容涵盖工业互联网、大数据、DCS 和PLC，兼顾流程行业、离散行业双重特征，集成度高、技术先进；（3）任务设计贴近生产实际，便于考察选手实际动手能力、逻辑思维能力和团队协作效果；尽量采用结果评分，降低裁判工作量，提高竞赛的公平性。

3 赛项举办与总结

3.1 顺利举办

2021年12月15日，2021年全国行业职业技能竞赛——第四届全国智能制造应用技术技能大赛决赛——“仪器仪表制造工(仪器仪表与智能传感应用技术)赛项”在四川省德阳市拉开帷幕，共有全国26 个省市共81 支参赛队(其中职工组45 队、学生组36 队)、162 名选手参加总决赛。比赛分成4 天7 场次进行，各组别分别设一等奖(第1—3 名)、二等奖(第4—10 名)、三等奖(第11—20 名)。按照奖励规定，获得职工组前3 名的6 名选手，经人力资源社会保障部核准，被授予“全国技术能手”称号，颁发奖章、奖牌和证书。获得职工组第1 名主选手按程序申报“全国五一劳动奖章”。

3.2 赛后总结

比赛结束后，中国仪器仪表学会组织召开了“仪器仪表制造工赛项裁判员总结会”，仪器仪表赛项专家组、裁判、供应商企业等参会，中国仪器仪表学会副秘书长张建讲话，张建副秘书长介绍了学会近年来在技能人才工作方面取得的成绩，以及本届大赛的亮点等。仪器仪表赛项专家组组长刘桂雄做技术点评，每位裁判都分别发言。

3.3 赛项意义

仪器仪表制造工(仪器仪表与智能传感应用技术)赛项充分动员中国仪器仪表学会专家团队以及集成企业力量，抓住智能制造要领，贴紧实际，充分发挥“测控”柔性特点，在流程制造场景中，实现物料柔性、深加工柔性、后处理柔性，DCS、PLC 控制相结合，设计一套通用培养高素质技能人才装置及设备，完全可以推广到其他行业，促进测控技术人才培养与技术提升意义重大。

赛项设计通过组态、编程方法，实现流程优化、流量配比、精准调节、稳定控制的目标，体现仪器仪表“精准”的灵魂；展现智能仪器仪表、传感器技术综合应用场景，为建设企业级、车间级、现场级、工位级的多层可视化信息系统打下基础，体现仪器仪表是“大数据”源泉，是非常好的技能训练与科普活动。

4 结 论

通过这个比赛，把仪器仪表制造工职业技能竞赛从原来的二类比赛上升到国家级一类赛，参赛队伍更多、影响更大，也扩大了全国同行对仪器仪表作用和地位的了解，是仪器仪表制造工职业技能赛事的一个非常重要里程碑。下一步要开展的工作包括：①比赛后的设备需要转化成教学资源，并编制相应培训教材，便于更多技能人员参与训练；②必须考虑设备的可拓展性、通用性，通过添加模块就可构造成新的比赛设备或教学设备；③比赛后的设备需再进一步完善，以实现可远程的技能比赛，满足疫情常态下的比赛训练需要。