1.任务书共19页，如出现任务书缺页、字迹不清等问题，请及
时向裁判示意，并进行任务书的更换。
2.参赛队应在5小时内完成任务书规定内容。
份有关的信息或与竞赛过程无关的内容，否则成绩无效。
4.在完成任务过程中，请及时保存程序及数据。比赛结束前，请
选手自行备份项目程序及文件至“E:\GX+场次+赛位号”文件夹。
5.选手在竞赛过程中创建的录屏文件、源程序、表格、图片等文
件必须存储到“E:\GX+场次+赛位号”文件夹下，未存储到指定位置
的文件均不予给分。文件夹需要自己新建，例：第一场比赛，赛位号
：04号，文件夹名称为：GX0104；评价时只评价对应文件夹下的文
件。
6.由于参赛选手人为原因导致竞赛设备损坏，以致无法正常继续
比赛，将取消参赛队竞赛成绩。
7.竞赛过程中，选手需使用计算机安装的录屏软件全程录制计算
机操作视频。因选手原因造成无视频文件或视频文件不全者，取消竞
赛成绩。
参考资料”文件夹下。
竞赛场次：第场赛位号：第号
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竞赛平台描述：
生产单元数字化改造竞赛平台是以数字化关键技术为核心，集成
智能仓储、智能机器人、AMR自主移动机器人、智能视觉、SCADA
系统监控、WMS系统、MES系统、数字孪生的综合应用单元。竞赛平
台参考示意图如图1所示。
图1竞赛平台布局参考示意图
其生产工艺参考流程为：根据客户联接器生产任务定制需求，
在装配单元原料模块上放入工件1、工件2、工件3，在WMS软件中
选择原料入库功能，装配单元智能机器人先从托盘区取托盘放置到
相机拍照工位，再取原料区的工件放置到托盘上，智能视觉识别工
件种类、颜色、尺寸，将智能视觉识别结果写入托盘RFID标签中，
然后由AMR自主移动机器人运输到智能仓储单元入库，入库仓位的
指示灯颜色要与产品状态信息一致。在MES系统中下发任务订单，
由智能仓储机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人
将物料运送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的
检测与抓取，按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根
据检测结果，放置到指定仓位。生产任务执行过程中，实时采集仓
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据，通过数字孪生实现虚实结合，完成联接器装配。联接器装配示
意图如图2所示。
图2联接器装配示意图
任务一：生产单元数字化改造方案设计（10%）
任务1.1生产单元功能规划及仿真验证
1.1.1根据生产工艺流程，完成生产单元的工艺流程图绘制，并
生成PDF版本，以“赛位号+生产单元工艺流程图”为文件名，保存
在“E:\GX+场次+赛位号”文件夹下。
任务要求：
（1）如图1所示的原料区放置2个不同类型合格工件以及1个不合
格的工件；
（2）如图1所示的智能仓储区，划分为原料仓储区、废料仓储区
、成品仓储区；
（3）原料质检入库流程：在装配单元原料模块上放入2个不同类
型的合格工件以及1个不合格的工件，在WMS软件中选择原料入库功
能，装配单元智能机器人先从托盘区取托盘放置到相机拍照工位，再
取原料区的工件放置到托盘上，智能视觉识别工件种类、颜色、尺寸
，将智能视觉识别结果写入托盘RFID标签中，然后由AMR自主移动
机器人进行运输，由智能仓储机器人根据检测结果，将原料模块运输
到智能仓储区的原料仓储区或废料仓储区。
（4）订单自动生产流程：在MES系统中下发任务订单，由智能
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仓储机器人完成订单指定物料的取料，AMR自主移动机器人将物料运
送至智能装配区，智能机器人与智能视觉配合完成物料的检测与抓取，
按照任务订单要求，完成定制产品的组装与检测，根据检测结果，放
置到于智能仓储区的成品区或废料区。
（5）整个生产流程由MES系统下单启动，SCADA系统、WMS系
统、数字孪生仿真系统分别实现同步数据监控、出入库规划和虚实联
动。
测试要求：
补充完善原料质检入库流程图，生成PDF版本，以“赛位号+生
产单元工艺流程图”为文件名，保存在“E:\GX+场次+赛位号”文件
夹下。
1.1.2生产单元仿真设计
根据设计的工艺流程图和提供的设备单元的数字孪生模型，在数
字孪生仿真软件中构建生产单元设备布局，完成生产单元仿真工作站
搭建。根据测试平台中提供的模型设置物理属性，创建智能机器人、
流水线、智能仓储等单元的运动属性，完成基础功能测试任务。
任务及测试要求：
（1）在已构建的数字孪生模型基础上导入模型，合理布局。
（2）根据竞赛平台中提供的模型设置物理属性，要求工件能够
应重力下落。创建运动属性，添加信号表。
（3）在数字孪生仿真系统中控制智能仓储机器人的X轴、Y轴、Z
轴正反向运动。
（4）在数字孪生仿真系统中实现智能装配区与AMR自主移动机
器人对接，并通过机器人仿真验证位置合理性，智能机器人能够抓取
智能视觉区输送线上的工件，并放到待装配区，运行中无干涉，不超
限位。
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1.1.3生产单元系统仿真测试
基于构建的生产单元仿真工作站，配置通信和信号，编写PLC程
序和触摸屏界面，通过PLC控制生产单元数字孪生模型，完成智能仓
储单元出入库、AMR自主移动机器人运行到指定站点、智能机器人装
配单元装配等仿真与测试，最终完成生产单元整体设备仿真与运行。
（1）基于构建的生产单元仿真工作站，编写仿真程序和触摸屏
界面，控制智能仓储机器人（码垛机）完成托盘的出库和入库仿真；
（2）在数字孪生仿真系统中，实现智能仓储码垛机从AMR自主
移动机器人智能仓储入库位（第2列）上取出托盘，转运至20号仓位。
任务1.2网络部署方案设计
1.2.1基于网络安全和工业云平台数据应用，绘制基于防火墙和
工业网关的网络拓扑图，以“赛位号+网络拓扑图（安全）”为文件
名，并生成PDF版本保存在“E:\GX+场次+赛位号”文件夹下。
1.2.2能够对赛项设置的网络“攻击”行为实施数据分析、防护
处置和网络管控，并填写《网络信息安全分析报告》。
（1）编制、使用网络安全工具软件检查并分析工业网络，找到
可能的危险数据。
使用两台计算机，计算机1向计算机2发送三次数据，计算机2获
取对应数据，以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析发
使用两台计算机，使用telnet明文传送方式，计算机1通过TCP协
议向计算机2发送三条信息（信息内容分别为：第一次发“671”、第
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二次发“Kpq”、第三次发“Hec359”），计算机2获取对应数据，
以.pcapng格式进行保存，查看获取的数据信息，分析计算机1的IP地
长度）。
(3)根据上述网络攻防模拟测试的情况，能够对赛项设置的网络
“攻击”行为实施数据分析、防护处置和网络管控，并填写《网络信
息安全分析报告》，以“赛位号+网络信息安全分析报告”为文件名，
并生成PDF版本保存在“E:\GX+场次+赛位号”文件夹下。
完成任务一中1.1-1.2后，举手示意裁判进行评判！
任务二：生产单元智能化集成（10%）
任务2.1生产单元网络搭建及验证
根据网络拓扑图，完成交换机、数据采集设备、生产单元设备软
、硬件的网络连接及IP地址配置。
通过计算机对关键硬件设备进行Ping通测试，要求使用CMD方式进
行Ping通测试，测试AMR移动机器人、仓储单元X轴伺服驱动器的网络
通断情况。
任务2.2构建AMR自主移动机器人环境地图
2.2.1在AMR自主移动机器人建图工具中，根据参考工艺流程控
制其在竞赛单元场地运动，构建环境地图。
2.2.2在AMR自主移动机器人建图工具中，控制AMR自主移动机
器人移动到相应工位，建立工位点并保存坐标数据。设充电位为工位
点10，智能装配出入库位为工位点20，智能仓储出库位（第5列）为
工位点30，智能仓储入库位（第2列）为工位点40。
2.2.3测试AMR自主移动机器人的自主导航功能，在建图工具操
作界面中，利用“移动任务”功能，控制移动机器人自主地从智能
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仓储入库位移动至智能装配出入库位。
2.2.4测试AMR自主移动机器人的充电桩充电（手动）功能，在
示教操作界面中，利用充电桩充电（手动）功能，控制移动机器人自
主地从智能仓储入库位（工位点40）移动至充电位（工位点10）进行
移动机器人充电功能。
（1）测试AMR自主移动机器人的自主导航功能，在建图工具操
作界面中，利用自主导航运动功能，控制AMR自主移动机器人自主地
从工位点40移动至工位点20。
（2）测试AMR自主移动机器人的充电桩充电（手动）功能，在示
教操作界面中，控制AMR自主移动机器人自主地从工位点20移动至工
位点10进行充电。
完成任务二中2.1-2.2后，举手示意裁判进行评判！
任务三：生产单元功能开发与测试（35%）
任务3.1智能仓储功能开发与测试
3.1.1智能仓储区机器人各轴功能调试如图3所示
完成智能仓储PLC和触摸屏程序编写与调试，通过触摸屏手动控
制机器人（码垛机）各轴运动，并实时显示其位置信息。
（1）通过触摸屏手动控制机器人（码垛机）X轴、Y轴和Z轴的
正反向运动，并实时显示位置信息；
（2）机器人（码垛机）X轴、Y轴和Z轴到达各轴对应方向的限
位时，该轴自动停止运动。
（3）通过触摸屏中各轴的回零按钮，实现X轴、Y轴和Z轴回零。
（4）通过触摸屏设定机器人（码垛机）运动速度和运动位置，
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点击触摸屏绝对运动按钮，实现X轴、Y轴和Z轴绝对定位运动。
图3智能仓储区机器人各轴功能调试参考界面
3.1.2智能仓储移库功能调试
编写智能仓储PLC和触摸屏程序，实现智能仓储的基本运动控制
和状态显示，包含码垛机各轴的复位、停止功能，显示智能仓储中有
无托盘信息。
（1）手动分别将载有合格工件的3个托盘放至入库信息读写位，
通过触摸屏（如图4所示）输入工件信息，经RFID读写器将工件信息
写入，并通过读操作验证是否写入正确。工件信息编码规则如表5所
示。
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图4入库位RFID操作参考界面
表5：工件信息编码规则
工件信息编码规则
数组数组1数组2数组3数组4数组5数组6数组7
工件1工件2工件3
名称场次仓位号零件状态产品编码
信息信息信息
选手自定义产品
编码（在WMS
010101：待装配
020:无0:无0:无02系统中产品编码
02：装配合格
参数031:黑色1:黑色1:黑色03具有唯一性），
03：装配不合
042:红色2:红色2:红色04产品编码包含：
格
05....6种原材料编码
，8种成品编码
（2）通过编写触摸屏程序控制机器人运动，在触摸屏上点击“
移库”按钮将写入工件信息的物料托盘运送至指定仓位，移库完成
后目标仓位亮白灯，运行过程中，触摸屏界面（如图5所示）上实
时显示仓位数据变化（显示智能仓储中有无托盘信息）。
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图5仓位数据变化参考界面
任务3.2智能装配功能开发与测试
结合作业工艺流程，对装配单元PLC、智能相机、智能机器人进
行编程调试，能够实现对原料区工件有无判断、类型识别、自动分选
以及自动装配、自动检测。
3.2.1手动分别将各1个工件1、工件2和工件3放置工件到智能视
觉检测区对应托盘上任意摆放位置。
3.2.2编写PLC、触摸屏和机器人程序，在智能视觉检测区PLC传
输智能视觉识别的数据给智能机器人（颜色、种类、工件坐标等），智
能机器人根据PLC传输的数据，抓取识别后的工件，智能机器人将抓取
工件，放置到待装配模块然后智能机器人回到原位。要求触摸屏显示智
能机器人抓取的工件信息数据（如图6所示）。
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图6智能机器人抓取的工件信息数据参考界面
3.2.3编写检测程序，用智能机器人将装配完成工件放置在智能
视觉区，通过视觉对装配完成的成品进行检测识别，要求HMI上显示
成品检测尺寸和是否合格（如图7所示）。
图7成品检测参考界面
3.2.4在智能机器人运行过程中，通过触发安全光栅，实现智能机
器人暂停功能。
（1）手动将1个工件1、工件2和工件3放置工件到智能视觉检测区
对应托盘上任意摆放位置。
（2）通过智能装配触摸屏的RFID操作界面根据工件信息编码规则
（表5）写入工件信息并通过读操作正确显示写操作内容；
（3）人工分别把载有工件的托盘放置在智能视觉检测区，并完成
智能视觉工件模板学习，要求智能视觉软件显示产品种类、产品颜色
、产品形状、产品X坐标、产品Y坐标、产品R坐标以及尺寸；
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（4）智能视觉拍照识别并将识别结果传输给机器人，机器人抓取
工件放置到待装配模块，待零件齐套后机器人完成零件装配，并把装
配完成的产品放置到待装配区对应位置；
（5）智能机器人将装配完成的工件抓取放置在智能视觉区，通过
视觉对装配完成的成品进行检测识别，触摸屏上按要求显示成品检测
尺寸和是否合格状态。
任务3.3AMR自主移动机器人工作站功能开发
分别对装配单元PLC/HMI、仓储单元PLC/HMI、AMR自主移动
机器人进行编程控制，实现托盘从仓储单元出库、工件识别装配、成
品质检入库的自动化流程。
3.3.1通过PLC和触摸屏程序编写，在触摸屏上选取装配工件所
对应的3个仓位号，依次进行智能仓储出库，通过AMR自主移动机器
人转运至智能视觉区。
3.3.2通过智能视觉对工件1、2、3进行颜色、尺寸、位置、形状
的检测识别，机器人抓取工件物料放至待装配区，3种工件齐套后，
工业机器人完成联接器装配。
3.3.3装配完成后，通过视觉对成品进行检测并把检测结果通过
RFID读写器根据工件信息编码规则更新写入托盘标签中。
3.3.4通过AMR自主移动机器人，根据裁判指定仓位完成联接器
入库。
（1）在触摸屏上选取装配工件所对应的3个仓位号；
（2）触摸屏选中仓位进行触摸屏一键下单，智能仓储依次取出
托盘并放置在ARM自主移动机器人上进行出库，并将工件1，工件2，
工件3运送到智能视觉区进行检测识别，机器人根据智能视觉反馈的
数据抓取工件物料放至待装配区，3种工件齐套后，工业机器人完成
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联接器装配；
（3）装配完成后，通过智能视觉对成品进行检测并把检测结果
通过RFID读写器根据工件信息编码规则（表5）更新写入托盘标签中，
RFID信息在装配单元触摸屏界面实时显示；
（4）通过AMR自主移动机器人，根据裁判指定仓位完成联接器入
库。
完成任务三中3.1-3.3后，举手示意裁判进行评判！
任务四：生产单元信息化技术集成（10%）
任务4.1WMS系统的信息化集成
通过编写智能仓储单元PLC程序，与WMS系统进行参数设定、
调试和对接，完成WMS系统的数据可视化与自动化控制。将智能仓
储单元的原料/成品仓位信息、工作状态、RFID信息进行可视化呈现
。
4.1.1完成WMS系统的IP配置，使其与智能仓储的PLC进行通讯，
并实时显示通讯状态（在线或离线）。
储区、废料仓储区、成品仓储区3个区域，在WMS页面正确显示区域
划分情况。
4.1.3完成黑色工件1、黑色工件2、黑色工件3在WMS系统原材
料入库信息录入和编码。
4.1.4编写PLC和触摸屏等程序，通过WMS系统的盘点管理界面
下发盘点指令，依次对指定仓位（有托盘）进行盘点，并将仓位盘点
信息同步到WMS系统的盘点管理界面和仓位信息管理界面。
4.1.5通过WMS系统的入库管理界面下发入库指令，人工在智能
仓储手动入库读写工位放置装有红色工件1的托盘，由入库读写位
RFID写入工件信息，入库成功后工件信息实时同步到WMS系统的仓
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位信息管理界面。
（1）将智能仓储单元库位划分3个区域，分别为：原料仓储区（
11-30号仓位）、成品仓储区（6-10号仓位）和废料仓储区（1-5号仓
位）。
（2）按照任务三中表5的工件信息编码规则，对裁判指定的黑色
工件1、黑色工件2、黑色工件3进行编码，并放置于托盘。然后将编
码信息依次写入到托盘RFID芯片，分别放到裁判指定的3个原料仓位。
在WMS中下发盘点指令，智能仓储码垛机依次对3个原料仓位的托盘
进行读取RFID信息的操作，并实时显示到WMS界面，完成智能仓储
库位的自动化盘点操作，并且要求WMS显示的物料信息与实际一致。
（3）在WMS系统选择目标仓位（18号仓位），通过WMS系统的
入库管理界面执行入库任务，人工在智能仓储手动入库读写工位放置
装有红色工件1的托盘，由入库读写位RFID写入工件信息，入库成功
后工件信息实时同步到WMS系统的仓位信息管理界面。
任务4.2SCADA系统信息化集成
通过在SCADA系统中绘制监控界面，编写PLC程序，完成智能
装配单元、AMR单元状态信息的实时显示。
4.2.1SCADA系统IP配置和组态界面制作，使其与智能装配的PLC
进行通讯，并实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.2.2制作SCADA系统智能装配的智能机器人监控界面，手动操
作智能机器人，SCADA系统工业机器人信息界面(如图8所示）实时更
新智能机器人6个轴的关节坐标（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
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图8SCADA组态机器人信息参考界面
（1）SCADA系统完成IP配置和组态界面制作，实时显示与PLC
通讯状态（在线或离线）。
（2）手动操作智能机器人，SCADA系统智能机器人信息界面实
时更新智能机器人6个轴的关节数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
任务4.3MES系统的信息化集成
4.3.1完成MES系统IP配置，使其与智能装配的PLC进行通讯，并
实时显示通讯状态（在线或离线）。
4.3.2完成MES系统的智能机器人信息界面数据的变量解析，手
动操作智能机器人，MES系统的智能机器人信息界面实时更新智能机
器人6个轴的关节坐标及速度数据（J1、J2、J3、J4、J5、J6）。
4.3.3完成MES系统中AMR自主移动机器人运行界面数据的变量
解析，实时显示AMR自主移动机器人的电池电量、当前坐标X、当前
坐标Y、旋转角度、运行模式、充电状态等当前状态。
4.3.4完成MES系统的订单管理界面数据的变量解析，包括订单创
建、订单手动下发和订单状态。
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（1）断开智能仓储和智能装配单元PLC的网线，在MES数据
示两个单元显示为在线状态；
坐标和速度数据，手动控制智能机器人运动，6个关节坐标和速度能
够实时变化，并与机器人系统关节坐标和速度保持一致。
电池电量、当前坐标、旋转角度、运行模式、充电状态，并与AMR自
主移动机器人系统内部信息保持一致。
（4）在MES系统完成订单创建、订单手动下发，实现订单下发的
库位信息实时显示于智能仓储的触摸屏上。
完成任务四中4.1-4.3后，举手示意裁判进行评判！
任务五：生产单元运行生产（20%）
任务5.1基于MES系统的生产与管控
在MES系统中，根据客户联接器生产任务定制需求，完成所需数
量和类型产品的编制和生产订单的创建，进行原材料的备料、智能机
器人分选、RFID信息标识、AMR的自动运输和智能仓储单元原料的
自动入库流程PLC程序的设计，完成成品的自动化生产装配、检测和
入库流程。
成品的装配及入库流程：根据WMS系统的出库规划，由码垛机
依次进行工件出库，AMR自主移动机器人将工件运送至智能装配区，
智能机器人与智能视觉配合完成任意位置物料的检测与抓/吸取，按照
任务订单要求，完成2套定制产品的组装与检测，在MES中正确显示
成品检测结果，并根据检测结果，放置到成品库位，如果有装配不合
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格的成品将其放入废品库位。入库仓位指示灯颜色与产品状态信息一
致。
AMR初始位置要求：智能仓储入库位为工位点40（第3列），智
能仓储出库位为工位点30（第1列）。
（1）选手在装配单元原料区中手动摆放工件；
（2）选手在MES系统中操作，同时完成所有生产任务下单，启
动生产流程。
任务5.2基于MES系统的设备管理
生产任务执行过程中，实时采集仓位、智能机器人、AMR自主移动
5.2.1看板显示设备状态
（1）实时显示AMR自主移动机器人状态，包括充电状态、电量、
位置X、位置Y、速度、运行状态。
（2）实时显示智能仓储设备状态，包括运行状态（空闲、运行、
报警）、当前行、当前列、目标行、目标列、X轴状态和位置、Y轴