不止手上功夫,世界技能大赛藏着多少高科技?

青年报·青春上海记者 顾金华/文、图
被誉为“世界技能奥林匹克”的第48届世界技能大赛即将在上海拉开大幕。长久以来,不少人对技能大赛的印象还停留在传统手工、机床打磨。
如今,随着数字技术、人工智能、低空经济快速迭代,世赛赛场早已发生深刻变化。一批紧跟产业前沿的竞赛项目登场,选手既要练就扎实的基本功,也要驾驭BIM建模、机器人开发、无人机自主飞行、AI安防等前沿技术。传统匠心与前沿科技交织碰撞,新时代的高技能人才,正在赛场之上展现属于青年的硬核实力。
数字建造:在虚拟空间“搭积木”
造房子还需要钢筋水泥吗?在数字建造赛项,答案是可以“不需要”。
数字建造项目中国集训队专家组组长古娟妮描述了这个场景:选手聚精会神地盯着电脑,敲击鼠标键盘,在虚拟空间中,一栋栋建筑逐渐成形。想了解哪个部位的建造细节,就能看到哪个部位——各种指标数据精准齐备。
简单来说,数字建造就是根据任务书要求,在可视化的数字空间中一步步“搭建”出建筑,核心是利用建筑信息模型(BIM)及相关数字化技术,在工程项目的全生命周期中创建和管理项目信息。比赛共分八场“闯关”:共用数据环境设置、概念设计建模与渲染、结构建模、建筑建模与协作、模型协调、资产信息管理、数据创建与管理、可持续与人工智能建模。整个赛程贯穿工程设计、建造和运维的全生命周期。
该项目对选手的要求极为综合。选手需要准确识读图纸并按精度要求创建模型,具备云端协同和多专业模型协调能力,掌握信息编码标准,还要能运用人工智能等数字化工具完成可持续分析。数字建造是“世赛家族”的新成员,2019年首次以“建筑信息建模”名称出现在第45届喀山世赛“未来技能”版块,2022年世赛特别赛上正式亮相。它还有一个特殊之处:绝大多数世赛选手年龄要求不超过22周岁,而数字建造项目放宽至25周岁。
“数字建造不仅仅是一项技术,更是一种全新的建造理念。”古娟妮说,通过将设计、建造和运维信息集成到数字模型中,可以在实际建设前预先发现和分析问题,提升工程质量、效率和可持续性。
自主移动机器人:赛场上的“动态未知任务”
在自主移动机器人赛项,选手面对的是一个会“出题”的赛场。
该项目为双人赛,比赛流程分为自主设计研发与赛场考核两个阶段。世赛官方通常提前约9个月发布技术文件及指定材料清单,选手需在这段时间内完成机器人的原型设计、机械装配、程序调试与任务验证。进入赛场后,真正的挑战才开始。
第48届世赛移动机器人项目上海市集训队专家曾志伟透露了一个细节:上届世赛开赛前公布的比赛内容是采摘葡萄,比赛开始后才宣布,还要采摘苹果。“两者形状大小都有区别,非常考验选手临场调试和机器人的综合性能。”这就是世赛赛场上的“动态未知任务”——具体内容比赛开始后才公布。
本届上海世赛,已知的任务是在特定圆台上完成方块、半圆柱、圆柱等物料的识别与抓取,但具体物品名称及所模拟的应用场景,仍需等待比赛现场公布。选手需要具备机械设计与制造、电子电路与传感器技术、计算机编程等综合能力,还要有极强的临场应变能力和团队协作能力。
中国队在该项目上成绩斐然,已实现金牌“三连冠”。第45届世赛郑棋元、胡耿军斩获金牌,2022世赛特别赛侯坤鹏、唐高远夺冠,第47届世赛方灿豪、蒋家俊再次夺金。
机器人系统集成:智能工厂的“总装师”
工业机器人被誉为“制造业皇冠上的明珠”,是智能制造中的核心设备。但一台机器人要真正在产线上“干活”,离不开系统集成——把机器人和传送带、夹具、传感器、控制系统等周边设备集成为一个整体,完成上下料、搬运、装配、堆垛、焊接、涂胶等任务。汽车焊装、电子装配、物流分拣、食品包装……凡是生产线上需要机器人作业的地方,都离不开这项技能。智能工厂的核心,正是“机器人+集成”。
第47届世赛,机器人系统集成作为新增赛项首次亮相。该项目综合考察从事机器人系统集成方向工作者的职业能力,任务涵盖搬运、堆垛、装配、检查、焊接、抛光、打磨等。从业人员通过任务分析、系统设计、设备安装、电气连接等环节,将其集成为一个作业系统,并通过编程实现相关作业流程,完成规定任务。据介绍,考核任务都从实际生产任务转化而来,不光比拼速度,还要看完成质量——比如组装杯子,杯盖和杯身不是简单地合上就行,还要对准位置,没对准就算加工失败。同时,由于项目需要两人配合,沟通与交流也是硬要求。
比赛为双人团队赛,第47届、第48届世赛每队2名选手。4个比赛日、20个小时,选手要完成大量设计、安装、编程调试工作,还要解决各种突发问题,对技术、体力、心态都是极限考验。最终通过任务完成度、运行效率、技术规范性、用户文档、安全操作素养等多方面综合评分决出胜负。
2024年第47届世赛,刘富强、吴龙辉搭档,为中国队夺得该项目首金——第一次参赛就“参赛即夺冠”。两人配合默契:吴龙辉负责设计编程,刘富强负责执行组装,设计出的产线一次抓取六块电池,整个任务仅用22秒,比其他队伍快约7秒。这对冠军组合有个有趣的绰号——“二十一组合”。他们经过七年的学技时光,凭借比赛中领先七秒的优势,最终在第47届世赛上夺冠,“三个七”加在一起正好是“二十一”。
无人机系统:“一个人就是一支队伍”
从焊接电路板开始,完成一架能自主飞行的无人机项,所需零部件约200个,再经过调校飞控参数、故障排查,甚至任务编程——这是无人机系统赛项的部分内容。
该项目为第48届世赛新增项目,单人参赛,是机械、电子、计算机多学科交叉融合的综合性竞赛。上海工商信息学校无人机系统赛项指导教师顾君杰这样形容选手的角色:“一个人就是一支队伍”,需同时扮演工程师、程序员和飞手三重角色。
比赛历时三天半,设六个模块:组装无人机及手动飞行测试、无人机诊断与维修、自主编程与飞行计划、高级自动驾驶与机器视觉、无人机组件建模与原型制作安装、综合任务挑战。在硬件环节,命题组会故意设置故障,考察选手能否准确快速排查。上海民航职业技术学院王晋誉介绍,选手需使用万用表等工具定位硬件故障,识别失效元器件,完成拆焊不同的是、更换,再进行整机功能复测。
顾君杰表示,当前无人机人才供给呈现“装配工不缺、飞手有缺口、研发人才最紧缺”的结构性特点,而自主飞行模块正对应研发层面的能力要求。该项目紧扣低空经济发展需求,被视为本届大赛“科技范”最浓的新赛项之一。

数控车:精度到头发丝的几分之一
数控车项目是一个“老赛项”,但它的精度要求足以让任何高科技项目肃然起敬。
“数控车”里的“车”不是汽车,而是“车削”。一块金属材料固定在车床上高速旋转,刀具按设定路线移动,把多余材料一点点切削掉,最终加工成符合图纸要求的精密零件。世界技能组织在职业标准中提到,数控车床能够实现10微米以下的加工精度,大约只有一根头发丝直径的六分之一到十分之一。
选手拿到的是一张零件工程图纸,需要读懂图纸上的形状、尺寸、几何公差和表面质量要求,设计加工方案,通过计算机辅助编程软件编写数控程序,选择安装合适的刀具夹具,输入控制系统进行加工。机器运转后,选手还要不断测量、判断和修正,让零件的尺寸、几何形状和表面质量符合要求。
数控车被称为“工业母机”,是制造机器的机器。高端数控机床的技术水平,是衡量一个国家核心制造能力的标准之一。中国选手在该项目上已获得2枚金牌、2枚银牌。
记者梳理这些赛项时,一个清晰的趋势浮现:技能大赛正在从单一操作技能比拼,转向综合技术能力的较量。数字建造要求建筑人懂编程和AI,无人机系统要求飞手能焊接和写代码,智慧安防要求安防工程师掌握人工智能。技术的边界在模糊,技能的边界在扩展。
世赛的倒计时正在推进,这些“高科技”赛项将迎来全球顶尖青年技能人才的检验。答案,在赛场上见分晓。
青年报·青春上海记者 顾金华/文、图
编辑:曹可筠
来源:青春上海News—24小时青年报
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