Uncategorized

VII Национальный чемпионат WorldSkills

20-24 мая прошел финал VII Национального чемпионата «Молодые профессионалы» (WorldSkills Russia) 2019 в городе Казань, в выставочном центре «Казань Экспо», в котором приняли участие 1513 конкурсантов по различным 91 компетенциям. Итоги финала уже подведены, а впереди еще международный этап WorldSkills Kazan 2019, который пройдет впервые в России, 22-27 августа.

В данной статье подробно рассматривается то, как проходила 23 компетенция, мобильная робототехника, в рамках финала.

WorldSkills — это соревнования в различных рабочих профессиях среди студентов средних профессиональных образовательных учреждений. Само движение, WorldSkills International, появилось в 1947 году в Испании с целью повышения престижа рабочих профессий. За всю историю движения к WorldSkills присоединились 80 стран, Россия — в 2012 году.

В России WorldSkills получил широкую государственную поддержку, что способствовало быстрому и широкому распространению движения по всей стране. Так Союз Ворлдскиллс был учрежден совместно с Агентством стратегических инициатив, как организация продвигающая WorldSkills, в том числе для осуществления деятельности от имени Минобрнауки России и Минтруду России.

В послании Федеральному Собранию 4 декабря 2014 года Президентом Российской Федерации дано поручение, направленное на развитие системы подготовки рабочих кадров: «К 2020 году как минимум в половине колледжей России подготовка по 50 наиболее востребованным и перспективным рабочим профессиям должна вестись в соответствии с лучшими мировыми стандартами и передовыми технологиями…». Для исполнения поручения Союзом Ворлдскиллс проводится апробация демонстрационного экзамена по стандартам Ворлдскиллс Россия в рамках государственной итоговой аттестации.

Перечень компетенций и количество рабочих мест по ним на Чемпионате устанавливается приказом генерального директора Союза Ворлдскиллс. Количество квот на участие в Чемпионате «в зачете» определяет Союз Ворлдскиллс.

Стоит отметить, что участвовать в основном зачете не смогут конкурсанты, осваивающие образовательные программы высшего образования. Для них существуют межвузовские чемпионаты “Молодые профессионалы (Ворлдскиллс Россия)”.

Интересно также то, что действующие и бывшие члены основного состава Национальной сборной Ворлдскиллс Россия (включенные в состав Национальной сборной приказом Союза), а также конкурсанты получившие золотые, серебряные или бронзовые медали на Финалах Национального чемпионата, могут принимать участие в Чемпионате только «вне зачета». Таким образом у конкурсантов есть только одна попытка заявить о себе и показать свой высший балл.

Каждая компетенция имеет команду по управлению компетенцией и состоит из менеджера компетенции, главного эксперта и заместителя главного эксперта. Экспертами-компатриотами называют тех, кто является экспертом и поддерживает ту или иную команду конкурсантов.

Компетенция задается следующими основными документами:

  • конкурсное задание
  • техническое описание
  • инструкция по технике безопасности и охране труда
  • инфраструктурный лист

Среди всех компетенций была также и мобильная робототехника, которую хотелось бы описать подробно.

Компетенция 23. Мобильная Робототехника

В каждой компетенции ставится цель продемонстрировать лучшие решения, международно принятые в отрасли. В самих соревнованиях знания конкурсанта оцениваются путем оценки выполнения практических задач на чемпионате. Кроме соблюдения техники безопасности и умения межличностного общения, конкурсант должен показать знание проектирования и реализации решения на базе мобильного робота, а также в программировании и отладки программного обеспечения.

Конкурсное задание для Основной категории, которое должно позволить, выполнить проверку и оценку требуемых знаний конкурсанта, разрабатывается менеджером компетенции. В этом году менеджером компетенции является эксперт из Канады, который и разработал конкурсное задание для компетенции Мобильная робототехника на международном чемпионате Kazan 2019.

Каждая компетенция на чемпионате проходит в несколько дней и каждый день чемпионата имеет свою нумерацию, исходя из дня проведения соревнования. Так первый день соревнований участников условно называется «С1». А день до первого дня соревнований обозначается, как «С-1». Так в день «C-2» эксперты обсуждают конкурсное задание и то, как организовать процесс проверки выполнения заданий конкурсантом. К примеру, в одном из квалификационных заездов конкурсант должен продемонстрировать распознавание сигнала светофора и эксперты обсуждали как выстроить процесс оценки так, чтобы не было возможности подстроить программу робота так, чтобы индикация контроллера совпала с ожидаемым экспертом результатом. В рамках «C-2» также проверяется, что все эксперты понимают полностью конкурсное задание и то, как каждый из аспектов необходимо проверять и оценивать.

В день «С-1» участники собирают с нуля своего робота, но перед этим эксперты должны убедиться, что робот полностью разобран, а конкурсанты должны продемонстрировать, что все детали лежат отдельно друг от друга. Для юниоров 14+ по сборке робота сделали упрощение, они привозили уже собранный робот по конструктиву, но без каких-либо электрических подключения. В «С-1» им предстояло с нуля произвести электрический монтаж присутствующих на роботе составляющих. В конце дня «С-1» все конкурсанты в одно время оставляют на рабочем месте компьютер и прекращают работать. Интересно отметить то, что в этот момент эксперты с облегчением вздыхают, потому что наконец-то вечером можно выспаться, т.к. работать над роботом или технических журналом уже не получится.

В день «С1» проводятся квалификационные заезды для участников, где конкурсанты должны продемонстрировать, как запрограммированный робот может выполнять базовые операции, а в «С2» и «С3» выполняется конкурсное задание в управляемом и автономном режиме соответственно.

Во время проведения VII Национального Чемпионата на площадке компетенции Мобильной Робототехники проходили параллельно следующие соревнования:

  • Тренировка международных сборных
  • Основная возрастная группа
  • Юниоры (14-16)
  • Юниоры (12-14)

Юниоры (12-14)

Перед юниорами 12+ стояла задача сортировки шин на предполагаемой станции шиномонтажных работ. Роботу предстоит собрать разбросанные по станции шины и развесить их на витринах в соответствии от их текущего состояния.

Поле, имитирующее шиномонтажную станцию с витриной для покупателей

В качестве шин выступают полые пластиковые кольца, которыми необходимо манипулировать роботу в рамках поставленного задания. Цвета колец обозначают изношенность шины. Конкурсантам необходимо разработать такую программу для робота, которая позволила бы при развешивании шин, разместить их по степени износа.

Цвета шин обозначают степень износа

Непосредственное задание состоит из того, что запрограммированному конкурсантом мобильному роботу необходимо собрать шины с пола и с временных стоек и разместить их на витринных стойках, распределив их по степени износа.

В качестве дополнительного задания участник может открыть контейнер хранилища, чтоб получить дополнительные шины на поле. Но открытие хранилища приведет к тому, что шины в случайном порядке будут разбросаны по полю, что усложнит поставленную роботу задачу.

Поставленная задача выполнялась на базе роботов, построенных из деталей конструктора VEX IQ.

Юниоры (14-16)

Задачей юниоров 14+ была выбрано решение проблемы раздельного мусора. Мобильному роботу предстояло забрать определенный мусор из каждого жилого блока и переместить его в нужную точку переработки в зависимости от его происхождения.

Поле, на котором участникам необходимо было решать поставленную задачу, по легенде имеет две жилые зоны, из которых необходимо забрать определенный мусор и доставить его на нужный пункт его переработки. На каждом перекрестке установлен светофор, указания которого, мобильный робот должен соблюдать при переезда перекрестка.

Поле, которое выступает в роли жилого комплекса для забора мусора роботами конкурсантов 14+. Разноцветные квадраты указывают место расположения мусорных баков.
Светофоры регулируют проезд на перекрестке, указание которых мобильный робот должен соблюдать, иначе будут начислены штрафные баллы за нарушение

Мусорные баки, из которых предстояло забирать мусор на утилизацию, располагаются в каждой жилой зоне. У юниоров 14+ таких зон было 2 на поле. Из каждой жилой зоны, согласно заданию, необходимо доставить мусор на переработку из одного контейнера.

Зеленый и красный контейнеры для мусора в жилой зоне. В данной попытке необходимо забрать мусор из зеленого контейнера.
Момент выгрузки собранного мусора из красного контейнера

Каждое задание в компетенции Мобильная робототехника имеет 30 процентное изменение, которое участники узнают перед началом соревнований или даже утром, в день сдачи задания. В конкурсном задании для этого добавлены дорожные знаки на перекрестках. Какой из дорожных знаков будет установлен перед попыткой участника будет решено в процессе жеребьевки экспертами. Кроме того, сами жилые зоны могут быть повернуты в любую сторону, меняя таким образом путь подъезда к жилой зоне.

Внешний вид одного из возможных знаков на поле

В качестве платформы, на которой выполнялась задача, использовался набор Studica, состоящий из конструктора Pitsco Tetrix, контроллера NI myRIO и других комплектующих.

Основная возрастная группа

Задание конкурсантов в основной возрастной группе выбрано аналогичное юниорскому 14+, но отличается от него тем, что количество зон, требующих уборки, увеличено вдвое. Таким образом в основной категории необходимо обслужить 4 жилые зоны.

В основной категории 4 жилые зоны, из которых необходимо вывести мусор

Платформа, на которой соревнуются конкурсанты — та же, что и у юниоров 14+, но в наборе больше деталей, как конструктивных, так и электромеханических.

Тренировка международных сборных

В качестве задания на международных соревнованиях по компетенции Мобильная робототехника в Kazan 2019 была выбрана задача автоматизированной доставки деталей со склада на линию сборки автомобилей завода КАМАЗ.

Поле, на котором робот будет выполнять поставленную задачу, выступает в роли помещения завода, но окружение робота существенно упрощено, чтобы возможно было выполнить задание на используемой платформе.

Один из вариантов того, как может выглядеть поле, имитирующее завод по сборке автомобилей

Различные компоненты автомобиля представлены шарами для гольфа разных цветов и массы.

Тренировочные шары для гольфа разных цветов представляют собой автозапчасти, которые нужно собрать и доставить на сброку

В зависимости от задания, который робот распознает после загрузки в него программы конкурсанта, нужное количество шаров-деталей будет разложено в заданном порядке в специальные паллеты для деталей.

Паллеты, в которые необходимо загрузить шары-детали в заданном порядке

Палеты с загруженными в него деталями необходимо установить в заданные места сборки, которые выступают в качестве рабочих мест, в которых эти детали будут использоваться предполагаемыми рабочими.

Рабочие места, на которые нужно установить паллеты с загруженными деталями

Для того, чтобы конкурсанты на деле доказали, что они могут гибко менять заданную ими программу выполнения задания, конкурсное задание предполагает изменение, которое станет известно только в день его выполнения. Таким изменением станет то, что некоторые проходы могут стать заблокированы, по легенде задания из-за того, что данная зона в данный момент находится в обслуживании. Таким образом роботу необходимо самостоятельно найти путь обхода закрытого пути, чтобы попасть в заданный сектор.

Заблокированный по причине обслуживания зоны проход будет обозначен блоком в красно-белую полоску

Еще большим изменением задания станет то, что всё поле за ночь перед выполнением задания может измениться полностью и участник узнает о конфигурации поля только утром, перед выполнением задания. В легенде конкурсного задания это требование объясняется тем, что робот должен быть использован в различных помещениях на заводе.

В международных соревнованиях также выбран набор Studica, который состоит из конструктора Pitsco Tetrix, контроллера NI myRIO и ряда других компонентов.

Конкуренция на международных соревнованиях

Ставки перед конкурсантами компетенции на международных соревнованиях настолько высоки, что применяются программа тренировок и методы борьбы, принятые в международных видах спорта. Так будущие чемпионы уделяют тренировкам огромное количество времени и готовятся ежедневно с утра до вечера, чтобы полностью подготовить задание и довести до совершенства каждое движение. Часто команды до самого последнего момента ни в коем случае не показывают финальный вариант робота, чтобы не позволить конкурентам скопировать робота или хотя бы даже чтобы не подать идею о том, как решать одну из поставленных проблем. На международные тренировки команды приезжают с уже устаревшим прототипом робота, тогда как последняя версия конструкция держится в тайне.

На тренировке международных сборных команд, которая проходила на VII национальном чемпионате WorldSkills, приехали команды из Казахстана, Индии и Японии. Команда российской сборной тоже принимала участие в тренировке наряду с другими командами. Причем на тренировку из Японии и Казахстана приехали запасные, а не основные команды.

Защита имеющейся информации становится важной темой для конкурсантов. Кроме широко распространенных способов, таких как, блокировка паролем учетной записи компьютера или защита исходного кода паролем, могут применяются и ряд других, которые позволят не дать конкурентам-командам узнать их секреты. Например, японская команда использует ноутбуки с дисплеем с узким углом обзора, поэтому со стороны кажется, что дисплей выключен и как выглядит исходный не получается увидеть.

Во время подготовки команды-чемпионы пресекают всякую возможность утечки информации. Так на тренировочном полигоне национальной сборной запрещена всякая видео и фотосъемка. Поэтому в интернете очень сложно найти информацию о решениях той или иной команды.

Работа с участниками

Чемпионатный опыт очень полезен будущим специалистам, но вопрос поиска подходящих студентов в образовательном учреждении стоит особенно остро. Кроме того, система участия в WorldSkills вынуждает полагаться не на отдельных выдающихся студентов, а налаживать школу подготовки, которая будет формировать чемпионов каждый год.

Так вопрос мотивации потенциальных участников становится на одно из первых мест, т.к. на данный момент участие студентов в WorldSkills, как формат итоговых экзаменов, вводится только в рамках эксперимента. Так что, в основном, для большинства студентов чемпионаты WorldSkills являются дополнительной внеучебной нагрузкой, а основные предметы и задания по ним никто не отменял. Поэтому важно замотивировать будущего участника, чтобы в самый неподходящий момент он не отказался от продолжения участия в соревнованиях.

Получение ценного опыта работы по специальности и контакты с потенциальными работодателями могут обеспечить участника трудоустройством в те компании, в которые кандидатов без опыта работы не берут. Если ученику и его родителями дать понять, что участие в технических соревнованиях дают знания и опыт, которые пригодятся в будущем после выпуска из учебного учреждения и дадут преимущество при трудоустройстве, то это может стать достаточной причиной для продолжения участия, несмотря на предстоящие трудности и нехватку времени.

Интересно, что, например, в Корее, если участник победил на Национальном чемпионате WorldSkills, то трудоустройство ему обеспечено. В Корее национальную сборную курируют выделенные компанией Samsung сотрудники, которые в свои годы выигрывали «золото» на международном чемпионате WorldSkills. По словам эксперта из Кореи, той команде, что удастся обыграть другие две сотни команд на Национальном чемпионате WorldSkills в Корее, автоматически гарантируется трудоустройство в компании Samsung в любой точке мира, где у Samsung есть офис.

В российском WorldSkills победа на Национальном чемпионате на дает мгновенного трудоустройства, но у чемпионов появятся дополнительные преимущества при поиске места работы. Например, в России вводится «паспорт компетенций». Выпускники, которые получили свой паспорт компетенций, вносятся в базу данных, доступ к которой предоставляется ведущим предприятиям для поиска и подбора персонала.

Те, кто занимает призовые места на чемпионатах, могут получить различные поощрения, включая денежные вознаграждения. Так за первое место в финале Национального чемпионата WorldSkills участник может получить более 170 тыс. рублей только от правительства своего региона. Денежная награда за призовое место на международных соревнованиях WorldSkills может составлять вплоть до полумиллиона рублей.

Когда кадровый вопрос решен и у вашего эксперта есть пару студентов, готовых тренироваться и выступать, то возникает вопрос о том, как готовить студентов, чтобы они смогли занять призовое место на предстоящих соревнованиях. Среди обязательных моментов можно указать следующие: системная подготовка, условия для работы и консультация у специалистов.

Для того, чтобы достичь высоких результатов, на изучение профильных разделов и подготовку выполнения заданий необходимо потратить значительное количество времени. За неделю перед соревнованиями участники смогут только собрать прототип будущего мобильного робота, но он будет далек от конечного варианта. Поэтому подготовку к следующему чемпионату необходимо начинать чуть ли не сразу после окончания последнего чемпионата.

У студентов должны быть все необходимые комплектующие и точная копия будущего полигона, на котором необходимо будет им выступать на предстоящем чемпионате. Точный набор оборудования, из которого будет изготовлен робот, необходим для того, чтобы отработать все технические моменты, которые могут возникнуть на самом чемпионате. А точная копия испытательного полигона необходимо для того, чтобы сравнить и испытать разные варианты итогового решения на качество и стабильность выполнения задания.

Студенты редко когда выполняют свои задания согласно принятым в промышленности стандартам. Кроме того, программное обеспечение, написанное студентом, как правило, трудно адаптировать под изменения задания на самих соревнованиях и еще сложнее передать накопленные модули следующему поколению студентов. Решением этой проблемы может стать то, чтобы участники выполняли свои задания в соответствии с рекомендациями из отрасли. Привлеченные для консультации специалисты могут дать соответствующий материал, который позволит студентам использовать проверенные технику и приемы при решении задачи.

Ответы

  1. Очень полезно и интересно.
    Спасибо)

Обсудите на talk.roboticsclub.ru

Участники обсуждения