- 相關(guān)推薦
仿真培訓技術(shù)在化工職業(yè)院校的應用
仿真培訓技術(shù)在化工職業(yè)院校的應用
朱景洋 張 星 穆遠慶 楊建平
一、發(fā)展仿真技術(shù)的客觀原因
1.學生校外實習困難重重
企業(yè)走向市場，更加注重生產(chǎn)效益、技術(shù)保密和生產(chǎn)安全，學校難以建立長期穩(wěn)定、專業(yè)對口的校外實習基地。企業(yè)對學生下廠實習的態(tài)度從積極到應付，進而變?yōu)橄麡O，各種限制條件很多，實習往往變成了參觀。筆者學院與兗礦魯南化肥廠一直保持著密切的校企合作關(guān)系，化工專業(yè)學生在完成氨合成、尿素等專業(yè)課程的學習后，在該廠進行為期1個月的生產(chǎn)實習。但1999年以后，由于企業(yè)政策的變化，生產(chǎn)實習開始變得困難，學生的實踐技能培養(yǎng)遭遇了尷尬。
2.增加實訓工位，提高動手能力的要求
學生校外實習變得困難重重，于是實習只能依托校內(nèi)實習基地。但由于經(jīng)費不足，各實訓室所能提供的實習工位嚴重不足，遠遠不能滿足實訓教學的要求。理論學習與實踐操作嚴重脫節(jié)，使學生的職業(yè)技能和職業(yè)綜合素質(zhì)的培養(yǎng)不到位，特別是在講授有關(guān)工藝流程，裝置開、停車和事故處理相關(guān)內(nèi)容時，學生厭學，教師難教，教學質(zhì)量出現(xiàn)了滑坡。
1990年，北京化工大學仿真中心在國內(nèi)首先提出并倡導采用全數(shù)字仿真技術(shù)解決本科生的工程實踐教學問題。2005年，筆者學院開始把仿真訓練軟件引入生產(chǎn)實習教學環(huán)節(jié)，這一系統(tǒng)投資小、運行和維護費用較低，能夠兼容多種典型的化工流程，具有工業(yè)級規(guī)模精準的靜態(tài)與動態(tài)特性，因此在有效滿足實習工位的前提下，很好地滿足了實訓教學的要求。
3.企業(yè)自動化控制技術(shù)發(fā)展的必然要求
化學工業(yè)是國民經(jīng)濟的重要支柱產(chǎn)業(yè)，大型化工基地遍布全國。隨著我國改革開放和現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，化工企業(yè)的規(guī)模迅速擴大，大量先進的生產(chǎn)裝置被投入生產(chǎn)，這些新投產(chǎn)的裝置具有很高的自動化和信息化水平。目前，國內(nèi)外大中型化工生產(chǎn)裝置普遍采用DCS（分布式控制系統(tǒng)），以實現(xiàn)生產(chǎn)過程的集中顯示和分散控制。2009年，國家安全監(jiān)管總局也下發(fā)文件將涉及危險化工工藝的化工企業(yè)作為自動化控制改造的重點�？梢灶A見，自動化控制是今后一段時期化工裝置控制技術(shù)發(fā)展的方向。
4.節(jié)能降耗、減少開支的需要
仿真培訓系統(tǒng)的推廣應用，為我國化工職業(yè)技術(shù)訓練開辟了一條新的途徑。它在保障安全生產(chǎn)、降低操作成本、節(jié)能、節(jié)省原料、保障人身安全、保護生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮了越來越大的作用。
5.企業(yè)技能鑒定和員工培訓的必然要求
近年來，越來越多的企業(yè)將仿真系統(tǒng)應用于初級工、中級工和高級工的技能等級鑒定。如，中國石化的四個高級技師基地將仿真系統(tǒng)用于技師培訓與考核；在山東省職業(yè)技能鑒定中心下發(fā)的《高級化工總控工操作技能考核準備通知單》中，要求把化工單元操作仿真軟件或化工單元操作訓練裝置作為實操考核內(nèi)容項目。
仿真系統(tǒng)已經(jīng)成為企業(yè)員工培訓不可或缺的手段。目前，石化企業(yè)已經(jīng)全面應用仿真系統(tǒng)，新建或改造裝置操作技能培訓、在崗人員技能提升培訓、系統(tǒng)操作員的技能培訓、新入廠操作人員與技術(shù)人員的操作技能培訓。
二、化工仿真軟件涵蓋的培訓內(nèi)容
目前，國內(nèi)大中專職業(yè)院校普遍采用北京東方仿真控制技術(shù)有限公司開發(fā)的教學培訓軟件。筆者學院化工仿真培訓的主要內(nèi)容包括單元操作仿真和工段級仿真兩個層面，單元操作培訓使用北京東方仿真控制技術(shù)有限公司的CSTS2007版本，基本涵蓋了所有常用化工操作單元。
工段級仿真（五套）：甲醇合成工段、常減壓煉油、丙烯酸甲酯、空氣分離、乙醛氧化制醋酸，涉及煤化工和石油化工等相關(guān)領(lǐng)域。
三、化工仿真培訓的不足
當然，再好的仿真軟件也代替不了實際生產(chǎn)，因此，有條件的學校還是應該購置實驗實訓設(shè)備，結(jié)合仿真軟件開展教學，效果會更好。正版仿真軟件價格不菲，而國外職業(yè)教育實習仿真軟件雖發(fā)展較快，但由于涉及知識產(chǎn)權(quán)和軟件漢化等制約因素，引入國內(nèi)還需時日。同時，仿真技術(shù)并非十全十美，其不足主要體現(xiàn)為以下幾個方面。
一是軟件的開發(fā)需要采集化工裝置的各項工藝參數(shù)建立數(shù)學模型，但因為各種影響因素相互制約，實際生產(chǎn)時的工藝條件變化比仿真模擬時要復雜得多。二是程序開發(fā)有漏洞，違反操作規(guī)程的程序設(shè)計時有發(fā)生。三是一機（計算機）一位（工位），在裝置開、停車過程中，操作者既擔任內(nèi)操角色，又擔任外操角色，無法訓練兩個角色間的團隊配合及協(xié)調(diào)行動。四是軟件無法模擬現(xiàn)場裝置的實際動手操作，也就是培訓中還需要培養(yǎng)操作人員對現(xiàn)場裝置的幾何空間概念的把握，以及對操作設(shè)備與部件的操作力度、動態(tài)時機的把握。
四、仿真技術(shù)的發(fā)展展望
1.3D仿真軟件的研制開發(fā)
3D仿真軟件具有化工工藝仿真、場景展示、設(shè)備展示、系統(tǒng)展示、結(jié)構(gòu)展示、功能特性展示、參數(shù)展示、工作原理展示等傳統(tǒng)2D仿真軟件所不具備的功能。通過3D仿真模擬，學生可體驗真實化工工藝系統(tǒng)的所有功能（開采和生產(chǎn)過程、操作、控制、性能、安裝、維護等）。軟件人機界面友好，功能齊全，流程簡明，更易于學習、掌握。
北京東方仿真控制技術(shù)有限公司已經(jīng)開始了3D仿真軟件的研制開發(fā)，并取得了初步成功，目前正處于測試和推廣應用階段。相信在不久的將來，3D仿真軟件會逐步取代傳統(tǒng)2D仿真軟件。
2.全流程級半實物仿真工廠的建立
隨著我國煤化工和石油化工的快速發(fā)展，裝置不斷大型化、復雜化，自動化水平普遍提高，這對職業(yè)技術(shù)培訓提出了更高的要求。為提高技術(shù)培訓的成效，在仿真培訓硬件設(shè)施上，需要建立典型的、有代表性的、有較強適應性的流程級、規(guī)模化實訓裝置，特別是要求仿真培訓系統(tǒng)不但能夠模擬控制室內(nèi)的計算機控制系統(tǒng)（DCS）的操作，還應當模擬現(xiàn)場裝置的實際動手操作，也就是要培養(yǎng)操作人員對現(xiàn)場裝置的幾何空間概念的把握和對操作設(shè)備與部件的操作力度、動態(tài)時機的把握，其中還必須包括控制室操作人員與現(xiàn)場操作人員的團隊配合及協(xié)調(diào)。這些訓練內(nèi)容對于實際生產(chǎn)中復雜系統(tǒng)的開停車、非正常工況的處理以及事故緊急狀態(tài)處置等非常重要。
2007年，由上海市教委投資，北京化工大學仿真中心、上海信息技術(shù)學校與東方仿真控制技術(shù)有限公司合作完成了全流程級半實物仿真工廠，將我國化工仿真技術(shù)發(fā)展到一個新的水平。本裝置吸取了國內(nèi)外相關(guān)系統(tǒng)的優(yōu)點，將縮小型（10:1）半實物流程裝置、微機控制系統(tǒng)與全數(shù)字仿真技術(shù)結(jié)合，實現(xiàn)了多種先進技術(shù)的集成創(chuàng)新，即定量動態(tài)建模與仿真技術(shù)。它具有工業(yè)級尺寸、工業(yè)級增益和時間常數(shù)、高精度動態(tài)模型，采用了半實物仿真平臺技術(shù)（具有真實的三維空間位置、真實的操作力度）和過程控制組態(tài)平臺技術(shù)等。現(xiàn)代化工仿真工廠集多種教學和實訓功能于一身，全工況可操作，真實感強，一機多用，無需物料，沒有產(chǎn)物和副產(chǎn)物，維修簡單，節(jié)能、安全、環(huán)保，投資小、見效快，符合對實訓系統(tǒng)的要求，是工業(yè)實訓技術(shù)的一個新的飛躍。
�。ㄗ髡邌挝唬荷綎|化工技師學院）
【仿真培訓技術(shù)在化工職業(yè)院校的應用】相關(guān)文章：
仿真操作在化工單元操作課程中的應用08-18
化工仿真實習心得04-03
應用化工技術(shù)專業(yè)求職信07-02
信息技術(shù)應用培訓心得12-04
化工仿真實習心得體會12-05
信息技術(shù)應用能力提升培訓心得12-17
應用化工技術(shù)專業(yè)畢業(yè)生求職信11-23