煤化工OTS仿真工厂实践教学运行过程的几点思考
孙焕红 李霞（宁夏工商职业技术学院，宁夏 银川 750021）
摘 要： 文章对OTS仿真教学工厂产生的背景及优势进行了简单论述，并对运营过程中出现的问题进行了整理和思考，为后续同类项目教学提供参考。
关键词： 煤化工；OTS仿真工厂；项目；教学
1 背景
近年来我国煤化工产业发展迅速，与之相对应的培训系统开发也快速发展起来，除了传统的二维仿真模拟，还出现了新兴的三维仿真，使现场操作界面更立体、更具备场景化，提升了培训效果。但两者都是纯仿真模拟软件，由个人在电脑上操作，无法进行班组训练，没有真实的现场操作感官。此外，企业文化、故障排除、生产扰动、安全应急处置较难融入系统，培训项目较为单一。
2 OTS仿真教学工厂及优势
OTS（Operator Training Simulator），仿真培训器，是依托于计算机和现代通讯技术，将实物与控制实物的仿真模拟系统联接在一起，开展试验的技术。其组成包括虚拟对象（控制实物的仿真系统）和实物对象，所以称为半实物仿真。半实物仿真工厂与单存仿真软件相比，具有自己的技术优势：
（1）具备真实的操作环境和实际操作感，与企业真实生产相似度高。OTS仿真工厂中使用到的主要设备尺寸都是将实际存在的生产设备作为原型，按一定比例压缩获得，设备外部按国家行业规定喷涂上色，外壳部位十分真实，设备内部设施简略，有的直接处于空置状态[1]。设备上（间）设置相关仪表、管线、阀门（手阀与电动调节阀），在整个操作过程中，离线仿真可全部在DCS当中实现，在线仿真与现场联合操作实现（手阀必须在现场操作），操作过程中出现转变的参数，是通过模拟、计算并显示出来。
（2）安全，无安全隐患，建设成本低。化工生产具有易燃、易爆、有毒、有害、易腐蚀等特点，存在着诸多不安全因素和危害，比其他行业生产具有更大的危险性。鉴于此，化工企业不愿接受学生在厂实习，或只接受浅表性的参观性学习，使化工类学生在生产实习环节不能真正体验生产操作，降低了学习效果[2]。而企业是生产性单位，其致力于稳定优质生产，不可能在其生产设备上开展员工训练或额外抽出精力、时间和资金筹建培训装置和队伍。而OTS仿真工厂依托真实企业，开发真实设备模型和仿真软件，通过数字模拟技术，将二者互联，从而能开展煤化工生产中的开停车操作、故障处理、应急演练等一系列与实际生产一致的技能训练。因为没有真实介质，即使在操作过程中出现了高温、高压、泄露等情况，也不会造成任何危害。因此无论学习者是在校学生还是企业员工，都可亲自上手操作，获得真实感官，提升培训效果。OTS培训系统建成后，随着煤化工生产技术、设备、工艺的更新，可通过硬件设备局部改造和仿真软件升级完成同步更新，以保持其先进性和实用性。降低了建设成本，延长培训系统使用周期。对于企业来说，运用OTS培训系统开展员工培训、技能提升，也是一条经济、合理、高效的途径。
（3）真实生产中的工艺参数变化高清展示。化工生产集化学、化工、仪表、设备、自动化等于一体，任何物料的组成、性质和阀门转态改变都会引起一系列的连锁变化，OTS仿真工厂包含人工操作的现场装置和仿真软件，与真实化工生产一致，完全能模拟出上述变化并在DCS界面上清晰显示出来。
宁夏现代煤化工公共实训中心（以下简称中心）坐落于宁夏职业教育公共实训基地（宁夏工商职业技术学院），由宁夏回族自治区政府投资兴建，2015年建成投入使用，它是包含60万吨煤制烯烃、100万吨煤制油全工艺流程级别的OTS教学工厂，组成有现场设备、中央控制室、离线仿真室、煤基化工产品质量检测中心等。两套培训系统均以大型煤化工企业为原型，进行10∶1等比例缩小建设，建设期间由企业技术人员全程参与，提供技术支持，以保证培训系统的实用性。
一般放在前两周集中进行，包括厂、车间和班组三级，学习内容以之前的《化工安全生产技术》理论课程内容为基础，加入典型化工物料、产品、典型设备和具体操作过程中需要注意的安全问题，以讲座形式开展，安全教育后方可进入仿真教学工厂实训。以讲座形式开展，方便学生的集中管理，节约师资和时间，但学生对理论学习不感兴趣，连续两周的集中培训，更使学生的学习兴趣降低，学习效果大大折扣，加之安全培训之后没有相应的考核过关制度，学生没了学习压力和动力，会浑噩度日，得过且过。鉴于安全的重要性，建议增加安全教育培训学时，学时百分比提至10%，缩短集中教学时间，少于一周即可，未完成的授课内容融合于其它项目讲解过程。同时安全教育集中培训后，增加考核过关环节，考核不合格者不得参与后续项目的学习，以增加学生学习压力，提高学生学习主动性。
3 宁夏现代煤化工公共实训中心
因具有场景化、高仿真等特点，OTS半实物仿真工厂是目前最先进的培训系统，广泛应用与学生实训、实习、企业员工培训、职业技能竞赛等方面。
4 应用情况分析
中心投入运行以来，充分发挥了其效能，截止目前，已完成本校4届化工类专业学生的整学期生产性实践教学，完成宁夏大学、宁夏师范学院、宁夏理工学院、中国矿业大学银川学院、阿拉善职业技术学院等区内外高校学生的实习任务，完成宁夏宝丰能源集团有限公司等企业员工培训与技能提升任务，完成宁夏宁东基地职业技能竞赛的承办任务。下文对学生实训实习、企业员工技能培训过程中出现的问题进行了整理思考，并为以后同类项目教学和培训提出一些建议。
实践性教学对象为化工类专业学生和企业员工，我校化工类专业学生培养实行2.5+0.5的培养模式，即学制三年（共六学期），其中2.5年（前五学期）在校学习，0.5年（第六学期）在企业定岗实习，在1～4学期完成专业理论学习和单体设备、化工单元操作训练基础上，第五学期开展煤化工全流程级别的生产性实训教学，教学时间为17周。教学内容分为安全教育、工艺原理讲解、流程图识读与绘制、离线仿真训练、在线仿真训练、应急演练六个项目。各模块所占学时比见表1。
具备以上两个条件(适当的高温和密度)的反应，一开始、很快就结束，反应时间很短，即约束时间很短。因为反应物密度降低，粒子逃逸、温度降低，燃料组份降低。
表1各项目所占学时比
4.1 安全教育
这时叶总送走了客人，重新加入对话。老贾简单地用一两句话把情况大致给叶总做个总结，叶总再看看孟导萎缩的身影，情况就大致掌握了八九分。叶总因为知道古钱币这一行水深，所以原本就对古钱币不感兴趣。现在知道了孟导这盒子钱价值不大，便安慰起孟导来。老贾也好言抚慰，总算没让孟导当场羞愧得落荒而逃。
4.2 工艺原理讲解
本项目所占课时一般占总课时的15%左右，内容依托之前相关专业理论课，简要串讲和回顾；对于学生没有相关理论学习过程的工段，可适当增加学时，但学时比不宜超过10%。
依据真实企业生产方案，将学生分为现场主操和内操，两组人员配合完成工艺的开停车、故障处理或应急演练。通过训练使学生获得企业生产真实感官，培养团队协作精神。本项目教学宜选取一个典型工段，给与足量课时，让学生充分感受化工企业的开车、稳定生产、故障判定与排除、停车等生产场景，并亲自动手完成相关操作。同时可增加班组管理与交接班训练项目，但可是分配不宜过多。
4.3 流程图的识读与绘制
本项目的开展是让学生单人操作，一人一台电脑，在仿真软件上进行工艺的开停车、稳定生产和故障处理，依据完成情况和操作质量由电脑相应打分，完成的越好，参数控制越稳定得分越高。由于有操作步骤提示，对工艺不太了解的学生也能完成操作，但参数控制质量不高。本项目授课形式以学生训练为主，教师过程性指导，通过学习，使学生深化对工艺的认识和理解，简单掌握开停车操作、生产过程中的参数调节，和一般故障的判定与处理。鉴于学习基础和习惯，学生刚开始接触本项目时兴趣颇高，关注度高，长时间后就会懈怠，学习效率降低。从学生职业发展来看，一般入职后1～3年，基本为现场操作工，随后转为内操，因此，在进行本项目教学中，可选取1～2个典型工段让学生熟练掌握即可，无需花费大量课时进行离线仿真训练。
4.4 离线仿真训练
本项目是该课程学习重点部分，也是学生进入企业工作后最先接触并用到的知识和技能，对学生快速认知、熟悉企业并上手工作起很大作用。因此该部分内容所占学时最多。授课过程一般是工艺讲解、现场流程认知（跑工艺）、流程图绘制。识读和绘制的图样由简单的方框图开始，其次是物料图，最后是难度较大的带控制点的PID图。经过该项目的学习，使学生完成各类工艺流程图的绘制同时，熟练掌握工艺流程，快速定位现场设备、管线、测量点等，为后续工艺操作奠定基础。但上课过程中，一定比例的学生在教师进行工艺讲解时不认真听讲，课后又没有认真复习，造成对工艺一知半解情况下就开始绘制流程图，为了制图和完成作业而制图，更有甚者，在别人绘制好的流程图基础上临摹制图，起不到任何学习效果，偏离了学习目标，这些都是教师上课过程中必须注意并杜绝的问题。作者建议增大授课难度，缩短老师讲解时间或不讲，让学生脱离原有教参，敦促学生自己跑现场工艺，徒手绘制工艺流程图；增加学生的提问和交流时间，在问题和交流中完善作品，最终由老师评改并提出建议；增加本项目的徒手绘图考核，以此判定学生对工艺流程掌握情况，真正落实学习效果，为后续项目学习打下扎实基础。
首先，能优化教学情境。幼儿的情感体验是比较具体的、单纯的、直接的,并且对情境有很强的依赖性。[5]创设教学情境是幼儿教学中常用且重要的教学形式，知识蕴含于情境中，在玩中学，借助角色共情进行学习，信息技术通过创设趣味性和感染力的教学情境，丰富幼儿的情感体验。
①小森阳一以《「こころ」を生成する心臓(ハート)》，成城国文学，1985年3月”为开端用文本论的研究方法，与以三好行雄为代表的传统研究方法展开了持续论争。后又与人合著出版了《総力討論漱石の「こころ」》，株式会社翰林書房，1994年。
4.5 在线仿真训练
“水上安全监管不是海事部门一家能搞定的事，单靠海事局在这里单打独斗，执法的震慑力和作用有限，建设平安西江把各部门都齐聚一起，大家齐心尽责，才能无往不利。”说到建设平安西江，肇庆德庆海事处处长孙本良就竖起了大拇指，他高兴地向记者说道，为净化辖区通航秩序，遏制事故发生，自2015年底以来，肇庆海事局举全局之力，铁腕出击，打响了打击违法采（运）砂船攻坚战役，但由于以前执法海事部门人力不足，执法权有限，所以即便花大功夫也无法根绝偷砂违法行为。
4.6 应急演练
应急演练为本课程最后一个教学项目，其教学过程一般为：预想某工段可能出现的险情，制定应急预案，设置着火、泄露、爆炸、人员受伤等场景，针对不同场景，触发相应的应急预案，经协作处置，险情得以减弱或控制。通过学习，训练学生的观察、分析、预判和处置险情能力及协作精神，养成良好的职业素养。本项目与安全教育互相融合与呼应，是安全教育的应用和深化。此外，有条件的院校也可借助VR技术，开发应急演练与处置模拟软件，丰富教学方式。
因此，本校学生因为学习时间长，可增加学习内容，保证总课时一定情况下，增加安全教育项目学时，设置安全考核过关环节；减少工艺原理讲解内容；增大流程图识读与绘制内容难度；选取较少典型工段，给与充足课时，让学生完成离线仿真、在线仿真训练，并在在线仿真训练项目中增加班组管理、交接班训练内容；应急演练与安全教育融合，采用设置场景方式，制定应急预案，根据相关险情启动预案并处置。
校外学生实习的授课模式与本校学生一致，因为时间短（一般2～4周左右），只能选取一个工段开展所有项目的教学。企业员工因为具有实际生产经验，比较熟悉工艺、设备，且有特定培训需求，一般会根据自己真实岗位或报考工种，在特定工段集训，集训内容可弱化流程图的识读与绘制项目，取消应急演练培训项目，强化安全教育、工艺原理讲解、离线仿真训练和在线仿真训练，尤其是在线仿真训练。
5 结语
（1）因具有如下特点：真实的操作环境和实际操作感，与企业真实生产相似度高；安全，无安全隐患，建设成本低；真实生产中的工艺参数变化高清展示。OTS仿真工厂是目前最先进的培训系统，广泛应用与学生实训、实习、企业员工培训、职业技能竞赛等方面。
（2）宁夏现代煤化工公共实训中心是含60万吨煤制烯烃、100万吨煤制油全工艺流程级别的OTS仿真教学工厂，得到了较好的应用。
（3）煤化工OTS仿真教学工厂实践性教学，在校学生可增加安全教育项目学时，设置安全考核过关环节；减少工艺原理讲解内容；增大流程图识读与绘制内容难度；选取较少典型工段，给与充足课时，完成离线仿真、在线仿真训练，并在在线仿真训练项目中增加班组管理、交接班训练内容；应急演练与安全教育融合，采用设置场景方式，制定应急预案，根据相关险情启动预案并处置。校外学生授课模式与本校学生一致，因为时间短需减少学习内容。企业员工培训可弱化流程图的识读与绘制，取消应急演练培训项目，强化安全教育、原理讲解、离线仿真训练和在线仿真训练项目。
所谓垄断协议即两个以上经营者借协议以及其他协同行为以实施固定价格、限制产量以及划分市场等限制排除竞争的系列行为。药品行业价格垄断协议同样可以划分为横向与纵向两大类型，前者是指具有竞争关系的经营者之间达成的具有排除限制竞争效果的协议、决定或协同行为，后者则是发生在经营者与交易相对人之间的垄断协议行为。
参考文献：
[1]何柏,付雪,熊伟,等.建设校内半实物仿真工厂，提升化工生产实习效果[J].化工高等教育,2017,34(2):66-69.
[2]乔柱.计算机仿真在化工生产实践教学环节中的应用[J].辽宁工业大学学报:社会科学版,2011,13(3):122-124.
作者简介： 孙焕红（1983-），男，河南周口人，讲师，硕士研究生。研究方向：煤化工，职业教育。
基金项目： 本文为2016年度宁夏回族自治区级高职院校教学工程教学改革项目“煤化工仿真工厂实践教学运行模式搭建”(宁教职成办[2017]67号)阶段性研究成果。
标签：煤化工论文; OTS仿真工厂论文; 项目论文; 教学论文; 宁夏工商职业技术学院论文;