化工仿真技术范文

导语：如何才能写好一篇化工仿真技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：计算机仿真技术；化工；应用

伴随科学技术逐渐发展进步，化工行业设施装置逐渐趋于大型化、复杂化发展，自动化水平逐渐提升，操作要求更加严格。需要相关操作人员与技术人员渐渐提升自身业务能力与水平，不单确保生产设备能够稳定安全与长期运行，还需要有关工作者对于发现事故做到尽快合理处理，争取避免有所损失。在化工行业里，传统培训体系偏向于师傅带领徒弟传帮带形式，而有关工作人员对于故障处理的能力，通常要靠长时间实践积累为主，还要具备资历师傅将其所掌握的原封不动传授给徒弟。该方式比较真实，但却受到授培训时间与周期限制，培训内容缺少丰富性，某种程度上有可能增加相关工作者独立上岗时间，不符合生产技术可持续发展与生产装置更新所需。

1应用计算机仿真技术重要性

化工行业常需要针对部分具体工程设备与工艺流程予以操作，才逐渐深入至岗位操作人员，然后通过培训，培训工作通常结合实物挂图与微缩器具将知识传授出去，传授过程比较枯燥。实物挂图与教具基于实用因素与经济因素，并不选择大尺寸，致使所有培训工作人员详细掌握相关操作与原理。结合3D技术绘制能够让设备形象更趋于逼真化，可做任意旋转，使培训工作人员可实现全方位观察工艺与设备[1]。结合Flash技术制作设备动画有效代替挂图，对设备动态进行演示的时候更为生动形象，帮助相关人员针对设备工作原理予以掌握，能够很好带动培训人员热情。并且，使用设备较为方便，对使用要求可以很好满足。

2基于计算机仿真技术化工数据模型

结合计算机做仿真模拟，是把化工过程数理带入计算机当中，接下来经计算机把工艺过程进行模拟与反映。所有原理基于人为因素转变，可以得到与之匹配反应过程与反应结果变化值。通常情况下它存在下述优势。其一，友好人机交互界面。当前，诸多化工业模拟软件设计规则都以微软公司为基础，使相关工作者能快速上手并投入相关操作中，让相关人员感到轻松便捷，培养浓厚实验兴趣，并充分调动起工作积极性与能动性。其二，对工程装备的性能反应较为真实[2]。要充分分析化工设备反应过程，建立同它相互匹配模型，凭借实验把所有过程全权反映出来，对操作工人熟练快速掌握操作技能非常有利。我们在下述文章中列举一个化工工业常会涉及到的一个模型，希望可以供相关操作人员参考。计算机仿真系统具有许多特点，如重复、复杂性和多个，20世纪50年代初，西方国家一直在计算机仿真系统的动态和静态特性进行了研究，并取得了非常重要的影响。仿真系统对我国化工行业也进行了一系列的设计和研究，但也限于静态研究范畴。

3针对电子数字方面的研究

基于计算机仿真系统的特点，可以把它看作是非线性的本质，及其相对高阶的时候，分析方法和经典控制理论，计算机模拟在化工系统动态性能研究是非常困难的[3]。本文通过计算机在电子数字计算机系统微积分方程，计算，介绍了结合时域动态性能指标体系，这将最终调整方案出来。第一，系统是稳定的；第二，在数值计算时，系统的输入值等于0.0123;第三，在排除干扰因素，把化学工作在正常状态；第四，干扰因素考虑在内的情况下，各种干扰因素也作为单独的个体来处理。本文通过预测校正格式，欧拉方法是迭代微分方程数值积分计算。

4计算机仿真系统的改进方案

当前，化工仿真系统应用范围很广，但由于化工设备操作和较大的工艺流程不同，当前的仿真软件，仿真机器，更好的培训新员工无法满足，因此，未来的新的仿真技术和仿真软件的发展空间仍然是大[4]。未来，应该与自动控制理论相结合，适当参考校正环节能有效地改善系统动态性能的质量，使其有较高的稳定性和抗干扰能力。可以连接到气体的输入端仿真系统的微分和积分负反馈环节，最终会使动态性能大大提高，它相当于系列的介绍和链接。我们计算的结果可以看出，只要相应的参数选择正确获得超出预期的效果。微分和积分部分的结构可以被视为一种天然气供应预感桥，放置在相同的速度管道温度传感器已经变成一座桥两个手臂，表达时间常数很小，时间常数相对较长。仿真系统的输入结构的负面反馈链接到系统具有更好的动态性能。基于基本知识理论，修正的链接对系统控制精度的影响，通过计算结果我们可以看到，只要精心挑选的组件参数，达到理想的效果是指日可待。我们提倡这项计划的最明显的特征是它简单易操作，换句话说，只要其中一个传感器连接到导管，同时本文串并联在同一桥臂上面的。连接到放大器的输入和先进的网络，结合线性系统的自动控制原理做提前修正原则，与放大器的输入电阻和电容组成先进的网络，可以很好的改善系统的动态品质。讨论上述3种改进方案是基于先进的理论为基础，由计算结果可以看到，他们所有的3种基本上可以改善系统的动态品质。第一种和第二种的系统还可以明显改善方案来提高抗干扰能力。和改进项目的这些类是基于现有技术的前提下，没有相对比较容易实现的障碍。当然，想把他们对实际系统的引用，还需要很长一段时间。

5结语

目前，计算机仿真技术生产与培训方面应用比较多，所以，要着重强化对仿真软件与仿真机器开发设计，计算机仿真技术进一步推广，要对该项技术加速深化，让它的应用范围与性能得以提升。计算机仿真技术应用，促进高新技术更进一步发展，促进科学技术加速发展，同一时间为化工行业提供更为广阔发展空间。未来可持续发展当中，化工行业把握计算机仿真技术应用措施，为企业赢得更多收益。

参考文献：

[1]余小花.基于计算机仿真技术的自动化物流系统设计[J].自动化与仪器仪表,2014(12)：66-67+70.

[2]李晶,侯倩倩,田彬.浅谈计算机仿真技术在我国公铁联运物流系统中的应用[J].通讯世界,2014(22)：3-4.

[3]杜静.关于计算机模拟仿真技术在物流自动化系统的相关研究[J].物流工程与管理,2015(1)：97-98.

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1.学生校外实习困难重重

企业走向市场，更加注重生产效益、技术保密和生产安全，学校难以建立长期稳定、专业对口的校外实习基地。企业对学生下厂实习的态度从积极到应付，进而变为消极，各种限制条件很多，实习往往变成了参观。笔者学院与兖矿鲁南化肥厂一直保持着密切的校企合作关系，化工专业学生在完成氨合成、尿素等专业课程的学习后，在该厂进行为期1个月的生产实习。但1999年以后，由于企业政策的变化，生产实习开始变得困难，学生的实践技能培养遭遇了尴尬。

2.增加实训工位，提高动手能力的要求

学生校外实习变得困难重重，于是实习只能依托校内实习基地。但由于经费不足，各实训室所能提供的实习工位严重不足，远远不能满足实训教学的要求。理论学习与实践操作严重脱节，使学生的职业技能和职业综合素质的培养不到位，特别是在讲授有关工艺流程，装置开、停车和事故处理相关内容时，学生厌学，教师难教，教学质量出现了滑坡。

1990年，北京化工大学仿真中心在国内首先提出并倡导采用全数字仿真技术解决本科生的工程实践教学问题。2005年，笔者学院开始把仿真训练软件引入生产实习教学环节，这一系统投资小、运行和维护费用较低，能够兼容多种典型的化工流程，具有工业级规模精准的静态与动态特性，因此在有效满足实习工位的前提下，很好地满足了实训教学的要求。

3.企业自动化控制技术发展的必然要求

化学工业是国民经济的重要支柱产业，大型化工基地遍布全国。随着我国改革开放和现代化建设的飞速发展，化工企业的规模迅速扩大，大量先进的生产装置被投入生产，这些新投产的装置具有很高的自动化和信息化水平。目前，国内外大中型化工生产装置普遍采用DCS(分布式控制系统)，以实现生产过程的集中显示和分散控制。2009年，国家安全监管总局也下发文件将涉及危险化工工艺的化工企业作为自动化控制改造的重点。可以预见，自动化控制是今后一段时期化工装置控制技术发展的方向。

4.节能降耗、减少开支的需要

仿真培训系统的推广应用，为我国化工职业技术训练开辟了一条新的途径。它在保障安全生产、降低操作成本、节能、节省原料、保障人身安全、保护生态环境等方面发挥了越来越大的作用。

5.企业技能鉴定和员工培训的必然要求

近年来，越来越多的企业将仿真系统应用于初级工、中级工和高级工的技能等级鉴定。如，中国石化的四个高级技师基地将仿真系统用于技师培训与考核；在山东省职业技能鉴定中心下发的《高级化工总控工操作技能考核准备通知单》中，要求把化工单元操作仿真软件或化工单元操作训练装置作为实操考核内容项目。

仿真系统已经成为企业员工培训不可或缺的手段。目前，石化企业已经全面应用仿真系统，新建或改造装置操作技能培训、在岗人员技能提升培训、系统操作员的技能培训、新入厂操作人员与技术人员的操作技能培训。

二、化工仿真软件涵盖的培训内容

目前，国内大中专职业院校普遍采用北京东方仿真控制技术有限公司开发的教学培训软件。笔者学院化工仿真培训的主要内容包括单元操作仿真和工段级仿真两个层面，单元操作培训使用北京东方仿真控制技术有限公司的CSTS2007版本，基本涵盖了所有常用化工操作单元，见表1。

工段级仿真（五套）：甲醇合成工段、常减压炼油、丙烯酸甲酯、空气分离、乙醛氧化制醋酸，涉及煤化工和石油化工等相关领域。

三、化工仿真培训的不足

当然，再好的仿真软件也代替不了实际生产，因此，有条件的学校还是应该购置实验实训设备，结合仿真软件开展教学，效果会更好。正版仿真软件价格不菲，而国外职业教育实习仿真软件虽发展较快，但由于涉及知识产权和软件汉化等制约因素，引入国内还需时日。同时，仿真技术并非十全十美，其不足主要体现为以下几个方面。

一是软件的开发需要采集化工装置的各项工艺参数建立数学模型，但因为各种影响因素相互制约，实际生产时的工艺条件变化比仿真模拟时要复杂得多。二是程序开发有漏洞，违反操作规程的程序设计时有发生。三是一机（计算机）一位（工位），在装置开、停车过程中，操作者既担任内操角色，又担任外操角色，无法训练两个角色间的团队配合及协调行动。四是软件无法模拟现场装置的实际动手操作，也就是培训中还需要培养操作人员对现场装置的几何空间概念的把握，以及对操作设备与部件的操作力度、动态时机的把握。

四、仿真技术的发展展望

1.3D仿真软件的研制开发

3D仿真软件具有化工工艺仿真、场景展示、设备展示、系统展示、结构展示、功能特性展示、参数展示、工作原理展示等传统2D仿真软件所不具备的功能。通过3D仿真模拟，学生可体验真实化工工艺系统的所有功能（开采和生产过程、操作、控制、性能、安装、维护等）。软件人机界面友好，功能齐全，流程简明，更易于学习、掌握。

北京东方仿真控制技术有限公司已经开始了3D仿真软件的研制开发，并取得了初步成功，目前正处于测试和推广应用阶段。相信在不久的将来，3D仿真软件会逐步取代传统2D仿真软件。

2.全流程级半实物仿真工厂的建立

随着我国煤化工和石油化工的快速发展，装置不断大型化、复杂化，自动化水平普遍提高，这对职业技术培训提出了更高的要求。为提高技术培训的成效，在仿真培训硬件设施上，需要建立典型的、有代表性的、有较强适应性的流程级、规模化实训装置，特别是要求仿真培训系统不但能够模拟控制室内的计算机控制系统（DCS）的操作，还应当模拟现场装置的实际动手操作，也就是要培养操作人员对现场装置的几何空间概念的把握和对操作设备与部件的操作力度、动态时机的把握，其中还必须包括控制室操作人员与现场操作人员的团队配合及协调。这些训练内容对于实际生产中复杂系统的开停车、非正常工况的处理以及事故紧急状态处置等非常重要。

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国内的飞机数字化装配技术研究和应用目前尚处于探索和预研阶段，以陕西飞机制造公司为代表的飞机制造业仍然沿用传统的装配方法和手段，传统装配设计方法存在如下问题：

(1)飞机装配工艺设计仍然使用传统的二维方式表达

传统的工艺设计是由工艺设计人员在头脑中首先想象出三维装配空间、设计装配顺序，并用平面(二维)方式表述。其设计质量完全取决于工艺设计人员的技术水平和工作经验，其次是装配工人需要根据工艺设计人员编发的文件及二维工程图纸理解装配顺序、装配要求，并在大脑中再次构建三维装配过程，这样易产生理解的二异性，造成装配错误。

(2)无法满足三维数字化条件下装配工艺设计要求

目前存在的工艺设计系统中制造资源采取的传统二维描述，这导致其工艺设计过程对细节设计淡化，对制造资源及装配工艺知识描述比较弱，同时不能充分利用上游三维CAD数据，难以实现工艺设计的继承性、规范性，标准化和最优化。

(3)飞机的装配周期不易保证

工艺设计环境不具备三维工艺验证能力，致使装配中是否干涉，装配顺序是否合理，工艺装备是否满足需要、操作空间是否开敞等一系列问题在生产试制阶段才能暴露出来。任何一个环节出现问题，都会影响飞机研制的进度和质量。

(4)缺少典型示教的三维动态装配过程，不便于装配工人使用及理解。

为了解决上述工艺设计问题，我们选用某型机部件进行三维数字化装配工艺设计与装配仿真、优化分析技术应用研究，为建立飞机数字化制造体系积累技术经验。基于模型的数字产品定义的数字化制造流程

国内飞机设计将采用基于模型的产品数字化定义(griD，ModelBasedDefinition)技术，其特点是：产品设计不再发放传统的二维图纸，而是采用三维数字化模型作为飞机零件制造、部件装配的依据。传统的二维工艺设计模式已经不能适应全三维设计要求。随着现代计算机技术、网络技术、工艺设计与数字化仿真软件技术的发展以及协同平台的建立。为三维数字化装配工艺设计和并行工程奠定了基础。

图1具体描述了飞机研制过程中基于模型的数字产品定义的数字化制造流程：

飞机的研制必须经历产品设计、工艺设计。工装设计、产品制造和检验检测等5个主要环节，并在产品制造和检验检测环节中，由三维设计数模分别派生出三维工艺数模和检验数模。

1)在工艺设计过程中，工艺部门依据设计部门按基线预发放的三维设计数模进行工艺分析，并向设计部门反馈工艺审查意见依据设计部门正式发放的EBOM(产品设计结构)和三维设计数模，建立PBOM(产品工艺结构)，制定装配工艺协调方案，划分工艺分离面，进行全机装配工艺仿真，最终形成经过装配仿真验证的MBOM(产品制造结构)顶层结构，将此MBOM发放到下游的工装设计、专业制造和检验检测等部门。

2)在工装设计过程中，工装设计制造部门依据产品制造部门提出的工装订货单，三维工艺数模、产品制造工艺方案和设计部门的三维产品设计数模进行工装设计；依据三维工装设计数模进行AO(Assembly Order)的编制，并进行装配工装的装配仿真和工装数控程序的编制，最终完成工装的制造和自检。

3)在产品制造过程中，产品制造部门依据设计部门正式发放的EBOM和三维设计数模，工艺部门的PBOM建立三维工艺数模，进行零件的材料属性仿真和部件几何仿真，编制AO(装配大纲)和FO(制造大纲)，编制数控程序，最终完成零件的加工，部件的装配以及自检。

4)在产品检验检测过程中，检验检测部门依据设计部门正式发放的EBOM，三维设计数模，三维工装设计数模编制检测计划，计算测量数据，完成零部件和工装的检测。

5)工装模型、检验模型以及在数字化装配工艺模拟仿真过程中生成的三维工艺图解和仿真视频数据，通过网络传输到生产现场，为现场工人施工和检验提供三维数字依据。陕飞公司基于DELMIA的某飞机三维数字

化装配工艺流程

DELMIA软件是达索公司的一款可针对飞机装配中的工艺设计及按其设计要求进行装配仿真验证的软件，它给工艺工程师、工装设计师提供了与产品设计师共同的可视化交流和怫同工作平台，使制造部门的工作人员可以及早的参与到产品的研发中去，与设计人员并行的开展工作，从而使得在设计过程中能够充分的考虑零件的工艺特性，部件的可装配性和产品的可维护性等因素，帮助企业实现“面向制造的设计”和“面向维护的设计”。

陕西飞机制造公司自2010年开始在某型飞机上全面使用DELMIA软件进行了的产品定义、组件的划分、全三维工艺规划，装配仿真与优化、人机工程仿真与分析、三维工作指令的发放以及各种报表的输出等功能模块。本文主要就DELMIA技术在陕飞某飞机中具体应用的工作流程进行阐释。

第一步：PBOM的编制及各种数据的准备

(1)在协同平台上根据EBOM进行PBOM的编制；

(2)利用产品及资源的CATLAV5模型生成三维数字化装配工艺设计DELMIA软件所需用到的CGR模型及smgxml模型，并将这些格式的模型存放在指定位置，以备导入数据时读取。

第二步：PBOM数据的导入

将来自数字化协同平台的XML格式的PBOM通过二次开发的接口程序导入到DELMM的DPE软件模块中，构建产品的结构树，同时使得三维数模数据(属性)导入到产品节点下。

第三步：组件、工艺分离面的划分

完成数据导入工作后，在DELMIA软件的DPE模块中，根据生产批量、装配能力进行工艺分离划面，并结合EBOM确定各工艺装配部件、段件需要装配的零、组件项目，构建工艺大部件模型。在工艺分离面划分的基础上，对每个工艺大部件进行初步装配流程设计，划分装配工位，确定在每个工位上装配的零组件项目，在三维数字化设计环境下构建各装配的工艺模型。确定装配工艺基准和装配定位方法，制定整个装配体各工位之间的装配流程图。

第四步：MBOM的编制

根据组件和工艺分离面的划分，完成MBOM的建立，并

将每个零件的三维数模(立体图)与产品的结构树相关联，在工位划分的基础上，依据段件装配工艺模型在三维数字化环境下进一步进行各工位内的装配过程设计，确定每个工位内的段件装配工艺模型零组件的装配顺序，并定义装配过程对应的AO号。并将AO需要装配的零组件项目及工作的内容制定反映工位内各AO关系的装配流程上。

第五步：详细的装配工艺规划

在AO划分基础上，依据段件装配工艺模型进行详细的装配工艺过程设计，定义该过程所需要的标准件，确定该装配工艺过程零组件，标准件、辅助材料等装配顺序，明确装配工艺方法、装配步骤并选定该装配过程所需要的工装、夹具，工具、辅助材料等一系列的制造资源，形成用于指导生产的AO。在这里将零件和工步关联，将工装与工位关联。

第六步：装配仿真验证与优化

在三维数字化虚拟装配环境下，建立厂房、地面、起吊设备等三维制造资源模型，将已经建立的各装配工艺模型和装配型架、工作平台、夹具等制造资源三维模型放入厂房中，按照确定的装配流程进行全面的工艺布局设计，并仿真生产中的物流《如图2)。在DELMIA的DPM软件模块中，依据设计好的装配工艺流程对每个零件、成品和组件进行移动、定位、夹紧和装配操作，在装配的过程中进行零件与零件、零件与工装的干涉检查，当系统发现存在干涉情况时报警，并会显示干涉区域和干涉量，以帮助工艺设计人员查找和分析。

第七步：WKC可视化文件编制

按照优化后的工艺规划设计结果进入DELMM系统的WKC模块中应用Composer软件中进行工步的视图设计，包括装配尺寸标注、制孔信息、定位信息和工装使用信息等装配信息备注，完成工步级装配可视化文档编制(见图3)。

第八步：AO内容及可视化文件输出与管理

通过二次开发的程序将DELMIA中设计完成的AO内容提取到CAPP中的相应模板中，包括AO内容页，辅材配套表、标准件配套表，零件配套表等文档信息，同时输出仿真视频和工步视图，将上述各种配套表和内容页通过协同平台进行审签发放，并通过MES系统实现现场可视化装配(见图4)。

三维数字化装配设计与仿真优势

通过三维数字化虚拟装配工艺设计和装配过程仿真，发现三维数字化装配工艺设计和装配过程仿真系统在数字化制造中有以下优势：

(1)在产品实际(实物)装配之前，通过装配过程仿真，可及时地发现产品设计、工艺设计，工装设计存在的问题，有效地减少装配缺陷和产品的故障率，减少因装配干涉等问题而进行的重新设计和工程更改。因此，保证了产品装配的质量。

(2)装配仿真过程产生的图片，视频录像直观地演示装配仿真，使装配工人更容易理解装配工艺，减少了装配过程反复，减少了人为差错。

(3)装配仿真过程产生的图片、视频录像可用于对维修人员的培训。

(4)对新产品的开发，通过三维数字化装配工艺设计与仿真，减少了技术决策风险，降低了技术协调成本。

(5)通过三维数字化装配工艺设计与仿真，进行工时分析、车间三维工艺布局、资源规划和评估，有利于提高生产计划的准确度。

(6)可提高企业在产品开发研制方面的快速应变能力，以适应激烈的市场竞争和不同的用户需求。

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【关键词】虚拟仿真 现场实习 教学效果

【中图分类号】G642 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089（2016）10-0189-02

【Abstract】This paper briefly describes the necessity of introducing virtual simulation technology into the field practice， the characteristics of virtual simulation technology and the implementation method of the virtual simulation teaching； the effect of the introduction of virtual simulation technology on the field practice teaching was also summarized in this article.

【Key words】 Virtual simulation； Field practice； The teaching effect

化工虚拟仿真是通过数学模型的方法，将集散控制DCS操作与化工生产相结合，对过程参数进行精确控制与调节，建立一个与真实系统相似的操作控制系统，模拟真实的生产装置，再现真实的生产过程。目前，仿真软件琳琅满目，挑选合适的虚拟仿真软件与学生的认知实习和生产实习相结合，既可以让学生在学习理论知识的同时，学习实践知识，理论与实践相结合，增强学生的感性认识，解决学生对实际应用知识的欠缺问题，又能在进入工厂实习前使学生首先了解原料、中间产物、最终产品的生产原理、流程和重要工段的主要问题，节省了学生需要在工厂实习的时间和学校在这方面所需花费的资金。因此，引入虚拟仿真技术用于实践教学是增强学生感性认识、实际操作技能和提升实习实践教学效果的重要手段。重点结合我院实际情况分析虚拟仿真技术在实习实践教学中的具体应用。

一、引入虚拟仿真技术的必要性

1.化工专业课程门类多，学生学习任务重，很少有时间被安排到工厂中进行实践应用知识的学习，尽管在大四上学期通过认知实习和生产实习环节被安排到化工厂中，但由于化工生产具有易燃易爆、高温高压、有毒有害等特点，生产过程都是在相对封闭的环境中进行，学生们不能动手操作，只能是看看设备、摸摸流程，被动地听讲解员讲解一遍，难以深入掌握实际的知识，短暂的实习结束回到学校，几乎没有理解和记住任何东西，使该十分重要的环节成为了过场，造成了理论学习与实践操作的脱节[1]。

2.作为工科，化工专业培养出来的学生除了应该具有比较扎实的专业知识外，还应该具有较强的实践动手能力，化工虚拟仿真软件可以实现化工生产设备的冷态开车、正常运行、故障处理和正常停车等操作，学生在进入工厂前就能抢先了解化工产品的生产和设备操作过程，从而带着问题去有目的进行认知和生产实习。

因此，无论从理论与实践相结合的角度，还是从培养学生的实际动手能力和分析解决实际问题的能力的角度，在化工认知实习和生产实习实践教学环节引入化工虚拟仿真技术都是很有必要的。

二、化工虚拟仿真技术的特点

1.化工虚拟仿真技术首先可以实现理论知识和实践知识的结合，在理论知识的学习过程中，由于无法看到实物，老师对设备和单元操作的讲解比较抽象，学生也很难对设备产生实际的感官理念，无法真正理解基本的原理并与实际工 业生产中的装置相联系。化工虚拟仿真可以将各种设备的结构以及运行方式等直观地显示在计算机上，学生可以根据所学理论知识对设备进行操作。操作错误，系统会做出提示并将错误的原因一一列出，指导学生去进行相应的调试，直到得到正确的结果[2]。让学生进一步理解生产过程的基本原理，使理论知识与实践紧密的联系起来。

2.化工虚拟仿真技术具有直观性和可调节性，它能够模拟真实的生产设备，通过冷态开车、正常运行、停车以及出现事故时数据的波动，再现生产过程的实际动态特性，使学生直观地看到生产过程中涉及的参数及其变化，形象生动展现设备结构、基本原理和工艺流程等。仿真软件还可以设定各种故障、极限运行状态等，锻炼学生分析和解决实际问题的能力。

3.化工虚拟仿真技术还具有安全、绿色、经济的特点，通过仿真系统模拟实际生产过程，因不会生产出实际的化工产品，故不会造成设备破坏和环境污染，也不会发生人身伤亡。另外，通过一次购买软件可以节省大量的空间和购买设备、每次设备运行、购买原料的大量费用。因此，采用虚拟仿真软件是最安全、绿色、经济的实习方法。

4.虚拟仿真技术也具有不足之处，首先它缺乏真实性，毕竟只是辅助培训，只是学生接触实际过程的一种手段，其与现场操作灵活性、不可预见性还有相当的距离[3]。这往往需要操作人员凭借丰富的经验和技术迅速反应并及时果断处理。其次是实践性差，即使开始选择的数据有很大的偏差，也可以通过后续的调整，弥补前一次的过失。而在实际生产中参数控制比较严格，如果在实际生产中控制参数随意变化，后续生产将无法进行下去。

三、虚拟仿真教学的实施

1.虚拟仿真设备的接入。我学院是化学化工学院，本科专业包括化学工程与工艺、应用化学、材料科学与工程、环境与生物工程等。考虑到距离问题，我院选择实习单位为新疆心连心能源化工有限公司、新疆大全新能源有限公司、石河子污水处理厂等，针对这些单位的产品生产情况，我们从东方仿真软件技术有限公司相应购买了尿素工艺仿真软件（煤头）、多晶硅生产工艺仿真实训软件、城市污水处理工艺仿真软件和企业运营教学模拟平台等几款软件，同时，学院配套有 70多台电脑，每台都配套了高性能的CPU、显卡及显示器。并且对既懂专业又懂计算机的专任教师进行培训[4]。

2.生产过程仿真内容的学习。在现场实习前的两周内，安排学生进入化工仿真实训技术中心有目的地进行仿真软件和工艺过程的学习，内容包括化工生产设备的冷态开车、正常运行、故障处理和正常停车等操作生产过程中涉及的参数及其变化，让学生熟悉设备结构、基本原理和工艺流程等[5]；最后，老师通过教师站管理系统自由组卷（思考题和工艺题），向学生编辑及下发考题，考察学生对工艺过程的掌握情况，合格后准备开始现场实习。

3.开展现场实习。根据仿真工艺内容的学习情况，分配学生到相应的工厂进行有目的的现场实习。目前，大多数化工厂不愿意接收实习学生，一方面是由于化工企业具有易燃易爆、有毒有害的特点。另一方面是由于工作人员比较紧张，还要抽身顾及实习学生的讲解和安全[6]；所以，得到来之不易的机会，首先就必须要求学生做好计划，实地验证自己学习到的知识，带着化工仿真中遇到的问题去现场向师傅请教。其次对学生高标准、严要求。到化工企业实习最大的要求是强调安全性，必须要求学生严格遵守企业规定。

四、结语

一线生产过程中复杂化和连续性程度比较高，现场实习使学生亲临现场掌握全方面知识，这是化工虚拟仿真所不可比拟的；化工虚拟仿真虽只是对生产操作的初步接触，但其因具有很强的直观性、安全、绿色和经济的特点而对现场实习效果起到极大的提升作用。虚拟仿真技术与现场实习相结合可以做到理论联系应用实践，锻炼学生分析和解决实际问题的能力，提高学生的学习兴趣和就业竞争力，真正培养出优质的技能人才，为化工企业注入新鲜血液。

参考文献：

[1] 李士雨.化工仿真实习教学改革的研究与实践[J].化工高等教育，2003，20（2）：49-52.

[2] 刘彤义.化工仿真操作在实习实训中的作用[J].计算机教育，2016，2：110-112.

[3] 司红岩，侯旭峰.化工仿真实训的利弊[J].河北化工，2010，33（2）：67-68.

[4] 王富花，沈发治，张占军.工程案例教学法在化工原理课程教学中的应用[J].化学工程与装备，2008，（10）：183-185.

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【关键词】 虚拟仿真；新闻传播实验室；实验教学；应用

一、虚拟仿真技术

虚拟仿真技术包括虚拟现实和仿真两部分，其中，虚拟现实是指利用计算机技术、网络技术、传感技术等现代科技进行的高级人机交互技术。仿真则是指利用建模进行实验，模拟真实的实验步骤和流程，从而达到实验目的。

在我国，虚拟仿真技术主要在化工、机械、工程类学科中应用较多，如北京化工大学、沈阳化工大学、广西大学等高校获批的化工类虚拟仿真实验教学中心；北京航空航天大学、吉林大学、浙江工业大学等高校获批的机械类虚拟仿真实验教学中心；北京理工大学、南开大学、同济大学等高校获批的工程类虚拟仿真实验教学中心。在这些学科领域，实验成本较高，实验设备、场地、时间等诸多客观因素都受到制约，因此通过虚拟仿真技术，模仿实验过程，虚拟仪器操控面板及操作流程，用软件实现仪器的功能，从而达到学生实践、实训的效果。

虚拟仿真实验突破了原有课程实验的界限，增加了趣味性、综合性、设计性及创新性实验，加强现代实验方法、实验手段的应用，提出有代表性的、启发性的问题，加深学生对实验的理解，激发创新思维与兴趣。虚拟仿真实验为学生独立自主地进行学习与实践创造良好的条件，更有利于培养学生的实际应用能力和综合素质。[1]

二、虚拟仿真技术在新闻传播实验教学中的应用

对新闻传播实验教学而言，例如舞台灯光设计、戏剧影视场景搭建等教学高度依赖于活动情景；而摄影、摄像课程的教学实验又局限于器材数量、天气、人员操作等因素，因此，全媒体虚拟仿真教学主要采用以虚拟场景的虚拟现实技术和模拟流程的虚拟仿真技术，通过创建多类型的场景与多元化的操作界面，实现人机互动，完成虚拟仿真教学。

虚拟仿真在实验教学中主要分为环境虚拟和过程仿真两大部分，其中，环境虚拟是利用计算机生成一种模拟环境，是一种多源信息融合的交互式的三维动态视景和实体行为的系统仿真。实际应用体现在，利用虚拟仿真技术，对舞台灯光、会议场景、采访情境等现实要素进行虚拟，改善教学环境、优化教学手段、增强教学效果。过程仿真则是利用虚拟演播厅，构建一个虚拟电视节目制的全部流程，以真实拍摄电视节目所处的内外部环境定义为规则，由进行实验的学生模拟各种场景中的主持、访谈、采访等工作，使学生能够模仿真实电视节目摄制的核心业务。在实践中是通过运营虚拟演播厅、虚拟摄像师等，创建虚拟的操作界面及环境，将真实过程运用其中，使学生触及摄影摄像及节目制作的核心业务。

“虚实结合”是其特色，按照虚拟仿真与现实存在相结合的原则，将不同类型场景的虚拟仿真与实体场景相结合，实现教学资源多元化；将不同类型节目制作过程虚拟仿真与教学实体相结合，实现教学情景多样化；将不同类型教学情景虚拟仿真与省台、市台节目要求相结合，实现教学素材本地化、教学成果社会化。

三、虚拟仿真技术对新传实验室建设的必要性

1、有助于解决实景灯光、场景等一经建设完成便不可更改的问题，丰富传媒实验教学资源，降低实验教学成本

传媒类本科生培养，具有很强的应用性和实践性。然而，在校内教学实践中，大多数专业存在理论与实践的严重脱节，致使学生在学习过程中，知识掌握模糊，理论和实践难以达到有效结合。例如播音主持、摄影、摄像、电视节目制作等课程，不同的教学理论需要不同的室内场景、灯光设置进行相应配合，而场景搭建耗时耗力，不同场景之间无法迅速变换，而且建造成本高，管理复杂，也制约了实体实验室的长远发展。因此，通过全媒体虚拟仿真技术，能够迅速为学生展现出真实、多元、可变的场景，学生亦可通过自身需要去对场景进行调节变换，使学生多方位去感受拍摄、主持、表演等业务的真实情景，领悟行业规律，提高实战能力。

2、有助于解决数字出版、电视节目从策划、拍摄、制作到生产、播出运营难以完整体验的问题，增强学生实战能力

在电视台，电视节目从策划、拍摄、制作到生产、播出运营需要很多部门通力协作才能顺利进行。在高校的教学体系中，涵盖以上节目制作生产步骤会涉及到多门课程，不同的课程又由不同的教师传授，课程一般会覆盖多个学期，因此学生所掌握的知识往往是碎片化的、缺少整体性。全媒体虚拟仿真教学中心通过虚拟整个电视节目从制作到的流程，让学生能够完整的体验电视台各个部门的工作，使培养出的学生一进入媒体工作能立刻将学校所学的技能投入运用。

3、有助于增强交互式的体验，提高学生传媒素养及应对变化的能力

以互动出版物模块为例，能够实现学生与出版物进行互动交流，打破传统媒体单向传播的壁垒，使出版物能够有声播放，可以通过PC端、ipad端进行交互，使读者更加直观地了解文章的相关背景知R及概况。通过互动出版物的交互式体验，不但能够让使用者在体验时有更深刻的沉浸感，而且为数字出版在电子书的发展上提供了一个具有发展潜力的方向。学生通过模拟实践，能够到提升媒介素养，培养应对媒介内容变化的能力。

4、有助于完善实践教学体系，提升实验教学效果

新闻传播专业课程的实验教学涉及各类环境与场景，存在隐蔽性、复杂性、突发性等问题，而实验教学又受到器材设备、天气因素、传媒行业规则等众多因素影响，使得很多教师在带领学生实验时避重就轻，实验设计不能很好地与传媒业界接轨，也使得学生的实验成果良莠不齐。通过建立全媒体虚拟仿真教学中心，能够全方位虚拟业界实操流程，有助于完善实践教学体系，使每一个学生都获得如临实地、如触实物的真实体验。

5、有助于让学生结合自身特点掌握学习进度，同时降低实验损耗率

在全媒体虚拟仿真教学中心，指导教师可以为每一位学生量身定做自主实验，学生可以对同一模块进行反复实验，也可根据自身情况进行分层次分阶段的实验。学生不同的操作流程会造成不同的实验结果。通过仿真实验，学生能够准备找出自己在技术层面的问题在哪里；同时，即使操作失误，其实验结果也不会对实验室造成损耗。

四、虚拟仿真技术的优势

1、虚拟仿真有利实践验证，节约成本

根据实验设计案例，思考其所具有的会议要素后，必须根据会场的具体情况来设计会议布置场景，此时策划虚拟仿真实验平台，将免除我们实际教学中所需动用大量桌椅，杯具，麦克风，鲜花等等道具，仿真实践场景，让学生轻而易举的可以进行实践验证，有利于节约成本。

2、虚拟仿真场景，有利学生尝试

通过虚拟仿真实验平台，学生可以轻松地应用软件不断地去验证自己所设计的实验是否符合理论实践。通过虚拟仿真，可以全面地展示各种场景布置的特点及应用范围，同时可以让学生直观了解不同场景下可采取的措施，达到以虚促实的作用。让学生能敢于尝试不同组合的可能性，激发学生的创造力和想象力，最终达到实践教学的目的。

五、结语

将虚拟仿真技术应用于新闻传播类学科的实践教学中，弥补了传统实验教学的不足，能够提高学生理解问题、分析问题的能力以及专业实践的能力。实验室作为平台能够给虚拟仿真技术不断拓展、升级的空间，同时，虚拟仿真技术也会给实验室带来从实验方式到实验内容的创新。

【注 释】

[1] 程思宁，耿强，姜文波，占永宁. 虚拟仿真技术在电类实验教学中的应用与实践[J].实验技术与管理，2013.30（7）94-97.

篇6

一、化工专业实训基地建设现状

因专业的特殊性，化工专业校内生产性实训基地的建设面临着重重困难，原因主要有：化工生产条件比较苛刻；所涉及的物料常是有毒、有害、易燃、易爆的；化工生产装置比较复杂，体型较庞大，占场地，且对场地的条件要求较多，建设费用较高；化工生产中环保问题较为突出，必须有解决“三废”的技术、方法、措施和资金等；化工生产操作中危险性较高，有些化学反应存在着不确定因素，有些生产工艺条件异常苛刻。所以，如何建设校内生产性实训基地这一问题，困扰着众多化工类院校。即便建成了一定规模的化工专业实训基地，一般也存在着下列问题：同样型号的设备不会有多台，“粥少僧多”，难以满足大量学生实践教学的需要，以致学生实训有效时间不足；化学反应介质一般在封闭的不透明的管道中或在塔器中运行，学生无法观察介质的变化，造成学生对化工生产过程的原理只能一知半解；教学时，在复杂仪器设备面前教师的示范操作很难让每个学生看清，每个学生的操作又很难让教师顾及，教学效果不理想且存在着安全隐患。

二、仿真操作的优缺点

化工仿真技术是指以计算机为工具，用实时运行的动态数学模型代替实际设备、实际工厂，用键盘、鼠标模仿实际操作，集计算机技术、多媒体技术、自动控制技术、图形图像技术、数据库技术、化工专业技术于一体的一门技术。仿真技术的发展为高职实践教学提供了广阔的空间。

仿真训练的主要优点有：（1）利用学生爱玩电脑的特点，在电脑上进行模拟训练，在电脑上实现人机对话，所以，仿真训练具有得天独厚的优势。（2）仿真软件移植性强、扩展性好，易进行升级和完善。仿真软件中内容可及时更新，能做到与专业技术实际发展同步。（3）仿真软件中具有工况冻结、参数设定、时标设定、成绩评定、趋势记录、报警记录、储存加载等技术，这样，便于教师采取灵活的教学方法和不同的测评方式训练和考核学生。这是在实操中难于做到的。（4）仿真软件中可设定各种故障、极限运行状态等，以锻炼学生处理复杂问题的能力和识别事故、排除事故、解决事故的能力。这也是在实操中难于做到的。（5）利用软件技术可反复进行开车、停车训练，可观察和解读生产过程中发生的一些变化，能强化知识的理解和弥补课堂教学的不足，能形象生动展现实验原理、工艺流程、设备结构等。（6）在计算机上进行化工生产虚拟操作安全性强，不会造成人身危害、设备破坏、环境污染等，不用担心学生操作失误所造成的影响；仿真软件又能真实模仿生产操作，而且还可模拟生产事故进行反面教育。（7）可节省开支，如节省设备运行费、物料能量消耗费、学生下厂经费等；运行成本低廉，实训时间易于控制，设备易于维修，内容易于扩充等。

但是，“仿真”毕竟是仿真，其所起的作用有限，本身也存在着一些局限性：缺乏现场感，无法产生真实的临境感受；模型精度不高，仿真技术有待进一步提高；训练时，学生机械地点击或敲击，有“玩游戏”之嫌。仿真操作不能完全代替实操。

三、搭建仿真与实操相辅相承的化工实训平台

从以上分析可知，“实操”很重要但实施有困难，“仿真”有很多优势但存在局限。为此，“实操”与“仿真”有机结合，这才是方向。下面介绍在化工专业中如何搭建仿真与实操有机结合的实训平台。化工专业实践教学内容情况采用不同的实践教学模式，有的先仿真、然后实操、再仿真，有的先参观、然后仿真、再实操。在仿真中理解，在实操中巩固，在反复训练中升华。通过仿真训练与真实操练有机结合，既充分发挥了“仿真”的优势，又克服了化工专业实训基地建设的困难；通过仿真训练与真实操练有机结合，既为学院节省了办学成本，又明显提升了学生职业能力训练的有效性。

化工设备单元训练模块：采用“仿真+实操+仿真”三段式这一模块具体内容主要有：离心泵单元、液位控制系统、管式加热炉单元、换热器单元、间歇反应釜单元、固定床反应器单元、流化床反应器单元等七个方面，总共实训时间为4周。这一模块以熟悉常见的化工生产设备为主，要求学生掌握这些设备的结构、原理、性能以及使用等；而这些设备种类多、用途广，在化工生产装置中与其他设备构成有机整体，以实现生产目的。

大型化工流程训练模块：采用“参观+仿真+实操”三段式这一模块属于专业综合性实习，难度大、要求高，时间为8周。针对这一部分，除少数学校在校内建有大型化工生产训练装置外，多数学校只能充分发挥校外实习基地的作用和校内仿真的功能。

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【关键词】 煤制天然气 动态模拟系统（操作仿真培训系统） 测试验收 系统完善

21世纪以来，中国的天然气消费开始快速增长，2015年中国的天然气消费量将达20O0～2400亿m3，2020年会达到3000亿m3。而从供给看，出台的“十一五”规划初步确定天然气2015年天然气产量为1700亿m3，至少存在300亿m3的缺口。这样的背景下，煤制天然气在国内得到了快速发展。**煤制天然气项目采用先进技术以煤炭转化合成天然气，工艺复杂，自动化程度高，属高温、高压、易燃、易爆、易中毒的高危行业，对操作工的技术要求较高。在装置原始投料试车前，使用OTS对操作员工进行装置的开停车、事故处理训练，上岗前技术考核，装置开车方案论证、事故分析、工艺及自控设计方案的可行性分析与优化有着重要意义。

1 OTS模拟仿真系统简介

操作员仿真培训系统即动态模拟系统，简称OTS（Operator Training System），是结合实际生产过程，应用计算机仿真技术对实习基地生产过程进行仿真模拟，解决实习教学环节中学生不能动手实践的问题[1-2]。它是以计算机技术为手段，通过建立过程的动态数学模型，并在以计算机为基础的硬件环境上再现真实过程系统特性的软硬件系统。其主要目的是使生产操作人员在进行实际生产操作前，了解、熟悉、掌握生产过程和操作环境，以培养一批技术熟练、经验丰富的操作人员[3]。

2 **煤制天然气OTS操作员仿真培训系统的开发

**煤化工OTS系统于2012年2月开始前期准备，2012年12月投入培训应用，取得了良好的使用效果。

2.1 项目内容

本项目OTS系统开发设计是根据项目的实际工艺装置与使用要求，采用5套工艺模拟模型以满足不同工艺装置，以及工厂培训需要。包括：3×51000Nm3/h制氧的大型空分装置；22台碎煤加压气化炉及煤气水分离、冷却变化、酚氨回收装置；净化采用林德低温甲醇洗工艺、氨混合制冷，硫回收采用克劳斯工艺技术；甲烷化、甲烷压缩等。（表1）

2.2 系统开发

开发小组在DYNSIM上建立各工段流程，根据动、静设备设计数据设定模型参数，然后对照稳态物料和能量平衡表，利用ASPEN或Pro/II软件进行参数修正。稳态调试合格后，进行动态调试，工艺人员对模型进行开停工测试，观察系统响应是否正确，将结果反馈给开发人员进行参数调整。根据工艺需要，模型中设置了超温连锁，泛塔，换热器泄漏等事故案例，可以通过教员站启动这些事故进行应急处理培训。

2.3 系统测试验收

系统集成后，由工艺专业技术人员两名、技术员四名对OTS进行测试。测试中，对照物料平衡表和工艺指标，对系统进行开停车等测试，观察模型的响应。由于现实生产的复杂性，以及仿真软件自身的局限性，对于OTS必须进行一定的简化处理。

截止2012年12月26日，**煤化工OTS模拟仿真培训教室正式建成，包括工程师站、控制器模拟站，模拟服务器2台机组，教员站2台电脑，移动教员站1台电脑，学员站共计40台电脑。OTS架构如图1所示。

3 系统的应用情况和效果

3.1 控制系统的完善

在OTS出厂验收时，共发现DCS组态问题7l项，包括控制器作用方向反，复杂控制回路不完善，开关色变有误，联锁动作有误等；发现ESD逻辑图错误1项，逻辑运算“AND”与工艺设计要求不符，会导致全厂联锁误动作；发现ITCC组态错误4项，包括温压补偿参数有误，参数联锁值与设备厂商提供数据不符，升速模式跳转有误等。问题最终反馈到项目工程师，逐一进行确认修改。

3.2 员工技能培训

新建装置操作员工缺乏实际生产经验，通过OTS培训，员工在较短的时间内，加深了对煤制天然气生产的认识，提高了操作技能。在开停车，事故处理演练过程中，操作工可以较为逼真，深刻的体会操作中的难点，重点，摸索经验，锻炼水平。学生在实验室仿真操作环境中，获得与实际环境相一致的训练，培养学生的工程实践能力。同时，仿真虚拟空间具有开放性，提供了改进、优化和创新设计平台，进而培养学生创新实践能力。

3.3 员工考核

以往各类技能考核操作，由于受装置安全生产的限制，尤其是事故处理、生产波动调整等内容，无法做到让被考人员在装置上进行真实地操作，只能以笔答、口答的形式进行。这样的考核方式不能测评出被考人员的实际操作技能水平。**煤化工在装置试车开始前，对所有受培员工使用OTS进行操作技能测评。员工以班组为单位参加测评，在规定的时间内，完成特定的生产任务（包括开停车和事故处理），根据任务的完成情况，班组的配合默契与否，工艺参数的超限幅度、超限时间，操作步骤，对突发事故的处理情况等进行综合考核。

3.4 工艺方案的验证和完善

OTS系统基于严格计算的、成熟的动态模拟，能够较大程度的模拟出实际装置的真实生产过程和生产结果，得到较高的拟合度。塔石化OTS建模采用动态仿真软件DYNSIM，它采用和化工行业通用的稳态仿真软件PRO/II相同的热力学原理、基础和算法，理论上具备工艺方案的验证和优化能力[7]。

由于国内尚无煤制天然气厂可供学习参考，技术人员在编制开停车方案时，缺乏经验和相关资料，对一些操作细节考虑不到，影响到了方案的可行性。操作员工根据试用版的操作方案进行OTS开停车培训，发现了开停车方案中的一些问题，操作中的难点和关键点，并提出修改建议，对方案本身也是一种验证。而OTS可以低成本，无风险的模拟事故厂况，而且能够根据需要调慢系统模拟速度，暂停工况，进行处理演练和分析研究。这些对于方案编制者加深对事故工况的认识，编制预案时确定关键步骤顺序，加强各岗位问配合，以及对细节的补充完善都有很重要的作用[7]。

3.5 生产优化操作

OTS系统对于新建装置开车，意义重大，能够使员工培训节省费用，缩短时间，提升效果，并在一定程度上缩短开车时间，减少操作不当引起的事故发生率。根据目前装置初步设计数据，**煤制天然气OTS系统和实际吻合较好，下一阶段，我们将根据煤制天然气生产装置的原始试车数据，对模型进行修正，使这套系统能够用于今后的生产优化操作。

参考文献：

[1]吴重光.仿真技术[M].北京：化学工业出版社，2000.

[2]秦向丽，黄延春，曹晓燕.合成氨工艺仿真土齐圳系统的开发[J].内蒙古石油化工，2000：71一73.

[3]尚志刚.大型合成氨装置全流程仿真系统[J].系统仿真学报，1993：40—47.

[4]赵刚.化上仿真实训指导[M].北京：化学工业出版社，2008：1一5.

[5]刘传政.大型尿素装置伞流程DCS仿真培训系统[J].大氮肥，1994：386—388.

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1.1石化制品存储设备性能不良，缺乏定期检修

以往出现的安全事故中，多是由于石化制成品出现泄漏导致爆燃事故的发生。石化产品的保存要处于密闭性和稳定性良好的设备之中，才能保证其不会发生外泄，一旦发现设备有泄漏的迹象，就必须及时对其进行维修或更换，以确保万无一失。而对设备检修不到位是引起石化产品发生泄漏的常见问题。

1.2企业和人员不重视安全生产的重要性

石化企业内部缺乏安全管理体制的建设是造成安全责任事故的根本原因。这一原因主要表现在企业管理者本身缺乏安全管理意识，对企业员工的安全管理培训也不够重视，使得企业员工上行下效，忽视生产作业的安全性。

2对于石油化工生产安全管理的几点建议

2.1加强生产设备的检修力度与次数

化工企业应该高度重视设备安全管理，比如要制定一套科学有效的设备设施安全管理制度，建立完善生产设备设施台账制度等等。重点要加强特种设备、压力容器、大型生产设备、储罐、仓库存储设备以及安全装置的日常管理与维护，由专人负责，定期检测维修，对检查中发现的安全问题，应当及时处理。

2.2培养全体员工的安全意识

针对企业的安全管理，保证员工人身安全，不仅仅要将安全责任落实到公司的安全管理上面，企业管理者更需要加强安全培训，并且达成“安全工作，人人有责”的共识。安全管理不仅可以发挥出专业安全管理人员的价值，同时调动全体员工对于安全管理的积极主动性。

3石油化工生产安全技术的分析

3.1过程监测与故障诊断技术

过程监测与故障诊断技术，主要是针对在生产运行中存在的非正常状态，而采取的一系列新技术新措施。非正常状态主要包括过渡、异常、事故、灾难等几个阶段，其过程监测与故障诊断技术是化工企业生产过程连续稳定安全生产的有力保障的手段之一。Frank将故障诊断方法分成基于知识的、基于解析模型的和基于信号处理等三种方法。Purdue大学的VenkatasuBramanian将故障诊断方法再分为定量模型方法、定性模型方法和过程历史方法，还有学者提出了数据驱动方法。

3.2故障安全控制技术

故障安全控制（failsafecontrol简称FSC）技术系统是基于微处理器、模块化、可进行软件编程和组态的系统。该系统具有安全控制、串行通讯、系统诊断、故障报警、实时操作记录和查询历史记录等功能，其高度的自诊断功能，可确保FSC在生产过程的安全时间内充分发挥作用，从而保证生产装置的安全性。

3.3基于虚拟现实的化工企业安全仿真技术

基于虚拟现实的化工企业安全仿真技术系统，主要采用兰维仿真技术在计算机上重现现场的环境和设备，模拟事故发生时的声、光、影等特效，同时允许用户与虚拟环境进行交互，按预案要求进行相关的操作处理，达到熟悉和演练预案的目的。该系统具有比其他仿真系统更高一级的功能，诸如3D用户界面、可交互性、特效模拟等优点，同时还能与工艺流程仿真模型服务器进行互相通信。通过该系统可仿真出化工企业实时的生产状况，可通过对故障和预案的设定对各个部门的员工进行培训，并可对操作成绩进行评定。

4结束语

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关键词： 职业教育 计算机仿真 应用

传统的职业教育教学，大都采用课堂讲授然后在实训场所进行实习实验的方法。尽管现在我国已进行了大刀阔斧的职业教育改革工作，尽量实行或者实现理实一体化教学，即边理论学习边实习实验。但由于这样那样的原因，要使这二者有机地结合起来非常困难，当然势必会出现理论和实际脱节的问题。尤其对于那些资金不足地实验条件有限的学校，特别是一些中等职业学校和技校，相当数量的实验和实习只能在黑板上或书本上进行，缺少教学应有的环节，导致学生在学习过程中完全受到教师和教材的束缚，缺少创新和学以致用的能力，直接影响教学的效果。

为了改变这种状况，人们一直在追寻应用仿真技术尽量避免和减少理、实脱节的问题。早些时候的仿真通常都是物理仿真，随着科学技术的发展，现在的仿真技术已分为了两大类：物理仿真和计算机仿真。物理仿真的优点是直接、形象、易懂，但模型受限，易损坏难以重复使用。而计算机仿真则是将研究对象进行描述，建立虚拟模型，在计算机的运行中即可实现。优点是：不怕破坏，易修复修改，可以反复使用。实践证明，职业学校的一些常设专业，比如电工、电子、机械、数控、模具、汽车、服装、化工等均可引入仿真教学，计算机仿真教学即可应用于理论教学，也适用于实习实验教学。最大的好处是能够实现节能降耗，在一定程度上可缓解教育资金的不足，节约大量的教育经费。

计算机仿真教学与物理仿真教学和真实的实习实验教学相比，具有一系列的优点。

一、直观、形象

仿真教学能够提供一个近乎实际的平台环境，一些高校、科研单位研制的三维仿真软件，能够模拟和实际完全吻合的虚拟情景。例如，利用仿真软件我们可以模拟一个个电子单元电路、直至一个完整的电路。而且能够清楚地显现这个电路工作时的各种电学状态，甚至教师在授课时无法展示的波形图。并能保存仿真中的各种技术数据，为电路的测量、记录提供了非常方便有效、快捷的理论数据。另外仿真还能提供电路中各种元器件的模型参数，既能满足同学们的感官要求，又能满足在教学中的实际效果。在数控加工教学中，通过软件，同学们可从任意的角度去观察数控机床的加工过程，加工的毛坯变为成品的过程历历在目。再如化学仿真，仿真过程能够对物质化学变化前后的形态、颜色、温度等都可模拟得非常逼真。

二、节约、安全

应用仿真教学，无论是在理论课堂还是实习实验场所，我们不必要准备大量的物质材料，不必具备很大的空间场所，仅此便可节约大量人力、物力和财力。例如，电气课程，我们可以节约大量的模拟板、面包板及各种电器、电子元器件。数控加工可以不必设置场地、机床、可不必投放加工材料，化学实验无需真材实料、无需瓶瓶罐罐，等等。由于这些教学情况均是在虚拟状态下进行的，因此对于电气、电子电路的数据测量，我们可以借助于虚拟的仪器、仪表进行操作。在安装、调试、测量电路过程中，由于人与设备、电路非实际接触，从而可以避免学生触电。即便电路出现短路、漏电等故障，也不会毁坏设备与器件，安全系数大大提高。再说数控加工，机床和加工工件、材料、刀具在数控加工的过程中，投资是巨大的，一台机床动辄几十万，甚至上百万。虚拟毛坯代替实际材料，虚拟冷却液替代实际冷却液，极大地降低实习实验消耗。且刀具不会因为进给量过大而损坏。在化学仿真中，酸、碱、盐都是虚拟物品，没有消耗更没有污染。

三、高效、全面

仿真教学可缩短实验、实习材料、仪器仪表、工卡量具的准备过程学习或实习完毕后，也节省了回收时间。在仿真教学过程中，教师、学生可以轻松对实行过程初始化，对未能完成的实验实习进行状态的存贮，对在实验、加工、实验过程中出现的错误及时地修正，对已经完成的实验实习进行调入回顾，极大地提高了实验实行的效率。

仿真教学软件可充分考虑实际环境中的各种因素，避免由于特定条件而导致的操作结果的单一取向。如电气仿真，可对失压、欠压、过压、过载、短路、断路、漏电、电路调节等诸多因素进行全面的仿真，可人为模拟各种状态下的故意破坏而不损坏设备、电路。总之，仿真教学几乎可以构建我们所要的一切。

综上所述，计算机仿真教学，尤其是在职业教育教学中能够起到前所未有作用与功效，既能节约大量教育资金，能够收到在传统课堂上达不到的教学效果，特别是由于它的安全性、无破坏性，可以反复修改或格式化，从而会激发同学们更高的学习、探索、创新的意识，会使得课堂气氛更加活跃，互动性更强，真正使同学们由被动学习转而变为主动学习，从而将我国的职业教育提升到一个崭新的阶段。

参考资料：

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物理实验是学生理解物理基础知识、培养思维模式的重要教学形式。将虚拟仿真技术应用在物理实验教学当中,可以改变以原有的教师为中心的传授式教学模式。可充分发挥学生的主体作用，既增强了学生在学习中的思考能力和创新精神。同时，虚拟仿真技术应用在物理实验教学当中，可以丰富教学内容,充分突破教学重点和教学难点，模拟演示一些复杂、抽象、远离人们日常生活经验的物理过程和现象,多角度、全方位地展示物理学科的内容和魅力。虚拟仿真技术在职业教育中物理教学的应用，构成了相对开放的教学环境。能够实现根据教材、方法、时间和空间等方面的开放性学习。在这种相对开放的学习平台下，学生可以自助选择实验模式,在掌握相关知识点的同时，充分发挥独立思考的能力。这种虚拟仿真物理实验室借助三维交互虚拟仿真技术探索真实世界中的物理现象和物理知识。在虚拟仿真物理实验室中，学生可通过鼠标的点击及拖动，进行虚拟操作，模拟物理现象的过程和相关物理实验。在突破课堂实验教学的制约的同时,又充分发挥学生利用计算机上完成物理实验过程,不受任何实验条件的限制。虚拟仿真物理实验室为学生提供了全新的开放性学习环境，使学生在有限的课堂上实现了：在虚拟学习环境下的真实体验。虚拟仿真物理实验室的应用和推广，对传统理念和课堂教学模式的冲击是适当之大的。但它并不是排斥原有的理论和实验教学模式，而是在实际运用中，应把它们两者辩证统一起来，最终实现两者的统一。虚拟仿真物理实验室的应用不仅激发学生对物理学科学习的兴趣，增强课堂参与意识，对学生的理解能力和动手能力也有大大的推进。同时，虚拟仿真物理实验室的应用也能促使教师构思、建立新的教学模式，完善课堂教学，使教学过程更加科学和合理。

2多媒体技术有利于培养学生思维能力

在二维图示不能完全地把物理过程清晰展示时，多媒体三维动画或是仿真软件，就是必要的辅助工具。例如，在电路学相关章节中，电路图的变化；在力学相关章节中，力的图示，功的作用原理，内燃机的四个冲程变化等许多物理学的知识，都可以制作成相应的三维动画或是仿真课件。这样不仅为课堂教学提供生动的情景，同时在此过程中培养学生的形象、逻辑与辨证思维能力，有利于学生产生兴趣和热情。例如，力学中的基础问题之一的共点力平衡，在讲授时，可设计如下情景，分别是：夹在光滑斜面和可以转动的木板之间的小球，若木板转动，小球所受斜面支持力、木板所受压力的变化情况；光滑斜面向左缓慢移动过程中，悬挂在竖直绳上的小球所受斜面支持力、细绳的拉力的变化情况。教师指导学生进行状态分析和受力分析，判断得到相应结论后，就得到了三个共点力动态平衡的图解法和使用条件，同时也掌握了三个共点力作用下物理的动态平衡。这些物理变化中的变化与不变，在变化中不变以及在变化中求不变的思想是辨证思维在物理学中的重要体现，也是学生需要学习掌握的。利用多媒体技术展现三维动画或是仿真软件，帮助学生在探索物理现象后的本质，引导学生对物理问题进行哲学上的思考，从而培养他们形象思维、逻辑思维与辨证思维的基本素质。随着多媒体技术的不断应用和完善成熟，多媒体技术辅助教学已成为教学过程中的一种理想工具，在职业教育领域已广泛应用。在具体使用过程中，教师应积极利用多媒体网络技术，转变教学方法，调整教学目标，不断更新教学内容，探索新的教学方法。同时，教师也应积极参加到多媒体课件的制作。只有这样，教师在教学思路上才能有所突破。更好的发挥教学的潜力，调动学生的积极性，培养学生独立的思维能力，获得良好教学效果。