刘滔
湖南石油化工职业技术学院 湖南岳阳 414012
摘要：职业教育中石化专业实训属于人才培养极为重要的环节，利用计算机仿真技术将生产过程的各要素和要求完整的展现在学生面前，并进行相关培训是石化专业实训的主要手段。正确的分析计算机仿真技术的发展方向，结合石化专业实训需求，不断探索更加先进、合理、高效的人才培养手段是教育教学过程中的必然需要。本文对计算机仿真技术发展进行了回顾和展望，结合实训教学实际，探讨了石化专业实训体系、平台等方面的建设。
关键词：仿真平台
仿真指的是使用项目模型将特定于某一具体层次的不确定性转化为它们对目标的影响，化工仿真系统是指针对化工生产过程系统的数字仿真，它要求描述化工生产过程系统动态特性的数学模型，在计算机上再实现该过程系统的实时特性，建造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及参数的动态变化。化工行业生产的特殊性使得化工人才的培养，尤其是职业技术人才的培养必须依托化工仿真系统这一平台，这一点在职业院校石化专业实训上表现得尤为突出，石化专业的实训水平一直以来都与仿真技术发展休戚相关，随着仿真技术发展而发展。
仿真技术的发展大体上可以分为物理仿真—模拟仿真—数字仿真—虚拟仿真四个阶段。化工过程培训仿真系统自上世纪70、80年代研究开始就是以自动控制系统这一平台为研究目标进行的，其目的就是对需要应用计算机控制的生产系统进行过程模拟，以代码对实际反应信号进行模拟，进行针对性训练。自90年代开始，半实物仿真系统进入实际应用中并一直沿用到现在。进入21世纪，三维技术、虚拟现实技术得到了长足的进步，三维技术代表的是将仿真从对自控系统单纯的代码数据模拟与三维建模技术有机的融合起来，将场景移植到计算机中，进一步完善了想象、交互和沉浸这一人的感官需求，人成为仿真系统中一个具体的、可操作的、准确的数学模型而存在。
目前，职业教育中石化专业的实训一般秉承的半实物仿真和计算机系统仿真并行的方式进行。一方面半实物仿真存在着投入大、占有空间大、一次性实训人员受限等问题，一方面计算机系统仿真软件也存在着真实性不足、可操作体验性不足的问题，于是一部分如单元操作、小型系统采用半实物仿真的形式，大型系统实训采用计算机仿真的形式成为主流的做法，近年来三维技术开发的3D仿真软件将大型系统仿真的可操作性得到了提高，目前这一方法在各个高校中得到广泛的应用。
对石化专业实训方式的效果来评估会发现，现有的实训方式仍然存在着注重技术、对技能培养不够，注重单一工种而缺乏多工种协同训练等一系列问题。这一系列问题的解决不仅仅需要实训形式上发生变化，也需要从仿真技术层面上进一步去优化。
以石化行业乙烯生产装置半实物仿真系统为例，半实物仿真模拟生产现场环境及控制要求进行开停车及事故处置，主要培养的是生产一线操作人员，而实际情况下需要在此装置进行作业的人员包括化验员、检维修人员、仪表电工等等。新开发的半实物仿真系统在设计上对所有人员的操作进行了设计，在不同的生产状况下，不同工种得以同平台同操作。此外，借助于AR技术，对半实物仿真中体验不到的危险因素进行模拟，如火灾、触电、高处等环节以亲身体验的方式提高认知、辨识和处置水平的提升。
在计算机系统仿真中，原有的仿真系统注重的是对操作步骤和参数的控制，针对的也是单一工种的需求，形式和内容上的变化更多的体现在对仿真软件整体实训课程的设计变化上，对与软件本身仍然缺少实质性的更贴合实际的优化和改进。
从系统性仿真软件发展趋势来看，一段时间内，仿真软件将从如下几个方面进行发展：
1、5G技术发展促进平台开发流程的诞生
系统仿真具有流量大，网络平台运行缓慢的特点，在现有网络情况下，三维等技术还需要较高配置的计算机及高带宽的网络来支撑，成为系统仿真软件推广的短板。5G网络的兴起将极大化的解决这一问题，随之而来的是大型工程对象的更深入的推广的应用型平台开发和推广。
2、更加先进的智能化及更加友好的人机交互
系统仿真软件的操作难度既有所模拟工业生产控制系统本身的要求也有由于鼠标、键盘控制等方面产生的困难通过不断改进GUI、引进更加友好的操作界面、探讨智能化的管理后台、对使用过程进行大数据统计和分析，有针对性的提供一揽子的使用操作解决方案，让软件使用者直接体验到专业开发的后台工具提供的强大功能，提供易学易用的强大工具。
3、为使用者提供丰富的二次开发选项
从软件发展的历程不难看出，软件的推广与其是否能提供源代码级的二次开发支持，以及开放的架构专业开发密切相关。现有的仿真软件所面对的不管是传统的行业还是新兴产业都必须考虑到产业升级等多方面需求。在强大的工具平台上，根据自身的需要，由使用方可自行根据需求进行模块化的二次开发已经是目前许多仿真软件使用方作为功能应用参考的要求之一。今后的系统仿真工具必须支持用户在进行二次开发的时候，从源代码级别开始的创新和工程化定制，并能够通过封装集成到原有平台中去。
有鉴于仿真软件的发展，职业教育过程中石化专业依托于仿真技术的实训也需要进一步考虑其变化。
1、构建依托石化产业集群的实训体系
任何一个产业、一个工艺生产都不是某一个专业人才就能完成建设和运行的。也就此，职业教育提出了专业群这一概念—即某一产业相关专业集群体系。以体系建设的思维模式来进行专业建设，并由此进行专业的实训体系建设是产业发展的必然需要。以石化产业为例，系统操作人员、分析检验人员、电气维护人员、控制仪表人员等等构成了产业主要从业人员。他们在同一生产线、在同一装置进行相关联的各项工作，都是系统正常运行所不可或缺的，也是非独立的。实训中，单一实训不如联系实训，单一仿真不如协同仿真，单一平台不如系统平台。大系统级仿真需要大系统及实训体系。
2、构建自主研训一体的动态生产实训平台
现有的石化专业生产实训平台其开发的原理在于设定的条件项内进行参数的匹配性操作。简单点说就是计算机单向的将数据发送到实训平台，而生产实际情况是实训设备内物料反应的变化数据向计算机控制系统进行传输，计算机控制系统将控制需求进行传输的双向通道。这种情况造成的最大问题就是实训只能按照脚本进行操作，无法进行变更，体现专业生产实训的特定需求。对生产实训平台在设计环节就进行模块化思考，通过模块组态的拆分和组合形成不同的操作实训内容，实现多模型的动态转化，从而实现从技术向技能培训的转变。
总的来说，职业教育的实训必然依托实训条件，而实训条件是由技术发展决定的。在石化类生产人员的培养过程中，仿真手段是最主要也是目前最有效的手段之一，正确的掌握仿真技术的发展方向才能有效改进实训方式，而实训方式的探讨也反过来为仿真技术的应用提供新的思路。
参考文献
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【作者简介】：刘滔（1972.02 ），男，汉族，籍贯湖南岳阳，本科，湖南石油化工职业技术学院副教授，研究方向：计算机应用、网络安全.