基于web的化工虛擬仿真平臺的構建與應用

范鳳艷 黃艷 易飛 李晉（四川化工職業(yè)技術學院，四川 瀘州 646005）

基于web的化工虛擬仿真平臺的構建與應用

范鳳艷 黃艷 易飛 李晉（四川化工職業(yè)技術學院，四川 瀘州 646005）

從化工虛擬仿真平臺的構建必要性出發(fā)，探討如何建設平臺運行環(huán)境及管理，結合教學資源，教學應用，教學隊伍，體質機制等方面。以四川化工職業(yè)技術學院為例，論證構建化工虛擬仿真平臺具有必要意義。

化工；虛擬；仿真；平臺；中心

1 中心概況

本中心自2007年開始建設，秉承“資源節(jié)約、環(huán)境友好、本質安全”的綠色化工理念進行建設。投入820萬元，已建成具有58個化工虛擬仿真教學項目、11間仿真實訓室、仿真實訓機位550個、化工虛實結合實訓設備62臺套，有管理規(guī)范的專兼職教師隊伍，有設備運行、維護、更新和管理的相關規(guī)范。獲全國石油和化學工業(yè)協(xié)會和中國化工教育協(xié)會授予的“全國示范性實訓基地”稱號。

2 建設必要性

2.1 化工人才培養(yǎng)的需要

化工特色“高溫高壓、有毒有害、易燃易爆”、“不可視、不可及、不可逆”、“高風險、高消耗、高成本”致使化工人才采用常規(guī)方法培養(yǎng)困難。

2.2 政府化工安全生產的需要

2015年天津濱海新區(qū)爆炸事故發(fā)生后，習近平總書記做出重要指示：“我們要GDP，但我們不要帶血的GDP”，強調“安全生產第一意識”。教育部國家安全監(jiān)管總局聯(lián)合發(fā)布對加強化工安全人才培養(yǎng)九個方面意見，教高[2014]4號文，其中要求化工類高校建立虛擬仿真實驗教學中心。

2.3 服務社會和經濟發(fā)展的需要

《中國制造2025》提出，到2020年，制造業(yè)數字化、網絡化、智能化取得明顯進展。四川油氣化工“十三五”發(fā)展規(guī)劃中指出大力改造提升傳統(tǒng)產業(yè)，推動中小微企業(yè)創(chuàng)新發(fā)展；化工虛擬仿真實訓中心的建設，為人才培養(yǎng)服務，為安全生產服務，為社會和經濟發(fā)展服務，非常有必要。

3 平臺運行環(huán)境及管理

平臺包含管理維護、教務管理、考試管理、資源管理等子系統(tǒng)。平臺運行由電信公司瀘州分公司提供3G帶寬網絡，校園網覆蓋學院教學樓、辦公樓、圖書館、學生宿舍等建筑的比例達100%。由華為虛擬機系統(tǒng)提供100T的存儲空間。具有身份認證、管理、權限控制等功能。擁有WEB防火墻、入侵防御系統(tǒng)、防病毒防火墻、安全審計等相關安全設備，并且通過了公安部門要求的二級等保要求。

4 教學資源

4.1 六大教學模塊豐富虛擬仿真資源

中心已建立了化工生產虛擬仿真教學模塊、化工安全虛擬仿真教學模塊、化工單元實驗實訓教學模塊、化學實驗實訓教學模塊、化工機電儀實驗實訓教學模塊、工程設計仿真實訓教學模塊等6大模塊、29套化工虛擬仿真實驗實訓教學軟件、開設了58個教學實踐項目。

4.2 校企合作資源建設

引入天華公司、瀘天化等公司真實生產案例和數據，將化工操作過程以網絡游戲技術為基礎，營造虛擬工廠的操作環(huán)境，實現(xiàn)環(huán)境真實化，具有交互式操作、在線網絡開放、遠程登錄、在線評分和成績記載等多種功能。虛擬仿真實訓教學資源與企業(yè)實習的互補性強。大大降低學習難度。

4.3 資源共享現(xiàn)狀

中心全年對校內外學生、教師開放，實現(xiàn)了開放式、分散式、預約式、自助式實訓教學新模式。重慶化工職業(yè)技術學院、西南科技大學等院校分別派師生到中心參加學習培訓，每年校外師生教學培訓超過2000人次。中心面向化工行業(yè)區(qū)域開展“科技和培訓服務”。通過中心仿真模擬和工程設計資源，已完成13個項目的成果轉化。

4.4 進一步共享計劃

創(chuàng)新共建、共管、共享合作模式；與協(xié)作單位共同開發(fā)化工特色3D生產場景、VR體感式互動操作場景、特色配套仿真教學教材、開放式網絡仿真教學平臺。不斷吸收培養(yǎng)青年教師，引進企業(yè)工作經歷人員，形成教育理念先進，教學科研水平高，團結協(xié)作、勇于創(chuàng)新的化工虛擬仿真實訓教學研發(fā)團隊。

建設多學科交叉融合的教科研平臺；融合化工、機械、儀表、電氣、安全、環(huán)保、網絡、軟件技術等多專業(yè)學科，將化工虛擬仿真實訓中心打造為集教研、科研、教學、創(chuàng)新、創(chuàng)業(yè)于一體的教科研綜合網絡共享平臺。

5 教學應用

5.1 實踐教學

虛擬仿真實訓系統(tǒng)操作手冊完備，中心教師為典型化工生產工藝編寫并出版了教材，實訓指導書、報告等過程資料完整。近年來，中心指導參賽團隊在全國化工生產技術大賽獲得優(yōu)異成績。成功舉辦了首屆四川省高職學生化工生產技術大賽，并取得一等獎。

5.2 社會服務

中心面向化工行業(yè)區(qū)域開展“科技和培訓服務”，得到企業(yè)和行政主管部門好評。自2012年至2016年上半年，累計科技和培訓服務到賬資金521萬元。

6 教學隊伍

中心擁有一支“觀念新、素質高、能力強”的專兼職教師隊伍，83%的教師有下廠鍛煉經歷。61%的教師來自企業(yè)，13%的為企業(yè)兼職教師。老中青搭配合理，35～50中年教師占50%。正高職稱占33%。

7 管理機制及資金保障

將“6S”管理理念引入教學現(xiàn)場管理，制訂了完善的安全規(guī)章制度和可行的應急處理預案。中心安排專人負責實驗實訓設備和相關器材、材料管理工作，目前中心的儀器設備使用率和設備完好率都保持在99%以上。系統(tǒng)制定并有效實施了中心教師工作績效考核、經費使用管理、實驗教學設備維護與可持續(xù)發(fā)展等政策措施。

中心的建設和發(fā)展一直得到來自政、航、校、企的大力支持，其中四川天華股份有限公司、北京東方仿真軟件技術有限公司等企業(yè)通過校企合作共建方式，投入資金，另通過為企業(yè)提供服務，積極爭取行業(yè)、企業(yè)和社會投入，保障中心建設經費多方投入。

制訂了《化工虛擬仿真實訓中心項目專項資金管理辦法》等規(guī)章制度，按照“統(tǒng)一規(guī)劃、單獨核算、?？顚Ｓ谩钡脑瓌t，加強經費監(jiān)管，防范財務風險。

8 特色創(chuàng)新

創(chuàng)新資源節(jié)約環(huán)境友好本質安全的綠色化工理念，創(chuàng)新人才培養(yǎng)模式三段漸進、虛實結合，創(chuàng)新中心建設原則五結合、五合一，充分體現(xiàn)化工特色教育“環(huán)境真實化、過程虛擬化、設備生產化”功能明顯。

[1]吳彩金，韓虹，周蘇敏，等，化工仿真實驗室建設與教學實踐探索[J],高校實驗室工作研究，201002,104(2):62-64.

[2]宋建爭，李建軍，張永強，化工虛擬仿真實驗教學探索與實踐[J],教學研究，201405,37(3):107-109.

[3]王彬，王曉琳，化學化工虛擬仿真實驗教學中心建設探索[J],黑龍江教育(高教研究與評估)，201610,1188:38-39.

[4]唐向陽，馬驍飛，郭翠梨，等，建設高水平“化學化工虛擬仿真實驗教學中心”的思路與探索[J],高等理科教育，201606,124:101-106.

[5]王衛(wèi)國，虛擬仿真實驗教學中心建設思考與建議[J],實驗室研究與探索，201312,32(12):5-8.

[6]王菊，堵錫華，史小琴，等，應用型本科高校化學化工虛擬仿真實中心建設探索——以徐州工程學院為例[J],山東化工，2016,45(08):118-120.

[7]教育信息化十年發(fā)展規(guī)劃(2011-2020年),http://baike.bai?du.com/，20161212.

[8]高等職業(yè)教育創(chuàng)新發(fā)展行動計劃(2015-2018年),http://wenku.baidu.com/，20161212.

[9]范鳳艷，Aspen-Plus模擬甲醇精制過程[J]，山東化工，201611,45(22).

[10]黃艷，范鳳艷，DCS控制化工生產裝置在實訓教學中的運用[J],201508,43(15)：248-249.

[11]唐嘉，向丹波編，甲醇生產與仿真操作[M],北京：化學工業(yè)出版社，201502.

[12]王瀟瀟，段秀琴，劉振民，等，淺談甲醇工藝仿真軟件在甲醇合成教學中的利弊及改進[J]，教育教學論壇，201611,44:266-267.

[13]林浩，甲醇生產流程模擬系統(tǒng)分析[J]，新疆石油天然氣200806,4(2)93-96.

易飛，四川富順人，工程師，主要從事應用化工專業(yè)教學與管理。

范鳳艷，四川瀘州人，實訓教師，主要從事化工軟件教學和精細化工產品實驗研究。