煤化工實訓(xùn)基地改造的探索與實施

康小珍 齊晶晶 李倩(蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院，甘肅 蘭州 730060)

1 形成背景

我校煤化工專業(yè)自設(shè)立以來，團隊專業(yè)教師通過調(diào)研多家煤化工企業(yè)、了解國內(nèi)煤化工發(fā)展?fàn)顩r，聯(lián)合企業(yè)專家，于2008年開發(fā)了國內(nèi)首套煤炭氣化小型裝置。2013年在國家項目資金的支持下招標(biāo)購買了100kt/a的甲醇冷模實訓(xùn)裝置，裝置從實訓(xùn)實操和職業(yè)化培訓(xùn)需求出發(fā)，側(cè)重正常生產(chǎn)及工藝流程的操作培訓(xùn)，改善了煤化工專業(yè)實訓(xùn)條件[1]。使我院的煤化工實訓(xùn)基地更加完整，使煤化工專業(yè)的人才培養(yǎng)特色化、專業(yè)化。同時實訓(xùn)基地建設(shè)為成功申報省級實驗教學(xué)示范中心奠定了堅實基礎(chǔ)。

針對煤化工行業(yè)高溫高壓易燃易爆的生產(chǎn)特點和特殊性，基于原有的煤化工生產(chǎn)性實訓(xùn)過程中安全教育不到位，應(yīng)對突發(fā)安全事故的培訓(xùn)有欠缺的問題。針對煤化工企業(yè)設(shè)備、閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理“看不見、進不去、動不得”以及企業(yè)不愿意學(xué)生進入的生產(chǎn)場景在教學(xué)過程中沒法實現(xiàn)的問題。學(xué)?？偨Y(jié)以往實訓(xùn)基地建設(shè)經(jīng)驗，廣泛調(diào)研。緊貼行業(yè)發(fā)展需求改造原有的煤化工生產(chǎn)性實訓(xùn)基地，從生產(chǎn)性實訓(xùn)課程入手，進行教學(xué)改革與實施，實現(xiàn)煤化工專業(yè)人才培養(yǎng)與企業(yè)崗位無縫對接。

2 實施過程

2.1 全方位加大安全教育

近幾年隨著化工行業(yè)對人才需求標(biāo)準(zhǔn)的提高，對畢業(yè)生的入崗門檻要求也越來越高，崗位技能操作更多需要的是“懂技術(shù)、會操作、重安全”的復(fù)合型高技能型人才。為了全方位滿足行業(yè)規(guī)范，加大了通識教育和安全教育的力度。通識教育培養(yǎng)學(xué)生的人文素質(zhì)，熟悉化工企業(yè)的崗位管理、技術(shù)管理、企業(yè)管理；培養(yǎng)學(xué)生具有良好的學(xué)習(xí)、自我發(fā)展能力和良好的職業(yè)道德。加大安全教育、強化學(xué)生安全第一的意識。在實訓(xùn)教學(xué)的前期、實訓(xùn)過程中、實訓(xùn)結(jié)束后，全方位進行分級安全教育，實現(xiàn)入廠必有證、實訓(xùn)必到位、操作必規(guī)范。在訓(xùn)練過程中模擬化工生產(chǎn)中可能遇到危險情況，引導(dǎo)學(xué)生分析解決問題，力求培養(yǎng)成為合格的化工類高技能應(yīng)用型人才。升級改造圍繞加強HSE化工安全應(yīng)急演練，豐富安全生產(chǎn)培訓(xùn)內(nèi)涵這一主題，從仿真軟件、PLC通訊、硬件設(shè)備等方面對甲醇生產(chǎn)半實物仿真工廠裝置進行改造升級，提高教學(xué)培訓(xùn)水平。安全應(yīng)急演練主要從兩個方面進行：

2.1.1 安全應(yīng)急軟件模擬

安全應(yīng)急預(yù)案仿真軟件模擬化工廠的三維場景[2]，預(yù)設(shè)若干的安全事故，學(xué)生選擇不同的角色進入三維軟件對事故進行應(yīng)急處理操作。學(xué)生需根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)急處理操作規(guī)程進行操作，仿真軟件根據(jù)操作者的操作過程是否標(biāo)準(zhǔn)和操作結(jié)果進行綜合評判。

2.1.2 安全應(yīng)急實戰(zhàn)演練

依托學(xué)校現(xiàn)有的煤制甲醇仿真工廠硬件設(shè)備，相應(yīng)地增加安全應(yīng)急救援用具，增設(shè)化工安全應(yīng)急演練模塊。采用虛實結(jié)合的方式，通過模擬真實化工廠中的泄漏、著火、爆炸等突發(fā)事故，以及中毒人員的救治，工人的疏散、逃生等場景進行模擬，通過聲光電技術(shù)、與中控室仿真軟件系統(tǒng)和通訊控制系統(tǒng)進行整合，還原化工廠事故發(fā)生時的真實情景，讓學(xué)生身臨其境的進行化工生產(chǎn)安全事故處理，培養(yǎng)學(xué)生對化工安全的認(rèn)識和事故的應(yīng)急處理能力。以此培養(yǎng)安全防護意識與臨危不亂的心理素質(zhì)，最大限度的減少財產(chǎn)與人員傷亡。

安全實戰(zhàn)演練軟件可自定義四種事故，分別是：特定事故、設(shè)備事故、儀表事故、數(shù)據(jù)異常。(1)特定事故：如停電、停水、停蒸汽、停風(fēng)、在線監(jiān)測事故超標(biāo)等事故。(2)設(shè)備事故：工藝設(shè)備故障，包括泵壞、閥門卡、管線泄漏、管道堵塞等。(3)儀表事故：儀表的顯示失靈，如儀表空氣壓力變化、儀表顯示不準(zhǔn)等。(4)數(shù)據(jù)異常：界區(qū)物流工藝條件發(fā)生異常變化或波動，如進料溫度、壓力變化，循環(huán)冷卻水溫度、壓力波動等。

2.2 多舉措建設(shè)信息化的實訓(xùn)基地

利用APP,二維碼，AR等現(xiàn)代信息手段，提高教學(xué)效果。由于實訓(xùn)基地占地較大，很多學(xué)生在上課時出工不出力，老師很難監(jiān)控到所有學(xué)生的動向，為此開發(fā)相應(yīng)的APP，可用其對學(xué)生進行點名，定位，提問，布置作業(yè)等，使每個學(xué)生在課堂內(nèi)的每一分鐘都有任務(wù)完成，都能有所收獲。將生產(chǎn)相關(guān)的知識分解成知識點，用文字、圖片、視頻、動畫、微課等形式制作多媒體素材[3]，并制作相應(yīng)的二維碼鏈接。在每個設(shè)備上貼上二維碼，學(xué)生通過掃描二維碼就可學(xué)習(xí)相應(yīng)設(shè)備的工作原理，設(shè)備結(jié)構(gòu)，操作規(guī)程，增強學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和自學(xué)能力。通過東方仿真知識點管理系統(tǒng)將碎片化的知識點統(tǒng)一存放在云端服務(wù)器上，安全管理，并以web方式對外發(fā)布。做到對教學(xué)資源的深度利用。

AR設(shè)備虛擬仿真讓學(xué)生通過手機識別仿真工廠的主要設(shè)備，直觀了解設(shè)備的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并對設(shè)備進行3D拆裝。學(xué)生可以運用AR技術(shù)，用手機掃描二維碼或設(shè)備，可以觀看設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)或物流走向?？梢酝ㄟ^對設(shè)備縮小、放大、旋轉(zhuǎn)，了解設(shè)備的主要部件功能?？牲c擊按鈕對設(shè)備進行結(jié)構(gòu)解剖，拆卸和裝配操作，并且能夠智能提示下一步需要拆卸或安裝的零件名稱，并且對目標(biāo)位置進行高亮顯示，提示正確的拆卸或安裝位置。

2.3 增加甲醇工廠3D虛擬仿真軟件

3D工廠虛擬仿真軟件根據(jù)培訓(xùn)內(nèi)容的不同分為生產(chǎn)實習(xí)軟件和認(rèn)知實習(xí)軟件。認(rèn)知實習(xí)軟件對甲醇合成工藝的生產(chǎn)裝置進行模擬，還原甲醇生產(chǎn)現(xiàn)場。使學(xué)員了解甲醇的行業(yè)背景、工藝流程、生產(chǎn)原理、設(shè)備結(jié)構(gòu)、安全儀表等相關(guān)知識。生產(chǎn)實習(xí)軟件用于增強學(xué)生的動手操作能力，模擬正常工況、冷態(tài)開車、正常停車、常規(guī)事故以及安全事故預(yù)案應(yīng)急處理等不同的培訓(xùn)工況，涵蓋工藝、設(shè)備、安全等多方面的操作。操作類似3D游戲，可以分角色分崗位的進行團隊操作，也可以單獨操作。3D場景和DCS中控畫面配合操作與真實工廠一致。3D軟件附加“智能操作評價系統(tǒng)”，添加操作步驟，強化了使用者工藝生產(chǎn)操作技能。廠區(qū)中也可實現(xiàn)對儀器設(shè)備的模擬拆裝，對常見設(shè)備進行設(shè)備拆裝、設(shè)備介紹、設(shè)備結(jié)構(gòu)演示、設(shè)備進料展示，增強學(xué)生印象。

2.4 開發(fā)新的煤制甲醇工藝仿真軟件

根據(jù)現(xiàn)場甲醇裝置工藝流程，重新定制開發(fā)仿真軟件，從以下幾個方面進行升級：(1)重建數(shù)學(xué)模型：強化裝置的工藝模型精確度，進行高精度的仿真模型研發(fā)，使工藝參數(shù)及變化趨勢與實際生產(chǎn)高度一致。(2)優(yōu)化智能評分：優(yōu)化開停車操作評分步驟，增加質(zhì)量評分、扣分點，增加中控與現(xiàn)場的互動，強化訓(xùn)練考核的客觀合理性。(3)增強培訓(xùn)科目：在現(xiàn)有的培訓(xùn)內(nèi)容基礎(chǔ)上適當(dāng)增設(shè)事故處理工況，拓展HSE安全應(yīng)急演練培訓(xùn)科目。(4)豐富DCS風(fēng)格：集成國內(nèi)多家工業(yè)級不同的DCS風(fēng)格，增強仿真DCS系統(tǒng)的多樣性。

2.5 增加工廠情景化建設(shè)

在仿真工廠及中控室內(nèi)增加情景化建設(shè)。在控制室內(nèi)增加安全生產(chǎn)禁令、進入生產(chǎn)區(qū)域須知等；在生產(chǎn)現(xiàn)場區(qū)域增加管路的顏色標(biāo)識、安全警告標(biāo)識、危險化學(xué)品防護標(biāo)識、企業(yè)現(xiàn)場5s管理等。將工廠中的崗位要求、管理制度引入實訓(xùn)教學(xué)，學(xué)生在實訓(xùn)之前參照危險化學(xué)品特種作業(yè)考核標(biāo)準(zhǔn)，嚴(yán)格按照工廠上崗要求進行崗前安全教育，考試合格獲得上崗資格證。在實訓(xùn)過程中嚴(yán)格按照操作規(guī)程上崗操作。檢修操作遵守現(xiàn)場作業(yè)票管理制度。以培養(yǎng)學(xué)生工程實踐技能，提高競爭力。

2.6 完善煤化學(xué)實訓(xùn)室

煤化學(xué)實訓(xùn)室由于建設(shè)時間較早，很多設(shè)備儀器存在老化，操作繁瑣、與工廠的先進設(shè)備差距過大等問題。本次實訓(xùn)基地升級改造項目購買多種先進的實驗儀器包括：全自動高精度量熱儀、庫倫定硫儀、氮元素測定儀、灰熔點測定儀、碳?xì)湓販y定儀、智能一體馬弗爐、粘結(jié)指數(shù)測定儀、哈氏可磨測定儀、數(shù)顯鼓風(fēng)干燥箱、破碎縮分聯(lián)合制樣機、通氮烘箱等。基本能夠滿足學(xué)生完成煤炭的工業(yè)分析、元素分析、發(fā)熱量及常用工藝性質(zhì)的測定。通過完善煤化學(xué)實訓(xùn)基地，使學(xué)生掌握先進自動化儀器的操作技能，培養(yǎng)學(xué)生的動手操作能力，以及綜合運用所學(xué)知識分析、解決實際問題的能力。

3 實施效果

3.1 教學(xué)內(nèi)容重構(gòu)，對接職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

煤制甲醇生產(chǎn)性實訓(xùn)裝置由造氣、凈化、甲醇合成、甲醇精餾四個車間組成，工藝復(fù)雜、知識點多，實訓(xùn)基地改造后教師授課過程中不僅將原理、工藝、設(shè)備和安全生產(chǎn)等知識有機結(jié)合；還將《化工安全技術(shù)》、《化工原理》、《煤化工生產(chǎn)技術(shù)》等多門課程融合，讓散亂的知識更加系統(tǒng)、形象、具體。學(xué)生不但學(xué)習(xí)課程內(nèi)容，也熟悉職業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及崗位職責(zé)，真正成為一個合格的高技能人才。

3.2 教學(xué)情景改變，對接崗位職責(zé)

在實訓(xùn)教學(xué)中，學(xué)生主體操作，教師主導(dǎo)示范，堅持工廠情景化教學(xué)。利用教學(xué)情景的變化，教師和學(xué)生以“老師—學(xué)生，師傅—徒弟，班長—操作工”的身份進行教與學(xué)，示范與演練。在實訓(xùn)教學(xué)中不斷轉(zhuǎn)換角色進行教與學(xué)，學(xué)生分內(nèi)操和外操輪流操作，將企業(yè)的實際生產(chǎn)過程和工作過程引入教學(xué)，增加了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，將被動學(xué)習(xí)變?yōu)橹鲃犹骄?，極大的提升了教學(xué)效果。從而真正實現(xiàn)教學(xué)內(nèi)容與崗位職責(zé)的無縫對接。

3.3 實訓(xùn)教學(xué)改革，提升教學(xué)質(zhì)量

煤化工實訓(xùn)基地升級改造完成后，陸續(xù)對我校16-18級煤化工專業(yè)及化工專業(yè)學(xué)生進行了實訓(xùn)教學(xué)，實訓(xùn)教學(xué)質(zhì)量明顯提升。為多家企業(yè)員工進行崗前培訓(xùn)、為我省二本院校學(xué)生進行實習(xí)培訓(xùn)均受到好評。同時在專業(yè)建設(shè)和師資培養(yǎng)方面，取得了顯著成績。

4 結(jié)語

本次實訓(xùn)基地升級改造以解決我國現(xiàn)代煤化工產(chǎn)業(yè)對技能人才緊迫需求為宗旨，克服了原有的煤化工生產(chǎn)性實訓(xùn)過程中安全教育不到位，應(yīng)對突發(fā)安全事故的培訓(xùn)有欠缺。解決了煤化工企業(yè)設(shè)備、閥門內(nèi)部結(jié)構(gòu)、工作原理“看不見、進不去、動不得”、企業(yè)不愿意學(xué)生進入的生產(chǎn)場景在教學(xué)過程中沒法實現(xiàn)的問題。通過“校中廠”，“廠中?！钡慕虒W(xué)模式，虛擬工藝、虛擬生產(chǎn)，真實操作，真正實現(xiàn)教學(xué)與生產(chǎn)零對接。為煤化工專業(yè)及專業(yè)群的生產(chǎn)性零對接實訓(xùn)提供了必要條件。使煤化工專業(yè)的學(xué)生操作技能有實質(zhì)性的突破。使我省特色專業(yè)-煤化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)的建設(shè)更上一層樓。