虛擬仿真在水泥生產(chǎn)實習中的應用實踐

鄭國源 王吉林

摘 ? 要：虛擬仿真在水泥生產(chǎn)實習中的應用，最為主要的目的在于提高學生的認知，使得學生能夠清晰準確認識到水泥生產(chǎn)的整個過程，并結合過程中的難點和重點進行學習，科學掌握水泥生產(chǎn)的不同環(huán)節(jié)要點。本文主要研究了虛擬仿真在水泥生產(chǎn)實習中的應用，并針對水泥生產(chǎn)實習的相關要求提出了改進與實踐措施，以進一步提高水泥生產(chǎn)實習的有效性。

關鍵詞：虛擬仿真 ?水泥生產(chǎn)實習 ?應用

中圖分類號：G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0235-02

對于現(xiàn)如今的生產(chǎn)工藝而言，水泥生產(chǎn)屬于較為復雜的一種，涉及到了相當多的工藝流程，整個生產(chǎn)過程需要運用到多種大型設備，再加上生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境較為惡劣，因而即便學生到達現(xiàn)場，也很難準確了解水泥生產(chǎn)的原理與流程，轉而會由于水泥生產(chǎn)的復雜性而感到無所適從。在這樣的狀況下，一些學校便開始嘗試將虛擬仿真技術應用在水泥生產(chǎn)實習當中，一方面可以為學生提供良好的實習思路，使得學生不用直接面對惡劣的水泥生產(chǎn)環(huán)境;另一方面能夠讓學生清晰認識到水泥生產(chǎn)的各個流程，對于不清楚的地方也可以展開著重講解，或者通過實踐來讓學生加以深層次了解。虛擬仿真技術雖然與實際的水泥生產(chǎn)依舊有所區(qū)別，但這樣的區(qū)別已經(jīng)變得非常小，甚至達到了相當真實的水準，能夠準確展示水泥生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)與流程。為此，在新時期的水泥生產(chǎn)實習中，我們應當合理加強對虛擬仿真技術的應用，并對水泥生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)展開針對性強化，持續(xù)提高學生的專業(yè)素質，為以后的水泥生產(chǎn)實踐形成強有力的知識和技能鋪墊。

1 ?虛擬仿真在水泥生產(chǎn)實習中應用的科學性分析

虛擬仿真技術在水泥生產(chǎn)實習中的應用，最為主要的原因在于水泥生產(chǎn)的工藝流程過于復雜，學校不可能直接將工藝所涉及的大型設備配備完整，再加上水泥工藝現(xiàn)場存在一定的安全和污染問題，因而生產(chǎn)企業(yè)通常不會接受學生進入現(xiàn)場實習。但對于學生而言，他們如果無法親自接觸到水泥生產(chǎn)的各個流程，那么便很難生成清晰的認知，對于以后的水泥生產(chǎn)實踐也會產(chǎn)生很大的影響。為了合理解決這些問題，便需要有虛擬仿真技術的應用。從現(xiàn)階段的水泥生產(chǎn)工藝展開分析，可以發(fā)現(xiàn)水泥的生產(chǎn)工藝不僅繁多而且復雜，從最開始的破碎、均化到中期的分解、回轉，再到后來的增濕、除塵等，包含了大量的工藝內容，而且不同工藝所需要運用到的設備是不一樣的。同時，由于生產(chǎn)工藝的特殊性，水泥生產(chǎn)現(xiàn)場通常是一些噪聲大、粉塵多、溫度高的惡劣型環(huán)境?；谶@樣的環(huán)境下，學生很難展開積極有效的學習，轉而會面臨多種阻礙，很難觀察到準確的工藝實踐流程，容易忽略掉許多細節(jié)。此外，即使學生可以到達水泥生產(chǎn)現(xiàn)場，也只能夠簡單觀察一些大型設備的基本外觀，轉而不能深層次了解相關生產(chǎn)設備的組成結構，更加難以探知生產(chǎn)設備的工作原理，進而無法了解水泥生產(chǎn)的整體工藝流程。通常而言，多數(shù)學生（學校）的實驗室并不能建設出真實的水泥生產(chǎn)環(huán)境，因而所進行的水泥生產(chǎn)實習多數(shù)時候僅僅是簡單的模擬訓練，但由于缺乏真實性，很難提供給學生真實的體驗。虛擬仿真技術在其中的應用，能夠合理解決這些問題，一方面能夠減少環(huán)境污染，使得學生能夠在干凈的環(huán)境下展開探索和學習;另一方面可以針對性地展開某一環(huán)節(jié)的實習訓練，穩(wěn)步提高學生的實習認知，相應的水泥生產(chǎn)實習訓練流程也會變得更加科學完善。

2 ?虛擬仿真技術在水泥生產(chǎn)實習中的應用

2.1 構建水泥生產(chǎn)實習的基礎資源與環(huán)境

虛擬仿真技術在水泥生產(chǎn)實習中的應用，首先需要構建水泥生產(chǎn)實習的基礎資源與環(huán)境，包括水泥生產(chǎn)工藝環(huán)境以及各種大型設備。在構建水泥生產(chǎn)工藝環(huán)境的時候，虛擬仿真的方向應當放在主要的工藝流程上，尤其是關鍵的破碎、粉磨、均化、預熱、煅燒、冷卻流程，都需要加以著重構建，以便于清晰地展示出來，確保學生能夠獲得最為清晰的認知。在大型設備資源的虛擬仿真構建當中，應當包括工藝所必須的破碎機、立式磨、均化庫、懸浮預熱器、回轉窯、篦式冷卻機等。此外，還應當有輔助性質的增濕塔、球磨機、除塵器等設備?；谶@些基礎資源與環(huán)境的構建需求，可以將虛擬仿真資源分為8個模塊，分別是原材堆取料模塊、水泥原料粉磨模塊、廢氣處理系統(tǒng)、均化系統(tǒng)、水泥燒成系統(tǒng)、煤粉制備處理系統(tǒng)、水泥粉磨模塊、水泥包裝系統(tǒng)，這些不同的模塊在虛擬仿真的過程中都需要盡可能展示最為真實的工藝場景及生產(chǎn)流程，通常需要保持生產(chǎn)工藝的流暢性，但后期為了提高學生的實踐認知可以著重對某一模塊展開實踐訓練，以充分提高學生的實習成效。

2.2 基于虛擬仿真技術下的水泥生產(chǎn)工藝實踐

當前，我國的水泥生產(chǎn)工藝已經(jīng)愈發(fā)成熟，其生產(chǎn)工藝及技術已躋身世界前列。但是許多學校的工藝技術依舊保持著傳統(tǒng)特征，很難迎合新時期水泥工業(yè)技術的發(fā)展需求。為了改善這一狀況，基于虛擬仿真技術下的水泥生產(chǎn)工藝應當以水泥生產(chǎn)流程作為核心，著重展示新穎的水泥生產(chǎn)技術，如干法水泥生產(chǎn)技術。在學生實習的過程中，對于水泥生產(chǎn)工藝的展示，應當將重點放在硅酸鹽水泥生產(chǎn)、燃材料預均化、中期熟料煅燒、最后的水泥制成等內容上。通過水泥生產(chǎn)工藝的實踐訓練，學生首先要清晰地了解和掌握水泥原材料投入和產(chǎn)出的基本關系，接著展開配料和模擬實踐，進而掌握更多的水泥工藝技術。同時，對于虛擬的水泥生產(chǎn)工藝，還應當要求學生在掌握系統(tǒng)參數(shù)的基礎上，正確解決可能出現(xiàn)的各種問題，不斷提高學生的生產(chǎn)工藝實踐能力。

2.3 水泥生產(chǎn)虛擬仿真下的教學與實習功能強化

在將虛擬仿真技術應用到水泥生產(chǎn)工藝當中時，應當著重強化基礎的教學與實習功能?，F(xiàn)階段，水泥生產(chǎn)虛擬仿真技術的教學功能主要分為水泥生產(chǎn)工藝展示、設備使用展示、工藝故障處理、設備操作故障處理等內容。在展開水泥生產(chǎn)工藝學習的時候，學生需要熟練掌握水泥生產(chǎn)的整體工藝，并對其中的水泥制成和生料制備形成完善的認知，便于展開合理準確的實習流程。通過合理的虛擬仿真平臺實習訓練，學生能夠準確掌握生產(chǎn)線的相關設備布置，了解不同生產(chǎn)加工設備之間的聯(lián)系與功能，并與專業(yè)課上所學習過的知識緊密聯(lián)系起來，使得原有的知識得到實踐檢驗，提高學生的專業(yè)素養(yǎng)。為了增加水泥生產(chǎn)模擬實習的科學準確性，仿真虛擬系統(tǒng)應當以動態(tài)的形式顯示所有設備的運行狀況，以便于學生做出準確的調控，如調整閥門、轉速等參數(shù)，這樣不僅能夠培養(yǎng)學生的水泥生產(chǎn)控制思路，還能夠模擬整個生產(chǎn)控制流程，使得學生對于生產(chǎn)線的認識變得更加明確。此外，虛擬仿真系統(tǒng)還應當對設備的啟用以及停止設置相應的限制條件，避免初入門的學生盲目關停設備，進而導致生產(chǎn)故障的產(chǎn)生。隨著操作控制能力的不斷提升，學生也可以嘗試著模擬實際生產(chǎn)過程中的各種故障，并采取合理的應對措施。對于學生無法準確解決的問題，指導者應當給予適當?shù)奶崾?，鍛煉學生解決實際問題的能力。

2.4 水泥生產(chǎn)虛擬仿真系統(tǒng)下的評測功能實踐

之所以要在水泥生產(chǎn)虛擬仿真系統(tǒng)下建立評測功能，最為主要的目的在于模擬運行各種故障，不僅可以模擬工藝流程中容易出現(xiàn)的故障，還能夠模擬設備容易可能發(fā)生的故障問題。學生需要在評測功能當中通過相應的工藝或者設備調整合理解決這些問題，指導人員則可以對學生的問題解決方式加以評價，或者打出一定的分數(shù)，并指出學生實踐過程中存在的不足，便于學生正確認識自身存在的問題，并在接下來的工藝實踐過程中做出調整和改正。

3 ?虛擬仿真在水泥生產(chǎn)實習應用的成效與不足

在學生進入虛擬仿真訓練區(qū)域之前，便需要對水泥生產(chǎn)的整體工藝以及相關技術有一個全面的認識和了解，只有儲備夠基礎的水泥生產(chǎn)知識，才能夠確保接下來的水泥生產(chǎn)實習訓練變得科學有效。虛擬仿真技術本身具有一定的趣味性，學生能夠在這一技術的引導下迅速接受水泥生產(chǎn)工藝的相關內容，提高學習成效。虛擬仿真教學是一種理論結合實踐的教學形式，教師應當在這一形式下著重演示水泥生產(chǎn)工藝流程，并將各個設備的操作方式進行演示，使得學生能夠在輕松愉悅的環(huán)境下探索出合理的實踐方式。對于學生在實習過程中出現(xiàn)的問題，教師可以通過虛擬仿真技術進行針對性解釋，便于強化學生的實踐能力，提高學生的專業(yè)素養(yǎng)。

雖然虛擬仿真技術對于水泥生產(chǎn)實習有著相當大的推動作用，應用起來也較為方便有效，但是在實踐的過程中也容易出現(xiàn)一定的不足，如一些學生為了完成任務，經(jīng)常會對其中的一些工藝步驟進行死記硬背，對于設備的故障原因無法加以準確剖析，相應的實踐效果較差。由于學生僅僅處于實習階段，對于水泥生產(chǎn)的真實狀況缺乏了解，因而教師在這個過程中應當發(fā)揮自身的主觀能動性，主動引導學生拓展基礎的實踐思路，對于工藝實踐過程中的故障問題加以深層次練習，主動尋找和探索故障出現(xiàn)的原因，并提出合適的解決方法。學校應當主動聯(lián)系企業(yè)的一線操作人員，并由他們展開對仿真系統(tǒng)的準確演練，并將所有的參數(shù)調整為與水泥生產(chǎn)一線相對應的數(shù)值，進而使得整個虛擬仿真工藝流程更具實踐性和真實性。

4 ?結語

總而言之，將虛擬仿真技術合理應用到水泥生產(chǎn)技術實踐當中，不僅能夠解決學校方面設備有限、實習難度較大的問題，還能夠持續(xù)加強學生的實習訓練，促使學生熟練掌握水泥生產(chǎn)工藝流程，學會不同設備的操作方式，不斷提高教學效果。隨著虛擬仿真技術的不斷完善和拓展，所展示出來的水泥生產(chǎn)工藝也會更加準確和完善，學生能夠在其中有效展開各項水泥生產(chǎn)控制操作，進而豐富基礎的實踐認知，提高學生解決故障的能力。在實際的虛擬仿真技術應用過程中，還應當考慮水泥生產(chǎn)工藝的重點與細節(jié)，不斷優(yōu)化水泥生產(chǎn)工藝實踐內容，加強仿真系統(tǒng)的綜合應用，豐富基礎的系統(tǒng)操作環(huán)節(jié)，設計全新的仿真實踐教學任務，使得學生的專業(yè)素養(yǎng)得到持續(xù)性提高。

參考文獻

[1] 李俊梅，簡毅文，李炎鋒，等.基于虛擬仿真技術的實驗教學在建環(huán)專業(yè)的應用分析[J].教育教學論壇，2016（4）：260-261.

[2] 戴宇杰，洪敏，劉致祥.基于虛擬仿真平臺實踐教學體系研究[J].武漢工程職業(yè)技術學院學報，2015（4）：85-88.

[3] 趙啟成.過控專業(yè)生產(chǎn)實習實踐探索及分析[J].吉林省教育學院學報（上旬），2013（5）：44-45.

[4] 孫莉，趙志光.基于MES的水泥生產(chǎn)管理系統(tǒng)研究[J].計算技術與自動化，2013（1）：103-107.

[5] 林海燕，陽勇福，郭獻軍，等.新型干法水泥生產(chǎn)仿真技術在水泥工程實踐教學中的應用[J].中國現(xiàn)代教育裝備，2012（17）：10-13.