現(xiàn)代化工智能型全流程仿真訓(xùn)練技術(shù)

吳重光

（北京化工大學(xué)，北京 100029）

【系列講座⑤“ITS 在化工職業(yè)教育中應(yīng)用系列軟件（4）”回顧】

多功能過程與控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)MPCE-2000 軟件，通過集成小型半實(shí)物過程系統(tǒng)、微機(jī)控制系統(tǒng)、高精度過程系統(tǒng)仿真模型和控制系統(tǒng)組態(tài)軟件（包括PID控制器單元、典型傳遞函數(shù)單元、多種控制閥特性、典型外作用函數(shù)、限幅器、算術(shù)運(yùn)算器、選擇器、繼電器特性和隨機(jī)信號(hào)器等），實(shí)現(xiàn)了集多種教學(xué)和實(shí)驗(yàn)功能于一身、真實(shí)感強(qiáng)、一機(jī)多用、無須物料、沒有產(chǎn)物和副產(chǎn)物、節(jié)能、安全、環(huán)保等理想實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的要求，是智能教學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)的一個(gè)創(chuàng)新。

在系列講座⑤“ITS 在化工職業(yè)教育中應(yīng)用系列軟件（4）”中，我們介紹了多功能過程與控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)MPCE-2000 軟件，本講將介紹現(xiàn)代化工智能型全流程仿真訓(xùn)練技術(shù)。

半實(shí)物仿真系統(tǒng)是受到美國飛機(jī)駕駛員仿真訓(xùn)練技術(shù)的啟發(fā)。優(yōu)點(diǎn)是使學(xué)生有工廠全真實(shí)的情境感受、操作位置和力度感受，適于控制室與現(xiàn)場操作人員團(tuán)隊(duì)配合訓(xùn)練。但是，涉及投資大、占地面積很大，同時(shí)容納的學(xué)生有限。另外，系統(tǒng)維護(hù)困難，對(duì)教師實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)要求高，智能化后有所改進(jìn)?？傮w評(píng)價(jià)是，半實(shí)物仿真系統(tǒng)教學(xué)科技進(jìn)步的意義大于實(shí)際推廣應(yīng)用的意義，建議職業(yè)院校權(quán)衡利弊謹(jǐn)慎立項(xiàng)。

1 現(xiàn)代化工仿真工廠的創(chuàng)新背景

1987年，北京化工大學(xué)仿真中心研究開發(fā)成功我國第一套計(jì)算機(jī)化工仿真培訓(xùn)系統(tǒng)，并在北京燕山石化公司新進(jìn)口裝置開車前的操作工培訓(xùn)和裝置開車方案論證中發(fā)揮了特殊作用，榮獲中國石化總公司科技進(jìn)步獎(jiǎng)。30 多年來，國產(chǎn)化計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到國際先進(jìn)水平，并且在化工、石化、煉油企業(yè)、職業(yè)技術(shù)學(xué)院、本科院校廣泛應(yīng)用，取得了重大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

隨著我國化工、石油化工和煉油企業(yè)的發(fā)展，裝置不斷大型化、復(fù)雜化，自動(dòng)化水平普遍提高，對(duì)職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)提出了新的更高的要求。各類職業(yè)院校面臨著兩個(gè)主要的任務(wù)：第一，將學(xué)生培養(yǎng)成合格的技術(shù)工人，滿足現(xiàn)代企業(yè)的需要。由于化工、石化和煉油企業(yè)眾多，裝置種類繁雜，學(xué)生在分配時(shí)的選擇也多，因此要求學(xué)生畢業(yè)后的適應(yīng)性比較強(qiáng)。第二，學(xué)校和企業(yè)聯(lián)合，結(jié)合行業(yè)特色，建立中國一流的化工技術(shù)工人崗位培訓(xùn)基地，滿足企業(yè)員工崗位再培訓(xùn)的需要。實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)要體現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能安全、現(xiàn)代技術(shù)、信息技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)綜合性技能培訓(xùn)與技能考核于一身。

為達(dá)到上述目標(biāo)，職業(yè)院校在培訓(xùn)體系上，強(qiáng)調(diào)和企業(yè)聯(lián)辦，將企業(yè)的需求直接轉(zhuǎn)化成課程的設(shè)置安排；在培訓(xùn)的硬件設(shè)施上，希望建立典型的、有代表性的、有較強(qiáng)適應(yīng)性的流程級(jí)、規(guī)?；瘜?shí)訓(xùn)裝置，特別是要求仿真培訓(xùn)系統(tǒng)不僅能夠模擬控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）的操作，還應(yīng)模擬現(xiàn)場裝置的實(shí)際動(dòng)手操作，也就是要解決操作人員對(duì)現(xiàn)場裝置的幾何空間概念的把握和對(duì)操作設(shè)備與部件的操作力度、動(dòng)態(tài)時(shí)機(jī)的把握。其中，還必須包括控制室操作人員與現(xiàn)場操作人員的團(tuán)隊(duì)配合及協(xié)調(diào)行動(dòng)，這些訓(xùn)練內(nèi)容對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)的開停車、非正常工況的處理、尤其是在事故緊急狀態(tài)時(shí)特別需要。

圖1 縮小型流程裝置

多年的計(jì)算機(jī)仿真培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)表明，對(duì)于沒有接觸過化工裝置現(xiàn)場的職業(yè)院校的學(xué)生，僅僅采用顯示屏畫面、鍵盤和鼠標(biāo)形式的訓(xùn)練，還是比較抽象，獲得的知識(shí)還是片面的，不完全的，尤其是缺乏團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

為了解決以上難題，國內(nèi)外的企業(yè)和職業(yè)技術(shù)學(xué)院已經(jīng)采用的技術(shù)有如下三種。

1.1 小型冷模裝置

將原裝置縮小若干倍，僅用實(shí)物模擬裝置的設(shè)備和管路外形，適當(dāng)配合水的循環(huán)流動(dòng)。由于沒有模擬工藝過程的物理化學(xué)現(xiàn)象，整個(gè)裝置無法進(jìn)行動(dòng)態(tài)的開停車、正常運(yùn)行的監(jiān)控調(diào)整及事故處理。此種系統(tǒng)類似于化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)的冷模實(shí)驗(yàn)，因此稱為冷模裝置。此類裝置的優(yōu)點(diǎn)是能耗較小、需要一定的設(shè)備維護(hù)工作量，不會(huì)發(fā)生爆炸燃燒事故危險(xiǎn)。小型冷模裝置在外形上雖然有了真實(shí)的幾何空間概念，但卻忽略了重要的物理化學(xué)現(xiàn)象及動(dòng)態(tài)可操作性等模擬裝置的主要技術(shù)指標(biāo)。由于系統(tǒng)的實(shí)用功能較差，相對(duì)投資較大，因此不是理想的選擇。

1.2 縮小型流程生產(chǎn)裝置

縮小型流程生產(chǎn)裝置將實(shí)際裝置尺寸縮小若干倍，盡量按照原裝置的原料和生產(chǎn)路線，用真實(shí)的物料生產(chǎn)真實(shí)的相同產(chǎn)品。這種裝置和實(shí)際大型裝置相同，學(xué)員面對(duì)的是全部、可以同時(shí)操控的設(shè)備實(shí)體，可以實(shí)現(xiàn)多人同時(shí)協(xié)同操作。圖1 是國外的縮小型流程裝置的實(shí)例。

此種系統(tǒng)看似比較理想，實(shí)際上卻存在著許多難以解決的問題，其致命的弱點(diǎn)是裝置縮小后，特別是縮小的比例較大時(shí)，其物理化學(xué)特性常常發(fā)生強(qiáng)非線性變化，尤其是動(dòng)態(tài)特性會(huì)發(fā)生較大變化，難于做到與原裝置相一致。也就是說，其開車、停車與正常運(yùn)行的操作規(guī)程、生產(chǎn)工藝條件、事故現(xiàn)象等都與原裝置或大型裝置不同。除此之外，更為實(shí)際問題是：此類裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)可能比原裝置還復(fù)雜、建設(shè)投資高、運(yùn)行費(fèi)用高、能耗大、消耗物料、生產(chǎn)的產(chǎn)品往往比規(guī)模化裝置成本高、存在爆炸燃燒事故危險(xiǎn)和環(huán)境污染問題或隱患，需要專業(yè)人員大工作量的維護(hù)，無法實(shí)現(xiàn)即開即停等。

1.3 半實(shí)物仿真裝置

在吸取以上兩種模擬裝置優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，發(fā)揮計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)仿真的優(yōu)勢(shì)，形成了一種半實(shí)物仿真裝置。該系統(tǒng)采用實(shí)際規(guī)模的靜設(shè)備、控制系統(tǒng)和動(dòng)設(shè)備；不用真實(shí)物料，采用水和低壓氮?dú)猓ㄓ糜诟綦x空氣中的氧氣，防止設(shè)備腐蝕）模擬流量、物位和壓力，用仿真模型校正；反應(yīng)動(dòng)力學(xué)、傳質(zhì)與傳熱采用仿真模型，采用附加的控制系統(tǒng)和流程系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多種物理化學(xué)現(xiàn)象和事故現(xiàn)象。國內(nèi)規(guī)模最大的半實(shí)物仿真裝置是由北京化工大學(xué)仿真中心、北京東方仿真控制技術(shù)有限公司與北京燕山石化公司合作，于二十世紀(jì)九十年代初在燕山石化公司建成，如圖2 所示。由于采用了部分實(shí)物與部分仿真模型結(jié)合的方法，解決了縮小型流程裝置的設(shè)計(jì)研發(fā)難題，解決了安全環(huán)保問題，也解決了冷模裝置無法動(dòng)態(tài)運(yùn)行的問題。

圖2 半實(shí)物仿真裝置

但是，裝置采用水和低壓氮?dú)?，要想模擬復(fù)雜的物理化學(xué)現(xiàn)象，比純數(shù)學(xué)模擬方法要困難得多，至少模擬現(xiàn)象的附屬控制設(shè)備必須大大增加。此類實(shí)訓(xùn)裝置比實(shí)際裝置還要復(fù)雜。因此，投資大、占地面積大，運(yùn)行時(shí)需要消耗電力、蒸汽、壓縮氮?dú)獾?，運(yùn)行費(fèi)用很高。一般學(xué)校難于承受，設(shè)備復(fù)雜導(dǎo)致維護(hù)費(fèi)用高、無法即開即停等問題依然存在。

為了攻克這一難關(guān)，十多年來，借助于當(dāng)代高科技的多種成果，在綜合了國內(nèi)外類似模擬裝置優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，一種全新的流程級(jí)實(shí)訓(xùn)裝置已經(jīng)開發(fā)成功，其標(biāo)志性的成果是北京化工大學(xué)仿真中心2004年研制成功的多功能過程與控制實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)MPCE-1000，這是半實(shí)物仿真工廠的前身和技術(shù)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。

2 現(xiàn)代化工仿真工廠

流程級(jí)仿真工廠基于MPCE-1000 技術(shù)，區(qū)別是裝置規(guī)模大、設(shè)備管路呈三維空間分布。由小型化流程裝置、裝置模擬監(jiān)控系統(tǒng)、裝置工藝仿真軟件、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）仿真、實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)與管理系統(tǒng)、基于智能實(shí)時(shí)故障診斷軟件等部分組成。

2.1 全流程裝置

如圖3 所示，在金屬框架上安裝著由不銹鋼制的比例縮?。ǖ珔s能夠保持工業(yè)級(jí)大尺寸特性）的流程設(shè)備模型、管路、手動(dòng)閥門、控制閥門，壓力（P）、流量（F）、溫度（T）、物位（L）、功率（N）、組成（A）和閥位（V）測控傳感器等。小型流程裝置是學(xué)生直接操作和運(yùn)行過程系統(tǒng)的環(huán)境。本環(huán)境給學(xué)生以全真實(shí)的空間位置感覺、全真實(shí)的操作力度感覺和過程變化的時(shí)間特性感覺。由于真實(shí)過程裝置的壓力、流量、溫度、物位、功率、組成也是無法直接觀察的，必須通過儀表檢測，因此，本系統(tǒng)和真實(shí)系統(tǒng)的觀測界面完全一致。

工藝流程的選擇原則是，具有典型代表性的化工生產(chǎn)工藝，并具有典型控制方案的大型化工全流程裝置。為了達(dá)到這些要求，對(duì)選定的實(shí)際工藝流程進(jìn)行適當(dāng)改進(jìn)，適當(dāng)增加設(shè)備種類和工藝過程的類型，采用先進(jìn)的設(shè)備與管路布局方法，適當(dāng)修改設(shè)備的相對(duì)尺寸，克服等比例縮小后的不協(xié)調(diào)、不合理的部分。

圖3 全流程化工裝置

圖4 裝置模擬測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 裝置模擬測控系統(tǒng)

這是仿真裝置無物料運(yùn)行的關(guān)鍵部分，通過模擬測控系統(tǒng)，可以使仿真裝置與仿真軟件聯(lián)合成一體，是仿真軟件與實(shí)物裝置的“橋梁”。一方面，測控系統(tǒng)需要把操作設(shè)備，例如：閥門的轉(zhuǎn)動(dòng)變換為模擬電信號(hào)，采用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)將現(xiàn)場操作點(diǎn)的模擬信號(hào)實(shí)時(shí)采集，并傳送到上位計(jì)算機(jī)的仿真模型中。另一方面，測控系統(tǒng)需要把仿真模型的運(yùn)算結(jié)果通過轉(zhuǎn)換變成模擬電信號(hào)，并傳送到現(xiàn)場的各種儀表進(jìn)行模擬與數(shù)字多種方式的實(shí)時(shí)顯示。所有此類功能全部采用先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)和實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)加以解決。裝置模擬測控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意如圖4所示。

2.3 裝置仿真軟件

流程級(jí)仿真工廠的軟件系統(tǒng)包括裝置工藝仿真軟件、計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）仿真、實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)與管理系統(tǒng)、基于SDG 智能實(shí)時(shí)故障診斷軟件以及仿真實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫等部分組成。軟件系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)見圖5 所示。

由于該裝置是在“無物理化學(xué)過程”的狀態(tài)下運(yùn)行的，裝置本身沒有任何真實(shí)進(jìn)出物料，所有化工生產(chǎn)的工藝現(xiàn)象通過裝置工藝仿真軟件模擬來實(shí)現(xiàn)，并將這些模擬參數(shù)送至仿真DCS（部分參數(shù)還需送至現(xiàn)場儀表顯示），讓受訓(xùn)者感受到的是一個(gè)完全“真實(shí)”的工業(yè)化工裝置在運(yùn)行中。

獨(dú)立運(yùn)行的仿真軟件包括工藝仿真軟件、操作評(píng)分軟件、運(yùn)行管理軟件、與DCS 的接口通訊軟件、教師指令臺(tái)軟件和仿DCS 軟件。

圖5 軟件體系結(jié)構(gòu)

圖6 仿DCS 操作站

能否采用半實(shí)物仿真技術(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)地操作實(shí)訓(xùn)，動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型是關(guān)鍵。為了高逼真地進(jìn)行過程的開、停車、正常運(yùn)行、故障狀態(tài)操作及控制，必須解決如下建模問題：

●動(dòng)態(tài)模型應(yīng)能反映被仿真系統(tǒng)的物理化學(xué)變化的規(guī)律，如反應(yīng)動(dòng)力學(xué)特性、氣液平衡特性、流體力學(xué)特性等，這些特性常常是非線性的。

●動(dòng)態(tài)模型應(yīng)能反映被仿真系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)時(shí)間常數(shù)、慣性、時(shí)間滯后、多容高階特性。

●動(dòng)態(tài)模型的求解速度應(yīng)達(dá)到實(shí)時(shí)要求、求解精度應(yīng)滿足實(shí)驗(yàn)要求。

2.4 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）仿真

可以選擇使用化工常用典型的DCS 仿真系統(tǒng)，用于本裝置的控制與操作。仿DCS 類型包括TDCTPS、CS-3000、I/AAP70 系統(tǒng)，外加一個(gè)輔助操作臺(tái)進(jìn)行事故報(bào)警及連鎖系統(tǒng)監(jiān)控。DCS 仿真軟件用于管理、調(diào)度仿DCS 操作軟件各部分，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、各類標(biāo)準(zhǔn)畫面、鍵盤操作、各種算法，以及通信的協(xié)調(diào)配合，完成DCS 操作站的顯示、操作等各種功能。仿DCS 操作控制軟件模擬的真實(shí)DCS 的畫面功能為菜單畫面、流程圖畫面、控制組畫面、報(bào)警畫面和細(xì)目畫面。仿真DCS 系統(tǒng)可以對(duì)控制方案、控制畫面、流程圖畫面、趨勢(shì)畫面和報(bào)警畫面進(jìn)行軟件組態(tài)。仿DCS 操作站見圖6 所示。

2.5 實(shí)訓(xùn)評(píng)價(jià)與管理系統(tǒng)

系統(tǒng)還包括培訓(xùn)項(xiàng)目運(yùn)行管理及事故設(shè)置軟件、操作評(píng)價(jià)軟件，主要滿足培訓(xùn)的組織管理和操作評(píng)價(jià)問題。其中，操作評(píng)價(jià)軟件具有特殊的功能，可以通過組態(tài)方式修改和編輯。當(dāng)實(shí)訓(xùn)裝置運(yùn)行時(shí)，軟件會(huì)自動(dòng)跟蹤記錄、分析和評(píng)價(jià)操作員的操作方法和調(diào)控水平。這是國外同類軟件所沒有的重要功能。

以上五個(gè)部分通過小型實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫、實(shí)時(shí)數(shù)字通信協(xié)調(diào)運(yùn)行，完成復(fù)雜的、高逼真度的半實(shí)物模擬實(shí)訓(xùn)。五個(gè)部分采用以太網(wǎng)和現(xiàn)場總線方式互聯(lián)，采用了先進(jìn)的工業(yè)過程控制設(shè)計(jì)，具有模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)可以方便地?cái)U(kuò)展或重新組合，具備軟件診斷功能。

2.6 智能化自解釋及安全訓(xùn)練功能

采用動(dòng)態(tài)仿真訓(xùn)練器進(jìn)行與安全有關(guān)的仿真訓(xùn)練具有特殊效果。利用本仿真工廠可以訓(xùn)練在實(shí)際工廠中無法進(jìn)行的緊急事故狀態(tài)訓(xùn)練，提高操作員在事故狀態(tài)下的緊急響應(yīng)能力、判斷能力、分析能力和操作、控制能力。統(tǒng)計(jì)規(guī)律表明，操作失誤所直接導(dǎo)致的事故在各種原因中排在第二位。通過仿真安全訓(xùn)練預(yù)防事故是一種有效方法。

要做好農(nóng)村小學(xué)校的管理，管理者的知識(shí)結(jié)構(gòu)、人格修養(yǎng)、處事風(fēng)格、能力水平等等都是重要的因素，這需要管理者做教育教學(xué)的標(biāo)兵、做為人處事的楷模、做引領(lǐng)發(fā)展的智者。

圖7 智能化故障診斷和誤操作自解釋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

除了訓(xùn)練操作員之外，利用本仿真系統(tǒng)還可以提高安全分析技術(shù)人員的水平。由于石油化工廠危險(xiǎn)性大，不允許進(jìn)行真實(shí)的危險(xiǎn)試驗(yàn)，在仿真器上可以通過設(shè)定復(fù)雜的“劇情”試驗(yàn)，了解過程潛在的危險(xiǎn)，把握動(dòng)態(tài)過程的前因后果。當(dāng)過程很復(fù)雜時(shí)，人工很難記住事件的變化，不易深入推理分析。仿真器能提供趨勢(shì)記錄、工況記憶、工況重現(xiàn)等功能，可有效輔助危險(xiǎn)分析。

為了使仿真訓(xùn)練系統(tǒng)更有效，本仿真工廠具備智能化故障診斷和誤操作自解釋功能，可以通過我們專門開發(fā)的達(dá)到國際一流水平的基于人工智能技術(shù)的實(shí)時(shí)故障診斷軟件（國家“863”項(xiàng)目成果）與仿真工廠聯(lián)網(wǎng)，隨時(shí)將故障診斷結(jié)果自動(dòng)記錄、自動(dòng)顯示。智能化故障診斷和誤操作自解釋系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖7 所示?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的實(shí)時(shí)故障診斷軟件在附加的一臺(tái)微機(jī)中運(yùn)行，通過以太網(wǎng)與仿真工廠的控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)通信。每一個(gè)采樣周期都可以通過高速推理機(jī)求解跟蹤運(yùn)行的定性模型，自動(dòng)識(shí)別和分析仿真工廠出現(xiàn)的報(bào)警、誤操作或其它原因所導(dǎo)致的故障根源因、不利后果和危險(xiǎn)傳播的路徑（危險(xiǎn)“劇情”）等重要信息。自動(dòng)完成智能化故障診斷和誤操作自解釋功能。

3 現(xiàn)代化工仿真工廠的特點(diǎn)

通過將小型半實(shí)物流程裝置、微機(jī)控制系統(tǒng)與全數(shù)字仿真技術(shù)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了集多種教學(xué)和實(shí)訓(xùn)功能于一身、全工況可操作、真實(shí)感強(qiáng)、一機(jī)多用、無須物料、沒有產(chǎn)物和副產(chǎn)物、維修簡單、節(jié)能、安全、環(huán)保、投資省、見效快等理想實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)的要求，是過程工業(yè)實(shí)訓(xùn)技術(shù)的一個(gè)新的飛躍。

現(xiàn)代化工仿真工廠裝置的特點(diǎn)總結(jié)如下：

⑴ 采用不銹鋼精密制造的縮小型全流程設(shè)備、精致的設(shè)備框架系統(tǒng)、管路、手動(dòng)閥門、控制閥門、測控傳感器系統(tǒng)等，具有實(shí)際裝置的全部空間幾何三維分布實(shí)體概念。

⑵ 采用先進(jìn)測控電子技術(shù)成果，現(xiàn)場總線和電子操作器等專有設(shè)備，所有操作點(diǎn)都可以全量程手動(dòng)或自動(dòng)調(diào)整，具有真實(shí)的操作力度和動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

⑶ 運(yùn)用高精度仿真數(shù)學(xué)模型，可以不受約束地模擬實(shí)際裝置物理化學(xué)特性，全工況動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)模擬裝置的開車、停車、正常運(yùn)行調(diào)控、緊急停車和事故處理。

⑷ 控制系統(tǒng)（DCS）采用仿真DCS，其要求和真實(shí)DCS 一致，并有工業(yè)鍵盤，能夠給受訓(xùn)者一個(gè)真實(shí)化工生產(chǎn)操作控制模式、方法與環(huán)境。

⑸ 具備運(yùn)行培訓(xùn)項(xiàng)目軟件、事故設(shè)置軟件和運(yùn)行操作評(píng)價(jià)軟件，可以滿足培訓(xùn)的自動(dòng)評(píng)價(jià)、組織、全工況記錄和管理問題。

⑹ 所有動(dòng)設(shè)備都處于空轉(zhuǎn)低負(fù)荷運(yùn)行狀態(tài)，因此運(yùn)行能耗很低，設(shè)備磨損小壽命長。

⑺ 不需要任何物料，節(jié)省費(fèi)用、時(shí)間和人力，沒有腐蝕、污染和環(huán)境保護(hù)問題。

⑻ 危險(xiǎn)工況和事故狀態(tài)由仿真模型模擬，不存在任何爆炸燃燒危險(xiǎn)。

⑼ 設(shè)備大多是不銹鋼殼體，幾乎沒有維修工作量。

⑽ 可以通過計(jì)算機(jī)控制實(shí)施自動(dòng)即開即停，工況凍結(jié)與繼續(xù)，這是其它實(shí)訓(xùn)裝置所無法比擬的功能，也是最適合于實(shí)訓(xùn)的功能。

⑾ 占地面積小，一般適合于職業(yè)技術(shù)學(xué)院的標(biāo)準(zhǔn)型新一代流程級(jí)實(shí)訓(xùn)裝置；控制室占地約60 平米，裝置現(xiàn)場占地約180 平米。

⑿ 由于過程仿真模型是核心，全部變量具有可觀察性，與全實(shí)物工廠相比，實(shí)現(xiàn)ITS 具有先天優(yōu)勢(shì)。結(jié)合作者主持完成的國家高技術(shù)發(fā)展項(xiàng)目（863）“大型石化企業(yè)安全評(píng)估”的智能化計(jì)算機(jī)自動(dòng)危險(xiǎn)與可操作性分析（HAZOP）技術(shù)，可以升級(jí)為操作安全為內(nèi)容的實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)，同時(shí)也是在線智能化自解釋高級(jí)實(shí)訓(xùn)系統(tǒng)。

結(jié)束語

作者的新書《知識(shí)圖譜建模與智能推理技術(shù)》即將由化學(xué)工業(yè)出版社出版。該書是本文所有關(guān)鍵技術(shù)的詳細(xì)展開論述，希望該書能夠成為人工智能應(yīng)用專業(yè)“拋磚引玉”之教材。該書的各章內(nèi)容如下：

第一章 前言

第二章 知識(shí)本體、信息標(biāo)準(zhǔn)化和領(lǐng)域知識(shí)本體

第三章 方法和任務(wù)知識(shí)本體

第四章 高效推理算法、圖論與網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

第五章 基于符號(hào)有向圖SDG 的深度學(xué)習(xí)

第六章 知識(shí)圖譜建模與智能推理軟件AI3 的設(shè)計(jì)與開發(fā)

第七章 AI3 在智能教學(xué)中的應(yīng)用實(shí)踐

第八章 AI3 在過程工業(yè)中的應(yīng)用

第九章 結(jié)語

作者認(rèn)為，人工智能系統(tǒng)開發(fā)者和使用者需要具備的基本素質(zhì)如下：

⑴ 有能力洞察人工智能技術(shù)的科技強(qiáng)國深遠(yuǎn)意義。

⑵ 完全自覺自愿地、主動(dòng)地在本職工作中探索和應(yīng)用人工智能和專家系統(tǒng)技術(shù)。

⑶ 人工智能和專家系統(tǒng)要求開發(fā)者和使用者有決心、有恒心、有克服困難的最大勇氣，并完成如下任務(wù)：

●完全采用計(jì)算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)、數(shù)字化和軟件程序化工作方式。

●善于接受和應(yīng)用本領(lǐng)域知識(shí)本體標(biāo)準(zhǔn)，并通過實(shí)際應(yīng)用修正和擴(kuò)展知識(shí)本體標(biāo)準(zhǔn)。

●在實(shí)踐中快速成長為跨領(lǐng)域跨專業(yè)的專家，并且磨練成人工智能知識(shí)本體的建模能手。作為一個(gè)研發(fā)團(tuán)隊(duì)，至少要掌握所研發(fā)領(lǐng)域?qū)I(yè)實(shí)踐知識(shí)、現(xiàn)代數(shù)學(xué)、系統(tǒng)仿真、圖論、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?、評(píng)估理論、邏輯分析、概率論、過程控制、故障診斷、數(shù)據(jù)處理、最優(yōu)化、計(jì)算機(jī)科學(xué)和數(shù)值計(jì)算理論與技術(shù)，最好都是計(jì)算機(jī)編程高手。

●深度應(yīng)用新一代專家系統(tǒng)輔助解決各領(lǐng)域的智能識(shí)別、智能分析、智能決策和智能行動(dòng)（控制）問題。

●發(fā)揮多專業(yè)技術(shù)人員的集體智慧，以團(tuán)隊(duì)合作方式持久不斷地維護(hù)和發(fā)展領(lǐng)域知識(shí)本體模型知識(shí)庫。

●持久不斷地研發(fā)更加高效與實(shí)用的人機(jī)友好、知識(shí)表達(dá)和知識(shí)處理的人工智能軟件平臺(tái)。

人工智能是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的重要驅(qū)動(dòng)力量。人工智能的發(fā)展需要整個(gè)國家和民族的創(chuàng)新進(jìn)取來推動(dòng)。作者深切地期待著，我國的職業(yè)技術(shù)學(xué)院和本科院校有能力培養(yǎng)出千千萬萬的合格的人工智能創(chuàng)新人才，為實(shí)現(xiàn)偉大的“中國夢(mèng)”而奮斗！