运用计算机仿真培训手段

第1期贺清芳朱国荣.运用计算机仿真培训手段提高职工技能水平1运用计算机仿真培训手段提高职工技能水平贺清芳朱国荣(长岭炼油化工有限责任公司职教中心)摘要介绍了长岭炼化公司近四年来仿真培训的基本情况、仿真培训的实施过程，培训过程中所遇到的问题及解决办法以及通过仿真培训取得的成绩。主题词计算机仿真培训1前言现代工业逐渐向大型化、复杂化、连续化、集成化和自动化方向发展。要求在生产过程中达到高产、优质、低耗、低污染、无人身设备事故。因此对工人素质的要求也越来越高。传统的“师傅带徒弟”培训方式已无法满足需求。随着计算机技术和自动化技术迅猛发展和广泛普及，推动了仿真技术的发展。计算机仿真就是利用过程数学模型来模仿生产装置的动态行为并进行试验的技术。计算机仿真培训就是在计算机上建立过程仿真培训模型，设置开车、停车、正常运行和各种事故状态的现象。不用投料，没有危险，能大大缩短培训时间、节省培训费用，具有重要意义。我厂自1993年以来采用过程仿真培训系统对操作工进行培训，效果十分显著。2仿真培训系统特点（1）通过模拟生产装置的工艺模型及操作界面，可以进行全工况、全过程的操作培训，与现场相比，仿真培训机动灵活。（2）可实施从新工人到初、中、高各技术等级工人的培训及技能鉴定。（3）不受现场条件的限制，可以自由安排培训项目；（4）允许在培训操作中出错，并能演示错误的种种后果；（5）可以重复和记录操作过程、冻结运行并可恢复。（6）仿真培训提供友好的操作界面，为学员培训提供了上机操作的实践机会，并熟悉新的控制操作模式。（7）仿真培训提供了操作评价系统，通过跟踪学员操作的步骤，采用智能知识库及模糊理论进行自动评分，能科学、公平、合理地进行培训考核，并为技能鉴定提供了好的考核手段。（8）应用计算机技术对系统设计及参数进行广泛的测试，进而优化系统设计，节省人力、物力和财力。（9）仿真技术可以“放大”或“压缩”时间，从而在短时间内分析系统的长期运行状态，或者在长时间内细致考察系统的瞬时状态的变化3我厂现有仿真培训的基本情况：3.1计算机仿真培训系统结构单元软件、系统软件运行的硬件网络结构如图1所示。单元软件每套系统有一个教师指令台（亦称上位机），根据用户的需要每套系统所带学员操作站（亦称下位机）的个数可以灵活配置，最多可以达到50个学员操作站。系统软件系统有两种形式，一种是一台教师机，一台模型机带一台或多台学员机；一种是教师机、模型机、学员机共用一台计算机操作。3.2仿真培训软、硬件设备情况我厂仿真培训基地于1991年由总公司批准筹建，现有2套仿真硬件系统：模拟仪表盘系统和仿DCS系统。应用的单元软件有8个，系统2长炼科技2001年软件有5个，具体见表1。3.3计算机仿真培训办班管理模式为了提高职工的技能水平，达到培训的预期效果，在培训中我们主要采取图2所示的培训办班管理模式对职工进行培训。表1仿真培训软、硬件设备名称控制界面评价系统开停工事故处理培训教材机位单元软件加热炉TDC-3000自动评分有有齐全8分馏塔″″″6″″压缩机″″″4″″吸收解吸塔″″″7″″液位控制″″″2″″换热器″″″5″″离心泵″″″5″″锅炉″″″8″系统软件″″″2#催化N-90″104加氢制氢INFI-90″″6″42#常减压仪表盘″″″16″3低压重整TDC3000″7聚丙烯TDC3000″″13″6506机房602机房可采用自动评分方式考试教师指令台/模型运行机系统软件考试软件考试软件教师指令台单元软件图1计算机仿真培训系统结构第1期贺清芳朱国荣.运用计算机仿真培训手段提高职工技能水平34仿真培训的实施过程4.1基本方案针对仿真基地的实际情况,我们对各单位的仿真培训按表2进行实施。4.2培训过程4.2.1DCS基本原理及操作集散控制系统（DCS）是七十年代中期发展起来的新型计算机控制系统，它融合了计算机技术、控制技术、通讯技术和图型显示技术，利用它可以实现对生产过程集中操作管理和分散控制。从90年代开始，我厂为了减轻职工的劳动强度，保证装置平稳生产，达到提高产品收率的目的，已陆续在部分装置中引进了DCS控制系统。如：50万吨/年低压组合床重整、加氢制氢、七万吨聚丙烯、1#常减压、1#催裂化、2#催裂化等。这些系统的引进，为我厂经济效益的提高起到了重要作用。为了让操作员了解和掌握DCS系统的基本原理及其操作，我们根据各装置DCS系统，在职工培训时，首先对职工进行了DCS讲解。具体实施过程见表3所示。4.2.2基本工艺培训4.2.2.1单元设备培训计算机仿真化工单元软件有：锅炉、精馏塔、办班管理培训办班考试评分信息反馈管理系统考试软件课件远程访问系统NT网络计算机仿真培训管理系统及培训管理模式标准电子教案仿真培训管理软件（单元、系统）考试软件通讯软件学员档案管理教师总体监控软件考试系统自动评分系统NOVELL网络软件NT网络局域网系统远程访问系统机房网络工艺仿真软件仿DCS软件操作指导诊断图2计算机仿真培训办班管理模式4长炼科技2001年加热炉、压缩机、换热器、离心泵、液位控制、吸收解吸八个软件，这些单元软件的特点是：(1)设置功能齐全:包括了监视功能、指令功能和授权功能；(2)设备结构、工艺过程简单；(3)DCS基本原理及操作控制容易掌握；(4)操作界面友好，清晰、方便；(5)评分系统比较准确；(6)可进行散机培训、统一培训、统一考核。（7）安装简单、快捷。(8)适应各个不同层次的人员，具体培训方案见表4。4.2.2.2全装置流程培训这主要是培训职工掌握装置从零状态到正常工况的整个开工过程和从正常工况到零状态的整个停工过程。在培训中，首先进行该装置单元岗位的培训，再进行装置系统培训，对不同的层次人员的要求也不同。如：对于新进厂的职工及要求转岗位的职工进行该装置的单元岗位培训；对进厂多年的大中专生、班组长必须掌握本装置的系统流程及开停工操作。具体培训方案见表5。4.2.2.3操作应变能力和事故处理能力培训为了提高职工的应变能力，在仿真培训中，我们单独将操作应变能力和事故处理列为一项重要培训内容。（1）工艺指标波动及调节工艺指标主要包括：温度、压力、流量、液位等。它们是控制质量指标的重要依据。任何一表2仿真培训实施方案培训对象培训内容培训方式培训时间培训次数考核方式单元软件培训现场为DCS操作且无仿真软件的装置人员。与操作岗位对应的单元软件的开停工及事故处理培训讲练结合2天/批1~2次/年自动评分现场为仪表盘操作且无仿真软件的装置人员。与操作岗位对应的单元软件的开停工及事故处理培训讲练结合2~3天/批1~2次/年自动评分新分配到生产装置的人员。单元软件的开停工讲练结合3天/批1次/年自动评分系统软件培训有仿真系统软件且控制界面一致的装置人员。开停工及事故处理讲练结合3~5天/批1~2次/年自动评分表3DCS培训方案单位控制界面DCS系统培训内容(1)七万吨聚丙烯(2)50万吨/年低压组合床重整(3)现场为仪表盘操作，无仿真软件装置TDC3000(1)TDC-3000的基本原理及结构硬件组成、软件组成。(2)TDC-3000系统的控制特点及画面类型：(3)专用键盘的使用方法及各键功能的使用说明。(4)操作画面具体结构及控制系统的调节。(1)加氢制氢(2)2#催化裂化INFI-90N-90(1)DCS的基本原理、INFI-90、N-90的系统特点及画面体系结构(2)操作键盘及系统显示画面、控制系统工位号及流程画面操作(3)INFI-90、N-90画面操作说明(4)专用键盘与普通键盘说明第1期贺清芳朱国荣.运用计算机仿真培训手段提高职工技能水平5项的波动，都会引起产品质量的性能。因此，平稳操作、减少非计划停车是控制好工艺指标、保证产品质量的前提。（2）各种加工方案的切换加工方案是为了适应市场需求而生产不同种类的产品。如汽油、柴油、各种芳烃、航煤等。如果加工方案在切换时，没有达到产品的工艺指标，则生产出的产品必然不合格，这就是责任事故。为了避免这类事故的发生，提高职工适应各种原油或不同的加工方案，在培训中由教师人为表4单元设备培训方案对象单元软件培训内容培训方式技校生、中专生、新分配的职工换热器、精馏塔、离心泵、液位控制(1)DCS知识、操作键盘功能键的说明及演示。(2)工艺原理、设备结构。(3)各软件开、停工及事故处理的讲解及演示。(1)采用多媒教学集体上课(2)教师上机讲解(3)学员上机练习转岗、顶岗的职工锅炉、加热炉、精馏塔、吸收等技术比武人员加热炉、精馏塔、吸收、压缩机等表5全装置流程培训方案对象系统软件培训内容培训方式加氢制氢职工50万吨/年加氢精制软件1.DCS基本知识、专用键盘功能键的说明及演示。2.工艺原理、工艺流程设备结构讲解。3.开、停工及事故处理的讲解及演示。1.采用多媒教学集体上课2.反应单元培训3.分馏单元培训4.反应、分馏系统培训7万吨聚丙烯职工4万吨聚丙烯软件1.采用多媒教学集体上课2.催化剂和助催化剂贮存和计量单元培训3.本体聚合单元培训4.聚合物汽蒸和干燥单元培训5.装置系统培训重整装置职工50万吨/年低压组合床重整软件1.采用多媒教学集体上课2.预加氢单元培训3.重整反应单元培训4.再生单元培训5.装置系统培训2#催裂化职工2#催裂化软件1.采用多媒教学集体上课2.反再单元培训3.分馏、吸收稳定单元培训4.反应、分馏系统培训5.装置系统培训2#常减压职工2#常减压软件1.仪表盘控制系统说明2.工艺原理、工艺流程设备结构讲解3.开、停工及事故处理的讲解及演示1.采用多媒教学集体上课2.常压单元培训、减压单元培训3.司炉、电精制、电脱盐系统培训4.装置系统培训6长炼科技2001年的改变加工方案，这就要求职工根据不同方案调节不同的产品。（3）一般事故、突发性事故及其处理一般事故包括一般设备事故和一般工艺事故。比如在生产时，温度、压力突然增大或减小、设备内漏或机械设备停运。突发性事故指停水、停电、停风、停汽等。为了让职工能真实地模仿装置中的工艺设备故障，在培训时由教师进行人为设置故障。设置方式上采用以下三种类型，以“换热器结垢”为例：a.阶跃式:即事故设置后，事故变量由正常值（1000）以阶跃方式立即变为事故值（800）。b.渐变式:即事故设置后，事故变量由正常值（1000）以渐变方式经所设定的渐变宽度（t）缓慢变化为事故值（800）。c.波动式:即事故设置后，事故变量在正常值（1000）和事故值（800）之间以所设定的渐变周期（t）做周期性波动变化。我们在事故设置的同时，还可以设置事故作用时间（T）。即在该事故设置并发生T时间后，自动取消。如不设置事故作用时间，则该事故一直作用下去，直至手动取消。通过操作应变能力和事故处理能力的培训，使职工在处理事故时能得心应手，做到头脑清楚、判断准确、及时处理。使装置尽快恢复生产。4.3培训过程中遇到的问题及解决办法4.3.1智能评价系统有待完善智能评价系统包括操作评价和操作指导两方面，操作评价是对参训学员在实施培训教程或给定训练科目过程中的各项操作的正确性程度予以认定、以及整个训练过程中所完成的一系列操作的综合水平给出度量，以帮助学员改进操作，提高熟练程度和综合水平。而有些培训软件如：四万吨聚丙烯软件及部分单元软件，在进行事故处理培训时，由于评分步骤做的比较死板，不能够灵活运用，因此影响了职工的操作成绩。为了公平合理地对职工的操作成绩给予肯定，我们解决的方法是：（1）单元软件：由计算机自动评分占80%，其中：操作质量40%、操作步骤40%，出勤率及学习认真程度占20%。（2）系统软件：由于部分系统软件评分准确率不高，采用由计算机自动评分占80%。操作工艺指标合格率及职工操作熟练程度占20%。4.3.2软件中的设备与现场设备的结构有差别模拟设备结构越逼真，培训效果越好。特别是对新工人和转岗学习的同志能起到事倍功半的作用。对他们了解新工艺、掌握新技术有一定的指导作用。但有些软件的设备与我厂现场设备有差别。以四万吨聚丙烯软件中的环管反应器与我厂七万吨聚丙烯软件中的环管反应器为例。从图3、图4所示：四万吨聚丙烯所