導(dǎo)語：如何才能寫好一篇化工仿真技術(shù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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關(guān)鍵詞：計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；化工；應(yīng)用

伴隨科學(xué)技術(shù)逐漸發(fā)展進(jìn)步，化工行業(yè)設(shè)施裝置逐漸趨于大型化、復(fù)雜化發(fā)展，自動(dòng)化水平逐漸提升，操作要求更加嚴(yán)格。需要相關(guān)操作人員與技術(shù)人員漸漸提升自身業(yè)務(wù)能力與水平，不單確保生產(chǎn)設(shè)備能夠穩(wěn)定安全與長(zhǎng)期運(yùn)行，還需要有關(guān)工作者對(duì)于發(fā)現(xiàn)事故做到盡快合理處理，爭(zhēng)取避免有所損失。在化工行業(yè)里，傳統(tǒng)培訓(xùn)體系偏向于師傅帶領(lǐng)徒弟傳幫帶形式，而有關(guān)工作人員對(duì)于故障處理的能力，通常要靠長(zhǎng)時(shí)間實(shí)踐積累為主，還要具備資歷師傅將其所掌握的原封不動(dòng)傳授給徒弟。該方式比較真實(shí)，但卻受到授培訓(xùn)時(shí)間與周期限制，培訓(xùn)內(nèi)容缺少豐富性，某種程度上有可能增加相關(guān)工作者獨(dú)立上崗時(shí)間，不符合生產(chǎn)技術(shù)可持續(xù)發(fā)展與生產(chǎn)裝置更新所需。

1應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)重要性

化工行業(yè)常需要針對(duì)部分具體工程設(shè)備與工藝流程予以操作，才逐漸深入至崗位操作人員，然后通過培訓(xùn)，培訓(xùn)工作通常結(jié)合實(shí)物掛圖與微縮器具將知識(shí)傳授出去，傳授過程比較枯燥。實(shí)物掛圖與教具基于實(shí)用因素與經(jīng)濟(jì)因素，并不選擇大尺寸，致使所有培訓(xùn)工作人員詳細(xì)掌握相關(guān)操作與原理。結(jié)合3D技術(shù)繪制能夠讓設(shè)備形象更趨于逼真化，可做任意旋轉(zhuǎn)，使培訓(xùn)工作人員可實(shí)現(xiàn)全方位觀察工藝與設(shè)備[1]。結(jié)合Flash技術(shù)制作設(shè)備動(dòng)畫有效代替掛圖，對(duì)設(shè)備動(dòng)態(tài)進(jìn)行演示的時(shí)候更為生動(dòng)形象，幫助相關(guān)人員針對(duì)設(shè)備工作原理予以掌握，能夠很好帶動(dòng)培訓(xùn)人員熱情。并且，使用設(shè)備較為方便，對(duì)使用要求可以很好滿足。

2基于計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)化工數(shù)據(jù)模型

結(jié)合計(jì)算機(jī)做仿真模擬，是把化工過程數(shù)理帶入計(jì)算機(jī)當(dāng)中，接下來經(jīng)計(jì)算機(jī)把工藝過程進(jìn)行模擬與反映。所有原理基于人為因素轉(zhuǎn)變，可以得到與之匹配反應(yīng)過程與反應(yīng)結(jié)果變化值。通常情況下它存在下述優(yōu)勢(shì)。其一，友好人機(jī)交互界面。當(dāng)前，諸多化工業(yè)模擬軟件設(shè)計(jì)規(guī)則都以微軟公司為基礎(chǔ)，使相關(guān)工作者能快速上手并投入相關(guān)操作中，讓相關(guān)人員感到輕松便捷，培養(yǎng)濃厚實(shí)驗(yàn)興趣，并充分調(diào)動(dòng)起工作積極性與能動(dòng)性。其二，對(duì)工程裝備的性能反應(yīng)較為真實(shí)[2]。要充分分析化工設(shè)備反應(yīng)過程，建立同它相互匹配模型，憑借實(shí)驗(yàn)把所有過程全權(quán)反映出來，對(duì)操作工人熟練快速掌握操作技能非常有利。我們?cè)谙率鑫恼轮辛信e一個(gè)化工工業(yè)常會(huì)涉及到的一個(gè)模型，希望可以供相關(guān)操作人員參考。計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)具有許多特點(diǎn)，如重復(fù)、復(fù)雜性和多個(gè)，20世紀(jì)50年代初，西方國家一直在計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性進(jìn)行了研究，并取得了非常重要的影響。仿真系統(tǒng)對(duì)我國化工行業(yè)也進(jìn)行了一系列的設(shè)計(jì)和研究，但也限于靜態(tài)研究范疇。

3針對(duì)電子數(shù)字方面的研究

基于計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的特點(diǎn)，可以把它看作是非線性的本質(zhì)，及其相對(duì)高階的時(shí)候，分析方法和經(jīng)典控制理論，計(jì)算機(jī)模擬在化工系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能研究是非常困難的[3]。本文通過計(jì)算機(jī)在電子數(shù)字計(jì)算機(jī)系統(tǒng)微積分方程，計(jì)算，介紹了結(jié)合時(shí)域動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)體系，這將最終調(diào)整方案出來。第一，系統(tǒng)是穩(wěn)定的；第二，在數(shù)值計(jì)算時(shí)，系統(tǒng)的輸入值等于0.0123;第三，在排除干擾因素，把化學(xué)工作在正常狀態(tài)；第四，干擾因素考慮在內(nèi)的情況下，各種干擾因素也作為單獨(dú)的個(gè)體來處理。本文通過預(yù)測(cè)校正格式，歐拉方法是迭代微分方程數(shù)值積分計(jì)算。

4計(jì)算機(jī)仿真系統(tǒng)的改進(jìn)方案

當(dāng)前，化工仿真系統(tǒng)應(yīng)用范圍很廣，但由于化工設(shè)備操作和較大的工藝流程不同，當(dāng)前的仿真軟件，仿真機(jī)器，更好的培訓(xùn)新員工無法滿足，因此，未來的新的仿真技術(shù)和仿真軟件的發(fā)展空間仍然是大[4]。未來，應(yīng)該與自動(dòng)控制理論相結(jié)合，適當(dāng)參考校正環(huán)節(jié)能有效地改善系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的質(zhì)量，使其有較高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。可以連接到氣體的輸入端仿真系統(tǒng)的微分和積分負(fù)反饋環(huán)節(jié)，最終會(huì)使動(dòng)態(tài)性能大大提高，它相當(dāng)于系列的介紹和鏈接。我們計(jì)算的結(jié)果可以看出，只要相應(yīng)的參數(shù)選擇正確獲得超出預(yù)期的效果。微分和積分部分的結(jié)構(gòu)可以被視為一種天然氣供應(yīng)預(yù)感橋，放置在相同的速度管道溫度傳感器已經(jīng)變成一座橋兩個(gè)手臂，表達(dá)時(shí)間常數(shù)很小，時(shí)間常數(shù)相對(duì)較長(zhǎng)。仿真系統(tǒng)的輸入結(jié)構(gòu)的負(fù)面反饋鏈接到系統(tǒng)具有更好的動(dòng)態(tài)性能?；诨局R(shí)理論，修正的鏈接對(duì)系統(tǒng)控制精度的影響，通過計(jì)算結(jié)果我們可以看到，只要精心挑選的組件參數(shù)，達(dá)到理想的效果是指日可待。我們提倡這項(xiàng)計(jì)劃的最明顯的特征是它簡(jiǎn)單易操作，換句話說，只要其中一個(gè)傳感器連接到導(dǎo)管，同時(shí)本文串并聯(lián)在同一橋臂上面的。連接到放大器的輸入和先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合線性系統(tǒng)的自動(dòng)控制原理做提前修正原則，與放大器的輸入電阻和電容組成先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)，可以很好的改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。討論上述3種改進(jìn)方案是基于先進(jìn)的理論為基礎(chǔ)，由計(jì)算結(jié)果可以看到，他們所有的3種基本上可以改善系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)品質(zhì)。第一種和第二種的系統(tǒng)還可以明顯改善方案來提高抗干擾能力。和改進(jìn)項(xiàng)目的這些類是基于現(xiàn)有技術(shù)的前提下，沒有相對(duì)比較容易實(shí)現(xiàn)的障礙。當(dāng)然，想把他們對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的引用，還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。

5結(jié)語

目前，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)生產(chǎn)與培訓(xùn)方面應(yīng)用比較多，所以，要著重強(qiáng)化對(duì)仿真軟件與仿真機(jī)器開發(fā)設(shè)計(jì)，計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)進(jìn)一步推廣，要對(duì)該項(xiàng)技術(shù)加速深化，讓它的應(yīng)用范圍與性能得以提升。計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用，促進(jìn)高新技術(shù)更進(jìn)一步發(fā)展，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)加速發(fā)展，同一時(shí)間為化工行業(yè)提供更為廣闊發(fā)展空間。未來可持續(xù)發(fā)展當(dāng)中，化工行業(yè)把握計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)應(yīng)用措施，為企業(yè)贏得更多收益。

參考文獻(xiàn)：

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1.學(xué)生校外實(shí)習(xí)困難重重

企業(yè)走向市場(chǎng)，更加注重生產(chǎn)效益、技術(shù)保密和生產(chǎn)安全，學(xué)校難以建立長(zhǎng)期穩(wěn)定、專業(yè)對(duì)口的校外實(shí)習(xí)基地。企業(yè)對(duì)學(xué)生下廠實(shí)習(xí)的態(tài)度從積極到應(yīng)付，進(jìn)而變?yōu)橄麡O，各種限制條件很多，實(shí)習(xí)往往變成了參觀。筆者學(xué)院與兗礦魯南化肥廠一直保持著密切的校企合作關(guān)系，化工專業(yè)學(xué)生在完成氨合成、尿素等專業(yè)課程的學(xué)習(xí)后，在該廠進(jìn)行為期1個(gè)月的生產(chǎn)實(shí)習(xí)。但1999年以后，由于企業(yè)政策的變化，生產(chǎn)實(shí)習(xí)開始變得困難，學(xué)生的實(shí)踐技能培養(yǎng)遭遇了尷尬。

2.增加實(shí)訓(xùn)工位，提高動(dòng)手能力的要求

學(xué)生校外實(shí)習(xí)變得困難重重，于是實(shí)習(xí)只能依托校內(nèi)實(shí)習(xí)基地。但由于經(jīng)費(fèi)不足，各實(shí)訓(xùn)室所能提供的實(shí)習(xí)工位嚴(yán)重不足，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足實(shí)訓(xùn)教學(xué)的要求。理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作嚴(yán)重脫節(jié)，使學(xué)生的職業(yè)技能和職業(yè)綜合素質(zhì)的培養(yǎng)不到位，特別是在講授有關(guān)工藝流程，裝置開、停車和事故處理相關(guān)內(nèi)容時(shí)，學(xué)生厭學(xué)，教師難教，教學(xué)質(zhì)量出現(xiàn)了滑坡。

1990年，北京化工大學(xué)仿真中心在國內(nèi)首先提出并倡導(dǎo)采用全數(shù)字仿真技術(shù)解決本科生的工程實(shí)踐教學(xué)問題。2005年，筆者學(xué)院開始把仿真訓(xùn)練軟件引入生產(chǎn)實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)，這一系統(tǒng)投資小、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用較低，能夠兼容多種典型的化工流程，具有工業(yè)級(jí)規(guī)模精準(zhǔn)的靜態(tài)與動(dòng)態(tài)特性，因此在有效滿足實(shí)習(xí)工位的前提下，很好地滿足了實(shí)訓(xùn)教學(xué)的要求。

3.企業(yè)自動(dòng)化控制技術(shù)發(fā)展的必然要求

化學(xué)工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，大型化工基地遍布全國。隨著我國改革開放和現(xiàn)代化建設(shè)的飛速發(fā)展，化工企業(yè)的規(guī)模迅速擴(kuò)大，大量先進(jìn)的生產(chǎn)裝置被投入生產(chǎn)，這些新投產(chǎn)的裝置具有很高的自動(dòng)化和信息化水平。目前，國內(nèi)外大中型化工生產(chǎn)裝置普遍采用DCS(分布式控制系統(tǒng))，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的集中顯示和分散控制。2009年，國家安全監(jiān)管總局也下發(fā)文件將涉及危險(xiǎn)化工工藝的化工企業(yè)作為自動(dòng)化控制改造的重點(diǎn)?？梢灶A(yù)見，自動(dòng)化控制是今后一段時(shí)期化工裝置控制技術(shù)發(fā)展的方向。

4.節(jié)能降耗、減少開支的需要

仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的推廣應(yīng)用，為我國化工職業(yè)技術(shù)訓(xùn)練開辟了一條新的途徑。它在保障安全生產(chǎn)、降低操作成本、節(jié)能、節(jié)省原料、保障人身安全、保護(hù)生態(tài)環(huán)境等方面發(fā)揮了越來越大的作用。

5.企業(yè)技能鑒定和員工培訓(xùn)的必然要求

近年來，越來越多的企業(yè)將仿真系統(tǒng)應(yīng)用于初級(jí)工、中級(jí)工和高級(jí)工的技能等級(jí)鑒定。如，中國石化的四個(gè)高級(jí)技師基地將仿真系統(tǒng)用于技師培訓(xùn)與考核；在山東省職業(yè)技能鑒定中心下發(fā)的《高級(jí)化工總控工操作技能考核準(zhǔn)備通知單》中，要求把化工單元操作仿真軟件或化工單元操作訓(xùn)練裝置作為實(shí)操考核內(nèi)容項(xiàng)目。

仿真系統(tǒng)已經(jīng)成為企業(yè)員工培訓(xùn)不可或缺的手段。目前，石化企業(yè)已經(jīng)全面應(yīng)用仿真系統(tǒng)，新建或改造裝置操作技能培訓(xùn)、在崗人員技能提升培訓(xùn)、系統(tǒng)操作員的技能培訓(xùn)、新入廠操作人員與技術(shù)人員的操作技能培訓(xùn)。

二、化工仿真軟件涵蓋的培訓(xùn)內(nèi)容

目前，國內(nèi)大中專職業(yè)院校普遍采用北京東方仿真控制技術(shù)有限公司開發(fā)的教學(xué)培訓(xùn)軟件。筆者學(xué)院化工仿真培訓(xùn)的主要內(nèi)容包括單元操作仿真和工段級(jí)仿真兩個(gè)層面，單元操作培訓(xùn)使用北京東方仿真控制技術(shù)有限公司的CSTS2007版本，基本涵蓋了所有常用化工操作單元，見表1。

工段級(jí)仿真（五套）：甲醇合成工段、常減壓煉油、丙烯酸甲酯、空氣分離、乙醛氧化制醋酸，涉及煤化工和石油化工等相關(guān)領(lǐng)域。

三、化工仿真培訓(xùn)的不足

當(dāng)然，再好的仿真軟件也代替不了實(shí)際生產(chǎn)，因此，有條件的學(xué)校還是應(yīng)該購置實(shí)驗(yàn)實(shí)訓(xùn)設(shè)備，結(jié)合仿真軟件開展教學(xué)，效果會(huì)更好。正版仿真軟件價(jià)格不菲，而國外職業(yè)教育實(shí)習(xí)仿真軟件雖發(fā)展較快，但由于涉及知識(shí)產(chǎn)權(quán)和軟件漢化等制約因素，引入國內(nèi)還需時(shí)日。同時(shí)，仿真技術(shù)并非十全十美，其不足主要體現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

一是軟件的開發(fā)需要采集化工裝置的各項(xiàng)工藝參數(shù)建立數(shù)學(xué)模型，但因?yàn)楦鞣N影響因素相互制約，實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的工藝條件變化比仿真模擬時(shí)要復(fù)雜得多。二是程序開發(fā)有漏洞，違反操作規(guī)程的程序設(shè)計(jì)時(shí)有發(fā)生。三是一機(jī)（計(jì)算機(jī)）一位（工位），在裝置開、停車過程中，操作者既擔(dān)任內(nèi)操角色，又擔(dān)任外操角色，無法訓(xùn)練兩個(gè)角色間的團(tuán)隊(duì)配合及協(xié)調(diào)行動(dòng)。四是軟件無法模擬現(xiàn)場(chǎng)裝置的實(shí)際動(dòng)手操作，也就是培訓(xùn)中還需要培養(yǎng)操作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)裝置的幾何空間概念的把握，以及對(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。

四、仿真技術(shù)的發(fā)展展望

1.3D仿真軟件的研制開發(fā)

3D仿真軟件具有化工工藝仿真、場(chǎng)景展示、設(shè)備展示、系統(tǒng)展示、結(jié)構(gòu)展示、功能特性展示、參數(shù)展示、工作原理展示等傳統(tǒng)2D仿真軟件所不具備的功能。通過3D仿真模擬，學(xué)生可體驗(yàn)真實(shí)化工工藝系統(tǒng)的所有功能（開采和生產(chǎn)過程、操作、控制、性能、安裝、維護(hù)等）。軟件人機(jī)界面友好，功能齊全，流程簡(jiǎn)明，更易于學(xué)習(xí)、掌握。

北京東方仿真控制技術(shù)有限公司已經(jīng)開始了3D仿真軟件的研制開發(fā)，并取得了初步成功，目前正處于測(cè)試和推廣應(yīng)用階段。相信在不久的將來，3D仿真軟件會(huì)逐步取代傳統(tǒng)2D仿真軟件。

2.全流程級(jí)半實(shí)物仿真工廠的建立

隨著我國煤化工和石油化工的快速發(fā)展，裝置不斷大型化、復(fù)雜化，自動(dòng)化水平普遍提高，這對(duì)職業(yè)技術(shù)培訓(xùn)提出了更高的要求。為提高技術(shù)培訓(xùn)的成效，在仿真培訓(xùn)硬件設(shè)施上，需要建立典型的、有代表性的、有較強(qiáng)適應(yīng)性的流程級(jí)、規(guī)模化實(shí)訓(xùn)裝置，特別是要求仿真培訓(xùn)系統(tǒng)不但能夠模擬控制室內(nèi)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)（DCS）的操作，還應(yīng)當(dāng)模擬現(xiàn)場(chǎng)裝置的實(shí)際動(dòng)手操作，也就是要培養(yǎng)操作人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)操作人員的團(tuán)隊(duì)配合及協(xié)調(diào)。這些訓(xùn)練內(nèi)容對(duì)于實(shí)際生產(chǎn)中復(fù)雜系統(tǒng)的開停車、非正常工況的處理以及事故緊急狀態(tài)處置等非常重要。

篇3

國內(nèi)的飛機(jī)數(shù)字化裝配技術(shù)研究和應(yīng)用目前尚處于探索和預(yù)研階段，以陜西飛機(jī)制造公司為代表的飛機(jī)制造業(yè)仍然沿用傳統(tǒng)的裝配方法和手段，傳統(tǒng)裝配設(shè)計(jì)方法存在如下問題：

(1)飛機(jī)裝配工藝設(shè)計(jì)仍然使用傳統(tǒng)的二維方式表達(dá)

傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)是由工藝設(shè)計(jì)人員在頭腦中首先想象出三維裝配空間、設(shè)計(jì)裝配順序，并用平面(二維)方式表述。其設(shè)計(jì)質(zhì)量完全取決于工藝設(shè)計(jì)人員的技術(shù)水平和工作經(jīng)驗(yàn)，其次是裝配工人需要根據(jù)工藝設(shè)計(jì)人員編發(fā)的文件及二維工程圖紙理解裝配順序、裝配要求，并在大腦中再次構(gòu)建三維裝配過程，這樣易產(chǎn)生理解的二異性，造成裝配錯(cuò)誤。

(2)無法滿足三維數(shù)字化條件下裝配工藝設(shè)計(jì)要求

目前存在的工藝設(shè)計(jì)系統(tǒng)中制造資源采取的傳統(tǒng)二維描述，這導(dǎo)致其工藝設(shè)計(jì)過程對(duì)細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)淡化，對(duì)制造資源及裝配工藝知識(shí)描述比較弱，同時(shí)不能充分利用上游三維CAD數(shù)據(jù)，難以實(shí)現(xiàn)工藝設(shè)計(jì)的繼承性、規(guī)范性，標(biāo)準(zhǔn)化和最優(yōu)化。

(3)飛機(jī)的裝配周期不易保證

工藝設(shè)計(jì)環(huán)境不具備三維工藝驗(yàn)證能力，致使裝配中是否干涉，裝配順序是否合理，工藝裝備是否滿足需要、操作空間是否開敞等一系列問題在生產(chǎn)試制階段才能暴露出來。任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，都會(huì)影響飛機(jī)研制的進(jìn)度和質(zhì)量。

(4)缺少典型示教的三維動(dòng)態(tài)裝配過程，不便于裝配工人使用及理解。

為了解決上述工藝設(shè)計(jì)問題，我們選用某型機(jī)部件進(jìn)行三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與裝配仿真、優(yōu)化分析技術(shù)應(yīng)用研究，為建立飛機(jī)數(shù)字化制造體系積累技術(shù)經(jīng)驗(yàn)?；谀Ｐ偷臄?shù)字產(chǎn)品定義的數(shù)字化制造流程

國內(nèi)飛機(jī)設(shè)計(jì)將采用基于模型的產(chǎn)品數(shù)字化定義(griD，ModelBasedDefinition)技術(shù)，其特點(diǎn)是：產(chǎn)品設(shè)計(jì)不再發(fā)放傳統(tǒng)的二維圖紙，而是采用三維數(shù)字化模型作為飛機(jī)零件制造、部件裝配的依據(jù)。傳統(tǒng)的二維工藝設(shè)計(jì)模式已經(jīng)不能適應(yīng)全三維設(shè)計(jì)要求。隨著現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、工藝設(shè)計(jì)與數(shù)字化仿真軟件技術(shù)的發(fā)展以及協(xié)同平臺(tái)的建立。為三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)和并行工程奠定了基礎(chǔ)。

圖1具體描述了飛機(jī)研制過程中基于模型的數(shù)字產(chǎn)品定義的數(shù)字化制造流程：

飛機(jī)的研制必須經(jīng)歷產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)。工裝設(shè)計(jì)、產(chǎn)品制造和檢驗(yàn)檢測(cè)等5個(gè)主要環(huán)節(jié)，并在產(chǎn)品制造和檢驗(yàn)檢測(cè)環(huán)節(jié)中，由三維設(shè)計(jì)數(shù)模分別派生出三維工藝數(shù)模和檢驗(yàn)數(shù)模。

1)在工藝設(shè)計(jì)過程中，工藝部門依據(jù)設(shè)計(jì)部門按基線預(yù)發(fā)放的三維設(shè)計(jì)數(shù)模進(jìn)行工藝分析，并向設(shè)計(jì)部門反饋工藝審查意見依據(jù)設(shè)計(jì)部門正式發(fā)放的EBOM(產(chǎn)品設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu))和三維設(shè)計(jì)數(shù)模，建立PBOM(產(chǎn)品工藝結(jié)構(gòu))，制定裝配工藝協(xié)調(diào)方案，劃分工藝分離面，進(jìn)行全機(jī)裝配工藝仿真，最終形成經(jīng)過裝配仿真驗(yàn)證的MBOM(產(chǎn)品制造結(jié)構(gòu))頂層結(jié)構(gòu)，將此MBOM發(fā)放到下游的工裝設(shè)計(jì)、專業(yè)制造和檢驗(yàn)檢測(cè)等部門。

2)在工裝設(shè)計(jì)過程中，工裝設(shè)計(jì)制造部門依據(jù)產(chǎn)品制造部門提出的工裝訂貨單，三維工藝數(shù)模、產(chǎn)品制造工藝方案和設(shè)計(jì)部門的三維產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)模進(jìn)行工裝設(shè)計(jì)；依據(jù)三維工裝設(shè)計(jì)數(shù)模進(jìn)行AO(Assembly Order)的編制，并進(jìn)行裝配工裝的裝配仿真和工裝數(shù)控程序的編制，最終完成工裝的制造和自檢。

3)在產(chǎn)品制造過程中，產(chǎn)品制造部門依據(jù)設(shè)計(jì)部門正式發(fā)放的EBOM和三維設(shè)計(jì)數(shù)模，工藝部門的PBOM建立三維工藝數(shù)模，進(jìn)行零件的材料屬性仿真和部件幾何仿真，編制AO(裝配大綱)和FO(制造大綱)，編制數(shù)控程序，最終完成零件的加工，部件的裝配以及自檢。

4)在產(chǎn)品檢驗(yàn)檢測(cè)過程中，檢驗(yàn)檢測(cè)部門依據(jù)設(shè)計(jì)部門正式發(fā)放的EBOM，三維設(shè)計(jì)數(shù)模，三維工裝設(shè)計(jì)數(shù)模編制檢測(cè)計(jì)劃，計(jì)算測(cè)量數(shù)據(jù)，完成零部件和工裝的檢測(cè)。

5)工裝模型、檢驗(yàn)?zāi)Ｐ鸵约霸跀?shù)字化裝配工藝模擬仿真過程中生成的三維工藝圖解和仿真視頻數(shù)據(jù)，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)缴a(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，為現(xiàn)場(chǎng)工人施工和檢驗(yàn)提供三維數(shù)字依據(jù)。陜飛公司基于DELMIA的某飛機(jī)三維數(shù)字

化裝配工藝流程

DELMIA軟件是達(dá)索公司的一款可針對(duì)飛機(jī)裝配中的工藝設(shè)計(jì)及按其設(shè)計(jì)要求進(jìn)行裝配仿真驗(yàn)證的軟件，它給工藝工程師、工裝設(shè)計(jì)師提供了與產(chǎn)品設(shè)計(jì)師共同的可視化交流和怫同工作平臺(tái)，使制造部門的工作人員可以及早的參與到產(chǎn)品的研發(fā)中去，與設(shè)計(jì)人員并行的開展工作，從而使得在設(shè)計(jì)過程中能夠充分的考慮零件的工藝特性，部件的可裝配性和產(chǎn)品的可維護(hù)性等因素，幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)“面向制造的設(shè)計(jì)”和“面向維護(hù)的設(shè)計(jì)”。

陜西飛機(jī)制造公司自2010年開始在某型飛機(jī)上全面使用DELMIA軟件進(jìn)行了的產(chǎn)品定義、組件的劃分、全三維工藝規(guī)劃，裝配仿真與優(yōu)化、人機(jī)工程仿真與分析、三維工作指令的發(fā)放以及各種報(bào)表的輸出等功能模塊。本文主要就DELMIA技術(shù)在陜飛某飛機(jī)中具體應(yīng)用的工作流程進(jìn)行闡釋。

第一步：PBOM的編制及各種數(shù)據(jù)的準(zhǔn)備

(1)在協(xié)同平臺(tái)上根據(jù)EBOM進(jìn)行PBOM的編制；

(2)利用產(chǎn)品及資源的CATLAV5模型生成三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)DELMIA軟件所需用到的CGR模型及smgxml模型，并將這些格式的模型存放在指定位置，以備導(dǎo)入數(shù)據(jù)時(shí)讀取。

第二步：PBOM數(shù)據(jù)的導(dǎo)入

將來自數(shù)字化協(xié)同平臺(tái)的XML格式的PBOM通過二次開發(fā)的接口程序?qū)氲紻ELMM的DPE軟件模塊中，構(gòu)建產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹，同時(shí)使得三維數(shù)模數(shù)據(jù)(屬性)導(dǎo)入到產(chǎn)品節(jié)點(diǎn)下。

第三步：組件、工藝分離面的劃分

完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入工作后，在DELMIA軟件的DPE模塊中，根據(jù)生產(chǎn)批量、裝配能力進(jìn)行工藝分離劃面，并結(jié)合EBOM確定各工藝裝配部件、段件需要裝配的零、組件項(xiàng)目，構(gòu)建工藝大部件模型。在工藝分離面劃分的基礎(chǔ)上，對(duì)每個(gè)工藝大部件進(jìn)行初步裝配流程設(shè)計(jì)，劃分裝配工位，確定在每個(gè)工位上裝配的零組件項(xiàng)目，在三維數(shù)字化設(shè)計(jì)環(huán)境下構(gòu)建各裝配的工藝模型。確定裝配工藝基準(zhǔn)和裝配定位方法，制定整個(gè)裝配體各工位之間的裝配流程圖。

第四步：MBOM的編制

根據(jù)組件和工藝分離面的劃分，完成MBOM的建立，并

將每個(gè)零件的三維數(shù)模(立體圖)與產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)樹相關(guān)聯(lián)，在工位劃分的基礎(chǔ)上，依據(jù)段件裝配工藝模型在三維數(shù)字化環(huán)境下進(jìn)一步進(jìn)行各工位內(nèi)的裝配過程設(shè)計(jì)，確定每個(gè)工位內(nèi)的段件裝配工藝模型零組件的裝配順序，并定義裝配過程對(duì)應(yīng)的AO號(hào)。并將AO需要裝配的零組件項(xiàng)目及工作的內(nèi)容制定反映工位內(nèi)各AO關(guān)系的裝配流程上。

第五步：詳細(xì)的裝配工藝規(guī)劃

在AO劃分基礎(chǔ)上，依據(jù)段件裝配工藝模型進(jìn)行詳細(xì)的裝配工藝過程設(shè)計(jì)，定義該過程所需要的標(biāo)準(zhǔn)件，確定該裝配工藝過程零組件，標(biāo)準(zhǔn)件、輔助材料等裝配順序，明確裝配工藝方法、裝配步驟并選定該裝配過程所需要的工裝、夾具，工具、輔助材料等一系列的制造資源，形成用于指導(dǎo)生產(chǎn)的AO。在這里將零件和工步關(guān)聯(lián)，將工裝與工位關(guān)聯(lián)。

第六步：裝配仿真驗(yàn)證與優(yōu)化

在三維數(shù)字化虛擬裝配環(huán)境下，建立廠房、地面、起吊設(shè)備等三維制造資源模型，將已經(jīng)建立的各裝配工藝模型和裝配型架、工作平臺(tái)、夾具等制造資源三維模型放入廠房中，按照確定的裝配流程進(jìn)行全面的工藝布局設(shè)計(jì)，并仿真生產(chǎn)中的物流《如圖2)。在DELMIA的DPM軟件模塊中，依據(jù)設(shè)計(jì)好的裝配工藝流程對(duì)每個(gè)零件、成品和組件進(jìn)行移動(dòng)、定位、夾緊和裝配操作，在裝配的過程中進(jìn)行零件與零件、零件與工裝的干涉檢查，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)存在干涉情況時(shí)報(bào)警，并會(huì)顯示干涉區(qū)域和干涉量，以幫助工藝設(shè)計(jì)人員查找和分析。

第七步：WKC可視化文件編制

按照優(yōu)化后的工藝規(guī)劃設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)入DELMM系統(tǒng)的WKC模塊中應(yīng)用Composer軟件中進(jìn)行工步的視圖設(shè)計(jì)，包括裝配尺寸標(biāo)注、制孔信息、定位信息和工裝使用信息等裝配信息備注，完成工步級(jí)裝配可視化文檔編制(見圖3)。

第八步：AO內(nèi)容及可視化文件輸出與管理

通過二次開發(fā)的程序?qū)ELMIA中設(shè)計(jì)完成的AO內(nèi)容提取到CAPP中的相應(yīng)模板中，包括AO內(nèi)容頁，輔材配套表、標(biāo)準(zhǔn)件配套表，零件配套表等文檔信息，同時(shí)輸出仿真視頻和工步視圖，將上述各種配套表和內(nèi)容頁通過協(xié)同平臺(tái)進(jìn)行審簽發(fā)放，并通過MES系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)可視化裝配(見圖4)。

三維數(shù)字化裝配設(shè)計(jì)與仿真優(yōu)勢(shì)

通過三維數(shù)字化虛擬裝配工藝設(shè)計(jì)和裝配過程仿真，發(fā)現(xiàn)三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)和裝配過程仿真系統(tǒng)在數(shù)字化制造中有以下優(yōu)勢(shì)：

(1)在產(chǎn)品實(shí)際(實(shí)物)裝配之前，通過裝配過程仿真，可及時(shí)地發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝設(shè)計(jì)，工裝設(shè)計(jì)存在的問題，有效地減少裝配缺陷和產(chǎn)品的故障率，減少因裝配干涉等問題而進(jìn)行的重新設(shè)計(jì)和工程更改。因此，保證了產(chǎn)品裝配的質(zhì)量。

(2)裝配仿真過程產(chǎn)生的圖片，視頻錄像直觀地演示裝配仿真，使裝配工人更容易理解裝配工藝，減少了裝配過程反復(fù)，減少了人為差錯(cuò)。

(3)裝配仿真過程產(chǎn)生的圖片、視頻錄像可用于對(duì)維修人員的培訓(xùn)。

(4)對(duì)新產(chǎn)品的開發(fā)，通過三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真，減少了技術(shù)決策風(fēng)險(xiǎn)，降低了技術(shù)協(xié)調(diào)成本。

(5)通過三維數(shù)字化裝配工藝設(shè)計(jì)與仿真，進(jìn)行工時(shí)分析、車間三維工藝布局、資源規(guī)劃和評(píng)估，有利于提高生產(chǎn)計(jì)劃的準(zhǔn)確度。

(6)可提高企業(yè)在產(chǎn)品開發(fā)研制方面的快速應(yīng)變能力，以適應(yīng)激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和不同的用戶需求。

篇4

【關(guān)鍵詞】虛擬仿真 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí) 教學(xué)效果

【中圖分類號(hào)】G642 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2016）10-0189-02

【Abstract】This paper briefly describes the necessity of introducing virtual simulation technology into the field practice， the characteristics of virtual simulation technology and the implementation method of the virtual simulation teaching； the effect of the introduction of virtual simulation technology on the field practice teaching was also summarized in this article.

【Key words】 Virtual simulation； Field practice； The teaching effect

化工虛擬仿真是通過數(shù)學(xué)模型的方法，將集散控制DCS操作與化工生產(chǎn)相結(jié)合，對(duì)過程參數(shù)進(jìn)行精確控制與調(diào)節(jié)，建立一個(gè)與真實(shí)系統(tǒng)相似的操作控制系統(tǒng)，模擬真實(shí)的生產(chǎn)裝置，再現(xiàn)真實(shí)的生產(chǎn)過程。目前，仿真軟件琳瑯滿目，挑選合適的虛擬仿真軟件與學(xué)生的認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)相結(jié)合，既可以讓學(xué)生在學(xué)習(xí)理論知識(shí)的同時(shí)，學(xué)習(xí)實(shí)踐知識(shí)，理論與實(shí)踐相結(jié)合，增強(qiáng)學(xué)生的感性認(rèn)識(shí)，解決學(xué)生對(duì)實(shí)際應(yīng)用知識(shí)的欠缺問題，又能在進(jìn)入工廠實(shí)習(xí)前使學(xué)生首先了解原料、中間產(chǎn)物、最終產(chǎn)品的生產(chǎn)原理、流程和重要工段的主要問題，節(jié)省了學(xué)生需要在工廠實(shí)習(xí)的時(shí)間和學(xué)校在這方面所需花費(fèi)的資金。因此，引入虛擬仿真技術(shù)用于實(shí)踐教學(xué)是增強(qiáng)學(xué)生感性認(rèn)識(shí)、實(shí)際操作技能和提升實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)效果的重要手段。重點(diǎn)結(jié)合我院實(shí)際情況分析虛擬仿真技術(shù)在實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)中的具體應(yīng)用。

一、引入虛擬仿真技術(shù)的必要性

1.化工專業(yè)課程門類多，學(xué)生學(xué)習(xí)任務(wù)重，很少有時(shí)間被安排到工廠中進(jìn)行實(shí)踐應(yīng)用知識(shí)的學(xué)習(xí)，盡管在大四上學(xué)期通過認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)環(huán)節(jié)被安排到化工廠中，但由于化工生產(chǎn)具有易燃易爆、高溫高壓、有毒有害等特點(diǎn)，生產(chǎn)過程都是在相對(duì)封閉的環(huán)境中進(jìn)行，學(xué)生們不能動(dòng)手操作，只能是看看設(shè)備、摸摸流程，被動(dòng)地聽講解員講解一遍，難以深入掌握實(shí)際的知識(shí)，短暫的實(shí)習(xí)結(jié)束回到學(xué)校，幾乎沒有理解和記住任何東西，使該十分重要的環(huán)節(jié)成為了過場(chǎng)，造成了理論學(xué)習(xí)與實(shí)踐操作的脫節(jié)[1]。

2.作為工科，化工專業(yè)培養(yǎng)出來的學(xué)生除了應(yīng)該具有比較扎實(shí)的專業(yè)知識(shí)外，還應(yīng)該具有較強(qiáng)的實(shí)踐動(dòng)手能力，化工虛擬仿真軟件可以實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)設(shè)備的冷態(tài)開車、正常運(yùn)行、故障處理和正常停車等操作，學(xué)生在進(jìn)入工廠前就能搶先了解化工產(chǎn)品的生產(chǎn)和設(shè)備操作過程，從而帶著問題去有目的進(jìn)行認(rèn)知和生產(chǎn)實(shí)習(xí)。

因此，無論從理論與實(shí)踐相結(jié)合的角度，還是從培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際動(dòng)手能力和分析解決實(shí)際問題的能力的角度，在化工認(rèn)知實(shí)習(xí)和生產(chǎn)實(shí)習(xí)實(shí)踐教學(xué)環(huán)節(jié)引入化工虛擬仿真技術(shù)都是很有必要的。

二、化工虛擬仿真技術(shù)的特點(diǎn)

1.化工虛擬仿真技術(shù)首先可以實(shí)現(xiàn)理論知識(shí)和實(shí)踐知識(shí)的結(jié)合，在理論知識(shí)的學(xué)習(xí)過程中，由于無法看到實(shí)物，老師對(duì)設(shè)備和單元操作的講解比較抽象，學(xué)生也很難對(duì)設(shè)備產(chǎn)生實(shí)際的感官理念，無法真正理解基本的原理并與實(shí)際工 業(yè)生產(chǎn)中的裝置相聯(lián)系?；ぬ摂M仿真可以將各種設(shè)備的結(jié)構(gòu)以及運(yùn)行方式等直觀地顯示在計(jì)算機(jī)上，學(xué)生可以根據(jù)所學(xué)理論知識(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作。操作錯(cuò)誤，系統(tǒng)會(huì)做出提示并將錯(cuò)誤的原因一一列出，指導(dǎo)學(xué)生去進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)試，直到得到正確的結(jié)果[2]。讓學(xué)生進(jìn)一步理解生產(chǎn)過程的基本原理，使理論知識(shí)與實(shí)踐緊密的聯(lián)系起來。

2.化工虛擬仿真技術(shù)具有直觀性和可調(diào)節(jié)性，它能夠模擬真實(shí)的生產(chǎn)設(shè)備，通過冷態(tài)開車、正常運(yùn)行、停車以及出現(xiàn)事故時(shí)數(shù)據(jù)的波動(dòng)，再現(xiàn)生產(chǎn)過程的實(shí)際動(dòng)態(tài)特性，使學(xué)生直觀地看到生產(chǎn)過程中涉及的參數(shù)及其變化，形象生動(dòng)展現(xiàn)設(shè)備結(jié)構(gòu)、基本原理和工藝流程等。仿真軟件還可以設(shè)定各種故障、極限運(yùn)行狀態(tài)等，鍛煉學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力。

3.化工虛擬仿真技術(shù)還具有安全、綠色、經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)，通過仿真系統(tǒng)模擬實(shí)際生產(chǎn)過程，因不會(huì)生產(chǎn)出實(shí)際的化工產(chǎn)品，故不會(huì)造成設(shè)備破壞和環(huán)境污染，也不會(huì)發(fā)生人身傷亡。另外，通過一次購買軟件可以節(jié)省大量的空間和購買設(shè)備、每次設(shè)備運(yùn)行、購買原料的大量費(fèi)用。因此，采用虛擬仿真軟件是最安全、綠色、經(jīng)濟(jì)的實(shí)習(xí)方法。

4.虛擬仿真技術(shù)也具有不足之處，首先它缺乏真實(shí)性，畢竟只是輔助培訓(xùn)，只是學(xué)生接觸實(shí)際過程的一種手段，其與現(xiàn)場(chǎng)操作靈活性、不可預(yù)見性還有相當(dāng)?shù)木嚯x[3]。這往往需要操作人員憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)迅速反應(yīng)并及時(shí)果斷處理。其次是實(shí)踐性差，即使開始選擇的數(shù)據(jù)有很大的偏差，也可以通過后續(xù)的調(diào)整，彌補(bǔ)前一次的過失。而在實(shí)際生產(chǎn)中參數(shù)控制比較嚴(yán)格，如果在實(shí)際生產(chǎn)中控制參數(shù)隨意變化，后續(xù)生產(chǎn)將無法進(jìn)行下去。

三、虛擬仿真教學(xué)的實(shí)施

1.虛擬仿真設(shè)備的接入。我學(xué)院是化學(xué)化工學(xué)院，本科專業(yè)包括化學(xué)工程與工藝、應(yīng)用化學(xué)、材料科學(xué)與工程、環(huán)境與生物工程等。考慮到距離問題，我院選擇實(shí)習(xí)單位為新疆心連心能源化工有限公司、新疆大全新能源有限公司、石河子污水處理廠等，針對(duì)這些單位的產(chǎn)品生產(chǎn)情況，我們從東方仿真軟件技術(shù)有限公司相應(yīng)購買了尿素工藝仿真軟件（煤頭）、多晶硅生產(chǎn)工藝仿真實(shí)訓(xùn)軟件、城市污水處理工藝仿真軟件和企業(yè)運(yùn)營(yíng)教學(xué)模擬平臺(tái)等幾款軟件，同時(shí)，學(xué)院配套有 70多臺(tái)電腦，每臺(tái)都配套了高性能的CPU、顯卡及顯示器。并且對(duì)既懂專業(yè)又懂計(jì)算機(jī)的專任教師進(jìn)行培訓(xùn)[4]。

2.生產(chǎn)過程仿真內(nèi)容的學(xué)習(xí)。在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)前的兩周內(nèi)，安排學(xué)生進(jìn)入化工仿真實(shí)訓(xùn)技術(shù)中心有目的地進(jìn)行仿真軟件和工藝過程的學(xué)習(xí)，內(nèi)容包括化工生產(chǎn)設(shè)備的冷態(tài)開車、正常運(yùn)行、故障處理和正常停車等操作生產(chǎn)過程中涉及的參數(shù)及其變化，讓學(xué)生熟悉設(shè)備結(jié)構(gòu)、基本原理和工藝流程等[5]；最后，老師通過教師站管理系統(tǒng)自由組卷（思考題和工藝題），向?qū)W生編輯及下發(fā)考題，考察學(xué)生對(duì)工藝過程的掌握情況，合格后準(zhǔn)備開始現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。

3.開展現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。根據(jù)仿真工藝內(nèi)容的學(xué)習(xí)情況，分配學(xué)生到相應(yīng)的工廠進(jìn)行有目的的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)。目前，大多數(shù)化工廠不愿意接收實(shí)習(xí)學(xué)生，一方面是由于化工企業(yè)具有易燃易爆、有毒有害的特點(diǎn)。另一方面是由于工作人員比較緊張，還要抽身顧及實(shí)習(xí)學(xué)生的講解和安全[6]；所以，得到來之不易的機(jī)會(huì)，首先就必須要求學(xué)生做好計(jì)劃，實(shí)地驗(yàn)證自己學(xué)習(xí)到的知識(shí)，帶著化工仿真中遇到的問題去現(xiàn)場(chǎng)向師傅請(qǐng)教。其次對(duì)學(xué)生高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。到化工企業(yè)實(shí)習(xí)最大的要求是強(qiáng)調(diào)安全性，必須要求學(xué)生嚴(yán)格遵守企業(yè)規(guī)定。

四、結(jié)語

一線生產(chǎn)過程中復(fù)雜化和連續(xù)性程度比較高，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)使學(xué)生親臨現(xiàn)場(chǎng)掌握全方面知識(shí)，這是化工虛擬仿真所不可比擬的；化工虛擬仿真雖只是對(duì)生產(chǎn)操作的初步接觸，但其因具有很強(qiáng)的直觀性、安全、綠色和經(jīng)濟(jì)的特點(diǎn)而對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)效果起到極大的提升作用。虛擬仿真技術(shù)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)習(xí)相結(jié)合可以做到理論聯(lián)系應(yīng)用實(shí)踐，鍛煉學(xué)生分析和解決實(shí)際問題的能力，提高學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和就業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力，真正培養(yǎng)出優(yōu)質(zhì)的技能人才，為化工企業(yè)注入新鮮血液。

參考文獻(xiàn)：

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[4] 王富花，沈發(fā)治，張占軍.工程案例教學(xué)法在化工原理課程教學(xué)中的應(yīng)用[J].化學(xué)工程與裝備，2008，（10）：183-185.

篇5

【關(guān)鍵詞】 虛擬仿真；新聞傳播實(shí)驗(yàn)室；實(shí)驗(yàn)教學(xué)；應(yīng)用

一、虛擬仿真技術(shù)

虛擬仿真技術(shù)包括虛擬現(xiàn)實(shí)和仿真兩部分，其中，虛擬現(xiàn)實(shí)是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、傳感技術(shù)等現(xiàn)代科技進(jìn)行的高級(jí)人機(jī)交互技術(shù)。仿真則是指利用建模進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，模擬真實(shí)的實(shí)驗(yàn)步驟和流程，從而達(dá)到實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹?/p>

在我國，虛擬仿真技術(shù)主要在化工、機(jī)械、工程類學(xué)科中應(yīng)用較多，如北京化工大學(xué)、沈陽化工大學(xué)、廣西大學(xué)等高校獲批的化工類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心；北京航空航天大學(xué)、吉林大學(xué)、浙江工業(yè)大學(xué)等高校獲批的機(jī)械類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心；北京理工大學(xué)、南開大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)等高校獲批的工程類虛擬仿真實(shí)驗(yàn)教學(xué)中心。在這些學(xué)科領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)成本較高，實(shí)驗(yàn)設(shè)備、場(chǎng)地、時(shí)間等諸多客觀因素都受到制約，因此通過虛擬仿真技術(shù)，模仿實(shí)驗(yàn)過程，虛擬儀器操控面板及操作流程，用軟件實(shí)現(xiàn)儀器的功能，從而達(dá)到學(xué)生實(shí)踐、實(shí)訓(xùn)的效果。

虛擬仿真實(shí)驗(yàn)突破了原有課程實(shí)驗(yàn)的界限，增加了趣味性、綜合性、設(shè)計(jì)性及創(chuàng)新性實(shí)驗(yàn)，加強(qiáng)現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)方法、實(shí)驗(yàn)手段的應(yīng)用，提出有代表性的、啟發(fā)性的問題，加深學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的理解，激發(fā)創(chuàng)新思維與興趣。虛擬仿真實(shí)驗(yàn)為學(xué)生獨(dú)立自主地進(jìn)行學(xué)習(xí)與實(shí)踐創(chuàng)造良好的條件，更有利于培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際應(yīng)用能力和綜合素質(zhì)。[1]

二、虛擬仿真技術(shù)在新聞傳播實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用

對(duì)新聞傳播實(shí)驗(yàn)教學(xué)而言，例如舞臺(tái)燈光設(shè)計(jì)、戲劇影視場(chǎng)景搭建等教學(xué)高度依賴于活動(dòng)情景；而攝影、攝像課程的教學(xué)實(shí)驗(yàn)又局限于器材數(shù)量、天氣、人員操作等因素，因此，全媒體虛擬仿真教學(xué)主要采用以虛擬場(chǎng)景的虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)和模擬流程的虛擬仿真技術(shù)，通過創(chuàng)建多類型的場(chǎng)景與多元化的操作界面，實(shí)現(xiàn)人機(jī)互動(dòng)，完成虛擬仿真教學(xué)。

虛擬仿真在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中主要分為環(huán)境虛擬和過程仿真兩大部分，其中，環(huán)境虛擬是利用計(jì)算機(jī)生成一種模擬環(huán)境，是一種多源信息融合的交互式的三維動(dòng)態(tài)視景和實(shí)體行為的系統(tǒng)仿真。實(shí)際應(yīng)用體現(xiàn)在，利用虛擬仿真技術(shù)，對(duì)舞臺(tái)燈光、會(huì)議場(chǎng)景、采訪情境等現(xiàn)實(shí)要素進(jìn)行虛擬，改善教學(xué)環(huán)境、優(yōu)化教學(xué)手段、增強(qiáng)教學(xué)效果。過程仿真則是利用虛擬演播廳，構(gòu)建一個(gè)虛擬電視節(jié)目制的全部流程，以真實(shí)拍攝電視節(jié)目所處的內(nèi)外部環(huán)境定義為規(guī)則，由進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的學(xué)生模擬各種場(chǎng)景中的主持、訪談、采訪等工作，使學(xué)生能夠模仿真實(shí)電視節(jié)目攝制的核心業(yè)務(wù)。在實(shí)踐中是通過運(yùn)營(yíng)虛擬演播廳、虛擬攝像師等，創(chuàng)建虛擬的操作界面及環(huán)境，將真實(shí)過程運(yùn)用其中，使學(xué)生觸及攝影攝像及節(jié)目制作的核心業(yè)務(wù)。

“虛實(shí)結(jié)合”是其特色，按照虛擬仿真與現(xiàn)實(shí)存在相結(jié)合的原則，將不同類型場(chǎng)景的虛擬仿真與實(shí)體場(chǎng)景相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)資源多元化；將不同類型節(jié)目制作過程虛擬仿真與教學(xué)實(shí)體相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)情景多樣化；將不同類型教學(xué)情景虛擬仿真與省臺(tái)、市臺(tái)節(jié)目要求相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)教學(xué)素材本地化、教學(xué)成果社會(huì)化。

三、虛擬仿真技術(shù)對(duì)新傳實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的必要性

1、有助于解決實(shí)景燈光、場(chǎng)景等一經(jīng)建設(shè)完成便不可更改的問題，豐富傳媒實(shí)驗(yàn)教學(xué)資源，降低實(shí)驗(yàn)教學(xué)成本

傳媒類本科生培養(yǎng)，具有很強(qiáng)的應(yīng)用性和實(shí)踐性。然而，在校內(nèi)教學(xué)實(shí)踐中，大多數(shù)專業(yè)存在理論與實(shí)踐的嚴(yán)重脫節(jié)，致使學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中，知識(shí)掌握模糊，理論和實(shí)踐難以達(dá)到有效結(jié)合。例如播音主持、攝影、攝像、電視節(jié)目制作等課程，不同的教學(xué)理論需要不同的室內(nèi)場(chǎng)景、燈光設(shè)置進(jìn)行相應(yīng)配合，而場(chǎng)景搭建耗時(shí)耗力，不同場(chǎng)景之間無法迅速變換，而且建造成本高，管理復(fù)雜，也制約了實(shí)體實(shí)驗(yàn)室的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。因此，通過全媒體虛擬仿真技術(shù)，能夠迅速為學(xué)生展現(xiàn)出真實(shí)、多元、可變的場(chǎng)景，學(xué)生亦可通過自身需要去對(duì)場(chǎng)景進(jìn)行調(diào)節(jié)變換，使學(xué)生多方位去感受拍攝、主持、表演等業(yè)務(wù)的真實(shí)情景，領(lǐng)悟行業(yè)規(guī)律，提高實(shí)戰(zhàn)能力。

2、有助于解決數(shù)字出版、電視節(jié)目從策劃、拍攝、制作到生產(chǎn)、播出運(yùn)營(yíng)難以完整體驗(yàn)的問題，增強(qiáng)學(xué)生實(shí)戰(zhàn)能力

在電視臺(tái)，電視節(jié)目從策劃、拍攝、制作到生產(chǎn)、播出運(yùn)營(yíng)需要很多部門通力協(xié)作才能順利進(jìn)行。在高校的教學(xué)體系中，涵蓋以上節(jié)目制作生產(chǎn)步驟會(huì)涉及到多門課程，不同的課程又由不同的教師傳授，課程一般會(huì)覆蓋多個(gè)學(xué)期，因此學(xué)生所掌握的知識(shí)往往是碎片化的、缺少整體性。全媒體虛擬仿真教學(xué)中心通過虛擬整個(gè)電視節(jié)目從制作到的流程，讓學(xué)生能夠完整的體驗(yàn)電視臺(tái)各個(gè)部門的工作，使培養(yǎng)出的學(xué)生一進(jìn)入媒體工作能立刻將學(xué)校所學(xué)的技能投入運(yùn)用。

3、有助于增強(qiáng)交互式的體驗(yàn)，提高學(xué)生傳媒素養(yǎng)及應(yīng)對(duì)變化的能力

以互動(dòng)出版物模塊為例，能夠?qū)崿F(xiàn)學(xué)生與出版物進(jìn)行互動(dòng)交流，打破傳統(tǒng)媒體單向傳播的壁壘，使出版物能夠有聲播放，可以通過PC端、ipad端進(jìn)行交互，使讀者更加直觀地了解文章的相關(guān)背景知R及概況。通過互動(dòng)出版物的交互式體驗(yàn)，不但能夠讓使用者在體驗(yàn)時(shí)有更深刻的沉浸感，而且為數(shù)字出版在電子書的發(fā)展上提供了一個(gè)具有發(fā)展?jié)摿Φ姆较?。學(xué)生通過模擬實(shí)踐，能夠到提升媒介素養(yǎng)，培養(yǎng)應(yīng)對(duì)媒介內(nèi)容變化的能力。

4、有助于完善實(shí)踐教學(xué)體系，提升實(shí)驗(yàn)教學(xué)效果

新聞傳播專業(yè)課程的實(shí)驗(yàn)教學(xué)涉及各類環(huán)境與場(chǎng)景，存在隱蔽性、復(fù)雜性、突發(fā)性等問題，而實(shí)驗(yàn)教學(xué)又受到器材設(shè)備、天氣因素、傳媒行業(yè)規(guī)則等眾多因素影響，使得很多教師在帶領(lǐng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)時(shí)避重就輕，實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)不能很好地與傳媒業(yè)界接軌，也使得學(xué)生的實(shí)驗(yàn)成果良莠不齊。通過建立全媒體虛擬仿真教學(xué)中心，能夠全方位虛擬業(yè)界實(shí)操流程，有助于完善實(shí)踐教學(xué)體系，使每一個(gè)學(xué)生都獲得如臨實(shí)地、如觸實(shí)物的真實(shí)體驗(yàn)。

5、有助于讓學(xué)生結(jié)合自身特點(diǎn)掌握學(xué)習(xí)進(jìn)度，同時(shí)降低實(shí)驗(yàn)損耗率

在全媒體虛擬仿真教學(xué)中心，指導(dǎo)教師可以為每一位學(xué)生量身定做自主實(shí)驗(yàn)，學(xué)生可以對(duì)同一模塊進(jìn)行反復(fù)實(shí)驗(yàn)，也可根據(jù)自身情況進(jìn)行分層次分階段的實(shí)驗(yàn)。學(xué)生不同的操作流程會(huì)造成不同的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通過仿真實(shí)驗(yàn)，學(xué)生能夠準(zhǔn)備找出自己在技術(shù)層面的問題在哪里；同時(shí)，即使操作失誤，其實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)室造成損耗。

四、虛擬仿真技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

1、虛擬仿真有利實(shí)踐驗(yàn)證，節(jié)約成本

根據(jù)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)案例，思考其所具有的會(huì)議要素后，必須根據(jù)會(huì)場(chǎng)的具體情況來設(shè)計(jì)會(huì)議布置場(chǎng)景，此時(shí)策劃虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，將免除我們實(shí)際教學(xué)中所需動(dòng)用大量桌椅，杯具，麥克風(fēng)，鮮花等等道具，仿真實(shí)踐場(chǎng)景，讓學(xué)生輕而易舉的可以進(jìn)行實(shí)踐驗(yàn)證，有利于節(jié)約成本。

2、虛擬仿真場(chǎng)景，有利學(xué)生嘗試

通過虛擬仿真實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，學(xué)生可以輕松地應(yīng)用軟件不斷地去驗(yàn)證自己所設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)是否符合理論實(shí)踐。通過虛擬仿真，可以全面地展示各種場(chǎng)景布置的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍，同時(shí)可以讓學(xué)生直觀了解不同場(chǎng)景下可采取的措施，達(dá)到以虛促實(shí)的作用。讓學(xué)生能敢于嘗試不同組合的可能性，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)造力和想象力，最終達(dá)到實(shí)踐教學(xué)的目的。

五、結(jié)語

將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用于新聞傳播類學(xué)科的實(shí)踐教學(xué)中，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)的不足，能夠提高學(xué)生理解問題、分析問題的能力以及專業(yè)實(shí)踐的能力。實(shí)驗(yàn)室作為平臺(tái)能夠給虛擬仿真技術(shù)不斷拓展、升級(jí)的空間，同時(shí)，虛擬仿真技術(shù)也會(huì)給實(shí)驗(yàn)室?guī)韽膶?shí)驗(yàn)方式到實(shí)驗(yàn)內(nèi)容的創(chuàng)新。

【注 釋】

[1] 程思寧，耿強(qiáng)，姜文波，占永寧. 虛擬仿真技術(shù)在電類實(shí)驗(yàn)教學(xué)中的應(yīng)用與實(shí)踐[J].實(shí)驗(yàn)技術(shù)與管理，2013.30（7）94-97.

篇6

一、化工專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)現(xiàn)狀

因?qū)I(yè)的特殊性，化工專業(yè)校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地的建設(shè)面臨著重重困難，原因主要有：化工生產(chǎn)條件比較苛刻；所涉及的物料常是有毒、有害、易燃、易爆的；化工生產(chǎn)裝置比較復(fù)雜，體型較龐大，占場(chǎng)地，且對(duì)場(chǎng)地的條件要求較多，建設(shè)費(fèi)用較高；化工生產(chǎn)中環(huán)保問題較為突出，必須有解決“三廢”的技術(shù)、方法、措施和資金等；化工生產(chǎn)操作中危險(xiǎn)性較高，有些化學(xué)反應(yīng)存在著不確定因素，有些生產(chǎn)工藝條件異?？量獭Ｋ?，如何建設(shè)校內(nèi)生產(chǎn)性實(shí)訓(xùn)基地這一問題，困擾著眾多化工類院校。即便建成了一定規(guī)模的化工專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地，一般也存在著下列問題：同樣型號(hào)的設(shè)備不會(huì)有多臺(tái)，“粥少僧多”，難以滿足大量學(xué)生實(shí)踐教學(xué)的需要，以致學(xué)生實(shí)訓(xùn)有效時(shí)間不足；化學(xué)反應(yīng)介質(zhì)一般在封閉的不透明的管道中或在塔器中運(yùn)行，學(xué)生無法觀察介質(zhì)的變化，造成學(xué)生對(duì)化工生產(chǎn)過程的原理只能一知半解；教學(xué)時(shí)，在復(fù)雜儀器設(shè)備面前教師的示范操作很難讓每個(gè)學(xué)生看清，每個(gè)學(xué)生的操作又很難讓教師顧及，教學(xué)效果不理想且存在著安全隱患。

二、仿真操作的優(yōu)缺點(diǎn)

化工仿真技術(shù)是指以計(jì)算機(jī)為工具，用實(shí)時(shí)運(yùn)行的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型代替實(shí)際設(shè)備、實(shí)際工廠，用鍵盤、鼠標(biāo)模仿實(shí)際操作，集計(jì)算機(jī)技術(shù)、多媒體技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、圖形圖像技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、化工專業(yè)技術(shù)于一體的一門技術(shù)。仿真技術(shù)的發(fā)展為高職實(shí)踐教學(xué)提供了廣闊的空間。

仿真訓(xùn)練的主要優(yōu)點(diǎn)有：（1）利用學(xué)生愛玩電腦的特點(diǎn)，在電腦上進(jìn)行模擬訓(xùn)練，在電腦上實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，所以，仿真訓(xùn)練具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。（2）仿真軟件移植性強(qiáng)、擴(kuò)展性好，易進(jìn)行升級(jí)和完善。仿真軟件中內(nèi)容可及時(shí)更新，能做到與專業(yè)技術(shù)實(shí)際發(fā)展同步。（3）仿真軟件中具有工況凍結(jié)、參數(shù)設(shè)定、時(shí)標(biāo)設(shè)定、成績(jī)?cè)u(píng)定、趨勢(shì)記錄、報(bào)警記錄、儲(chǔ)存加載等技術(shù)，這樣，便于教師采取靈活的教學(xué)方法和不同的測(cè)評(píng)方式訓(xùn)練和考核學(xué)生。這是在實(shí)操中難于做到的。（4）仿真軟件中可設(shè)定各種故障、極限運(yùn)行狀態(tài)等，以鍛煉學(xué)生處理復(fù)雜問題的能力和識(shí)別事故、排除事故、解決事故的能力。這也是在實(shí)操中難于做到的。（5）利用軟件技術(shù)可反復(fù)進(jìn)行開車、停車訓(xùn)練，可觀察和解讀生產(chǎn)過程中發(fā)生的一些變化，能強(qiáng)化知識(shí)的理解和彌補(bǔ)課堂教學(xué)的不足，能形象生動(dòng)展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)原理、工藝流程、設(shè)備結(jié)構(gòu)等。（6）在計(jì)算機(jī)上進(jìn)行化工生產(chǎn)虛擬操作安全性強(qiáng)，不會(huì)造成人身危害、設(shè)備破壞、環(huán)境污染等，不用擔(dān)心學(xué)生操作失誤所造成的影響；仿真軟件又能真實(shí)模仿生產(chǎn)操作，而且還可模擬生產(chǎn)事故進(jìn)行反面教育。（7）可節(jié)省開支，如節(jié)省設(shè)備運(yùn)行費(fèi)、物料能量消耗費(fèi)、學(xué)生下廠經(jīng)費(fèi)等；運(yùn)行成本低廉，實(shí)訓(xùn)時(shí)間易于控制，設(shè)備易于維修，內(nèi)容易于擴(kuò)充等。

但是，“仿真”畢竟是仿真，其所起的作用有限，本身也存在著一些局限性：缺乏現(xiàn)場(chǎng)感，無法產(chǎn)生真實(shí)的臨境感受；模型精度不高，仿真技術(shù)有待進(jìn)一步提高；訓(xùn)練時(shí)，學(xué)生機(jī)械地點(diǎn)擊或敲擊，有“玩游戲”之嫌。仿真操作不能完全代替實(shí)操。

三、搭建仿真與實(shí)操相輔相承的化工實(shí)訓(xùn)平臺(tái)

從以上分析可知，“實(shí)操”很重要但實(shí)施有困難，“仿真”有很多優(yōu)勢(shì)但存在局限。為此，“實(shí)操”與“仿真”有機(jī)結(jié)合，這才是方向。下面介紹在化工專業(yè)中如何搭建仿真與實(shí)操有機(jī)結(jié)合的實(shí)訓(xùn)平臺(tái)。化工專業(yè)實(shí)踐教學(xué)內(nèi)容情況采用不同的實(shí)踐教學(xué)模式，有的先仿真、然后實(shí)操、再仿真，有的先參觀、然后仿真、再實(shí)操。在仿真中理解，在實(shí)操中鞏固，在反復(fù)訓(xùn)練中升華。通過仿真訓(xùn)練與真實(shí)操練有機(jī)結(jié)合，既充分發(fā)揮了“仿真”的優(yōu)勢(shì)，又克服了化工專業(yè)實(shí)訓(xùn)基地建設(shè)的困難；通過仿真訓(xùn)練與真實(shí)操練有機(jī)結(jié)合，既為學(xué)院節(jié)省了辦學(xué)成本，又明顯提升了學(xué)生職業(yè)能力訓(xùn)練的有效性。

化工設(shè)備單元訓(xùn)練模塊：采用“仿真+實(shí)操+仿真”三段式這一模塊具體內(nèi)容主要有：離心泵單元、液位控制系統(tǒng)、管式加熱爐單元、換熱器單元、間歇反應(yīng)釜單元、固定床反應(yīng)器單元、流化床反應(yīng)器單元等七個(gè)方面，總共實(shí)訓(xùn)時(shí)間為4周。這一模塊以熟悉常見的化工生產(chǎn)設(shè)備為主，要求學(xué)生掌握這些設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理、性能以及使用等；而這些設(shè)備種類多、用途廣，在化工生產(chǎn)裝置中與其他設(shè)備構(gòu)成有機(jī)整體，以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)目的。

大型化工流程訓(xùn)練模塊：采用“參觀+仿真+實(shí)操”三段式這一模塊屬于專業(yè)綜合性實(shí)習(xí)，難度大、要求高，時(shí)間為8周。針對(duì)這一部分，除少數(shù)學(xué)校在校內(nèi)建有大型化工生產(chǎn)訓(xùn)練裝置外，多數(shù)學(xué)校只能充分發(fā)揮校外實(shí)習(xí)基地的作用和校內(nèi)仿真的功能。

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【關(guān)鍵詞】 煤制天然氣 動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)（操作仿真培訓(xùn)系統(tǒng)） 測(cè)試驗(yàn)收 系統(tǒng)完善

21世紀(jì)以來，中國的天然氣消費(fèi)開始快速增長(zhǎng)，2015年中國的天然氣消費(fèi)量將達(dá)20O0～2400億m3，2020年會(huì)達(dá)到3000億m3。而從供給看，出臺(tái)的“十一五”規(guī)劃初步確定天然氣2015年天然氣產(chǎn)量為1700億m3，至少存在300億m3的缺口。這樣的背景下，煤制天然氣在國內(nèi)得到了快速發(fā)展。**煤制天然氣項(xiàng)目采用先進(jìn)技術(shù)以煤炭轉(zhuǎn)化合成天然氣，工藝復(fù)雜，自動(dòng)化程度高，屬高溫、高壓、易燃、易爆、易中毒的高危行業(yè)，對(duì)操作工的技術(shù)要求較高。在裝置原始投料試車前，使用OTS對(duì)操作員工進(jìn)行裝置的開停車、事故處理訓(xùn)練，上崗前技術(shù)考核，裝置開車方案論證、事故分析、工藝及自控設(shè)計(jì)方案的可行性分析與優(yōu)化有著重要意義。

1 OTS模擬仿真系統(tǒng)簡(jiǎn)介

操作員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)即動(dòng)態(tài)模擬系統(tǒng)，簡(jiǎn)稱OTS（Operator Training System），是結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)過程，應(yīng)用計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)對(duì)實(shí)習(xí)基地生產(chǎn)過程進(jìn)行仿真模擬，解決實(shí)習(xí)教學(xué)環(huán)節(jié)中學(xué)生不能動(dòng)手實(shí)踐的問題[1-2]。它是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為手段，通過建立過程的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，并在以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的硬件環(huán)境上再現(xiàn)真實(shí)過程系統(tǒng)特性的軟硬件系統(tǒng)。其主要目的是使生產(chǎn)操作人員在進(jìn)行實(shí)際生產(chǎn)操作前，了解、熟悉、掌握生產(chǎn)過程和操作環(huán)境，以培養(yǎng)一批技術(shù)熟練、經(jīng)驗(yàn)豐富的操作人員[3]。

2 **煤制天然氣OTS操作員仿真培訓(xùn)系統(tǒng)的開發(fā)

**煤化工OTS系統(tǒng)于2012年2月開始前期準(zhǔn)備，2012年12月投入培訓(xùn)應(yīng)用，取得了良好的使用效果。

2.1 項(xiàng)目?jī)?nèi)容

本項(xiàng)目OTS系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計(jì)是根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際工藝裝置與使用要求，采用5套工藝模擬模型以滿足不同工藝裝置，以及工廠培訓(xùn)需要。包括：3×51000Nm3/h制氧的大型空分裝置；22臺(tái)碎煤加壓氣化爐及煤氣水分離、冷卻變化、酚氨回收裝置；凈化采用林德低溫甲醇洗工藝、氨混合制冷，硫回收采用克勞斯工藝技術(shù)；甲烷化、甲烷壓縮等。（表1）

2.2 系統(tǒng)開發(fā)

開發(fā)小組在DYNSIM上建立各工段流程，根據(jù)動(dòng)、靜設(shè)備設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)設(shè)定模型參數(shù)，然后對(duì)照穩(wěn)態(tài)物料和能量平衡表，利用ASPEN或Pro/II軟件進(jìn)行參數(shù)修正。穩(wěn)態(tài)調(diào)試合格后，進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)試，工藝人員對(duì)模型進(jìn)行開停工測(cè)試，觀察系統(tǒng)響應(yīng)是否正確，將結(jié)果反饋給開發(fā)人員進(jìn)行參數(shù)調(diào)整。根據(jù)工藝需要，模型中設(shè)置了超溫連鎖，泛塔，換熱器泄漏等事故案例，可以通過教員站啟動(dòng)這些事故進(jìn)行應(yīng)急處理培訓(xùn)。

2.3 系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)收

系統(tǒng)集成后，由工藝專業(yè)技術(shù)人員兩名、技術(shù)員四名對(duì)OTS進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試中，對(duì)照物料平衡表和工藝指標(biāo)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行開停車等測(cè)試，觀察模型的響應(yīng)。由于現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的復(fù)雜性，以及仿真軟件自身的局限性，對(duì)于OTS必須進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化處理。

截止2012年12月26日，**煤化工OTS模擬仿真培訓(xùn)教室正式建成，包括工程師站、控制器模擬站，模擬服務(wù)器2臺(tái)機(jī)組，教員站2臺(tái)電腦，移動(dòng)教員站1臺(tái)電腦，學(xué)員站共計(jì)40臺(tái)電腦。OTS架構(gòu)如圖1所示。

3 系統(tǒng)的應(yīng)用情況和效果

3.1 控制系統(tǒng)的完善

在OTS出廠驗(yàn)收時(shí)，共發(fā)現(xiàn)DCS組態(tài)問題7l項(xiàng)，包括控制器作用方向反，復(fù)雜控制回路不完善，開關(guān)色變有誤，聯(lián)鎖動(dòng)作有誤等；發(fā)現(xiàn)ESD邏輯圖錯(cuò)誤1項(xiàng)，邏輯運(yùn)算“AND”與工藝設(shè)計(jì)要求不符，會(huì)導(dǎo)致全廠聯(lián)鎖誤動(dòng)作；發(fā)現(xiàn)ITCC組態(tài)錯(cuò)誤4項(xiàng)，包括溫壓補(bǔ)償參數(shù)有誤，參數(shù)聯(lián)鎖值與設(shè)備廠商提供數(shù)據(jù)不符，升速模式跳轉(zhuǎn)有誤等。問題最終反饋到項(xiàng)目工程師，逐一進(jìn)行確認(rèn)修改。

3.2 員工技能培訓(xùn)

新建裝置操作員工缺乏實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，通過OTS培訓(xùn)，員工在較短的時(shí)間內(nèi)，加深了對(duì)煤制天然氣生產(chǎn)的認(rèn)識(shí)，提高了操作技能。在開停車，事故處理演練過程中，操作工可以較為逼真，深刻的體會(huì)操作中的難點(diǎn)，重點(diǎn)，摸索經(jīng)驗(yàn)，鍛煉水平。學(xué)生在實(shí)驗(yàn)室仿真操作環(huán)境中，獲得與實(shí)際環(huán)境相一致的訓(xùn)練，培養(yǎng)學(xué)生的工程實(shí)踐能力。同時(shí)，仿真虛擬空間具有開放性，提供了改進(jìn)、優(yōu)化和創(chuàng)新設(shè)計(jì)平臺(tái)，進(jìn)而培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)新實(shí)踐能力。

3.3 員工考核

以往各類技能考核操作，由于受裝置安全生產(chǎn)的限制，尤其是事故處理、生產(chǎn)波動(dòng)調(diào)整等內(nèi)容，無法做到讓被考人員在裝置上進(jìn)行真實(shí)地操作，只能以筆答、口答的形式進(jìn)行。這樣的考核方式不能測(cè)評(píng)出被考人員的實(shí)際操作技能水平。**煤化工在裝置試車開始前，對(duì)所有受培員工使用OTS進(jìn)行操作技能測(cè)評(píng)。員工以班組為單位參加測(cè)評(píng)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，完成特定的生產(chǎn)任務(wù)（包括開停車和事故處理），根據(jù)任務(wù)的完成情況，班組的配合默契與否，工藝參數(shù)的超限幅度、超限時(shí)間，操作步驟，對(duì)突發(fā)事故的處理情況等進(jìn)行綜合考核。

3.4 工藝方案的驗(yàn)證和完善

OTS系統(tǒng)基于嚴(yán)格計(jì)算的、成熟的動(dòng)態(tài)模擬，能夠較大程度的模擬出實(shí)際裝置的真實(shí)生產(chǎn)過程和生產(chǎn)結(jié)果，得到較高的擬合度。塔石化OTS建模采用動(dòng)態(tài)仿真軟件DYNSIM，它采用和化工行業(yè)通用的穩(wěn)態(tài)仿真軟件PRO/II相同的熱力學(xué)原理、基礎(chǔ)和算法，理論上具備工藝方案的驗(yàn)證和優(yōu)化能力[7]。

由于國內(nèi)尚無煤制天然氣廠可供學(xué)習(xí)參考，技術(shù)人員在編制開停車方案時(shí)，缺乏經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)資料，對(duì)一些操作細(xì)節(jié)考慮不到，影響到了方案的可行性。操作員工根據(jù)試用版的操作方案進(jìn)行OTS開停車培訓(xùn)，發(fā)現(xiàn)了開停車方案中的一些問題，操作中的難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)，并提出修改建議，對(duì)方案本身也是一種驗(yàn)證。而OTS可以低成本，無風(fēng)險(xiǎn)的模擬事故廠況，而且能夠根據(jù)需要調(diào)慢系統(tǒng)模擬速度，暫停工況，進(jìn)行處理演練和分析研究。這些對(duì)于方案編制者加深對(duì)事故工況的認(rèn)識(shí)，編制預(yù)案時(shí)確定關(guān)鍵步驟順序，加強(qiáng)各崗位問配合，以及對(duì)細(xì)節(jié)的補(bǔ)充完善都有很重要的作用[7]。

3.5 生產(chǎn)優(yōu)化操作

OTS系統(tǒng)對(duì)于新建裝置開車，意義重大，能夠使員工培訓(xùn)節(jié)省費(fèi)用，縮短時(shí)間，提升效果，并在一定程度上縮短開車時(shí)間，減少操作不當(dāng)引起的事故發(fā)生率。根據(jù)目前裝置初步設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，**煤制天然氣OTS系統(tǒng)和實(shí)際吻合較好，下一階段，我們將根據(jù)煤制天然氣生產(chǎn)裝置的原始試車數(shù)據(jù)，對(duì)模型進(jìn)行修正，使這套系統(tǒng)能夠用于今后的生產(chǎn)優(yōu)化操作。

參考文獻(xiàn)：

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[5]劉傳政.大型尿素裝置傘流程DCS仿真培訓(xùn)系統(tǒng)[J].大氮肥，1994：386—388.

篇8

1.1石化制品存儲(chǔ)設(shè)備性能不良，缺乏定期檢修

以往出現(xiàn)的安全事故中，多是由于石化制成品出現(xiàn)泄漏導(dǎo)致爆燃事故的發(fā)生。石化產(chǎn)品的保存要處于密閉性和穩(wěn)定性良好的設(shè)備之中，才能保證其不會(huì)發(fā)生外泄，一旦發(fā)現(xiàn)設(shè)備有泄漏的跡象，就必須及時(shí)對(duì)其進(jìn)行維修或更換，以確保萬無一失。而對(duì)設(shè)備檢修不到位是引起石化產(chǎn)品發(fā)生泄漏的常見問題。

1.2企業(yè)和人員不重視安全生產(chǎn)的重要性

石化企業(yè)內(nèi)部缺乏安全管理體制的建設(shè)是造成安全責(zé)任事故的根本原因。這一原因主要表現(xiàn)在企業(yè)管理者本身缺乏安全管理意識(shí)，對(duì)企業(yè)員工的安全管理培訓(xùn)也不夠重視，使得企業(yè)員工上行下效，忽視生產(chǎn)作業(yè)的安全性。

2對(duì)于石油化工生產(chǎn)安全管理的幾點(diǎn)建議

2.1加強(qiáng)生產(chǎn)設(shè)備的檢修力度與次數(shù)

化工企業(yè)應(yīng)該高度重視設(shè)備安全管理，比如要制定一套科學(xué)有效的設(shè)備設(shè)施安全管理制度，建立完善生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施臺(tái)賬制度等等。重點(diǎn)要加強(qiáng)特種設(shè)備、壓力容器、大型生產(chǎn)設(shè)備、儲(chǔ)罐、倉庫存儲(chǔ)設(shè)備以及安全裝置的日常管理與維護(hù)，由專人負(fù)責(zé)，定期檢測(cè)維修，對(duì)檢查中發(fā)現(xiàn)的安全問題，應(yīng)當(dāng)及時(shí)處理。

2.2培養(yǎng)全體員工的安全意識(shí)

針對(duì)企業(yè)的安全管理，保證員工人身安全，不僅僅要將安全責(zé)任落實(shí)到公司的安全管理上面，企業(yè)管理者更需要加強(qiáng)安全培訓(xùn)，并且達(dá)成“安全工作，人人有責(zé)”的共識(shí)。安全管理不僅可以發(fā)揮出專業(yè)安全管理人員的價(jià)值，同時(shí)調(diào)動(dòng)全體員工對(duì)于安全管理的積極主動(dòng)性。

3石油化工生產(chǎn)安全技術(shù)的分析

3.1過程監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)

過程監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)，主要是針對(duì)在生產(chǎn)運(yùn)行中存在的非正常狀態(tài)，而采取的一系列新技術(shù)新措施。非正常狀態(tài)主要包括過渡、異常、事故、災(zāi)難等幾個(gè)階段，其過程監(jiān)測(cè)與故障診斷技術(shù)是化工企業(yè)生產(chǎn)過程連續(xù)穩(wěn)定安全生產(chǎn)的有力保障的手段之一。Frank將故障診斷方法分成基于知識(shí)的、基于解析模型的和基于信號(hào)處理等三種方法。Purdue大學(xué)的VenkatasuBramanian將故障診斷方法再分為定量模型方法、定性模型方法和過程歷史方法，還有學(xué)者提出了數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)方法。

3.2故障安全控制技術(shù)

故障安全控制（failsafecontrol簡(jiǎn)稱FSC）技術(shù)系統(tǒng)是基于微處理器、模塊化、可進(jìn)行軟件編程和組態(tài)的系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有安全控制、串行通訊、系統(tǒng)診斷、故障報(bào)警、實(shí)時(shí)操作記錄和查詢歷史記錄等功能，其高度的自診斷功能，可確保FSC在生產(chǎn)過程的安全時(shí)間內(nèi)充分發(fā)揮作用，從而保證生產(chǎn)裝置的安全性。

3.3基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化工企業(yè)安全仿真技術(shù)

基于虛擬現(xiàn)實(shí)的化工企業(yè)安全仿真技術(shù)系統(tǒng)，主要采用蘭維仿真技術(shù)在計(jì)算機(jī)上重現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境和設(shè)備，模擬事故發(fā)生時(shí)的聲、光、影等特效，同時(shí)允許用戶與虛擬環(huán)境進(jìn)行交互，按預(yù)案要求進(jìn)行相關(guān)的操作處理，達(dá)到熟悉和演練預(yù)案的目的。該系統(tǒng)具有比其他仿真系統(tǒng)更高一級(jí)的功能，諸如3D用戶界面、可交互性、特效模擬等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還能與工藝流程仿真模型服務(wù)器進(jìn)行互相通信。通過該系統(tǒng)可仿真出化工企業(yè)實(shí)時(shí)的生產(chǎn)狀況，可通過對(duì)故障和預(yù)案的設(shè)定對(duì)各個(gè)部門的員工進(jìn)行培訓(xùn)，并可對(duì)操作成績(jī)進(jìn)行評(píng)定。

4結(jié)束語

篇9

關(guān)鍵詞： 職業(yè)教育 計(jì)算機(jī)仿真 應(yīng)用

傳統(tǒng)的職業(yè)教育教學(xué)，大都采用課堂講授然后在實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所進(jìn)行實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)的方法。盡管現(xiàn)在我國已進(jìn)行了大刀闊斧的職業(yè)教育改革工作，盡量實(shí)行或者實(shí)現(xiàn)理實(shí)一體化教學(xué)，即邊理論學(xué)習(xí)邊實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)。但由于這樣那樣的原因，要使這二者有機(jī)地結(jié)合起來非常困難，當(dāng)然勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)理論和實(shí)際脫節(jié)的問題。尤其對(duì)于那些資金不足地實(shí)驗(yàn)條件有限的學(xué)校，特別是一些中等職業(yè)學(xué)校和技校，相當(dāng)數(shù)量的實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)只能在黑板上或書本上進(jìn)行，缺少教學(xué)應(yīng)有的環(huán)節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中完全受到教師和教材的束縛，缺少創(chuàng)新和學(xué)以致用的能力，直接影響教學(xué)的效果。

為了改變這種狀況，人們一直在追尋應(yīng)用仿真技術(shù)盡量避免和減少理、實(shí)脫節(jié)的問題。早些時(shí)候的仿真通常都是物理仿真，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)在的仿真技術(shù)已分為了兩大類：物理仿真和計(jì)算機(jī)仿真。物理仿真的優(yōu)點(diǎn)是直接、形象、易懂，但模型受限，易損壞難以重復(fù)使用。而計(jì)算機(jī)仿真則是將研究對(duì)象進(jìn)行描述，建立虛擬模型，在計(jì)算機(jī)的運(yùn)行中即可實(shí)現(xiàn)。優(yōu)點(diǎn)是：不怕破壞，易修復(fù)修改，可以反復(fù)使用。實(shí)踐證明，職業(yè)學(xué)校的一些常設(shè)專業(yè)，比如電工、電子、機(jī)械、數(shù)控、模具、汽車、服裝、化工等均可引入仿真教學(xué)，計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)即可應(yīng)用于理論教學(xué)，也適用于實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。最大的好處是能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)能降耗，在一定程度上可緩解教育資金的不足，節(jié)約大量的教育經(jīng)費(fèi)。

計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)與物理仿真教學(xué)和真實(shí)的實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)教學(xué)相比，具有一系列的優(yōu)點(diǎn)。

一、直觀、形象

仿真教學(xué)能夠提供一個(gè)近乎實(shí)際的平臺(tái)環(huán)境，一些高校、科研單位研制的三維仿真軟件，能夠模擬和實(shí)際完全吻合的虛擬情景。例如，利用仿真軟件我們可以模擬一個(gè)個(gè)電子單元電路、直至一個(gè)完整的電路。而且能夠清楚地顯現(xiàn)這個(gè)電路工作時(shí)的各種電學(xué)狀態(tài)，甚至教師在授課時(shí)無法展示的波形圖。并能保存仿真中的各種技術(shù)數(shù)據(jù)，為電路的測(cè)量、記錄提供了非常方便有效、快捷的理論數(shù)據(jù)。另外仿真還能提供電路中各種元器件的模型參數(shù)，既能滿足同學(xué)們的感官要求，又能滿足在教學(xué)中的實(shí)際效果。在數(shù)控加工教學(xué)中，通過軟件，同學(xué)們可從任意的角度去觀察數(shù)控機(jī)床的加工過程，加工的毛坯變?yōu)槌善返倪^程歷歷在目。再如化學(xué)仿真，仿真過程能夠?qū)ξ镔|(zhì)化學(xué)變化前后的形態(tài)、顏色、溫度等都可模擬得非常逼真。

二、節(jié)約、安全

應(yīng)用仿真教學(xué)，無論是在理論課堂還是實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)所，我們不必要準(zhǔn)備大量的物質(zhì)材料，不必具備很大的空間場(chǎng)所，僅此便可節(jié)約大量人力、物力和財(cái)力。例如，電氣課程，我們可以節(jié)約大量的模擬板、面包板及各種電器、電子元器件。數(shù)控加工可以不必設(shè)置場(chǎng)地、機(jī)床、可不必投放加工材料，化學(xué)實(shí)驗(yàn)無需真材實(shí)料、無需瓶瓶罐罐，等等。由于這些教學(xué)情況均是在虛擬狀態(tài)下進(jìn)行的，因此對(duì)于電氣、電子電路的數(shù)據(jù)測(cè)量，我們可以借助于虛擬的儀器、儀表進(jìn)行操作。在安裝、調(diào)試、測(cè)量電路過程中，由于人與設(shè)備、電路非實(shí)際接觸，從而可以避免學(xué)生觸電。即便電路出現(xiàn)短路、漏電等故障，也不會(huì)毀壞設(shè)備與器件，安全系數(shù)大大提高。再說數(shù)控加工，機(jī)床和加工工件、材料、刀具在數(shù)控加工的過程中，投資是巨大的，一臺(tái)機(jī)床動(dòng)輒幾十萬，甚至上百萬。虛擬毛坯代替實(shí)際材料，虛擬冷卻液替代實(shí)際冷卻液，極大地降低實(shí)習(xí)實(shí)驗(yàn)消耗。且刀具不會(huì)因?yàn)檫M(jìn)給量過大而損壞。在化學(xué)仿真中，酸、堿、鹽都是虛擬物品，沒有消耗更沒有污染。

三、高效、全面

仿真教學(xué)可縮短實(shí)驗(yàn)、實(shí)習(xí)材料、儀器儀表、工卡量具的準(zhǔn)備過程學(xué)習(xí)或?qū)嵙?xí)完畢后，也節(jié)省了回收時(shí)間。在仿真教學(xué)過程中，教師、學(xué)生可以輕松對(duì)實(shí)行過程初始化，對(duì)未能完成的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)進(jìn)行狀態(tài)的存貯，對(duì)在實(shí)驗(yàn)、加工、實(shí)驗(yàn)過程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤及時(shí)地修正，對(duì)已經(jīng)完成的實(shí)驗(yàn)實(shí)習(xí)進(jìn)行調(diào)入回顧，極大地提高了實(shí)驗(yàn)實(shí)行的效率。

仿真教學(xué)軟件可充分考慮實(shí)際環(huán)境中的各種因素，避免由于特定條件而導(dǎo)致的操作結(jié)果的單一取向。如電氣仿真，可對(duì)失壓、欠壓、過壓、過載、短路、斷路、漏電、電路調(diào)節(jié)等諸多因素進(jìn)行全面的仿真，可人為模擬各種狀態(tài)下的故意破壞而不損壞設(shè)備、電路?？傊?，仿真教學(xué)幾乎可以構(gòu)建我們所要的一切。

綜上所述，計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)，尤其是在職業(yè)教育教學(xué)中能夠起到前所未有作用與功效，既能節(jié)約大量教育資金，能夠收到在傳統(tǒng)課堂上達(dá)不到的教學(xué)效果，特別是由于它的安全性、無破壞性，可以反復(fù)修改或格式化，從而會(huì)激發(fā)同學(xué)們更高的學(xué)習(xí)、探索、創(chuàng)新的意識(shí)，會(huì)使得課堂氣氛更加活躍，互動(dòng)性更強(qiáng)，真正使同學(xué)們由被動(dòng)學(xué)習(xí)轉(zhuǎn)而變?yōu)橹鲃?dòng)學(xué)習(xí)，從而將我國的職業(yè)教育提升到一個(gè)嶄新的階段。

參考資料：

篇10

物理實(shí)驗(yàn)是學(xué)生理解物理基礎(chǔ)知識(shí)、培養(yǎng)思維模式的重要教學(xué)形式。將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中,可以改變以原有的教師為中心的傳授式教學(xué)模式?？沙浞职l(fā)揮學(xué)生的主體作用，既增強(qiáng)了學(xué)生在學(xué)習(xí)中的思考能力和創(chuàng)新精神。同時(shí)，虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在物理實(shí)驗(yàn)教學(xué)當(dāng)中，可以豐富教學(xué)內(nèi)容,充分突破教學(xué)重點(diǎn)和教學(xué)難點(diǎn)，模擬演示一些復(fù)雜、抽象、遠(yuǎn)離人們?nèi)粘Ｉ罱?jīng)驗(yàn)的物理過程和現(xiàn)象,多角度、全方位地展示物理學(xué)科的內(nèi)容和魅力。虛擬仿真技術(shù)在職業(yè)教育中物理教學(xué)的應(yīng)用，構(gòu)成了相對(duì)開放的教學(xué)環(huán)境。能夠?qū)崿F(xiàn)根據(jù)教材、方法、時(shí)間和空間等方面的開放性學(xué)習(xí)。在這種相對(duì)開放的學(xué)習(xí)平臺(tái)下，學(xué)生可以自助選擇實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ?在掌握相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的同時(shí)，充分發(fā)揮獨(dú)立思考的能力。這種虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室借助三維交互虛擬仿真技術(shù)探索真實(shí)世界中的物理現(xiàn)象和物理知識(shí)。在虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室中，學(xué)生可通過鼠標(biāo)的點(diǎn)擊及拖動(dòng)，進(jìn)行虛擬操作，模擬物理現(xiàn)象的過程和相關(guān)物理實(shí)驗(yàn)。在突破課堂實(shí)驗(yàn)教學(xué)的制約的同時(shí),又充分發(fā)揮學(xué)生利用計(jì)算機(jī)上完成物理實(shí)驗(yàn)過程,不受任何實(shí)驗(yàn)條件的限制。虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室為學(xué)生提供了全新的開放性學(xué)習(xí)環(huán)境，使學(xué)生在有限的課堂上實(shí)現(xiàn)了：在虛擬學(xué)習(xí)環(huán)境下的真實(shí)體驗(yàn)。虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用和推廣，對(duì)傳統(tǒng)理念和課堂教學(xué)模式的沖擊是適當(dāng)之大的。但它并不是排斥原有的理論和實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式，而是在實(shí)際運(yùn)用中，應(yīng)把它們兩者辯證統(tǒng)一起來，最終實(shí)現(xiàn)兩者的統(tǒng)一。虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用不僅激發(fā)學(xué)生對(duì)物理學(xué)科學(xué)習(xí)的興趣，增強(qiáng)課堂參與意識(shí)，對(duì)學(xué)生的理解能力和動(dòng)手能力也有大大的推進(jìn)。同時(shí)，虛擬仿真物理實(shí)驗(yàn)室的應(yīng)用也能促使教師構(gòu)思、建立新的教學(xué)模式，完善課堂教學(xué)，使教學(xué)過程更加科學(xué)和合理。

2多媒體技術(shù)有利于培養(yǎng)學(xué)生思維能力

在二維圖示不能完全地把物理過程清晰展示時(shí)，多媒體三維動(dòng)畫或是仿真軟件，就是必要的輔助工具。例如，在電路學(xué)相關(guān)章節(jié)中，電路圖的變化；在力學(xué)相關(guān)章節(jié)中，力的圖示，功的作用原理，內(nèi)燃機(jī)的四個(gè)沖程變化等許多物理學(xué)的知識(shí)，都可以制作成相應(yīng)的三維動(dòng)畫或是仿真課件。這樣不僅為課堂教學(xué)提供生動(dòng)的情景，同時(shí)在此過程中培養(yǎng)學(xué)生的形象、邏輯與辨證思維能力，有利于學(xué)生產(chǎn)生興趣和熱情。例如，力學(xué)中的基礎(chǔ)問題之一的共點(diǎn)力平衡，在講授時(shí)，可設(shè)計(jì)如下情景，分別是：夾在光滑斜面和可以轉(zhuǎn)動(dòng)的木板之間的小球，若木板轉(zhuǎn)動(dòng)，小球所受斜面支持力、木板所受壓力的變化情況；光滑斜面向左緩慢移動(dòng)過程中，懸掛在豎直繩上的小球所受斜面支持力、細(xì)繩的拉力的變化情況。教師指導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行狀態(tài)分析和受力分析，判斷得到相應(yīng)結(jié)論后，就得到了三個(gè)共點(diǎn)力動(dòng)態(tài)平衡的圖解法和使用條件，同時(shí)也掌握了三個(gè)共點(diǎn)力作用下物理的動(dòng)態(tài)平衡。這些物理變化中的變化與不變，在變化中不變以及在變化中求不變的思想是辨證思維在物理學(xué)中的重要體現(xiàn)，也是學(xué)生需要學(xué)習(xí)掌握的。利用多媒體技術(shù)展現(xiàn)三維動(dòng)畫或是仿真軟件，幫助學(xué)生在探索物理現(xiàn)象后的本質(zhì)，引導(dǎo)學(xué)生對(duì)物理問題進(jìn)行哲學(xué)上的思考，從而培養(yǎng)他們形象思維、邏輯思維與辨證思維的基本素質(zhì)。隨著多媒體技術(shù)的不斷應(yīng)用和完善成熟，多媒體技術(shù)輔助教學(xué)已成為教學(xué)過程中的一種理想工具，在職業(yè)教育領(lǐng)域已廣泛應(yīng)用。在具體使用過程中，教師應(yīng)積極利用多媒體網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，轉(zhuǎn)變教學(xué)方法，調(diào)整教學(xué)目標(biāo)，不斷更新教學(xué)內(nèi)容，探索新的教學(xué)方法。同時(shí)，教師也應(yīng)積極參加到多媒體課件的制作。只有這樣，教師在教學(xué)思路上才能有所突破。更好的發(fā)揮教學(xué)的潛力，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立的思維能力，獲得良好教學(xué)效果。