基于DMS-2012 型轮机模拟器的轮机工程专业教学研究

杜忠宝+朱世伟+任燕落+尚丽颖

摘 要：轮机模拟器是现代航海教育教学中的必备设施，把轮机模拟器投入到教学研究中，能够让学生可以身临其境的感受到机舱工作人员在工作中遇到的实际问题。

关键词：DMS-2012 型轮机模拟器 轮机工程 教学研究

现代科学技术发展越来越快，船舶自动化程度也随之越来越高，就需要轮机员有着更高的技术水平和职业素养。轮机模拟器是现代航海教育教学中的必备设施，它是一种通过仿真硬件及计算机软件相结合的方法，把现代船舶机舱的工作情况真实地再现在我们的眼前，并且可以进行各系统的操作、值班和故障检查与排除等训练的系统。该模拟器的特点是：操作灵活、教学直观，使学生有一种现场感。所以说，轮机模拟器的教学作为轮机专业的一种实践性教学手段有其特殊的含义。它能使学生身在实验室，却同样能感受到作为一名机舱工作人员，在机舱备车及航行途中所应做的各种工作及面临的一些问题，通过轮机模拟器的实训可以提高学生上船的适应能力。

我院于2014年引进DMS-2012 型全任务轮机模拟器，该模拟器是参照《CCS钢制海船建造与入级规范》的AUTO-0 标准设计，以大连船舶重工集团有限公司建造的30万吨级超大型油轮为母型船，该船于2011年4月份正式交付中远集团大连远洋运输公司使用，船名远兴湖。船体总长330米，宽60米，型宽27.2米，总载重296659吨，船舶时速15节。该轮在整体设计、动力装置和建造工艺等方面均达到了国内领先、国际先进的水平。

1.模拟器的构成

大型动态模拟屏：含燃油系统、滑油系统、冷却水系统、压缩空气系统、蒸汽系统等，可动态显示设备运行状态。辅助设备控制箱：含发电柴油机控制箱、滑油分油机控制箱、燃油分油机控制箱、空压机控制箱、焚烧炉控制箱、锅炉控制箱、生活污水处理控制箱等。机舱漫游、虚拟拆装及投影系统：含机舱主要设备的三维模型，可投影辅助教学。从系统上分包括：主柴油机及其推进系统仿真、主机遥控系统仿真、压缩空气系统仿真、机舱污水系统仿真、压载水系统仿真、中央冷却水系统仿真、蒸汽系统仿真、燃油系统仿真、滑油系统仿真、分油机系统、电站系统仿真、集中监测系统仿真、主机工况监测系统仿真。从整个轮机模拟器空间上可划分为：教师室、机舱控制室、机舱、学员练习室，学员上课及讨论时使用简报室，上机练习时使用学员练习室，学员进行训练及实操评估时学员在控制室及机舱进行演练，所有的实操内容及流程由训练教师在教练员室的电脑主机上做规划，该系统提供机舱设备运行之音效以增加临场感。

2.模拟器的功能

轮机模拟器为学生提供了一个非常真实的操作平台，模拟器的所有设备，包括各种面板及仪表都与实际船舶上的设备无异，唯一的区别是模拟器上的状态参数都是由电脑生成。模拟器模拟了机舱各设备在该初始条件下的各种动态参数，对应的各项参数如温度、压力、液位等程序变量都可以在监控画面上显示。模拟器可以模拟各种机舱常见故障，如：主推进动力装置的故障分析及排除；发电柴油机的故障分析及排除；生活污水处理装置的操作及故障排除；副锅炉操作及故障排除；轴系及螺旋桨故障及排除；调距桨操作及故障排除；蒸汽透平货油泵操作及故障排除等，并且允许教师设置各种模式下的故障，让学生可以模拟各种实船故障练习，检查判断故障问题并完成后续的维修。模拟器还可以提供系统认知、系统操作、性能调整、应急处理等练习、可以大规模、高效率的进行各项培训、教学。比如：发电柴油机的运行和管理；冷却水系统的管理与水温调节；燃油系统的管理和燃油粘度的自动调节；滑油系统的管理和滑油自清滤器的使用；主机备车；起动主机离港；主推进装置的运行与管理；主机遥控系统的运行与管理；机舱集中监视与报警系统的组成与使用；油水分离器的操作管理及排放方法；机舱进水的应急处理等。

3.轮机模拟器的教学特征

轮机模拟器旨在训练与操船时相同的结果，培养学生认识实操工况、预测险情和排除故障的能力，其特殊的教学模式使训练后的学生在实船工作中能快速适应工作环境，实操能力和故障排除能力均有大幅度的提高。轮机模拟器教学主要有以下特点：

（1）训练环境逼真，临场感强，可有效地训练学生的船舶机舱实操能力。

（2）采用计算机模拟，没有实船的危险性，可随意设置各种机电故障和再现机电故障，训练学生分析、排除故障的能力，培养学生的创新能力。同时也锻炼了学生的思维能力和解决问题能力。通过在模拟器上操作各种机电设备及应对各种故障现象，把课堂所学的理论知识和实践操作结合起来，激发了学生的学习兴趣，拓展了学生的知识面和运用综合知识来解决实际问题的能力。

（3）利用模拟器可记录和复制操作数据，用来作为研究和评价的数据资料，进行综合分析、预测、判断和决策。

（4）改变在实船状态下机电设备操作时间的长久性，以短时的训练达到相同的实习效果。

4.典型训练模式

轮机模拟器可模拟特定的船舶场景進行训练，主要有以下几种典型训练模式：

（1）船舶海上全速航行模式

通过教师控制台可设定船舶处在海上全速航行模式，此时船舶主机在其额定转速全速航行，船舶航速接近23节，控制台上仪表和指示灯均按船舶全速航行工况显示。这种模式可训练学生在海模拟船舶在港口内部航行时的工作场景。港内航行水面狭窄，工况多变，可训练学生在港内复杂工况下对船舶机电设备管理和控制能力。

（2）船舶坞修模式

这种模式模拟船舶在船坞内大修时的工作场景，此时船舶的电源不用船舶发电机而采用岸电供应，船舶主机处在停车状态，船舶工况与航行时有很大的不同。

（3）故障训练模式

教师在教师控制台上设定船舶的故障工况，通过编辑船舶的故障表，在航行时实时地插入一些故障供学生判断和排除。例如，在船舶全速航行时，模拟一个故障工况，使1号发电机在5分钟后突然中断供油，由于学生事先不知道教师所加入的故障，，5分钟以后，控制台会突然出现电站系统报警，1号发电机电压降为零值并停车。学生在这种应急情况发生后，立即展开思考，分析故障原因，迅速作出故障排除决策，如立刻起动备用发电机组，恢复船舶供电，并向教师报告故障过程及排除方法。这些故障训练模式对培养学生在船舶紧急工况下的应急处理能力特别有效，而且临场感很强，有助于提高学生分析问题和解决问题的能力，同时极大地激发学生的学习兴趣和主动性。

（4）校正训练模式

轮机模拟器能记录学生在控制台上所做的每一个操作，并能以慢镜头方式重演学生的操作过程，这对事后分析和评价学生每一步操作的正误有极大的价值。

5.模拟器教学

引入模拟器教学对轮机工程专业课程体系及教学内容产生了重大影响，将原来分散教学的专业知识统一成一个有机的整体，全面提高学生的总体认知能力和船舶轮机设备综合操纵能力。通过教学方法的改革，将原来每门专业课的实验教学内容分为两部分，既保留实验室中对船舶真实设备进行拆装、测量等实验环节，同时又在模拟器上进行系统验证。专业课教师在理论教学过程中插入模拟器教学内容，定期地指导学生在模拟器上操作，使理论知识和实际操作有机结合。通过对学生的调查和实测评估，将模拟器训练、传统专业实验和实船操作效果作了对比，对学生创新思维和创新能力的培养优于实船训练。因为实船训练有危险性，机舱大部分设备不能随意操作，有些重大故障无法模拟，学生操作必须循规蹈矩。但是模拟器依靠计算机仿真，理论上学生的任何操作都不会发生机电设备的损坏。因此可以模拟各种故障工况，一旦发生故障，学生可结合书本知识查找故障原因，找出解决问题的办法，这种教学模式既激发了学生的求知欲，又培养了创新能力。

（1）专业认知教育

通过对模拟器总成进行介绍和操作，使新生对本专业有一个初步的认识和了解，让学生了解船舶自动化机舱的结构、设备和系统及相互之间的关系，了解轮机管理概念，明白轮机工作的任务，从而明确将来的学习目标并树立牢固的专业理想。

（2）专业辅助教学

学生在学习专业课时，教师可以把模拟器讲解和操作演示加入到教学过程中，实现对理论教学的辅助讲解，提高学生对理论知识的理解和掌握程度。可开设的辅助教学理论课有《主推进动力装置》、《船舶辅机》、《船舶管理》、《船舶电气与自动化》等。

实践证明，轮机模拟器多种教学训练模式对专业教学改革产生了巨大的影响，提高了轮机工程专业的实践教学效果，培养了学生的动手能力、应急处理能力和创新能力，激发了学生的学习兴趣，使理论教学和实践教学的结合更加紧密，大大缩短了学生毕业后在工作岗位上的适应期。endprint