煤化工实训基地改造的探索与实施

康小珍 齐晶晶 李倩(兰州石化职业技术学院，甘肃 兰州 730060)

1 形成背景

我校煤化工专业自设立以来，团队专业教师通过调研多家煤化工企业、了解国内煤化工发展状况，联合企业专家，于2008年开发了国内首套煤炭气化小型装置。2013年在国家项目资金的支持下招标购买了100kt/a的甲醇冷模实训装置，装置从实训实操和职业化培训需求出发，侧重正常生产及工艺流程的操作培训，改善了煤化工专业实训条件[1]。使我院的煤化工实训基地更加完整，使煤化工专业的人才培养特色化、专业化。同时实训基地建设为成功申报省级实验教学示范中心奠定了坚实基础。

针对煤化工行业高温高压易燃易爆的生产特点和特殊性，基于原有的煤化工生产性实训过程中安全教育不到位，应对突发安全事故的培训有欠缺的问题。针对煤化工企业设备、阀门内部结构、工作原理“看不见、进不去、动不得”以及企业不愿意学生进入的生产场景在教学过程中没法实现的问题。学校总结以往实训基地建设经验，广泛调研。紧贴行业发展需求改造原有的煤化工生产性实训基地，从生产性实训课程入手，进行教学改革与实施，实现煤化工专业人才培养与企业岗位无缝对接。

2 实施过程

2.1 全方位加大安全教育

近几年随着化工行业对人才需求标准的提高，对毕业生的入岗门槛要求也越来越高，岗位技能操作更多需要的是“懂技术、会操作、重安全”的复合型高技能型人才。为了全方位满足行业规范，加大了通识教育和安全教育的力度。通识教育培养学生的人文素质，熟悉化工企业的岗位管理、技术管理、企业管理；培养学生具有良好的学习、自我发展能力和良好的职业道德。加大安全教育、强化学生安全第一的意识。在实训教学的前期、实训过程中、实训结束后，全方位进行分级安全教育，实现入厂必有证、实训必到位、操作必规范。在训练过程中模拟化工生产中可能遇到危险情况，引导学生分析解决问题，力求培养成为合格的化工类高技能应用型人才。升级改造围绕加强HSE化工安全应急演练，丰富安全生产培训内涵这一主题，从仿真软件、PLC通讯、硬件设备等方面对甲醇生产半实物仿真工厂装置进行改造升级，提高教学培训水平。安全应急演练主要从两个方面进行：

2.1.1 安全应急软件模拟

安全应急预案仿真软件模拟化工厂的三维场景[2]，预设若干的安全事故，学生选择不同的角色进入三维软件对事故进行应急处理操作。学生需根据标准的应急处理操作规程进行操作，仿真软件根据操作者的操作过程是否标准和操作结果进行综合评判。

2.1.2 安全应急实战演练

依托学校现有的煤制甲醇仿真工厂硬件设备，相应地增加安全应急救援用具，增设化工安全应急演练模块。采用虚实结合的方式，通过模拟真实化工厂中的泄漏、着火、爆炸等突发事故，以及中毒人员的救治，工人的疏散、逃生等场景进行模拟，通过声光电技术、与中控室仿真软件系统和通讯控制系统进行整合，还原化工厂事故发生时的真实情景，让学生身临其境的进行化工生产安全事故处理，培养学生对化工安全的认识和事故的应急处理能力。以此培养安全防护意识与临危不乱的心理素质，最大限度的减少财产与人员伤亡。

安全实战演练软件可自定义四种事故，分别是：特定事故、设备事故、仪表事故、数据异常。(1)特定事故：如停电、停水、停蒸汽、停风、在线监测事故超标等事故。(2)设备事故：工艺设备故障，包括泵坏、阀门卡、管线泄漏、管道堵塞等。(3)仪表事故：仪表的显示失灵，如仪表空气压力变化、仪表显示不准等。(4)数据异常：界区物流工艺条件发生异常变化或波动，如进料温度、压力变化，循环冷却水温度、压力波动等。

2.2 多举措建设信息化的实训基地

利用APP,二维码，AR等现代信息手段，提高教学效果。由于实训基地占地较大，很多学生在上课时出工不出力，老师很难监控到所有学生的动向，为此开发相应的APP，可用其对学生进行点名，定位，提问，布置作业等，使每个学生在课堂内的每一分钟都有任务完成，都能有所收获。将生产相关的知识分解成知识点，用文字、图片、视频、动画、微课等形式制作多媒体素材[3]，并制作相应的二维码链接。在每个设备上贴上二维码，学生通过扫描二维码就可学习相应设备的工作原理，设备结构，操作规程，增强学生的学习兴趣和自学能力。通过东方仿真知识点管理系统将碎片化的知识点统一存放在云端服务器上，安全管理，并以web方式对外发布。做到对教学资源的深度利用。

AR设备虚拟仿真让学生通过手机识别仿真工厂的主要设备，直观了解设备的内部结构，并对设备进行3D拆装。学生可以运用AR技术，用手机扫描二维码或设备，可以观看设备内部结构或物流走向。可以通过对设备缩小、放大、旋转，了解设备的主要部件功能。可点击按钮对设备进行结构解剖，拆卸和装配操作，并且能够智能提示下一步需要拆卸或安装的零件名称，并且对目标位置进行高亮显示，提示正确的拆卸或安装位置。

2.3 增加甲醇工厂3D虚拟仿真软件

3D工厂虚拟仿真软件根据培训内容的不同分为生产实习软件和认知实习软件。认知实习软件对甲醇合成工艺的生产装置进行模拟，还原甲醇生产现场。使学员了解甲醇的行业背景、工艺流程、生产原理、设备结构、安全仪表等相关知识。生产实习软件用于增强学生的动手操作能力，模拟正常工况、冷态开车、正常停车、常规事故以及安全事故预案应急处理等不同的培训工况，涵盖工艺、设备、安全等多方面的操作。操作类似3D游戏，可以分角色分岗位的进行团队操作，也可以单独操作。3D场景和DCS中控画面配合操作与真实工厂一致。3D软件附加“智能操作评价系统”，添加操作步骤，强化了使用者工艺生产操作技能。厂区中也可实现对仪器设备的模拟拆装，对常见设备进行设备拆装、设备介绍、设备结构演示、设备进料展示，增强学生印象。

2.4 开发新的煤制甲醇工艺仿真软件

根据现场甲醇装置工艺流程，重新定制开发仿真软件，从以下几个方面进行升级：(1)重建数学模型：强化装置的工艺模型精确度，进行高精度的仿真模型研发，使工艺参数及变化趋势与实际生产高度一致。(2)优化智能评分：优化开停车操作评分步骤，增加质量评分、扣分点，增加中控与现场的互动，强化训练考核的客观合理性。(3)增强培训科目：在现有的培训内容基础上适当增设事故处理工况，拓展HSE安全应急演练培训科目。(4)丰富DCS风格：集成国内多家工业级不同的DCS风格，增强仿真DCS系统的多样性。

2.5 增加工厂情景化建设

在仿真工厂及中控室内增加情景化建设。在控制室内增加安全生产禁令、进入生产区域须知等；在生产现场区域增加管路的颜色标识、安全警告标识、危险化学品防护标识、企业现场5s管理等。将工厂中的岗位要求、管理制度引入实训教学，学生在实训之前参照危险化学品特种作业考核标准，严格按照工厂上岗要求进行岗前安全教育，考试合格获得上岗资格证。在实训过程中严格按照操作规程上岗操作。检修操作遵守现场作业票管理制度。以培养学生工程实践技能，提高竞争力。

2.6 完善煤化学实训室

煤化学实训室由于建设时间较早，很多设备仪器存在老化，操作繁琐、与工厂的先进设备差距过大等问题。本次实训基地升级改造项目购买多种先进的实验仪器包括：全自动高精度量热仪、库伦定硫仪、氮元素测定仪、灰熔点测定仪、碳氢元素测定仪、智能一体马弗炉、粘结指数测定仪、哈氏可磨测定仪、数显鼓风干燥箱、破碎缩分联合制样机、通氮烘箱等。基本能够满足学生完成煤炭的工业分析、元素分析、发热量及常用工艺性质的测定。通过完善煤化学实训基地，使学生掌握先进自动化仪器的操作技能，培养学生的动手操作能力，以及综合运用所学知识分析、解决实际问题的能力。

3 实施效果

3.1 教学内容重构，对接职业标准

煤制甲醇生产性实训装置由造气、净化、甲醇合成、甲醇精馏四个车间组成，工艺复杂、知识点多，实训基地改造后教师授课过程中不仅将原理、工艺、设备和安全生产等知识有机结合；还将《化工安全技术》、《化工原理》、《煤化工生产技术》等多门课程融合，让散乱的知识更加系统、形象、具体。学生不但学习课程内容，也熟悉职业标准及岗位职责，真正成为一个合格的高技能人才。

3.2 教学情景改变，对接岗位职责

在实训教学中，学生主体操作，教师主导示范，坚持工厂情景化教学。利用教学情景的变化，教师和学生以“老师—学生，师傅—徒弟，班长—操作工”的身份进行教与学，示范与演练。在实训教学中不断转换角色进行教与学，学生分内操和外操轮流操作，将企业的实际生产过程和工作过程引入教学，增加了学生的学习兴趣，将被动学习变为主动探究，极大的提升了教学效果。从而真正实现教学内容与岗位职责的无缝对接。

3.3 实训教学改革，提升教学质量

煤化工实训基地升级改造完成后，陆续对我校16-18级煤化工专业及化工专业学生进行了实训教学，实训教学质量明显提升。为多家企业员工进行岗前培训、为我省二本院校学生进行实习培训均受到好评。同时在专业建设和师资培养方面，取得了显著成绩。

4 结语

本次实训基地升级改造以解决我国现代煤化工产业对技能人才紧迫需求为宗旨，克服了原有的煤化工生产性实训过程中安全教育不到位，应对突发安全事故的培训有欠缺。解决了煤化工企业设备、阀门内部结构、工作原理“看不见、进不去、动不得”、企业不愿意学生进入的生产场景在教学过程中没法实现的问题。通过“校中厂”，“厂中校”的教学模式，虚拟工艺、虚拟生产，真实操作，真正实现教学与生产零对接。为煤化工专业及专业群的生产性零对接实训提供了必要条件。使煤化工专业的学生操作技能有实质性的突破。使我省特色专业-煤化工生产技术专业的建设更上一层楼。