仿真系統(tǒng)在石化行業(yè)職業(yè)技能競(jìng)賽中的應(yīng)用

沈磊 張璇(化學(xué)工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心， 北京 100000)

仿真系統(tǒng)在石化行業(yè)職業(yè)技能競(jìng)賽中的應(yīng)用

沈磊 張璇(化學(xué)工業(yè)職業(yè)技能鑒定指導(dǎo)中心， 北京 100000)

仿真系統(tǒng)作為一種現(xiàn)代化手段普遍應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外石化行業(yè)的技能培訓(xùn)和技能考核中，將其用于技能競(jìng)賽可滿足石化行業(yè)對(duì)職工核心技能考核，有利于高層次技能人才的選拔。本文介紹了化工仿真系統(tǒng)及化工仿真系統(tǒng)應(yīng)用于石化行業(yè)技能競(jìng)賽的目的、實(shí)例和優(yōu)點(diǎn)，對(duì)仿真技術(shù)在技能競(jìng)賽中的應(yīng)用提出了建議。

仿真系統(tǒng)；技能競(jìng)賽；應(yīng)用

Application of Simulation System in Vocational Skill Competition in Petrochemical Industry

Abstract:Simulation systemas a modern means commonly used in domestic and international petrochemical industry skills training and skills assessment,will be used for skills competitions to meet the petrochemical industry,the core skills assessment of workers,is conducive to the selection of high-level skills of talent.This paper introduces the purpose,examples and advantages of chemical simulation systemand chemical simulation systemapplied in the technical competition of petrochemical industry,and puts forward some suggestions on the application of simulation technology in skill competition.

Key words:simulation system; competition; application

石油和化學(xué)工業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱性基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，2016年，石化行業(yè)產(chǎn)值13.3萬(wàn)億，規(guī)模以上企業(yè)2.98萬(wàn)家，從業(yè)人員1680萬(wàn)人，其中工藝操作人員是石化行業(yè)最主要的技能崗位，占從業(yè)人員的60%。由于石油和化工生產(chǎn)自動(dòng)化程度高，連續(xù)性強(qiáng)，生產(chǎn)過(guò)程存在高溫高壓、易燃易爆、有毒有害等特點(diǎn)，長(zhǎng)期以來(lái)做好工藝操作人員技能培訓(xùn)和職業(yè)技能競(jìng)賽一直困擾大家。近年來(lái)，仿真系統(tǒng)作為一種現(xiàn)代化手段普遍應(yīng)用在國(guó)內(nèi)外石化行業(yè)的技能培訓(xùn)和技能考核中，很好地解決了石化行業(yè)特殊性和職工技能提升必要性的矛盾，促進(jìn)了行業(yè)技能人才隊(duì)伍建設(shè)，我們嘗試將仿真系統(tǒng)運(yùn)用在石化行業(yè)職業(yè)技能競(jìng)賽中也取得了非常好的效果。

1 仿真系統(tǒng)簡(jiǎn)介

化工仿真系統(tǒng)以計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)為基礎(chǔ)，在深入了解化工生產(chǎn)過(guò)程，設(shè)備控制系統(tǒng)及其生產(chǎn)操作條件的前提下開(kāi)發(fā)的化工生產(chǎn)各種過(guò)程與設(shè)備運(yùn)行的動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型，用計(jì)算機(jī)技術(shù)創(chuàng)造出與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)操作十分相似的環(huán)境。化工仿真系統(tǒng)是一種建立在化學(xué)工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制工程和系統(tǒng)工程等學(xué)科基礎(chǔ)上的綜合性實(shí)用技術(shù)。

仿真系統(tǒng)由軟件和硬件兩部分組成。硬件包括上位機(jī)(裁判長(zhǎng)站)和下位機(jī)(選手站)，軟件包括總體監(jiān)控軟件、工藝仿真軟件、仿DCS支持軟件、通訊軟件、仿DCS操作軟件、操作評(píng)價(jià)軟件。裁判長(zhǎng)與選手之間的實(shí)時(shí)通訊，實(shí)現(xiàn)了化工裝置仿真系統(tǒng)所要求的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)交互。上位機(jī)(裁判長(zhǎng)站)具有總體監(jiān)控功能，可監(jiān)視系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)和選手的操作情況，并可以通過(guò)時(shí)標(biāo)設(shè)置和事故設(shè)置發(fā)送指令，控制競(jìng)賽的內(nèi)容和難度。選手可以根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)的要求，采用仿DCS操作軟件調(diào)節(jié)各項(xiàng)工藝參數(shù)，以保證系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行。操作評(píng)價(jià)軟件可以根據(jù)選手完成指令的情況，科學(xué)客觀地評(píng)定選手成績(jī)。

2 仿真系統(tǒng)應(yīng)用與技能競(jìng)賽的目的

由于仿真系統(tǒng)具有高效率、低消耗、低投資、安全性高、靈活性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，建仿真系統(tǒng)比建實(shí)際反應(yīng)裝置成本要低，效果要好，仿真系統(tǒng)可以根據(jù)競(jìng)賽需要設(shè)置工作條件和環(huán)境，適用于真實(shí)裝置和真實(shí)條件無(wú)法實(shí)現(xiàn)的考核。將仿真系統(tǒng)應(yīng)用于石化行業(yè)的技能競(jìng)賽，可以模擬現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)中的故障、干擾和事故，考核選手的在非常規(guī)工作環(huán)境下，解決問(wèn)題能力、創(chuàng)新能力、協(xié)調(diào)能力等核心技能，有利于對(duì)高層次技能人才的考核和選拔，達(dá)到技能競(jìng)賽目的。

3 仿真系統(tǒng)在石化行業(yè)技能競(jìng)賽中的應(yīng)用案例

基于仿真系統(tǒng)的各種優(yōu)點(diǎn)和石化行業(yè)的特殊性，近幾年仿真技術(shù)在石化行業(yè)職業(yè)技能競(jìng)賽中廣泛應(yīng)用，將傳統(tǒng)技術(shù)條件下不易實(shí)現(xiàn)的技能考核量化、安全、真實(shí)、公平地實(shí)現(xiàn)，主要應(yīng)用在以下幾個(gè)方面：

3.1 在生產(chǎn)工藝競(jìng)賽中的應(yīng)用

(1)化工總控工競(jìng)賽

化工總控工是指操作儀表及自動(dòng)控制系統(tǒng)等進(jìn)行化工單元反應(yīng)或單元操作的監(jiān)控和調(diào)節(jié)，將物料制成產(chǎn)品的人員，是現(xiàn)代化工企業(yè)最普遍存在的崗位。化工行業(yè)從2008年開(kāi)始舉辦化工總控工技能競(jìng)賽，是最早將仿真系統(tǒng)用于競(jìng)賽的項(xiàng)目。競(jìng)賽選取了化工生產(chǎn)中典型的單元操作和典型的化工設(shè)備，考察選手從開(kāi)車(chē)到停車(chē)的整個(gè)過(guò)程，包括化工生產(chǎn)的進(jìn)料、單元反應(yīng)(加熱、吸收、解吸、精餾)、參數(shù)控制(物料、溫度、壓力、流量)和各種故障的處理。

(2)燃料油生產(chǎn)工競(jìng)賽

2015年石油和化工行業(yè)舉辦了燃料油生產(chǎn)工競(jìng)賽，選用燃料油生產(chǎn)過(guò)程中柴油加氫裝置，考核項(xiàng)目為柴油加氫裝置的反應(yīng)、分餾及公用工程的操作等。要求選手根據(jù)操作規(guī)程在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成燃料油生產(chǎn)裝置中的開(kāi)停車(chē)與事故處理操作。在競(jìng)賽的過(guò)程中，系統(tǒng)向開(kāi)車(chē)、停車(chē)、事故處理三類(lèi)工況中增加若干項(xiàng)干擾，考查參賽選手的觀察能力、分析問(wèn)題和處理問(wèn)題能力。

(3)甲醇生產(chǎn)工競(jìng)賽

2015年石油和化工行業(yè)首次將3D仿真系統(tǒng)用于甲醇生產(chǎn)工競(jìng)賽，每個(gè)團(tuán)隊(duì)為3人，參賽選手根據(jù)角色分配(班長(zhǎng)、內(nèi)操、外操)，在甲醇合成工3D虛擬現(xiàn)實(shí)操作系統(tǒng)上模擬甲醇合成工生產(chǎn)過(guò)程中遇到異常現(xiàn)象和生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)安全事故后的處理流程，3名選手根據(jù)角色任務(wù)共同完成甲醇合成和精制的正常工況維持及安全應(yīng)急處理，考查選手的觀察能力、分析判斷能力、解決問(wèn)題能力和相互協(xié)作能力。

3.2 在化工安全技術(shù)競(jìng)賽中的應(yīng)用

真實(shí)的化工生產(chǎn)中不會(huì)經(jīng)常有故障和事故，但是處理故障和事故的能力是操作人員技能水平高低的一個(gè)重要指標(biāo)，利用仿真系統(tǒng)可以在競(jìng)賽中把日常生產(chǎn)中積累的各種異常情況集中表現(xiàn)，考察選手的判斷能力和處理能力。

2016年我們開(kāi)發(fā)了化工安全生產(chǎn)技術(shù)賽項(xiàng)，基于化工生產(chǎn)過(guò)程的體感式HSE考核，包括：故障發(fā)現(xiàn)、故障處置，并按實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)要求進(jìn)行工藝處理、安全防護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)消防與人員急救，從質(zhì)量、健康、安全、環(huán)保多角度考核選手工藝操作、安全技術(shù)、消防和應(yīng)急救援等技能。

3.3 在大型檢測(cè)設(shè)備操作中的應(yīng)用

應(yīng)用儀器和設(shè)備進(jìn)行分析檢驗(yàn)是現(xiàn)代企業(yè)進(jìn)行產(chǎn)品檢測(cè)的常用手段，隨著裝備制造技術(shù)的發(fā)展，儀器設(shè)備的自動(dòng)化程度越來(lái)越高，操作人員技能水平的高低往往表現(xiàn)在對(duì)常見(jiàn)故障的發(fā)現(xiàn)和處理能力。但是真實(shí)儀器無(wú)法保證故障出現(xiàn)時(shí)的情況完全相同，為了保證競(jìng)賽的公平性，讓選手在相同時(shí)間、相同條件下進(jìn)行比賽，我們?cè)?016年化學(xué)檢驗(yàn)工競(jìng)賽中引入了氣相色譜仿真系統(tǒng)。選用氣相色譜儀作為仿真操作考核儀器，對(duì)混合物中未知物進(jìn)行定性、定量分析，仿真系統(tǒng)模擬了氫火焰離子化檢測(cè)器整機(jī)開(kāi)機(jī)、樣品配制、工作站參數(shù)設(shè)置、進(jìn)樣、數(shù)據(jù)處理、關(guān)機(jī)等常規(guī)操作，同時(shí)模擬了鋼瓶故障、檢測(cè)器故障、儀器開(kāi)機(jī)故障、譜圖錯(cuò)誤等故障，要求選手在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)完成氣相色譜儀的儀器操作和故障處理，綜合考查選手儀器操作水平和判斷故障、解決故障的能力。

4 仿真系統(tǒng)用于石化行業(yè)技能競(jìng)賽的優(yōu)點(diǎn)及建議

仿真系統(tǒng)作為一種綜合性實(shí)用技術(shù)應(yīng)用于技能競(jìng)賽，特別是石化行業(yè)這種具有特殊工作條件和技能要求的行業(yè)競(jìng)賽，發(fā)揮了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)技術(shù)和現(xiàn)實(shí)條件下無(wú)法實(shí)現(xiàn)的技能考核目標(biāo)，表現(xiàn)在：

(1)實(shí)現(xiàn)的高效性。仿真系統(tǒng)以軟件形式在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)操作全過(guò)程的模擬，使用材料低、能耗少、反應(yīng)速度和時(shí)間可調(diào)節(jié)，可以滿足不同項(xiàng)目競(jìng)賽的需要。并且仿真系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)多人同時(shí)操作，在全國(guó)性的競(jìng)賽中，可以縮短賽程。

(2)操作的安全性。在計(jì)算機(jī)上操作，避免了真實(shí)化工生產(chǎn)過(guò)程中高溫高壓、有毒有害、易燃易爆的風(fēng)險(xiǎn)，沒(méi)有實(shí)際物料的消耗和排放，使競(jìng)賽過(guò)程更加安全、環(huán)保。同時(shí)，仿真系統(tǒng)可以模擬實(shí)際生產(chǎn)中的各種故障和安全事故，考察選手應(yīng)急和處理能力。

(3)評(píng)判的客觀性。仿真系統(tǒng)基本都帶有自動(dòng)評(píng)分和記錄反應(yīng)功能，保證評(píng)分的客觀性和操作過(guò)程的可追溯性，避免人為主觀評(píng)分對(duì)競(jìng)賽的影響。同時(shí)仿真系統(tǒng)能夠同時(shí)對(duì)多人發(fā)出指令和任務(wù)，保證每個(gè)選手操作條件、操作參數(shù)的同一性，從而保證競(jìng)賽的公平性。

(4)感觀的真實(shí)性。仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是基于真實(shí)的化工生產(chǎn)工藝，各種控制參數(shù)和操作界面與實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程一樣，選手在操作仿真軟件時(shí)與日常工作中的操作感覺(jué)一樣，具有生產(chǎn)的真實(shí)感。

(5)考核的靈活性?；どa(chǎn)過(guò)程往往工藝流程很長(zhǎng)，反應(yīng)時(shí)間也很長(zhǎng)，有些工藝甚至要幾天十幾天才能得到產(chǎn)品，但是競(jìng)賽不可能有這么長(zhǎng)的時(shí)間等待。仿真系統(tǒng)可以集中在競(jìng)賽規(guī)定的時(shí)間內(nèi)通過(guò)設(shè)置和控制反應(yīng)速度，縮短反應(yīng)時(shí)間，也可以重點(diǎn)就生產(chǎn)過(guò)程中的某一個(gè)工段進(jìn)行考核，突出生產(chǎn)過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)和環(huán)節(jié)。

5 結(jié)語(yǔ)

仿真系統(tǒng)的發(fā)展和應(yīng)用推動(dòng)了石油和化工行業(yè)技能競(jìng)賽的普及和技術(shù)水平的提高，但是仿真系統(tǒng)也有一定的局限性，模擬和現(xiàn)實(shí)還是存在一定的差距，我們建議將仿真系統(tǒng)作為技能競(jìng)賽的輔助部分或考核項(xiàng)目之一，不能用仿真系統(tǒng)替代技能競(jìng)賽的全部項(xiàng)目。另外，石化企業(yè)產(chǎn)品種類(lèi)多、工藝各不相同的特點(diǎn)，雖然仿真系統(tǒng)在石化行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，但是目前已開(kāi)發(fā)的仿真系統(tǒng)還是滿足不了企業(yè)培訓(xùn)的需要,今后仿真系統(tǒng)要進(jìn)一步發(fā)展和推廣,必須在仿真技術(shù)上不斷提高，性能不斷增強(qiáng)，提高仿真系統(tǒng)與現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的契合度，不斷滿足技能人才培訓(xùn)、考核、競(jìng)賽的要求，推動(dòng)石化行業(yè)技能人才隊(duì)伍的建設(shè)。

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