仿真系統在石化行業職業技能競賽中的應用

沈磊 張璇(化學工業職業技能鑒定指導中心， 北京 100000)

仿真系統在石化行業職業技能競賽中的應用

沈磊 張璇(化學工業職業技能鑒定指導中心， 北京 100000)

仿真系統作為一種現代化手段普遍應用在國內外石化行業的技能培訓和技能考核中，將其用于技能競賽可滿足石化行業對職工核心技能考核，有利于高層次技能人才的選拔。本文介紹了化工仿真系統及化工仿真系統應用于石化行業技能競賽的目的、實例和優點，對仿真技術在技能競賽中的應用提出了建議。

仿真系統；技能競賽；應用

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

石油和化學工業是國民經濟的支柱性基礎產業，2016年，石化行業產值13.3萬億，規模以上企業2.98萬家，從業人員1680萬人，其中工藝操作人員是石化行業最主要的技能崗位，占從業人員的60%。由于石油和化工生產自動化程度高，連續性強，生產過程存在高溫高壓、易燃易爆、有毒有害等特點，長期以來做好工藝操作人員技能培訓和職業技能競賽一直困擾大家。近年來，仿真系統作為一種現代化手段普遍應用在國內外石化行業的技能培訓和技能考核中，很好地解決了石化行業特殊性和職工技能提升必要性的矛盾，促進了行業技能人才隊伍建設，我們嘗試將仿真系統運用在石化行業職業技能競賽中也取得了非常好的效果。

1 仿真系統簡介

化工仿真系統以計算機軟件技術為基礎，在深入了解化工生產過程，設備控制系統及其生產操作條件的前提下開發的化工生產各種過程與設備運行的動態數學模型，用計算機技術創造出與現實生產操作十分相似的環境。化工仿真系統是一種建立在化學工程、計算機技術、控制工程和系統工程等學科基礎上的綜合性實用技術。

仿真系統由軟件和硬件兩部分組成。硬件包括上位機(裁判長站)和下位機(選手站)，軟件包括總體監控軟件、工藝仿真軟件、仿DCS支持軟件、通訊軟件、仿DCS操作軟件、操作評價軟件。裁判長與選手之間的實時通訊，實現了化工裝置仿真系統所要求的實時動態數據交互。上位機(裁判長站)具有總體監控功能，可監視系統的運行狀態和選手的操作情況，并可以通過時標設置和事故設置發送指令，控制競賽的內容和難度。選手可以根據實際生產的要求，采用仿DCS操作軟件調節各項工藝參數，以保證系統平穩運行。操作評價軟件可以根據選手完成指令的情況，科學客觀地評定選手成績。

2 仿真系統應用與技能競賽的目的

由于仿真系統具有高效率、低消耗、低投資、安全性高、靈活性強的優點，建仿真系統比建實際反應裝置成本要低，效果要好，仿真系統可以根據競賽需要設置工作條件和環境，適用于真實裝置和真實條件無法實現的考核。將仿真系統應用于石化行業的技能競賽，可以模擬現實生產中的故障、干擾和事故，考核選手的在非常規工作環境下，解決問題能力、創新能力、協調能力等核心技能，有利于對高層次技能人才的考核和選拔，達到技能競賽目的。

3 仿真系統在石化行業技能競賽中的應用案例

基于仿真系統的各種優點和石化行業的特殊性，近幾年仿真技術在石化行業職業技能競賽中廣泛應用，將傳統技術條件下不易實現的技能考核量化、安全、真實、公平地實現，主要應用在以下幾個方面：

3.1 在生產工藝競賽中的應用

(1)化工總控工競賽

化工總控工是指操作儀表及自動控制系統等進行化工單元反應或單元操作的監控和調節，將物料制成產品的人員，是現代化工企業最普遍存在的崗位。化工行業從2008年開始舉辦化工總控工技能競賽，是最早將仿真系統用于競賽的項目。競賽選取了化工生產中典型的單元操作和典型的化工設備，考察選手從開車到停車的整個過程，包括化工生產的進料、單元反應(加熱、吸收、解吸、精餾)、參數控制(物料、溫度、壓力、流量)和各種故障的處理。

(2)燃料油生產工競賽

2015年石油和化工行業舉辦了燃料油生產工競賽，選用燃料油生產過程中柴油加氫裝置，考核項目為柴油加氫裝置的反應、分餾及公用工程的操作等。要求選手根據操作規程在規定的時間內完成燃料油生產裝置中的開停車與事故處理操作。在競賽的過程中，系統向開車、停車、事故處理三類工況中增加若干項干擾，考查參賽選手的觀察能力、分析問題和處理問題能力。

(3)甲醇生產工競賽

2015年石油和化工行業首次將3D仿真系統用于甲醇生產工競賽，每個團隊為3人，參賽選手根據角色分配(班長、內操、外操)，在甲醇合成工3D虛擬現實操作系統上模擬甲醇合成工生產過程中遇到異常現象和生產過程中出現安全事故后的處理流程，3名選手根據角色任務共同完成甲醇合成和精制的正常工況維持及安全應急處理，考查選手的觀察能力、分析判斷能力、解決問題能力和相互協作能力。

3.2 在化工安全技術競賽中的應用

真實的化工生產中不會經常有故障和事故，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重要指標，利用仿真系統可以在競賽中把日常生產中積累的各種異常情況集中表現，考察選手的判斷能力和處理能力。

2016年我們開發了化工安全生產技術賽項，基于化工生產過程的體感式HSE考核，包括：故障發現、故障處置，并按實際工業生產要求進行工藝處理、安全防護、現場消防與人員急救，從質量、健康、安全、環保多角度考核選手工藝操作、安全技術、消防和應急救援等技能。

3.3 在大型檢測設備操作中的應用

應用儀器和設備進行分析檢驗是現代企業進行產品檢測的常用手段，隨著裝備制造技術的發展，儀器設備的自動化程度越來越高，操作人員技能水平的高低往往表現在對常見故障的發現和處理能力。但是真實儀器無法保證故障出現時的情況完全相同，為了保證競賽的公平性，讓選手在相同時間、相同條件下進行比賽，我們在2016年化學檢驗工競賽中引入了氣相色譜仿真系統。選用氣相色譜儀作為仿真操作考核儀器，對混合物中未知物進行定性、定量分析，仿真系統模擬了氫火焰離子化檢測器整機開機、樣品配制、工作站參數設置、進樣、數據處理、關機等常規操作，同時模擬了鋼瓶故障、檢測器故障、儀器開機故障、譜圖錯誤等故障，要求選手在規定的時間內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 仿真系統用于石化行業技能競賽的優點及建議

仿真系統作為一種綜合性實用技術應用于技能競賽，特別是石化行業這種具有特殊工作條件和技能要求的行業競賽，發揮了獨特的優勢，實現了傳統技術和現實條件下無法實現的技能考核目標，表現在：

(1)實現的高效性。仿真系統以軟件形式在計算機上運行，實現操作全過程的模擬，使用材料低、能耗少、反應速度和時間可調節，可以滿足不同項目競賽的需要。并且仿真系統能夠實現多人同時操作，在全國性的競賽中，可以縮短賽程。

(2)操作的安全性。在計算機上操作，避免了真實化工生產過程中高溫高壓、有毒有害、易燃易爆的風險，沒有實際物料的消耗和排放，使競賽過程更加安全、環保。同時，仿真系統可以模擬實際生產中的各種故障和安全事故，考察選手應急和處理能力。

(3)評判的客觀性。仿真系統基本都帶有自動評分和記錄反應功能，保證評分的客觀性和操作過程的可追溯性，避免人為主觀評分對競賽的影響。同時仿真系統能夠同時對多人發出指令和任務，保證每個選手操作條件、操作參數的同一性，從而保證競賽的公平性。

(4)感觀的真實性。仿真系統的設計都是基于真實的化工生產工藝，各種控制參數和操作界面與實際生產過程一樣，選手在操作仿真軟件時與日常工作中的操作感覺一樣，具有生產的真實感。

(5)考核的靈活性。化工生產過程往往工藝流程很長，反應時間也很長，有些工藝甚至要幾天十幾天才能得到產品，但是競賽不可能有這么長的時間等待。仿真系統可以集中在競賽規定的時間內通過設置和控制反應速度，縮短反應時間，也可以重點就生產過程中的某一個工段進行考核，突出生產過程中的關鍵技術和環節。

5 結語

仿真系統的發展和應用推動了石油和化工行業技能競賽的普及和技術水平的提高，但是仿真系統也有一定的局限性，模擬和現實還是存在一定的差距，我們建議將仿真系統作為技能競賽的輔助部分或考核項目之一，不能用仿真系統替代技能競賽的全部項目。另外，石化企業產品種類多、工藝各不相同的特點，雖然仿真系統在石化行業已得到廣泛應用，但是目前已開發的仿真系統還是滿足不了企業培訓的需要,今后仿真系統要進一步發展和推廣,必須在仿真技術上不斷提高，性能不斷增強，提高仿真系統與現實生產的契合度，不斷滿足技能人才培訓、考核、競賽的要求，推動石化行業技能人才隊伍的建設。

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