仿真系统在石化行业职业技能竞赛中的应用

沈磊 张璇(化学工业职业技能鉴定指导中心， 北京 100000)

仿真系统在石化行业职业技能竞赛中的应用

沈磊 张璇(化学工业职业技能鉴定指导中心， 北京 100000)

仿真系统作为一种现代化手段普遍应用在国内外石化行业的技能培训和技能考核中，将其用于技能竞赛可满足石化行业对职工核心技能考核，有利于高层次技能人才的选拔。本文介绍了化工仿真系统及化工仿真系统应用于石化行业技能竞赛的目的、实例和优点，对仿真技术在技能竞赛中的应用提出了建议。

仿真系统；技能竞赛；应用

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

石油和化学工业是国民经济的支柱性基础产业，2016年，石化行业产值13.3万亿，规模以上企业2.98万家，从业人员1680万人，其中工艺操作人员是石化行业最主要的技能岗位，占从业人员的60%。由于石油和化工生产自动化程度高，连续性强，生产过程存在高温高压、易燃易爆、有毒有害等特点，长期以来做好工艺操作人员技能培训和职业技能竞赛一直困扰大家。近年来，仿真系统作为一种现代化手段普遍应用在国内外石化行业的技能培训和技能考核中，很好地解决了石化行业特殊性和职工技能提升必要性的矛盾，促进了行业技能人才队伍建设，我们尝试将仿真系统运用在石化行业职业技能竞赛中也取得了非常好的效果。

1 仿真系统简介

化工仿真系统以计算机软件技术为基础，在深入了解化工生产过程，设备控制系统及其生产操作条件的前提下开发的化工生产各种过程与设备运行的动态数学模型，用计算机技术创造出与现实生产操作十分相似的环境。化工仿真系统是一种建立在化学工程、计算机技术、控制工程和系统工程等学科基础上的综合性实用技术。

仿真系统由软件和硬件两部分组成。硬件包括上位机(裁判长站)和下位机(选手站)，软件包括总体监控软件、工艺仿真软件、仿DCS支持软件、通讯软件、仿DCS操作软件、操作评价软件。裁判长与选手之间的实时通讯，实现了化工装置仿真系统所要求的实时动态数据交互。上位机(裁判长站)具有总体监控功能，可监视系统的运行状态和选手的操作情况，并可以通过时标设置和事故设置发送指令，控制竞赛的内容和难度。选手可以根据实际生产的要求，采用仿DCS操作软件调节各项工艺参数，以保证系统平稳运行。操作评价软件可以根据选手完成指令的情况，科学客观地评定选手成绩。

2 仿真系统应用与技能竞赛的目的

由于仿真系统具有高效率、低消耗、低投资、安全性高、灵活性强的优点，建仿真系统比建实际反应装置成本要低，效果要好，仿真系统可以根据竞赛需要设置工作条件和环境，适用于真实装置和真实条件无法实现的考核。将仿真系统应用于石化行业的技能竞赛，可以模拟现实生产中的故障、干扰和事故，考核选手的在非常规工作环境下，解决问题能力、创新能力、协调能力等核心技能，有利于对高层次技能人才的考核和选拔，达到技能竞赛目的。

3 仿真系统在石化行业技能竞赛中的应用案例

基于仿真系统的各种优点和石化行业的特殊性，近几年仿真技术在石化行业职业技能竞赛中广泛应用，将传统技术条件下不易实现的技能考核量化、安全、真实、公平地实现，主要应用在以下几个方面：

3.1 在生产工艺竞赛中的应用

(1)化工总控工竞赛

化工总控工是指操作仪表及自动控制系统等进行化工单元反应或单元操作的监控和调节，将物料制成产品的人员，是现代化工企业最普遍存在的岗位。化工行业从2008年开始举办化工总控工技能竞赛，是最早将仿真系统用于竞赛的项目。竞赛选取了化工生产中典型的单元操作和典型的化工设备，考察选手从开车到停车的整个过程，包括化工生产的进料、单元反应(加热、吸收、解吸、精馏)、参数控制(物料、温度、压力、流量)和各种故障的处理。

(2)燃料油生产工竞赛

2015年石油和化工行业举办了燃料油生产工竞赛，选用燃料油生产过程中柴油加氢装置，考核项目为柴油加氢装置的反应、分馏及公用工程的操作等。要求选手根据操作规程在规定的时间内完成燃料油生产装置中的开停车与事故处理操作。在竞赛的过程中，系统向开车、停车、事故处理三类工况中增加若干项干扰，考查参赛选手的观察能力、分析问题和处理问题能力。

(3)甲醇生产工竞赛

2015年石油和化工行业首次将3D仿真系统用于甲醇生产工竞赛，每个团队为3人，参赛选手根据角色分配(班长、内操、外操)，在甲醇合成工3D虚拟现实操作系统上模拟甲醇合成工生产过程中遇到异常现象和生产过程中出现安全事故后的处理流程，3名选手根据角色任务共同完成甲醇合成和精制的正常工况维持及安全应急处理，考查选手的观察能力、分析判断能力、解决问题能力和相互协作能力。

3.2 在化工安全技术竞赛中的应用

真实的化工生产中不会经常有故障和事故，但是处理故障和事故的能力是操作人员技能水平高低的一个重要指标，利用仿真系统可以在竞赛中把日常生产中积累的各种异常情况集中表现，考察选手的判断能力和处理能力。

2016年我们开发了化工安全生产技术赛项，基于化工生产过程的体感式HSE考核，包括：故障发现、故障处置，并按实际工业生产要求进行工艺处理、安全防护、现场消防与人员急救，从质量、健康、安全、环保多角度考核选手工艺操作、安全技术、消防和应急救援等技能。

3.3 在大型检测设备操作中的应用

应用仪器和设备进行分析检验是现代企业进行产品检测的常用手段，随着装备制造技术的发展，仪器设备的自动化程度越来越高，操作人员技能水平的高低往往表现在对常见故障的发现和处理能力。但是真实仪器无法保证故障出现时的情况完全相同，为了保证竞赛的公平性，让选手在相同时间、相同条件下进行比赛，我们在2016年化学检验工竞赛中引入了气相色谱仿真系统。选用气相色谱仪作为仿真操作考核仪器，对混合物中未知物进行定性、定量分析，仿真系统模拟了氢火焰离子化检测器整机开机、样品配制、工作站参数设置、进样、数据处理、关机等常规操作，同时模拟了钢瓶故障、检测器故障、仪器开机故障、谱图错误等故障，要求选手在规定的时间内完成气相色谱仪的仪器操作和故障处理，综合考查选手仪器操作水平和判断故障、解决故障的能力。

4 仿真系统用于石化行业技能竞赛的优点及建议

仿真系统作为一种综合性实用技术应用于技能竞赛，特别是石化行业这种具有特殊工作条件和技能要求的行业竞赛，发挥了独特的优势，实现了传统技术和现实条件下无法实现的技能考核目标，表现在：

(1)实现的高效性。仿真系统以软件形式在计算机上运行，实现操作全过程的模拟，使用材料低、能耗少、反应速度和时间可调节，可以满足不同项目竞赛的需要。并且仿真系统能够实现多人同时操作，在全国性的竞赛中，可以缩短赛程。

(2)操作的安全性。在计算机上操作，避免了真实化工生产过程中高温高压、有毒有害、易燃易爆的风险，没有实际物料的消耗和排放，使竞赛过程更加安全、环保。同时，仿真系统可以模拟实际生产中的各种故障和安全事故，考察选手应急和处理能力。

(3)评判的客观性。仿真系统基本都带有自动评分和记录反应功能，保证评分的客观性和操作过程的可追溯性，避免人为主观评分对竞赛的影响。同时仿真系统能够同时对多人发出指令和任务，保证每个选手操作条件、操作参数的同一性，从而保证竞赛的公平性。

(4)感观的真实性。仿真系统的设计都是基于真实的化工生产工艺，各种控制参数和操作界面与实际生产过程一样，选手在操作仿真软件时与日常工作中的操作感觉一样，具有生产的真实感。

(5)考核的灵活性。化工生产过程往往工艺流程很长，反应时间也很长，有些工艺甚至要几天十几天才能得到产品，但是竞赛不可能有这么长的时间等待。仿真系统可以集中在竞赛规定的时间内通过设置和控制反应速度，缩短反应时间，也可以重点就生产过程中的某一个工段进行考核，突出生产过程中的关键技术和环节。

5 结语

仿真系统的发展和应用推动了石油和化工行业技能竞赛的普及和技术水平的提高，但是仿真系统也有一定的局限性，模拟和现实还是存在一定的差距，我们建议将仿真系统作为技能竞赛的辅助部分或考核项目之一，不能用仿真系统替代技能竞赛的全部项目。另外，石化企业产品种类多、工艺各不相同的特点，虽然仿真系统在石化行业已得到广泛应用，但是目前已开发的仿真系统还是满足不了企业培训的需要,今后仿真系统要进一步发展和推广,必须在仿真技术上不断提高，性能不断增强，提高仿真系统与现实生产的契合度，不断满足技能人才培训、考核、竞赛的要求，推动石化行业技能人才队伍的建设。

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