浅谈计算机仿真技术在教学实训中的应用研究与实践

浅谈计算机仿真技术在教学实训中的应用研究与实践
一、基本情况
1.国内外研究与应用现状及趋势。

随着计算机技术和自动化技术迅猛发展和广泛普及，推动了仿真技术的发展。

计算机仿真就是利用过程数学模型来模仿生产装置的动态行为并进行试验的技术。

计算机仿真培训就是在计算机上建立过程仿真培训模型，设置开车、停车、正常运行和各种事故状态的现象。

不用投料，没有危险，能大大缩短培训时间、节省培训费用，具有重要意义。

近几年，国内各单位不仅把仿真培训作为岗位练兵的重要内容之一，而且把仿真培训与技术比武和技能鉴定结合起来，使仿真培训成为生产装置中不可缺少的重要培训手段。

2.技术特点、创新点概述。

研究基于知识的产品，开发集成系统的关键技术、应用架构、技术开发与应用实现等方面的内容，提出了基于知识的产品开发集成系统体系结构，原型系统功能构架，体系结构，产品开发流程描述，在研究分析设计知识定义及基于“规则+实例”的包括加权频率属性约简等算法的推理机制的基础上，构建知识库系统，进行基于知识的产品开发集成系统集成平台的开发与应用实现，实现的原型系统具有集成智能辅助功能。

（1)项目策略采用以项目为导向，项目和典型过程贯穿，配以真实装置和合适的仿真教学模式。

在专业课程中，通过项目的仿真讲解和切合实际的实训过程，培养学生的专业技能。

同时避免建设之间的冲突，借助计算机网络实现校内实训场所、资源的整合。

（2)技术特点，建立一套通用的计算机仿真培训硬件系统。

这一套硬件是基于高档微机为主机（服务器），仿真操作站兼工程师站（客户机）。

该硬件系统可以满足现有各种装置仿真培训系统的要求（化工过程单元、系统操作仿真；制冷仿真；过程自动化仿真等），也可根据以后其他生产装置建立仿真培训系统的要求进行扩展。

（3)方案创新，在于建设方案中采用计算机仿真与实际工业对象相结合。

实际装置设备解决了仿真无实物对象存在的问题和仿真可能与实际存在的偏差。

3.项目实施目的、意义。

实训中心建设存在投入大、规划难、设备淘汰快、实训效果不理想等问题。

计算机仿真为培养学生实践能力提供了理想的解决方案。

内容上：各类规范、标准、安全要求为重点，以培养岗位能力为主线。

形式上：计算机仿真+真实装置。

管理上：集中管理，联合开发，实现资源整合与优化。

服务上：为社区、地方、行业的培训事业提供运行平台。

4.在专业技能培训，技能鉴定与考核等领域提供一种新的技术手段。

表现在：降低投入成本，体现在：设备投入一个标准班10组（需10套）;设备需维护、维修;设备的需更新、淘汰;实验实训有较大的能量的消耗和材料的消耗;大大提高实验实训效果。

(1)每人一台，各自互不干扰，并可反复练习，任意起点;(2)可以改变时标，太快的可放慢，太慢的可加快;(3)具有在线帮助系统，实时提供学习
提示;(4)自主选择培训内容。

将不易实训的内容变为可能。

①消防过程（危险过程）的实训;②易燃易爆环境下（危险场所）的实验实训;③易损设备的操作实训;
④一次性设备的实验实训。

5.项目实施的运行管理体制。

建立健全项目组、工作程序、工作目标。

项目实施项目负责人负责制，认真制定工作程序和工作计划，逐步实施。

子项目负责人，负责开放课题及课题经费管理、仪器设备管理、制定并执行各项规章制度、组织学术交流、资料和档案管理、运行及开放管理、计算机管理系统、报送阶段总结和统计。

二、项目的研究内容及解决的关键问题
1.研究内容。

内容包括：网络版课件类素材库、网络版仿真实验教学软件、网络版仿真实训教学软件（基理仿真——机理的研究和教学过程，课件教件；操作仿真——操作技能的培训、岗前实训、实践能力的训练；环境仿真——模拟各种工作环境、学习环境、生活环境，便于对真实环境下的事物展开研究）；学生和教师可在任何一个终端登录使用资源库的教学资源；合法用户们可在同一个机房进行不同的实验实训的练习；集中管理资源更安全，添加、修改使用更方便。

其他工业装置。

2.解决的关键问题。

根据岗位（群）开发仿真教学课件与教件的软件;根据专业实验实训的能力培养要求编写文字脚本，进而开发仿真培训软件;开发符合教学过程和学习要求的互动网络应用平台;开发实际装置（过程）的仿真系统软件。

三、实施的技术路线
1.实施方式。

在内容上规范教学、实验、实训项目建设。

教学、实验、实训资源的网络化整合，实现资源优化。

2.技术路线。

开发工业对象装置的真实过程和相应的计算机仿真教学系统。

硬件系统可以满足现有各种装置仿真培训系统的要求（化工过程单元、系统操作仿真、制冷仿真、过程自动化仿真等），也可根据以后其他生产装置建立仿真培训系统的要求，将仿真操作站的个数适当增加。

实施仿真模拟培训系统与真实生产装置在线连接，通过网络将有关数据传输到仿真系统，将仿真模拟培训系统操作数据与现场真实数据对比，指导学员操作。

同时保证这种数据传输方式是单向的，即由现场到仿真系统，而仿真系统不能反馈给现场，不影响正常生产及控制。

即仿真培训系统增加在线功能。

软件技术支持平台主要有五部分：总体监控软件、通信软件、工艺模型软件、仿真软件、智能操作诊断软件。

仿真系统通信软件在基于微机软硬件上开发，主要实现教师站与仿真操作站之间的实时通信，即实现化工装置仿真系统所要求的仿真运算主机与仿真操作站之间的实时动态数据交互。

仿真运算主机所产生的工艺模型运算数据结果实时传送到各学员操作站各学员操作站的操作、运算数据和信息实时传送仿真运算主机。

采用三层局域网模式可以方便的对系统进行扩充和统一维护管理。

包括进行远程登陆、调试、系统组态。

所有资源共有共享。

第一层，操作层面（实物层面）。

第二层，方案组态对象及连接层面（同一对象下可进行多个实验实训项目）。

第三层，对象模型或实际对象层面。

四、项目的前景、经济社会效益
建设职业技术学院产学研工作平台，完成高职院实训资源网络版的整合，建设一支双师型教师队伍，结合新校区建设实现实验、实训资源统一规划。

保证教学要求，重点强调性价比，详细计算投入产出比。

在淘汰快的实训领域、多专业方向和多方向培训使用计算机仿真加小型实际装置进行实训、实习、设计，增加学院的市场适应能力，把学院做大。

学院的拳头专业、重点专业除计算机仿真实训外，加大实际装置的投入，重点发展，进而提高学院的知名度，把学院做强。

经济社会及生态效益：项目完成后其性价比的提高约在10倍左右，即投入50万的仿真教学软件的开发，可达普通规划下500万元实训资源的投入效果。

产业化该项目推广到其他职业技术学院和高校。