邹建波（辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司 辽宁 阜新 123000）

一、引言

近年来，在国际油价持续居高不下的影响下，激发了我国煤化工项目的投资热情，促进了新型煤化工项目的快速发展，一批国家重点示范项目陆续取得突破并在煤制烯烃、煤制油、煤制天然气等方面取得了重大突破和成功。新型煤化工企业是技术密集型、资金密集型产业，对技术人才的需求相当迫切，并且生产操作人员中工作经验缺乏的人员占到了80%以上，甚至高达90%，如何迅速改变生产操作人员经验不足的现状，提高生产操作人员的整体素质，为装置的“安稳长满优”运行提供人才保障，是新型煤化工企业面临的一项难题。辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司（以下简称“我公司”）委托开发了23套化工单元仿真培训软件、理论考试平台和12套定制仿真软件，构建了以提高生产操作人员实际操作能力为中心，仿真培训和外出实习培训并重的创新培训模式，显著地提高了生产操作人员的整体素质。

二、仿真的概念

仿真技术涉及系统工程、相似理论、计算机软件与网络技术、控制工程等，同时其在不同领域的开发与应用还涉及到相关的专业学科。仿真技术通常有三个主要部分组成：对象系统、数学模型和仿真机，三个部分之间形成两个关系：由对象系统到数学模型之间的关系，称为建模（Modeling）；由数学模型到仿真机之间的关系，称仿真（Simulation）[1,2]。

对象系统：是拟进行仿真的实际系统或设计系统，如：生产装置，仪器设备等；数学模型与建模：用于描述对象系统的数学表达式的集合称为数学模型，建模就是分析、推导和建立数学模型的方法与过程；仿真机与仿真：仿真系统的软件和硬件有机结合构成仿真机，仿真就是依据数学模型开发仿真软件的方法与过程[3～ 5]。

三、操作员仿真培训系统的架构

操作员仿真培训系统（OTS）包括软件和硬件两部分，其中软件分为通用化工单元培训软件和与现场装置一致的定制仿真软件；硬件也就是仿真教室。仿真教室采用标准计算机作教师站（可兼工程师站）和学员站，学员站可兼具仿DCS和仿现场站操作功能。教师站配备一台打印机和投影仪。在同一个局域网上，可以同时运行一台教师站和多台学员操作站，教师站采用Microsoft Windows XP/Vista/7，学员站可采用Microsoft Windows XP/Vista/7或最新稳定的操作系统，网络系统采用TCP/IP协议、以太网连接的多用户、多任务可远程访问的系统。仿真教室硬件结构图2所示，我公司配置了专门的仿真教室，设置了两台教师站和40台学员站。

四、应用情况

由于化工行业的特殊性，员工在现场实习期间只能看不能动手操作，学习效果普遍不高，对现场操作知识掌握较差，而通过仿真培训，使生产运行人员的整体水平有了较大的提升。

1、日常培训工作中的应用

目前，我公司OTS目前主要用于操作员的岗前培训，利用OTS对生产操作人员进行冷态开车、热态开车、正常停车、紧急停车和各种事故处理等针对性培训。通过冷态开车、热态开车、正常停车、紧急停车的培训，使生产操作人员对操作过程的理解更加深入，有效提高了生产操作人员的基本操作能力。通过各种事故处理的培训，使操作人员熟练掌握常见事故的处理能力，减少了突发性事故和误操作及非正常停工。通过仿真培训，可以方便地使操作人员掌握不同岗位的生产运行操作技能，培养全面操作人才，达到一人适合多个岗位的生产操作要求，提升操作人员的全面生产操作技能。自仿真教室投用以来，我公司对全厂700多名生产操作人员进行了系统仿真培训，累计完成了约80000学时，有效提高了生产操作人员的整体操作水平。

2、生产准备调考工作中的应用

现阶段我公司正由基建工作为中心逐步转变为基建、生产两方面同时进行，操作人员培训工作与效果检验就尤为重要，我公司利用OTS对生产操作人员进行每周一次的随机调考，检验培训质量，同时调考结果与各分厂考核情况挂钩。截至目前，仿真调考600余人，仿真调考合格率100%，优秀率90%，这样不但有效的检验了培训效果，更能以考促学，提高生产岗位操作人员技术素质，为装置的顺利开车保驾护航。

表1 不同培训方式费用对比

3、选拔高技能人才，为优化操作及技术改进提供平台

OTS是操作人员技能提升和考核鉴定的现代化工具，除日常培训及调考外，还可进行技能鉴考试、竞赛等，选拔高技能人才。同时，在仿真软件上，操作人员可以逐步探索研究为生产装置的优化操作和技术改进提供指导，做到节能降耗，优化生产的在线实时模拟优化，从而对工艺运行过程进行研究，为装置生产运行提供指导和技术改造提供参考。

因此，通过仿真培训，不但能使操作员熟悉系统设备组成、设备工作原理，掌握多种工况下开车、停车和维护正常运行的操作，提高异常事故状态下应急处理技能，更是企业操作人员技能提升和考核鉴定的现代化工具，为企业选拔高技能人才提供有效载体，为优化操作及技术改进提供广阔平台。

五、经济和社会效益分析

1、经济效益分析

以我公司为例，大唐国际阜新煤制天然气项目是新建项目，共招学生719人，根据项目进展情况，安排这些学生分别赴工艺相近的化工厂开展实习，为保证学习效果，计划新进厂学生实习时间为18个月。OTS投入使用后，大大缩短了外出培训的时间，节省了培训费用，具体情况见表1。

根据表1所示，原计划传统外出培训时间为18个月，需资金约1553.04万元，实际2010年前入厂的新员工就是按照这个计划执行的。在实施外出培训与仿真培训相结合的培训方式后，将外出培训时间缩短为6个月，显著降低了培训费，并且培训效果更好。

此外，据国外资料统计，在仿真培训系统上进行针对性操作训练，可以使操作工人在数周之内取得现场二至五年才能取得的经验。同时缩短装置开车时间，提高开车成功率。提高对事故的预判及处理能力。通过仿真培训，大大提高了操作与控制水平，降低操作人员的劳动强度，从而保证装置安、稳、长、满、优运行，间接产生巨大效益。每减少一次事故或停车所造成的损失都是企业的经济效益体现。

2、社会效益

（1）对员工进行培训，增强了开好新装置的信心

传统的技能培训方法是到其它厂家进行同类装置的学习，但是由于学习单位由生产任务，通常不能让学员上岗全面操作训练，通常是“眼看手勿动”。因而，如何进行系统的操作，掌握开车的全过程，尤其是出现事故及突发事件如何处理，有的学员感到心中无数，心理压力较大。此装置仿真培训系统投用后，给学员创造了一个与现场逼真的训练场所，各岗位相互配合，进行反复的开停车训练，使学员们对系统的开停车做到了心中有数，增强了开好装置的信心。

（2）提高员工的学习热情，增强员工的主人翁责任感

仿真培训系统是高科技的产物，集工艺、自控与计算机技术于一体，置身仿真室，犹如置身于装置中的控制现场。使得学员学有劲头，干有奔头，大大激发了学员的求知欲望和学习热情。过去操作人员实行单岗位操作，工人长期从事比较单调的工作，枯燥无味，容易对工作丧失兴趣，工作责任心逐渐下降。在仿真培训系统上对他们进行多岗位的系统培训，使员工学到了新知识，丰富了工作内容，了解了整个装置的生产工艺过程及特点，懂得了所在岗位在整个装置的重要性。这样，工作责任心明显增强了，树立了主人翁的责任感。

（3）仿真培训消除了传统的培训方法的不足

传统的培训方法就是采用师傅带徒弟或者老师课堂讲解的方法，存在着培训时间长，培训效果受师傅水平限制及培训费用较高的缺点。由于刚开始不熟悉，必须在实际生产装置上进行试操作，难免会造成生产工艺过程的波动，影响生产及安全，使生产效益受到影响，并且需经过较长时间才能独立上岗。

而仿真培训则可以避免这些弊端。首先，由于仿真培训有统一的培训大纲，由计算机软件设定了培训要求，因此对每一个培训人员要求一样。其次，仿真培训使操作人员有身临其境之感，如同在真实装置操作。仿真培训系统还可以让培训人员反复操作，反复训练，消除初临实际操作的胆怯心理，一直达到熟练掌握为止，加快了培训进度。

（4）仿真培训大大提高了学员的预防和处理事故的能力

仿真培训系统具有故障设置的功能，可以对学员进行反复的排除故障的训练，使学员熟练掌握防止与处理事故的技能，避免重大事故与非计划停车的发生，从而保证装置的安全平稳运行，克服重大事故带来的对环境的污染及各种负面效应，取得很好的社会效益。

（5）通过仿真实验来指导装置生产

根据生产需求在仿真系统上进行装置动态实验与研究，进而指导装置生产操作的优化或提供技术改造方案建议。

（6）开放仿真培训系统，加强对外联系与技术交流

本项目仿真培训系统除为本企业的生产与科研服务之外，还可对国内煤化工行业进行开放，接待外单位人员进行仿真培训，从而加强了与国内同行的技术交流，促进相互了解与共同发展，为煤化工企业和社会做出更大的贡献。

结论

将操作员仿真培训系统应用于我公司工艺技术人员、操作人员的专业培训工作，使受训人员深入理解工艺机理、熟悉操作、预见事故、增长经验。作为辽宁省首套煤制天然气仿真培训系统，大唐阜新煤制天然气操作员培训系统是一次积极尝试，本项目分装置与整体流程培训相结合的模式使受训人员能够从局部到全局把握工艺，短时间内熟悉工艺流程、熟练DCS操作、实践ESD系统，做到对流程系统相互影响的深刻把握。同时，采用了仿真培训系统，为我公司节约了大笔外出培训费用，取得了良好的经济和社会效益。

[1]吴重光.化工仿真实指南[M].北京:化学工业出版社,1999.

[2]赵刚.化工仿真实训指导 [M].北京：化学工业出版社，1996.

[3]马四朋.化工原理课程计算机训练的教学研究与实践[J].化工高等教育，2001（2）：47-49

[4]李士雨.化工仿真实习教学改革的研究与实践 [J].化工高等教育，2003（2）：49-52

[5]吴重光等，我国石油化工仿真技术20年成就与发展[J].系统仿真学报，2009,21,6689-6696.