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兰州石化职业技术大学 建设智慧仿真工厂,打造专业群智能虚拟仿真实训“高速路”

兰州石化职业技术大学 建设智慧仿真工厂,打造专业群智能虚拟仿真实训“高速路”

在数字化转型与产业升级的时代浪潮中,职业教育实训模式的创新已成为培养高素质技术技能人才的关键。兰州石化职业技术大学深刻把握这一趋势,以“石油化工过程智慧仿真工厂”建设为突破口,成功打造了一条服务于专业群的智能虚拟仿真实训“高速路”。这一典型案例,不仅为石油化工类职业教育提供了可复制的范本,也为其他工科专业实训基地的智能化升级指明了方向。

一、 项目背景与核心理念:应对挑战,前瞻布局

石油化工行业具有生产过程连续、工艺复杂、高危高压、设备昂贵等特点,这使得传统线下实训面临“三高难题”:高风险、高成本、高难度。学生难以深入核心生产区域进行实操,教学与真实生产场景存在脱节。

兰州石化职业技术大学立足于服务国家能源战略和区域经济发展,以“虚实结合、以虚补实、以虚强实”为核心理念,旨在通过建设高度仿真的智慧虚拟工厂,构建一个安全、经济、高效、可重复、可拓展的沉浸式实训环境。其目标不仅仅是模拟单个设备或工段,而是集成整个石化产业链的典型流程,打造一个覆盖“认知、操作、维护、优化、应急”全链条的综合性智能实训平台。

二、 “智慧仿真工厂”的系统构建:集成创新,全景模拟

该项目不是简单的软件堆砌,而是一项复杂的“信息系统集成服务”工程,体现了高度的系统性与集成性。

1. 高度逼真的三维虚拟环境: 基于数字孪生技术,1:1高精度复原了常减压蒸馏、催化裂化、乙烯裂解等典型石油化工生产装置的全貌。从庞大的塔器、反应器到细小的阀门仪表,均实现三维可视化,支持多角度、可拆解的观察与学习。

2. 全流程动态工艺仿真: 内置符合实际物理和化学规律的高保真数学模型,能够实时模拟装置在各种工况下的动态运行状态。学员可以像操作真实DCS(集散控制系统)一样,进行开停车、负荷调整、产品切换等全流程操作,并即时看到工艺参数的变化和对最终产品的影响。

3. 智能教学与考核系统: 系统集成了智能指导、故障设置、自动评分等功能。教师可灵活预设各种生产异常和事故(如管线泄漏、催化剂失活等),训练学员的应急处理能力与安全意识。系统能自动记录学员操作轨迹,进行过程性评价与考核。

4. 多专业协同实训平台: 该平台打破了传统专业壁垒,服务于石油化工技术、自动化技术、设备维修、安全环保等多个专业群。不同专业的学生可以在同一虚拟工厂中扮演不同角色(如工艺员、仪表工、安全员),进行跨专业协同作业演练,培养团队协作与系统思维。

5. 数据互联与云端拓展: 平台具备良好的开放性和扩展性,可与学校现有的教学管理系统、资源库平台进行数据对接,积累实训大数据。支持云端部署与访问,为远程教学、终身学习提供了可能。

三、 “高速路”效应:赋能教学改革的显著成效

这条智能虚拟仿真实训“高速路”的建设,产生了多方面显著效益:

对教学而言: 彻底破解了实训教学的安全困局与成本瓶颈,使“高风险生产实训”变为“常态化安全训练”。教学场景从抽象走向具象,从片面走向系统,极大提升了学生的学习兴趣与理解深度。混合式教学模式得以深入开展,实现了课前虚拟预习、课中虚实联动、课后虚拟复习的全周期覆盖。

对学生而言: 获得了在近乎真实环境中反复演练的机会,专业技能、工程思维和安全规范意识得到扎实锤炼。跨专业协同任务培养了学生的职业沟通与协作能力,使其更符合现代企业对复合型人才的需求。

对教师而言: 提供了强大的教研工具,教师可以基于平台开发新的教学项目、研究优化工艺,实现教学相长,推动了“双师型”教师队伍的能力升级。

对专业与学校而言: 极大地提升了石油化工类专业群的整体实力与品牌影响力,成为招生宣传和校企合作的重要亮点。它作为一座桥梁,紧密对接了行业最新技术标准与发展趋势,使人才培养更贴近产业需求。

四、 经验启示与未来展望

兰州石化职业技术大学的案例启示我们,职业教育实训基地的智能化建设:

  • 必须坚持需求导向,服务专业群发展。 顶层设计应着眼于复合型人才培养,打破专业孤岛。
  • 必须强调系统集成,而非技术拼盘。 要实现硬件、软件、模型、数据、教学内容的有机融合。
  • 必须深化产教融合,内容与产业同步。 仿真模型与实训项目需紧跟企业实际,邀请行业专家深度参与。
  • 必须注重持续运维与内容更新。 建立长效运营机制,确保平台活力与时代同步。

随着人工智能、大数据、VR/AR技术的进一步融合,这条“高速路”将更加智能化、个性化。它有望与真实工厂的实时数据相连,构建“校-企”联动的数字孪生生态,成为企业员工培训、技术革新研发的共享平台,最终形成产、学、研、训、创一体化的高水平职业教育开放基地,为新时代技术技能人才的培养贡献更大力量。

更新时间:2026-01-13 23:08:48

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