硝化棉虚拟生产操作培训系统

操作员仿真培训系统(OTS)在化肥装置的应用王晓平;粟升;皮亿蛟【摘要】@@ 操作员仿真培训系统(Operator Training System 以下简称OTS)主要用于操作员的岗前培训,同时还可用于对工艺装备设计的复核以及对DCS/ESD 组态的检查.OTS可以调用实际生产中的实时数据作为模拟工况,且对工厂操作无任何风险.通过OTS,还可以开展优化生产操作的研究,开展控制系统的分析.【期刊名称】《化肥设计》【年(卷),期】2011(049)002【总页数】2页(P43-44)【作者】王晓平;粟升;皮亿蛟【作者单位】中石油塔里木油田石化分公司,新疆库尔勒841000;中石油塔里木油田石化分公司,新疆库尔勒841000;中石油塔里木油田石化分公司,新疆库尔勒841000【正文语种】中文【中图分类】TQ113.251操作员仿真培训系统(Operator Training System以下简称OTS)主要用于操作员的岗前培训,同时还可用于对工艺装备设计的复核以及对DCS/ESD组态的检查。

OTS可以调用实际生产中的实时数据作为模拟工况,且对工厂操作无任何风险。

通过OTS,还可以开展优化生产操作的研究,开展控制系统的分析。

中石油塔里木油田石化分公司新建的45万t/a合成氨装置和80万t/a尿素装置的仿真系统(OTS)由英维思·上海福克斯波罗有限公司提供基础设计、软/硬件供货、项目管理和工程实施。

笔者以下介绍其应用情况。

该公司45万t/a合成氨装置采用丹麦托普索合成氨工艺。

采用OTS实施模拟培训的主要工艺过程如下。

(1)加氢脱硫(包括原料气压缩机和透平)。

(2)蒸汽转化单元主要设备有一段转化炉(带废热段,240根炉管和360个烧嘴,简化为8个炉管和12个烧嘴进行模拟)、二次转化炉、空气压缩机。

(3)对流段热能回收。

(4)一氧化碳变换主要设备为高温变换炉和低温变换炉。

(5)脱碳单元采用活化MDEA工艺脱除二氧化碳。

第５７卷　第１期２０２１年１月石　油　化　工　自　动　化ＡＵＴＯＭＡＴＩＯＮＩＮＰＥＴＲＯ ＣＨＥＭＩＣＡＬＩＮＤＵＳＴＲＹＶｏｌ．５７，Ｎｏ．１Ｊａｎ，２０２１稿件收到日期：２０２００８０３，修改稿收到日期：２０２０１０３０。

作者简介：陈鑫（１９６９—），男，辽宁沈阳人，１９９０年毕业于青岛化工学院（现青岛科技大学）自动化与仪表专业，２００６年毕业于华东理工大学控制工程专业，获工程硕士学位，现就职于中国石化青岛炼油化工有限责任公司，从事自动控制与仪表管理，任高级工程师。

安全生产操作培训系统在炼化厂中的应用陈鑫１，张晓１，戴维２（１．中国石化青岛炼油化工有限责任公司，山东青岛２６６５００；２．西门子（中国）有限公司，上海２０００３０）摘要：由于炼化过程具有高温高压、易燃易爆、有毒有害等风险，一旦事故发生，危害较大，因此对炼化行业的员工进行操作培训十分重要。

基于实际工艺流程，采用西门子ＳＩＭＩＴ自动化仿真软件和ＡｓｐｅｎＨｙｓｙｓ工艺仿真软件建立了一套集成的操作培训系统（ＯＴＳ），该系统具有效果逼真、危险性低和培训方式灵活等特点，通过具体应用，验证了该系统的良好应用价值。

关键词：操作培训系统；炼化过程；仿真；数字化双胞胎中图分类号：ＴＰ２７３ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００７７３２４（２０２１）０１００２５０３犃狆狆犾犻犮犪狋犻狅狀狅犳犛犪犳犲犘狉狅犱狌犮狋犻狅狀犗狆犲狉犪狋犻狅狀犜狉犪犻狀犻狀犵犛狔狊狋犲犿犻狀犚犲犳犻狀犲狉狔犪狀犱犆犺犲犿犻犮犪犾犘犾犪狀狋ＣｈｅｎＸｉｎ１，ＺｈａｎｇＸｉａｏ１，ＤａｉＷｅｉ２（１．ＳｉｎｏｐｅｃＱｉｎｇｄａｏＲｅｆｉｎｉｎｇ＆ＣｈｅｍｉｃａｌＣｏ．Ｌｔｄ．，Ｑｉｎｇｄａｏ，２６６５００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｓｉｅｍｅｎｓ（Ｃｈｉｎａ）Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｓｈａｎｇｈａｉ，２００３００，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋狊：Ｔｈｅｒｅｆｉｎｉｎｇａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓｉｓｗｉｔｈｔｈｅｒｉｓｋｓｏｆｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｈｉｇｈｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｃｏｍｂｕｓｔｉｂｌｅａｎｄｅｘｐｌｏｓｉｖｅ，ｐｏｉｓｏｎｏｕｓａｎｄｈａｒｍｆｕｌ．Ｏｎｃｅｔｈｅａｃｃｉｄｅｎｔｏｃｃｕｒｓ，ｔｈｅｈａｚａｒｄｉｓｌａｒｇｅｒ．Ｉｔｉｓｖｅｒｙｉｍｐｏｒｔａｎｔｔｏｃｏｎｄｕｃｔｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｒａｉｎｉｎｇｆｏｒｔｈｅｓｔａｆｆｓｗｏｒｋｉｎｇｉｎｒｅｆｉｎｉｎｇａｎｄｃｈｅｍｉｃａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ｂａｓｅｄｏｎａｃｔｕａｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐｒｏｃｅｓｓ，ａｓｅｔｏｆｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ（ＯＴＳ）ｉｓｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄｂｙｕｓｉｎｇＳｉｅｍｅｎｓＳＩＭＩＴａｕｔｏｍａｔｉｃｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅａｎｄＡｓｐｅｎＨｙｓｙｓｐｒｏｃｅｓｓｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｏｆｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｄｉｓｔｉｎｃｔｌｙｒｅｓｕｌｔ，ｌｏｗｄａｎｇｅｒｏｕｓｎｅｓｓａｎｄｆｌｅｘｉｂｌｅｔｒａｉｎｉｎｇｍｅｔｈｏｄ．Ｔｈｒｏｕｇｈｓｐｅｃｉｆｉｃａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，ｉｔｉｓｖｅｒｉｆｉｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｙｓｔｅｍｉｓｏｆｖｅｒｙｇｏｏｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｖａｌｕｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｏｐｅｒａｔｉｏｎｔｒａｉｎｉｎｇｓｙｓｔｅｍ；ｒｅｆｉｎｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ；ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ；ｄｉｇｉｔａｌｔｗｉｎｓ 炼化行业是国民经济重要支柱产业之一，由于炼化过程具有高温高压、易燃易爆、有毒有害等风险，一旦发生事故，危害程度较大，为此对炼化行业的员工进行操作培训十分重要。

操作员培训系统
流程工业所面临的安全问题：
提高操作员在开车、停车、故障、装置事故等情况下的正确操作能力是减少事故发生、降低事故损失成为当务之急。

操作员仿真培训系统（OTS ）是公认的解决上述问题的最理想的方案！ 操作员培训系统介绍：
操作员培训系统（Operator Training System, OTS ）的核心是仿真模拟技术，即在计算机上仿真模拟化工/石化/炼油等行业各流程的真实生产过程，建立对应的“虚拟工厂”，包含其生产过程及其控制逻辑。

在此基础上，实现对工厂过程和控制逻辑的模拟、调整和培训。

这种仿真模拟技术的作用可以用如下图所示。

全球每年因化工事故造
成的损失约4000亿元
中国化工企业年均发生1000余次化工安全事故 直接经济损失300亿元 造成事故的原因，有75％是由于人员的误操作引起
生产安全 人员安全 操作安全
仿真模拟技术可以帮助工厂：
1）情景培训，特别是对故障情景
2）验证参数调整对工艺带来的影响
3）工艺学习
4）先进控制、优化器的辅助设计
操作员培训系统有三方参与者：操作员（操作员站）、教师（教师站）和“虚拟工厂”。

其应该方式是：“虚拟工厂”可接收来自教师站的各种故障和操作指令，并将其产生的流程变化反映到操作员站上，以此形成对操作员的培训和考评。

其应用模式如下：。

OTS操作员仿真培训系统介绍1、操作员培训仿真系统的需求产生作为迅速发展崛起的流程工业生产大国，中国的工业发展和产品产量已居世界前列，像是流程工业所涉及的石油、天然气、化工、钢铁、有色、建材、造纸等典型行业，在国际上具有举足轻重的地位。

化工、石化类型的生产企业，常常具有连续操作、设备密集、高温易蚀、易燃易爆、有毒有害等特点，而往往由于企业对安全方面的重视程度问题，容易引发各类化工企业安全事故。

何为OTS?OTS:Operator Training System, 即操作员培训系统，其核心是仿真模拟技术，即在计算机上仿真模拟化工/石化/炼油等行业各流程的真实生产过程，建立对应的“虚拟工厂”，包含其生产过程及其控制逻辑。

在此基础上，实现对工厂过程和控制逻辑的模拟、调整和培训。

这种仿真模拟技术可逼真地模拟工厂的开车、停车、正常运行和各种事故过程的现象和操作，是生产装置操作工培训和工艺方案研究的高效手段。

为何需要OTS？流程工业面临着几大问题：人员安全：全球每年因化工事故造成的损失约4000亿元；生产安全：全球每年因化工事故造成的损失约4000亿元；操作安全：造成事故的原因，有75％是由于人员的误操作引起。

如果能够提高工厂内的操作员的安全意识，并且在开车、停车、故障、装置事故应急等各种情景下，能够迅速做出正确处理反应，则可以大大减少安全事故的发生概率，并减少事故带来的经济损失和人员伤亡。

2、操作员培训系统发展历程操作员培训系统（OTS，Operator Training System）起源于计算机流程模拟技术的发展。

计算机流程模拟的第一代系统始于1958年，研发者为美国凯洛格公司、休斯顿大学和普渡大学，第一代系统尝试采用数学建模方法对特定流程进行模拟。

第二代系统始于1980年代的孟山都、布朗、洛克格、埃克森、模拟科学等公司的研究，第二代系统在数据库、数学模型以及解算策略等方面都有较大的提高。

第三代系统始于1990年代，除了具有完善的数据库系统、复杂而精确的数学模型外，还具有设备计算、经济评价、工况分析、优化等功能，它的研发者就是目前国内所熟悉的艾斯本技术（产品Aspen Plus）、英维思（产品SimSci）、霍尼韦尔（产品UniSim）和横河（产品OmegaLand）。

生产仿真培训系统方案近年来，随着科技的不断进步和工业的快速发展，生产仿真培训系统在许多行业中变得越来越重要。

生产仿真培训系统是一种通过模拟真实生产线和工艺过程来培训员工的工具。

它可以帮助员工学习并掌握生产流程，提高工作效率，降低错误率，并且可以有效减少事故发生的可能性。

在本文中，将提出一个生产仿真培训系统方案，以帮助企业实现培训目标。

首先，生产仿真培训系统需要具备一套高度可视化的工具，以展示真实生产线的场景和过程。

这可以通过使用虚拟现实（VR）技术来实现。

利用VR技术，员工可以身临其境地接触到真实的生产环境，感受到真实的工作压力和挑战。

在虚拟环境中，员工可以学习如何操作设备、流程控制和监控，并学习如何应对生产线上的各种问题和突发情况。

其次，生产仿真培训系统需要有一个交互式的学习界面，以方便员工与系统进行互动。

通过与系统互动，员工可以根据自己的实际需求和进度，自由选择所需培训课程和学习内容。

在学习过程中，系统可以提供实时的反馈和指导，帮助员工纠正错误和改进工作技能。

此外，系统还应提供练习和考核的机会，以帮助员工巩固所学知识和技能。

另外，生产仿真培训系统还需要与真实的生产线和设备进行集成，以提供更真实和实用的培训体验。

通过与真实设备进行互联，系统可以模拟不同的操作场景和生产过程，帮助员工熟悉和掌握实际工作中可能遇到的各种情况。

此外，系统还可以对员工的操作进行实时监控和分析，以评估员工的工作效率和技能水平，并提供针对性的反馈和改进建议。

最后，生产仿真培训系统还应具备数据收集和分析功能，以帮助企业了解员工的培训情况和进步。

通过收集和分析培训数据，企业可以评估培训的有效性和员工的学习成果，并及时调整培训方案和内容，以提高培训效果。

此外，企业还可以利用数据分析结果来预测员工的培训需求和发展方向，以制定更优化的培训计划和战略。

综上所述，生产仿真培训系统是一个重要的培训工具，可帮助企业提高员工的工作效率和技能水平。

药品生产GMP虚拟实训仿真平台软件一、软件技术与功能1›平台技术：1.1服务器端通讯采用WCF技术。

1.2客户端研发采用C#.net以Framework4.0框架开发。

2、教学功能要求：2.1产品设计：依据2010版药品生产管理规范（GMP）设计。

2.2产品原型：依据实际车间生产工艺构建虚拟实训生产车间。

2.3任务手册：依据岗位SOP设计任务列表，共设置“领取文件”、“生产前检查”、“生产加工”、“清场检查”、“离开车间”等7个任务步骤。

2.4角色瞬移：响应于用户在全局导航地图上的点击，瞬间移动角色到指定的车间场景内，并使角色根据不同洁净区等级更换对应的洁净服；2.5服装要求：根据不同洁净区级别设计对应的洁净服。

2.6课程管理要求：校内机房教学与在线网络平台教学应能保持一致，提供1年教师权限，教师可以任意选择软件内容模块，组合成在线课程，每门课程至少可以包含软件内容模块10个以上，同一位教师至少可以同时开设5门课程，教师每次自主操作开设课程的时间应能在5分钟内完成。

2.7▲组卷考核要求：教师应能从题库中选择单选题、多选题、仿真操作题混编成试卷，并随时控制试卷的考核时长，每位教师可以管理5份以上的试卷。

（提供功能截图证明）2.8教学资源管理要求：教师可自主编辑在线资源的名称、资源标签、资源介绍、资源封面，可上传、发布、编辑在线资源。

支持上传内存在0-600M的单个文件，支持图片、MP3、MP4、office,加密3D互动程序等多种文件格式。

2.9课堂教学要求：教师可通过超链接方式将本项目包含的三维动画、三维仿真、教学视频，自主嵌入PPT中。

（需提供现场演示）。

3.0★对应PC单机版加密狗的教师端线上资源库账号，资源库包含有药学各专业学科内容资源，资源类型包含：图片、视频、动画、虚拟仿真交互操作等，资源数量＞5000个（提供功能截图证明）二、软件模块：知识点模块1、GMP基础讲解知识点部分该知识点模块必须以图片和文字的形式进行介绍，包含以下内容在内的不少于10个模块、不少于100篇的讲解文件：11GMP简介包含:GMP发展史、2010版GMP简介;1.2厂房、设施与设备包含：厂址选择和厂区总体布局，洁净室的装饰施工；1.3HVAC系统设计与管理包含：HVAC简介、空调机组、风管、洁净室URS（用户需求）；1.4设备管理包含：制药设备材料简介、制药设备常用机构、压力容器、管件与阀门、设备的选择、设备保养维护与维修基础、设备的防污染措施、校准；1.5人员管理包含：相关人员配备与基本素质要求、人员卫生管理；1.6物料管理包含：物料供应商管理、物料标识、物料的入库与验收、制药车间的物料流转与控制、药品的包装材料标签与说明书管理；1.7制药用水包含：制药用水概述、纯化水生产技术、注射用水生产技术、制药用水系统的日常在线监控间隙监控及取样分析1.8制药企业的文件管理包含：药品生产文件的基本类型认知、文件的编制、制药企业文件的执行与管理、文件的修订与废除、文件管理系统的自检；1.9生产管理包含：生产管理概述、生产系统的运行管理；1.10质量控制与保证包含：实验室管理、变更管理、风险管理。

专业服务，创造价值操作员培训仿真系统（OTS）解决方案浙江中控技术股份有限公司1 OTS概念1.1 OTS的概念OTS：Operator Training Simulator，即操作员培训仿真系统，可逼真地模拟工厂的开车、停车、正常运行和各种事故过程的现象和操作，是生产装置操作工培训和工艺方案研究的高效手段。

图1 真实装置与OTS的对比1.2 OTS的意义1.2.1 生产培训应用OTS可模拟各种生产状况（开工、停工、操作异常、设备故障、紧急状况、正常操作、改方案操作等）对操作员进行操作培训，能够帮助您： 缩短开车、停车时间；提高安全性；减少环境不确定性影响；延长装置连续生产时间；提高操作员的知识水平和技术水平；降低产品不合格率；评估操作员的培训情况和操作能力。

图2 OTS对于操作员培训的意义1.2.2 生产中的深度应用除了生产培训的应用外，OTS还可作为公用工具，供操作员、工艺工程师、控制工程师进行报警管理、工艺、控制等方面的研究，具体应用有： 检验设计的合理性；测试、验证装置的安全性；进行控制回路整定与控制算法的验证，OTS上的控制回路整定结果与控制算法可以直接应用于实际的控制器；可以单独设置、测试、检验开工、停工、生产方案切换及紧急工况处理预案，还可以用来测试设备故障时的应变程序。

2解决方案简介2.1 特点中控的操作员培训仿真系统（OTS）解决方案有以下特点：与真实监控完全一致的操作体验：突破传统的仿DCS组态模式，基于中控成熟的DCS技术和领先的虚拟DCS技术，使用真正的DCS组态及监控软件，使现场DCS组态与OTS控制组态可互换更新，让工艺优化与先进的控制策略无缝链接，实现与现场一致的操作体验。

图3 与真实现场完全一致的操作体验先进的模型开发工具：结合国内先进的仿真模型开发软件和具有国际先进水平的流程模拟软件，使工艺模型更精确。

经验丰富的实施人员：拥有上百名行业专家、自控专家，丰富的方案优化、模型开发、现场实施经验。

药品生产GMP虚拟实训仿真系统药品生产GMP虚拟实训仿真系统药品生产GMP虚拟实训仿真系统是针对药学相关专业实践教学需求，研发的一款实训仿真软件，该平台的构建以药品生产实践操作为主线，将2010新版药品生产管理规范（GMP）作为知识依据，采用3D技术，结合现代药物制剂生产工艺、药物制剂设备、岗位标准化操作SOP、药品生产过程质量控制以及车间管理等内容，使用游戏元素和模式，以严肃游戏的形式吸引学生参与进来，弥补教学脱离实际生产的弊端，提高学生对药品实际生产的认识和理解。

1、平台构架该仿真系统以阿司匹林片剂生产线、阿司匹林胶囊生产线、对乙酰氨基酚注射液生产线的生产工艺为基础，加入了制药用水系统以及空气净化系统等药品生产辅助单元，以掌握生产前检查、设备标准操作、清场等岗位规程为训练目标，在各个环节的操作上架设质量控制点击考评标准。

2、知识讲解该模块借助文字、图片、flash、三维模型、音频、视频等形式，对药品生产质量管理规范GMP相关知识静心讲解。

如：厂房设计、人员要求、生产岗位质量控制点等，通过多媒体形式，系统完整的讲解阐述，并上学生在充满趣味的切身体验中，直观深入的掌握相关理论和知识。

3、药品生产辅助单元该单元包含制药用水系统、空气净化系统等内容。

通过二维、三维、透视、平面图等手段，将复杂的药品生产辅助工程进行解刨讲解，解决了教师实训教学中诸多难题。

4、药品生产工艺实训仿真以阿司匹林片剂生产线、阿司匹林胶囊生产线、对乙酰氨基酚注射液两类药物的三种剂型为中心，包含至少30个主要生产岗位，对其实际生产过程进行虚拟仿真。

学生可通过第一人或第三人角色来扮演生产人员，增强模拟操作的真实感，提高学生的动手操作能力和学习兴趣。

5、教学反馈该平台设有考试模块，教师可以通过选择知识点和特定任务仿真题等形式自主组合题库、拟定试卷、发布考试，学生在线进行学习、练习和答题。

该平台一方面可以帮助教师完成对学生考核，另一方面，根据学生知识的掌握情况，可以帮助教师在教学中对知识点进行有的放矢地加强和完善。

化工过程的模拟培训系统
许正宇
【期刊名称】《化工进展》
【年(卷),期】1996(000)003
【摘要】化工厂操作工用的动态模拟培训系统是丙化化工企业常用的提高员工素质的手段。

本文从基本概念，作用功能，模型算法及当前发展趋势等方面做了综合评述。

【总页数】5页(P56-60)
【作者】许正宇
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TQ02
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5.计算机自动测量和仿真模拟系统在化工过程的研究——评《计算机辅助化工制图与设计》 [J], 刘旭健
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