尼龙化工智慧工厂仿真基地建设
平顶山工业职业技术学院
一、工作背景
随着大数据、互联网+、智慧工厂等信息化的高速发展，化工企业依据其自身特点，在工艺流程优化、生产自动控制、仪表检测与控制等方面，都在进行不断的常识和改进，衍生出了智慧化工这一新方向。
高职院校教育教学改革也在信息化的大背景下，不断充分融合信息技术，大数据、互联网+等元素的加入，也使得教学手段、教学资源、培养方式等产生了颠覆式的改变。学校在培养专业人才的同时，要和企业近距离的贴合才能让培养出来的学生收到企业的欢迎和认可。借助于校企深度融合的人才培养模式，学校在教学过程中结合企业需求，尽可能多的融入企业元素，理论结合企业实际，从而达到提升培养质量的目的。
校企深度融合的培养理念加上智慧化工，催生出了智慧工厂集成创新中心的产生。本项目的建设，从人才培养、企业需求、技术研发等诸多方面开辟了新的思路，为国内化工专业的校企深度融合的人才培养模式提供了具有开拓性的示范。
（一）尼龙化工行业现状
《河南省尼龙新材料产业发展三年行动计划》提出，要在平顶山市打造中国尼龙城，形成技术规模一流的尼龙新材料产业基地。中国平煤神马集团是亚洲最大的尼龙化工产品生产基地，尼龙产业已横跨化工、化纤两大行业。依托集团煤焦化产业平台的原料优势，采用国内外先进的工艺技术，逐步打造出“全球最完整、技术含量最高、循环经济特征最明显”的煤基尼龙化工产业链。
（二）实践教学及培训现状
化工学院已形成了认知实习，激发兴趣——基本训练，打好基础——仿真培训，模拟体验——大赛锤炼，技能集成——理实合一，知技融通——顶岗实习，能力总成为特征的实践教学结构体系。
根据专业人才培养目标，以综合职业能力培养为本位，在人才培养方案中对理论和实践教学进行系统化设计与安排，构建了“企业生产现场认识实习，化工专业基本技能训练、校内仿真模拟实训、大赛锤炼、职业技能综合训练、顶岗实习”为特征的实践教学结构体系，遵照学生职业能力培养的基本规律，配合能力递进的人才培养模式，适时安排和组织实习实训项目。以达到基本知识学习和操作技能训练的完美结合，形成了从“基础能力——核心能力——拓展能力——创新能力——综合职业能力”递进培养的路径。
（三）解决的主要问题
1.现有实训模式无法满足化工企业对智能控制人才要求的问题
目前仿真工厂的实训模式能够满足化工企业对一线中控岗位和现场巡检岗位的人才需求，但是缺乏智能控制相关内容的实训内容，智慧工厂集成创新中心的投入使用将弥补这一不足。
2.实训装置无法与企业智慧工厂控制体系对接的问题
现有实训装置多为独立运行、储存数据，无法实现对整个实训基地的智能化管控，智慧工厂集成创新中心的使用将汇集实训基地所有设备的运行及监测数据，对接企业智慧工厂控制体系。
3.实训安全教育无法实现真实体验的问题
通过声光报警、机器人巡检将安全教育融入到实训全过程，真实体验安全对生产的影响。
二、工作举措
（一）集成创新中心建设目标
1.实现了基地全过程智能化操控
实现尼龙化工产品生命周期全过程的智能操作模式，学生（学员）可以“真”进厂，“真”实训，“真”跟岗，“真”顶岗，将专业链建在企业产业链上。
2.建立尼龙化工智慧工厂仿真基地
建立与集团企业统一标准规范体系的工业互联网安全生产信息共享平台，融合GIS空间地理信息、大数据分析、移动互联等新技术，实现安全生产信息共享、业务协同、风险预警、安全诊断、大数据挖掘分析、科学决策等功能集成应用服务，实现了与集团调度中心各化工企业生产信息共享，突破了地域、时间、校企间的界限，真正实现化零为整、由散到聚、统筹全局的一体化教学培训模式，拓展了培训功能，提高了培训效果。
3.研发了智慧化工虚拟仿真培训系统
该系统主要由三个典型的、有代表性的有较强适应性的流程级、规模化虚拟实训工厂（甲醇、甲苯、环己酮），三个中心（智慧管控中心、安全培训中心、分析检验中心），组成，形成“三分厂+三中心”的整体结构。每个部分均由相应的软、硬件组成，由指挥中心统一进行控制管理。解决了化工企业大型设备操作、维护、故障处理等实训难，安全隐患大的问题。
4.建成化工专业资源库，108项学习资源包
联合行业、职教集团、中国平煤神马集团共同开发培训课程体系，根据智能化工生产实际，以尼龙化工行业的最新技术为主线，按职业岗位需求将知识点、技能点、职业素养等进行模块化、碎片化处理，设计开发出18项模块化培训包，开发了《化工单元操作技术》、《甲醇生产与运行》、《环己酮仿真工厂》等活页式教材4本。培训针对不同群体可以定制培训包、灵活选择培训周期、培训方式。
1.集成创新中心
2.智慧大屏系统
（1）中控室
中控室55寸3.5MM屏幕。用于显示数据可视化界面、视频监控画面、装置流程图、理论课资料演等。可进行屏幕分割，同时进行多项内容展示。
配置网络解码器，可在同一操作界面下实现视频AV信号、 VGA信号切换、显示、控制功能,可以输入4路VGA信号 和8路AV视频信号同时在大屏幕显示墙上显示出来。
（2）整体架构图：
3.数据可视化平台
（1）智能化工实训基地管控系统
搭建工业互联网平台，实现集成现场各个子系统，打破各个子系统的信息孤岛，实现系统数据联动及关键业务的系统间联动。通过平台对人、机、物的互联，不断进行实时感知和数据收集，借助于数据陆续对生产运营环节进行准确化、有效地控制，在智能化工新工科背景下，建设成“安全、绿色、节能、智能”信息化实训基地。
（2）三维化工现场监控管理系统
通过Web浏览器的方式，在三维场景中可以全方位的了解尼龙化工实训室的实时实训信息，极大的方便了系统的日常使用、故障时的定位和排查，由于系统开发中，采用许多新的技术，集中体现在系统集成能力和人机交互模式的创新，带来了管理模式的创新，实现了多责任的协同管理。
（3）智能化工工艺管理系统APP
操作指标是内操管理的基础，对应着生产过程中不同工艺指标项，可以分别设置安全阈值、优化上下限等参数，起到指标运行超差报警的功效，支撑电子化工艺卡片管理。根据业务逻辑，操作指标分为监控指标、巡检指标和指标状态三项子功能。
生产数据实时监控指对尼龙化工工艺下关键工艺参数监控，可实现工艺台账管理，工艺管理人员可指定数据采集频率，实现班组工艺数据台账。利用四家化工生产厂家提供的历史数据进行现场控制监控场景显示（尼龙化工、尼龙科技、首恒、聚碳、工程塑料），包括现场视频画面的远程实时传输。在四家生产厂家确认同意的情况下采用4G方式进行远程监控部署，生产历史数据有校方提供，并确认主控制系统为浙江中控DCS系统。
4.工业互联网平台
（1）supOS工业互联网平台
期望搭建工业互联网平台，实现集成现场各个子系统，打破各个子系统的信息孤岛，实现全厂系统数据联动及关键业务的系统间联动。通过平台对人、机、物的互联，不断进行实时感知和数据收集，借助于数据陆续对生产运营环节进行准确化、有效地控制，最终实现企业内部状态感知、实时分析、效率提升、科学决策、精准执行。期望通过平台建设，具体达到以下效果：
通过工业互联网建设，逐步实现和推进企业的数字化转型变革，为企业提供云平台，实现系统数据交互标准接口、微服务。
基于工业互联网平台，帮助企业进行智能生产、智能服务、智能运营，实现企业精细化生产管控，实现生产计划、调度、统计、操作与计量管理的业务集成，统一数据源，保证调度与统计的数据一致性;协调各个部门之间的工作，堵塞管理漏洞。
提高全厂的调控管理，减少生产过程人工参与，利用系统实现生产、物料的统一管理，让信息传递更及时，同时利用IT技术实现完整的信息记录周期档案管理。
通过与全厂各种系统的集成，及时获取已采集设备的实时生产数据，将这些生产数据进行需求分析，从而进一步提高生产过程的透明度。
（2）能源管理系统APP
可以实现能耗监测、能源基本信息显示、能源统计分析以及企业能源横向对标分析。
（3）环保在线监测APP
环保实时监控主要涉及对各监测点的基本信息和实时动态，包括排口信息、治污设施信息、电子档案等基本信息以及各监测点的监测视频。包括水环境质量实时监测和大气环境质量实时监测两块内容，实时获取周边水质和空气质量状况。通过对水环境质量、大气环境质量实时监测，并形成相应的趋势图表。
5.远程设备监控系统
（1）网络视频监控系统
该系统包括视频前端系统、传输网络、监控中心和应用管理平台四部分内容，视频存储、视频解码拼控和大屏显示等内容在监控中心部分进行设计。
（2）设备巡检APP
支持系统化管理巡检，机器人巡检或者人工巡检可通过巡检路线、巡检计划时段、巡检项目规范巡检业务流程，形成巡检-异常-维修的闭环管理。
6.智能数据采集网关
对所管控的19台实训装置进行数据采集，并上传平台，可在网页端或者pad APP端进行查看。
三、工作成效
（1）建设一套国内先进的尼龙化工核心工艺控制操作系统，用于化工专业尼龙化工综合技能实训。
（2）基于工业4.0建设国内先进SUPOS工业操作系统，建设国内先进智能化工实训基地监控管理系统（智慧实训管控一体化平台）。
（3）建设国内领先智能化工工艺管理系统（国内首家尼龙化工智慧工厂），包含三维化工现场监控管理系统、化工生产数据实时显示、化工企业实时生产场景显示、化工设备管理、能源管理、环保管理智能化监控管理、智能设备巡检系统、智慧消防管理系统。
（4）基于智慧实训管控一体化平台和智慧工厂探索尼龙化工实训教学的新模式。
（5）针对《化工仪表与智能控制》的教学要求，结合智慧工厂集成创新中心，出版活页式工作手册教材一本。
（6）尼龙化工实训教学新模式推广至周边化工企业培训。
智慧工厂集成创新中心的投入使用可以满足应用化工技术、煤化工技术、高分子材料智能制造技术三个高职专业以及化学工程与工艺本科专业的化工仪表与智能控制课程教学，年受益学生数200人。同时可以应用至周边化工企业培训，年受益职工500人。尼龙化工实训教学新模式可以推广至兄弟院校及化工企业，年受益人数1000人。
四、工作经验
依托尼龙化工智慧工厂仿真基地产教融合平台，立足服务化工企业智能控制领域，以满足区域化工智能控制人才需求为出发点，融入职业岗位能力要求，完善实训教学体系，实施人才质量多元评价，改革教学模式，促进专业人才培养模式改革，最终提升人才培养质量。
智慧工厂集成创新中心的投入使用可以满足应用化工技术、煤化工技术、高分子材料智能制造技术三个高职专业以及化学工程与工艺本科专业的化工仪表与智能控制课程教学。同时，可以大大提升学校在社会服务方面的作用，可以服务于周边化工企业从业人员生产技能相关培训和技术研发。尼龙化工实训教学新模式可以推广至兄弟院校及化工企业，产生广泛的影响。
