李登超　任漢恩　霍峰

摘 要：目前軋鋼企業(yè)訓練軋鋼操作工主要是依靠有經驗的操作工通過傳、幫、帶的培訓方式對新工人進行在線的訓練和指導。然而隨著對鋼板軋制產量及質量要求的不斷提高，這種原有的在線培訓方式也愈加顯露出其局限性，如培訓周期長、易造成經濟損失等。因此，搭建一個離線實時模擬訓練軋鋼操作工的仿真平臺，使操作工在不影響實際生產的情況下進行訓練活動是十分必要的。本文借助大型熱連軋生產虛擬仿真實訓系統(tǒng)，實現了教學做一體化教學，提高了教學效率。

關鍵詞：虛擬仿真 實訓 熱連軋 項目 教學

1、大型熱連軋生產線虛擬仿真實訓系統(tǒng)開發(fā)背景和特點

目前軋鋼企業(yè)訓練軋鋼操作工主要是依靠有經驗的操作工通過傳、幫、帶的培訓方式對新工人進行在線的訓練和指導。然而隨著對鋼板軋制產量及質量要求的不斷提高，這種原有的在線培訓方式也愈加顯露出其局限性，如培訓周期長、易造成經濟損失等。此外，在軋制節(jié)奏緊張的情況下，新操作工更是鮮有上操作臺操作的機會，從而導致操作技能難以快速提高。由于軋鋼生產線長，設備投資大，運轉需要的水、電、氣消耗大，潛在危險因素多，大多數高校無力建設，更無法維持其運轉。因此，搭建一個離線實時模擬訓練軋鋼操作工的仿真平臺，使操作工在不影響實際生產的情況下進行訓練活動是十分必要的。

虛擬現實是綜合利用計算機圖形學、光電成像技術、傳感技術、計算機仿真、人工智能等多種技術，創(chuàng)建一個逼真的、具有視、聽、觸、嗅、味等多種感知的計算機系統(tǒng)。人們借助各種交互設備沉浸于虛擬環(huán)境之中，與虛擬環(huán)境中的實體進行交互，產生等同于真實物理環(huán)境的體驗和感受。

根據熱連軋工廠開發(fā)的熱連軋生產仿真實訓系統(tǒng)具有以下特點：

（1）系統(tǒng)依托虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通訊等技術。

（2）集工藝、控制技術于一體，構建高度仿真的虛擬實訓環(huán)境和實訓對象。

（3）實現了熱連軋生產線生產工藝操作的實時仿真。

（4）在虛擬環(huán)境中開展實訓，能夠完整的按工藝操作規(guī)程進行操作。

（5）時間上與現場上達到1∶1的配比，擁有完善的操作評價體系及自動打分功能。

（6）能夠完成教學、培訓和崗位技能鑒定任務，可解決學生生產培訓難題。

（7）在涉及高危和極端的環(huán)境、不可及或不可逆的操作，高成本、高消耗、大型或綜合訓練等情況時，提供安全、可靠和經濟的實訓項目。

2、基于虛擬仿真系統(tǒng)的項目化教學

借助虛擬仿真系統(tǒng)，開展大型熱連軋生產線教學做一體化項目化教學成為可能。針對實訓對象和內容，我們編寫了項目活頁教材、實訓指導書和實訓守則，開發(fā)了實訓試題和評分標準。

按照生產流程主要工序的不同，確定以下三個教學性項目：粗軋項目、精軋項目、卷取項目，每個項目按照工作流程分為軋前準備、規(guī)程設定和監(jiān)控操作三個學習性任務。每塊鋼軋制都要經歷以上三個任務。學生通過軋制不同異常狀況的帶鋼，熟悉不同異常狀況的設備操作處理方法。

每個項目的教學過程是：下達任務書→必要的理論知識講授→教師操作示范→學生操作練習，教師輔導→有關問題小組討論，教師點評→理論提升，知識學習→小組活動，教師點評→教師考評。

3、教學效果

基于虛擬仿真系統(tǒng)的項目化教學，學生興趣、主動性大大提高，教學效率大大提高，教師講授卻減少了。

學生在近似工廠情境下學習，自主反復多次上機練習，很快熟悉工廠設備的操作。在基本會設備操作的基礎上，再來學習理論知識，理論知識有了緊密聯系的對象，學生學習理論更有動力，這樣理論知識和實踐知識結合成一體。

4、存在的問題

利用熱連軋生產線虛擬仿真系統(tǒng)軟件，我們開展了項目教學、軋鋼工職業(yè)資格考試、企業(yè)職工技能比賽。通過軟件使用，發(fā)現軟件尚存在一些問題：軋件形狀、尺寸、溫度、顏色變化逼真度低，軋制力能參數變化逼真度低，有些設備動作錯誤，有些自動控制功能、工藝參數顯示欠缺，異常狀況項較少，設備故障項欠缺，評價項目不全。

虛擬仿真不可能與實際完全一致，但通過軟件修改升級，可以提高逼真度。

（作者單位：1.四川機電職業(yè)技術學院 四川攀枝花市 617000 2.山東星科智能科技有限公司 山東濟南市 250200）