杜忠寶+朱世偉+任燕落+尚麗穎

摘 要：輪機模擬器是現(xiàn)代航海教育教學(xué)中的必備設(shè)施，把輪機模擬器投入到教學(xué)研究中，能夠讓學(xué)生可以身臨其境的感受到機艙工作人員在工作中遇到的實際問題。

關(guān)鍵詞：DMS-2012 型輪機模擬器 輪機工程 教學(xué)研究

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展越來越快，船舶自動化程度也隨之越來越高，就需要輪機員有著更高的技術(shù)水平和職業(yè)素養(yǎng)。輪機模擬器是現(xiàn)代航海教育教學(xué)中的必備設(shè)施，它是一種通過仿真硬件及計算機軟件相結(jié)合的方法，把現(xiàn)代船舶機艙的工作情況真實地再現(xiàn)在我們的眼前，并且可以進行各系統(tǒng)的操作、值班和故障檢查與排除等訓(xùn)練的系統(tǒng)。該模擬器的特點是：操作靈活、教學(xué)直觀，使學(xué)生有一種現(xiàn)場感。所以說，輪機模擬器的教學(xué)作為輪機專業(yè)的一種實踐性教學(xué)手段有其特殊的含義。它能使學(xué)生身在實驗室，卻同樣能感受到作為一名機艙工作人員，在機艙備車及航行途中所應(yīng)做的各種工作及面臨的一些問題，通過輪機模擬器的實訓(xùn)可以提高學(xué)生上船的適應(yīng)能力。

我院于2014年引進DMS-2012 型全任務(wù)輪機模擬器，該模擬器是參照《CCS鋼制海船建造與入級規(guī)范》的AUTO-0 標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，以大連船舶重工集團有限公司建造的30萬噸級超大型油輪為母型船，該船于2011年4月份正式交付中遠集團大連遠洋運輸公司使用，船名遠興湖。船體總長330米，寬60米，型寬27.2米，總載重296659噸，船舶時速15節(jié)。該輪在整體設(shè)計、動力裝置和建造工藝等方面均達到了國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進的水平。

1.模擬器的構(gòu)成

大型動態(tài)模擬屏：含燃油系統(tǒng)、滑油系統(tǒng)、冷卻水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)等，可動態(tài)顯示設(shè)備運行狀態(tài)。輔助設(shè)備控制箱：含發(fā)電柴油機控制箱、滑油分油機控制箱、燃油分油機控制箱、空壓機控制箱、焚燒爐控制箱、鍋爐控制箱、生活污水處理控制箱等。機艙漫游、虛擬拆裝及投影系統(tǒng)：含機艙主要設(shè)備的三維模型，可投影輔助教學(xué)。從系統(tǒng)上分包括：主柴油機及其推進系統(tǒng)仿真、主機遙控系統(tǒng)仿真、壓縮空氣系統(tǒng)仿真、機艙污水系統(tǒng)仿真、壓載水系統(tǒng)仿真、中央冷卻水系統(tǒng)仿真、蒸汽系統(tǒng)仿真、燃油系統(tǒng)仿真、滑油系統(tǒng)仿真、分油機系統(tǒng)、電站系統(tǒng)仿真、集中監(jiān)測系統(tǒng)仿真、主機工況監(jiān)測系統(tǒng)仿真。從整個輪機模擬器空間上可劃分為：教師室、機艙控制室、機艙、學(xué)員練習(xí)室，學(xué)員上課及討論時使用簡報室，上機練習(xí)時使用學(xué)員練習(xí)室，學(xué)員進行訓(xùn)練及實操評估時學(xué)員在控制室及機艙進行演練，所有的實操內(nèi)容及流程由訓(xùn)練教師在教練員室的電腦主機上做規(guī)劃，該系統(tǒng)提供機艙設(shè)備運行之音效以增加臨場感。

2.模擬器的功能

輪機模擬器為學(xué)生提供了一個非常真實的操作平臺，模擬器的所有設(shè)備，包括各種面板及儀表都與實際船舶上的設(shè)備無異，唯一的區(qū)別是模擬器上的狀態(tài)參數(shù)都是由電腦生成。模擬器模擬了機艙各設(shè)備在該初始條件下的各種動態(tài)參數(shù)，對應(yīng)的各項參數(shù)如溫度、壓力、液位等程序變量都可以在監(jiān)控畫面上顯示。模擬器可以模擬各種機艙常見故障，如：主推進動力裝置的故障分析及排除；發(fā)電柴油機的故障分析及排除；生活污水處理裝置的操作及故障排除；副鍋爐操作及故障排除；軸系及螺旋槳故障及排除；調(diào)距槳操作及故障排除；蒸汽透平貨油泵操作及故障排除等，并且允許教師設(shè)置各種模式下的故障，讓學(xué)生可以模擬各種實船故障練習(xí)，檢查判斷故障問題并完成后續(xù)的維修。模擬器還可以提供系統(tǒng)認(rèn)知、系統(tǒng)操作、性能調(diào)整、應(yīng)急處理等練習(xí)、可以大規(guī)模、高效率的進行各項培訓(xùn)、教學(xué)。比如：發(fā)電柴油機的運行和管理；冷卻水系統(tǒng)的管理與水溫調(diào)節(jié)；燃油系統(tǒng)的管理和燃油粘度的自動調(diào)節(jié)；滑油系統(tǒng)的管理和滑油自清濾器的使用；主機備車；起動主機離港；主推進裝置的運行與管理；主機遙控系統(tǒng)的運行與管理；機艙集中監(jiān)視與報警系統(tǒng)的組成與使用；油水分離器的操作管理及排放方法；機艙進水的應(yīng)急處理等。

3.輪機模擬器的教學(xué)特征

輪機模擬器旨在訓(xùn)練與操船時相同的結(jié)果，培養(yǎng)學(xué)生認(rèn)識實操工況、預(yù)測險情和排除故障的能力，其特殊的教學(xué)模式使訓(xùn)練后的學(xué)生在實船工作中能快速適應(yīng)工作環(huán)境，實操能力和故障排除能力均有大幅度的提高。輪機模擬器教學(xué)主要有以下特點：

（1）訓(xùn)練環(huán)境逼真，臨場感強，可有效地訓(xùn)練學(xué)生的船舶機艙實操能力。

（2）采用計算機模擬，沒有實船的危險性，可隨意設(shè)置各種機電故障和再現(xiàn)機電故障，訓(xùn)練學(xué)生分析、排除故障的能力，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時也鍛煉了學(xué)生的思維能力和解決問題能力。通過在模擬器上操作各種機電設(shè)備及應(yīng)對各種故障現(xiàn)象，把課堂所學(xué)的理論知識和實踐操作結(jié)合起來，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，拓展了學(xué)生的知識面和運用綜合知識來解決實際問題的能力。

（3）利用模擬器可記錄和復(fù)制操作數(shù)據(jù)，用來作為研究和評價的數(shù)據(jù)資料，進行綜合分析、預(yù)測、判斷和決策。

（4）改變在實船狀態(tài)下機電設(shè)備操作時間的長久性，以短時的訓(xùn)練達到相同的實習(xí)效果。

4.典型訓(xùn)練模式

輪機模擬器可模擬特定的船舶場景進行訓(xùn)練，主要有以下幾種典型訓(xùn)練模式：

（1）船舶海上全速航行模式

通過教師控制臺可設(shè)定船舶處在海上全速航行模式，此時船舶主機在其額定轉(zhuǎn)速全速航行，船舶航速接近23節(jié)，控制臺上儀表和指示燈均按船舶全速航行工況顯示。這種模式可訓(xùn)練學(xué)生在海模擬船舶在港口內(nèi)部航行時的工作場景。港內(nèi)航行水面狹窄，工況多變，可訓(xùn)練學(xué)生在港內(nèi)復(fù)雜工況下對船舶機電設(shè)備管理和控制能力。

（2）船舶塢修模式

這種模式模擬船舶在船塢內(nèi)大修時的工作場景，此時船舶的電源不用船舶發(fā)電機而采用岸電供應(yīng)，船舶主機處在停車狀態(tài)，船舶工況與航行時有很大的不同。

（3）故障訓(xùn)練模式

教師在教師控制臺上設(shè)定船舶的故障工況，通過編輯船舶的故障表，在航行時實時地插入一些故障供學(xué)生判斷和排除。例如，在船舶全速航行時，模擬一個故障工況，使1號發(fā)電機在5分鐘后突然中斷供油，由于學(xué)生事先不知道教師所加入的故障，，5分鐘以后，控制臺會突然出現(xiàn)電站系統(tǒng)報警，1號發(fā)電機電壓降為零值并停車。學(xué)生在這種應(yīng)急情況發(fā)生后，立即展開思考，分析故障原因，迅速作出故障排除決策，如立刻起動備用發(fā)電機組，恢復(fù)船舶供電，并向教師報告故障過程及排除方法。這些故障訓(xùn)練模式對培養(yǎng)學(xué)生在船舶緊急工況下的應(yīng)急處理能力特別有效，而且臨場感很強，有助于提高學(xué)生分析問題和解決問題的能力，同時極大地激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和主動性。

（4）校正訓(xùn)練模式

輪機模擬器能記錄學(xué)生在控制臺上所做的每一個操作，并能以慢鏡頭方式重演學(xué)生的操作過程，這對事后分析和評價學(xué)生每一步操作的正誤有極大的價值。

5.模擬器教學(xué)

引入模擬器教學(xué)對輪機工程專業(yè)課程體系及教學(xué)內(nèi)容產(chǎn)生了重大影響，將原來分散教學(xué)的專業(yè)知識統(tǒng)一成一個有機的整體，全面提高學(xué)生的總體認(rèn)知能力和船舶輪機設(shè)備綜合操縱能力。通過教學(xué)方法的改革，將原來每門專業(yè)課的實驗教學(xué)內(nèi)容分為兩部分，既保留實驗室中對船舶真實設(shè)備進行拆裝、測量等實驗環(huán)節(jié)，同時又在模擬器上進行系統(tǒng)驗證。專業(yè)課教師在理論教學(xué)過程中插入模擬器教學(xué)內(nèi)容，定期地指導(dǎo)學(xué)生在模擬器上操作，使理論知識和實際操作有機結(jié)合。通過對學(xué)生的調(diào)查和實測評估，將模擬器訓(xùn)練、傳統(tǒng)專業(yè)實驗和實船操作效果作了對比，對學(xué)生創(chuàng)新思維和創(chuàng)新能力的培養(yǎng)優(yōu)于實船訓(xùn)練。因為實船訓(xùn)練有危險性，機艙大部分設(shè)備不能隨意操作，有些重大故障無法模擬，學(xué)生操作必須循規(guī)蹈矩。但是模擬器依靠計算機仿真，理論上學(xué)生的任何操作都不會發(fā)生機電設(shè)備的損壞。因此可以模擬各種故障工況，一旦發(fā)生故障，學(xué)生可結(jié)合書本知識查找故障原因，找出解決問題的辦法，這種教學(xué)模式既激發(fā)了學(xué)生的求知欲，又培養(yǎng)了創(chuàng)新能力。

（1）專業(yè)認(rèn)知教育

通過對模擬器總成進行介紹和操作，使新生對本專業(yè)有一個初步的認(rèn)識和了解，讓學(xué)生了解船舶自動化機艙的結(jié)構(gòu)、設(shè)備和系統(tǒng)及相互之間的關(guān)系，了解輪機管理概念，明白輪機工作的任務(wù)，從而明確將來的學(xué)習(xí)目標(biāo)并樹立牢固的專業(yè)理想。

（2）專業(yè)輔助教學(xué)

學(xué)生在學(xué)習(xí)專業(yè)課時，教師可以把模擬器講解和操作演示加入到教學(xué)過程中，實現(xiàn)對理論教學(xué)的輔助講解，提高學(xué)生對理論知識的理解和掌握程度?？砷_設(shè)的輔助教學(xué)理論課有《主推進動力裝置》、《船舶輔機》、《船舶管理》、《船舶電氣與自動化》等。

實踐證明，輪機模擬器多種教學(xué)訓(xùn)練模式對專業(yè)教學(xué)改革產(chǎn)生了巨大的影響，提高了輪機工程專業(yè)的實踐教學(xué)效果，培養(yǎng)了學(xué)生的動手能力、應(yīng)急處理能力和創(chuàng)新能力，激發(fā)了學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，使理論教學(xué)和實踐教學(xué)的結(jié)合更加緊密，大大縮短了學(xué)生畢業(yè)后在工作崗位上的適應(yīng)期。endprint