鄭國源 王吉林

摘 ? 要：虛擬仿真在水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用，最為主要的目的在于提高學(xué)生的認(rèn)知，使得學(xué)生能夠清晰準(zhǔn)確認(rèn)識到水泥生產(chǎn)的整個(gè)過程，并結(jié)合過程中的難點(diǎn)和重點(diǎn)進(jìn)行學(xué)習(xí)，科學(xué)掌握水泥生產(chǎn)的不同環(huán)節(jié)要點(diǎn)。本文主要研究了虛擬仿真在水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用，并針對水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)的相關(guān)要求提出了改進(jìn)與實(shí)踐措施，以進(jìn)一步提高水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)的有效性。

關(guān)鍵詞：虛擬仿真 ?水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí) ?應(yīng)用

中圖分類號：G712 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-098X（2020）05（a）-0235-02

對于現(xiàn)如今的生產(chǎn)工藝而言，水泥生產(chǎn)屬于較為復(fù)雜的一種，涉及到了相當(dāng)多的工藝流程，整個(gè)生產(chǎn)過程需要運(yùn)用到多種大型設(shè)備，再加上生產(chǎn)現(xiàn)場環(huán)境較為惡劣，因而即便學(xué)生到達(dá)現(xiàn)場，也很難準(zhǔn)確了解水泥生產(chǎn)的原理與流程，轉(zhuǎn)而會(huì)由于水泥生產(chǎn)的復(fù)雜性而感到無所適從。在這樣的狀況下，一些學(xué)校便開始嘗試將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用在水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)當(dāng)中，一方面可以為學(xué)生提供良好的實(shí)習(xí)思路，使得學(xué)生不用直接面對惡劣的水泥生產(chǎn)環(huán)境;另一方面能夠讓學(xué)生清晰認(rèn)識到水泥生產(chǎn)的各個(gè)流程，對于不清楚的地方也可以展開著重講解，或者通過實(shí)踐來讓學(xué)生加以深層次了解。虛擬仿真技術(shù)雖然與實(shí)際的水泥生產(chǎn)依舊有所區(qū)別，但這樣的區(qū)別已經(jīng)變得非常小，甚至達(dá)到了相當(dāng)真實(shí)的水準(zhǔn)，能夠準(zhǔn)確展示水泥生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)與流程。為此，在新時(shí)期的水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)中，我們應(yīng)當(dāng)合理加強(qiáng)對虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用，并對水泥生產(chǎn)過程中的重要環(huán)節(jié)展開針對性強(qiáng)化，持續(xù)提高學(xué)生的專業(yè)素質(zhì)，為以后的水泥生產(chǎn)實(shí)踐形成強(qiáng)有力的知識和技能鋪墊。

1 ?虛擬仿真在水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)中應(yīng)用的科學(xué)性分析

虛擬仿真技術(shù)在水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用，最為主要的原因在于水泥生產(chǎn)的工藝流程過于復(fù)雜，學(xué)校不可能直接將工藝所涉及的大型設(shè)備配備完整，再加上水泥工藝現(xiàn)場存在一定的安全和污染問題，因而生產(chǎn)企業(yè)通常不會(huì)接受學(xué)生進(jìn)入現(xiàn)場實(shí)習(xí)。但對于學(xué)生而言，他們?nèi)绻麩o法親自接觸到水泥生產(chǎn)的各個(gè)流程，那么便很難生成清晰的認(rèn)知，對于以后的水泥生產(chǎn)實(shí)踐也會(huì)產(chǎn)生很大的影響。為了合理解決這些問題，便需要有虛擬仿真技術(shù)的應(yīng)用。從現(xiàn)階段的水泥生產(chǎn)工藝展開分析，可以發(fā)現(xiàn)水泥的生產(chǎn)工藝不僅繁多而且復(fù)雜，從最開始的破碎、均化到中期的分解、回轉(zhuǎn)，再到后來的增濕、除塵等，包含了大量的工藝內(nèi)容，而且不同工藝所需要運(yùn)用到的設(shè)備是不一樣的。同時(shí)，由于生產(chǎn)工藝的特殊性，水泥生產(chǎn)現(xiàn)場通常是一些噪聲大、粉塵多、溫度高的惡劣型環(huán)境?；谶@樣的環(huán)境下，學(xué)生很難展開積極有效的學(xué)習(xí)，轉(zhuǎn)而會(huì)面臨多種阻礙，很難觀察到準(zhǔn)確的工藝實(shí)踐流程，容易忽略掉許多細(xì)節(jié)。此外，即使學(xué)生可以到達(dá)水泥生產(chǎn)現(xiàn)場，也只能夠簡單觀察一些大型設(shè)備的基本外觀，轉(zhuǎn)而不能深層次了解相關(guān)生產(chǎn)設(shè)備的組成結(jié)構(gòu)，更加難以探知生產(chǎn)設(shè)備的工作原理，進(jìn)而無法了解水泥生產(chǎn)的整體工藝流程。通常而言，多數(shù)學(xué)生（學(xué)校）的實(shí)驗(yàn)室并不能建設(shè)出真實(shí)的水泥生產(chǎn)環(huán)境，因而所進(jìn)行的水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)多數(shù)時(shí)候僅僅是簡單的模擬訓(xùn)練，但由于缺乏真實(shí)性，很難提供給學(xué)生真實(shí)的體驗(yàn)。虛擬仿真技術(shù)在其中的應(yīng)用，能夠合理解決這些問題，一方面能夠減少環(huán)境污染，使得學(xué)生能夠在干凈的環(huán)境下展開探索和學(xué)習(xí);另一方面可以針對性地展開某一環(huán)節(jié)的實(shí)習(xí)訓(xùn)練，穩(wěn)步提高學(xué)生的實(shí)習(xí)認(rèn)知，相應(yīng)的水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)訓(xùn)練流程也會(huì)變得更加科學(xué)完善。

2 ?虛擬仿真技術(shù)在水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用

2.1 構(gòu)建水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)資源與環(huán)境

虛擬仿真技術(shù)在水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)中的應(yīng)用，首先需要構(gòu)建水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)資源與環(huán)境，包括水泥生產(chǎn)工藝環(huán)境以及各種大型設(shè)備。在構(gòu)建水泥生產(chǎn)工藝環(huán)境的時(shí)候，虛擬仿真的方向應(yīng)當(dāng)放在主要的工藝流程上，尤其是關(guān)鍵的破碎、粉磨、均化、預(yù)熱、煅燒、冷卻流程，都需要加以著重構(gòu)建，以便于清晰地展示出來，確保學(xué)生能夠獲得最為清晰的認(rèn)知。在大型設(shè)備資源的虛擬仿真構(gòu)建當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)包括工藝所必須的破碎機(jī)、立式磨、均化庫、懸浮預(yù)熱器、回轉(zhuǎn)窯、篦式冷卻機(jī)等。此外，還應(yīng)當(dāng)有輔助性質(zhì)的增濕塔、球磨機(jī)、除塵器等設(shè)備?；谶@些基礎(chǔ)資源與環(huán)境的構(gòu)建需求，可以將虛擬仿真資源分為8個(gè)模塊，分別是原材堆取料模塊、水泥原料粉磨模塊、廢氣處理系統(tǒng)、均化系統(tǒng)、水泥燒成系統(tǒng)、煤粉制備處理系統(tǒng)、水泥粉磨模塊、水泥包裝系統(tǒng)，這些不同的模塊在虛擬仿真的過程中都需要盡可能展示最為真實(shí)的工藝場景及生產(chǎn)流程，通常需要保持生產(chǎn)工藝的流暢性，但后期為了提高學(xué)生的實(shí)踐認(rèn)知可以著重對某一模塊展開實(shí)踐訓(xùn)練，以充分提高學(xué)生的實(shí)習(xí)成效。

2.2 基于虛擬仿真技術(shù)下的水泥生產(chǎn)工藝實(shí)踐

當(dāng)前，我國的水泥生產(chǎn)工藝已經(jīng)愈發(fā)成熟，其生產(chǎn)工藝及技術(shù)已躋身世界前列。但是許多學(xué)校的工藝技術(shù)依舊保持著傳統(tǒng)特征，很難迎合新時(shí)期水泥工業(yè)技術(shù)的發(fā)展需求。為了改善這一狀況，基于虛擬仿真技術(shù)下的水泥生產(chǎn)工藝應(yīng)當(dāng)以水泥生產(chǎn)流程作為核心，著重展示新穎的水泥生產(chǎn)技術(shù)，如干法水泥生產(chǎn)技術(shù)。在學(xué)生實(shí)習(xí)的過程中，對于水泥生產(chǎn)工藝的展示，應(yīng)當(dāng)將重點(diǎn)放在硅酸鹽水泥生產(chǎn)、燃材料預(yù)均化、中期熟料煅燒、最后的水泥制成等內(nèi)容上。通過水泥生產(chǎn)工藝的實(shí)踐訓(xùn)練，學(xué)生首先要清晰地了解和掌握水泥原材料投入和產(chǎn)出的基本關(guān)系，接著展開配料和模擬實(shí)踐，進(jìn)而掌握更多的水泥工藝技術(shù)。同時(shí)，對于虛擬的水泥生產(chǎn)工藝，還應(yīng)當(dāng)要求學(xué)生在掌握系統(tǒng)參數(shù)的基礎(chǔ)上，正確解決可能出現(xiàn)的各種問題，不斷提高學(xué)生的生產(chǎn)工藝實(shí)踐能力。

2.3 水泥生產(chǎn)虛擬仿真下的教學(xué)與實(shí)習(xí)功能強(qiáng)化

在將虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用到水泥生產(chǎn)工藝當(dāng)中時(shí)，應(yīng)當(dāng)著重強(qiáng)化基礎(chǔ)的教學(xué)與實(shí)習(xí)功能?，F(xiàn)階段，水泥生產(chǎn)虛擬仿真技術(shù)的教學(xué)功能主要分為水泥生產(chǎn)工藝展示、設(shè)備使用展示、工藝故障處理、設(shè)備操作故障處理等內(nèi)容。在展開水泥生產(chǎn)工藝學(xué)習(xí)的時(shí)候，學(xué)生需要熟練掌握水泥生產(chǎn)的整體工藝，并對其中的水泥制成和生料制備形成完善的認(rèn)知，便于展開合理準(zhǔn)確的實(shí)習(xí)流程。通過合理的虛擬仿真平臺實(shí)習(xí)訓(xùn)練，學(xué)生能夠準(zhǔn)確掌握生產(chǎn)線的相關(guān)設(shè)備布置，了解不同生產(chǎn)加工設(shè)備之間的聯(lián)系與功能，并與專業(yè)課上所學(xué)習(xí)過的知識緊密聯(lián)系起來，使得原有的知識得到實(shí)踐檢驗(yàn)，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。為了增加水泥生產(chǎn)模擬實(shí)習(xí)的科學(xué)準(zhǔn)確性，仿真虛擬系統(tǒng)應(yīng)當(dāng)以動(dòng)態(tài)的形式顯示所有設(shè)備的運(yùn)行狀況，以便于學(xué)生做出準(zhǔn)確的調(diào)控，如調(diào)整閥門、轉(zhuǎn)速等參數(shù)，這樣不僅能夠培養(yǎng)學(xué)生的水泥生產(chǎn)控制思路，還能夠模擬整個(gè)生產(chǎn)控制流程，使得學(xué)生對于生產(chǎn)線的認(rèn)識變得更加明確。此外，虛擬仿真系統(tǒng)還應(yīng)當(dāng)對設(shè)備的啟用以及停止設(shè)置相應(yīng)的限制條件，避免初入門的學(xué)生盲目關(guān)停設(shè)備，進(jìn)而導(dǎo)致生產(chǎn)故障的產(chǎn)生。隨著操作控制能力的不斷提升，學(xué)生也可以嘗試著模擬實(shí)際生產(chǎn)過程中的各種故障，并采取合理的應(yīng)對措施。對于學(xué)生無法準(zhǔn)確解決的問題，指導(dǎo)者應(yīng)當(dāng)給予適當(dāng)?shù)奶崾荆憻拰W(xué)生解決實(shí)際問題的能力。

2.4 水泥生產(chǎn)虛擬仿真系統(tǒng)下的評測功能實(shí)踐

之所以要在水泥生產(chǎn)虛擬仿真系統(tǒng)下建立評測功能，最為主要的目的在于模擬運(yùn)行各種故障，不僅可以模擬工藝流程中容易出現(xiàn)的故障，還能夠模擬設(shè)備容易可能發(fā)生的故障問題。學(xué)生需要在評測功能當(dāng)中通過相應(yīng)的工藝或者設(shè)備調(diào)整合理解決這些問題，指導(dǎo)人員則可以對學(xué)生的問題解決方式加以評價(jià)，或者打出一定的分?jǐn)?shù)，并指出學(xué)生實(shí)踐過程中存在的不足，便于學(xué)生正確認(rèn)識自身存在的問題，并在接下來的工藝實(shí)踐過程中做出調(diào)整和改正。

3 ?虛擬仿真在水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)應(yīng)用的成效與不足

在學(xué)生進(jìn)入虛擬仿真訓(xùn)練區(qū)域之前，便需要對水泥生產(chǎn)的整體工藝以及相關(guān)技術(shù)有一個(gè)全面的認(rèn)識和了解，只有儲備夠基礎(chǔ)的水泥生產(chǎn)知識，才能夠確保接下來的水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)訓(xùn)練變得科學(xué)有效。虛擬仿真技術(shù)本身具有一定的趣味性，學(xué)生能夠在這一技術(shù)的引導(dǎo)下迅速接受水泥生產(chǎn)工藝的相關(guān)內(nèi)容，提高學(xué)習(xí)成效。虛擬仿真教學(xué)是一種理論結(jié)合實(shí)踐的教學(xué)形式，教師應(yīng)當(dāng)在這一形式下著重演示水泥生產(chǎn)工藝流程，并將各個(gè)設(shè)備的操作方式進(jìn)行演示，使得學(xué)生能夠在輕松愉悅的環(huán)境下探索出合理的實(shí)踐方式。對于學(xué)生在實(shí)習(xí)過程中出現(xiàn)的問題，教師可以通過虛擬仿真技術(shù)進(jìn)行針對性解釋，便于強(qiáng)化學(xué)生的實(shí)踐能力，提高學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)。

雖然虛擬仿真技術(shù)對于水泥生產(chǎn)實(shí)習(xí)有著相當(dāng)大的推動(dòng)作用，應(yīng)用起來也較為方便有效，但是在實(shí)踐的過程中也容易出現(xiàn)一定的不足，如一些學(xué)生為了完成任務(wù)，經(jīng)常會(huì)對其中的一些工藝步驟進(jìn)行死記硬背，對于設(shè)備的故障原因無法加以準(zhǔn)確剖析，相應(yīng)的實(shí)踐效果較差。由于學(xué)生僅僅處于實(shí)習(xí)階段，對于水泥生產(chǎn)的真實(shí)狀況缺乏了解，因而教師在這個(gè)過程中應(yīng)當(dāng)發(fā)揮自身的主觀能動(dòng)性，主動(dòng)引導(dǎo)學(xué)生拓展基礎(chǔ)的實(shí)踐思路，對于工藝實(shí)踐過程中的故障問題加以深層次練習(xí)，主動(dòng)尋找和探索故障出現(xiàn)的原因，并提出合適的解決方法。學(xué)校應(yīng)當(dāng)主動(dòng)聯(lián)系企業(yè)的一線操作人員，并由他們展開對仿真系統(tǒng)的準(zhǔn)確演練，并將所有的參數(shù)調(diào)整為與水泥生產(chǎn)一線相對應(yīng)的數(shù)值，進(jìn)而使得整個(gè)虛擬仿真工藝流程更具實(shí)踐性和真實(shí)性。

4 ?結(jié)語

總而言之，將虛擬仿真技術(shù)合理應(yīng)用到水泥生產(chǎn)技術(shù)實(shí)踐當(dāng)中，不僅能夠解決學(xué)校方面設(shè)備有限、實(shí)習(xí)難度較大的問題，還能夠持續(xù)加強(qiáng)學(xué)生的實(shí)習(xí)訓(xùn)練，促使學(xué)生熟練掌握水泥生產(chǎn)工藝流程，學(xué)會(huì)不同設(shè)備的操作方式，不斷提高教學(xué)效果。隨著虛擬仿真技術(shù)的不斷完善和拓展，所展示出來的水泥生產(chǎn)工藝也會(huì)更加準(zhǔn)確和完善，學(xué)生能夠在其中有效展開各項(xiàng)水泥生產(chǎn)控制操作，進(jìn)而豐富基礎(chǔ)的實(shí)踐認(rèn)知，提高學(xué)生解決故障的能力。在實(shí)際的虛擬仿真技術(shù)應(yīng)用過程中，還應(yīng)當(dāng)考慮水泥生產(chǎn)工藝的重點(diǎn)與細(xì)節(jié)，不斷優(yōu)化水泥生產(chǎn)工藝實(shí)踐內(nèi)容，加強(qiáng)仿真系統(tǒng)的綜合應(yīng)用，豐富基礎(chǔ)的系統(tǒng)操作環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)全新的仿真實(shí)踐教學(xué)任務(wù)，使得學(xué)生的專業(yè)素養(yǎng)得到持續(xù)性提高。

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