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关键词:城市;遗址公园;景观设计
中图分类号:S611 文献标识码:A 文章编号:
北京皇城根遗址公园建于明清北京城第二重城垣“东皇城根”遗址上,公园的设计主题为“绿色、人文”,其仿佛一道历史长廊,传承着古都北京的历史文脉。并在改善城市生态环境、完善市政交通的基础上提高了人民生活水平,为北京城市景观增添了优美的一笔。
公园南起东长安街,北至平安大街,西邻北河沿大街,东至东皇城根北街、南街,全长约2.8km,宽约29m,总面积7.5h㎡。
1背景分析
二十世纪末期,在皇城遗址处经考古研究发现了皇城墙的地基部分东皇城根(图1-1)。自中华民国初年拆除后,皇城就逐渐远离了人们的视线,仅仅成为了城市的一段历史。迫于皇城墙遗址保护的需要和建设皇城根遗址公园的重大意义,皇城根遗址公园的建设工作随之展开。
2遗址保护方式的选择
皇城根遗址地处北京城市中心,周围居民繁多、商业密集,紧邻北京旅游核心目的地,因此对于皇城根遗址的保护方式而言不宜建立博物馆或整体隔离区进行保护。这些保护方式都不能很好地将遗址与城市有机地结合起来,且会对城市整体建设造成一定的影响。
因此建设城市遗址公园就成为了皇城根遗址保护的绝佳选择。其优点很多,一方面可以对皇城根遗址进行合理有效地保护,又不会对城市交通、整体规划造成影响;还能成为北京城市园林绿地系统的组成部分,为市民的休闲娱乐活动提供适宜的场所,传承历史文化,展示历史风貌,为周边的王府井商业区提供园林休憩场所,让人们能够在体验到商业发展所提供的生活便利时还能享受到城市公园的优美环境。
当人们走进公园时,可以在这样美好的环境中交流、散步、运动、玩耍,调动全身的器官来感受并获取周围的环境信息,从而得到身心的解放与精神的寄托。让皇城根遗址公园向人们讲述北京城市沧桑厚重的历史,唤醒人们对皇城的记忆,增进人们对古都文化的理解,让遗址的保护获得新的生机(图2-1,图2-2)。
总之,将皇城根进行遗址公园建设保护不仅能够对遗址本身进行保护,还能在生态、环境、市政、交通、文化等方面起到诸多作用。
图1-1 皇城根遗址
图2-1 皇城根遗址露天博物馆式保护图2-2 时空对话雕塑小品
3皇城根遗址公园景观分析
北京皇城根遗址公园的景观是传统与现代的融合。将自然引入城市,以植物营造绿色景观,改善城市中心地区的生态环境。挖掘历史文化内涵,延续皇城文脉,营造独特的人文环境。把握时代精神,以人为本,亲近自然,即可游赏,又可对遗址进行合理保护。
3.1总体布局
公园总体布局采用多节点,路径连通的的结构。建设有三级节点,其中一级节点为地安门大街节点、五四大街节点、东安门大街节点和南入口节点。二级节点为中法大学节点、东黄城根四合院节点,保留下来的老房子为补充节点。除了主要节点,每隔大约150米即有一处小广场,为市民的各项活动提供了充足的活动空间(图3-1)。
每个节点体现了不同的主题与文化内涵并有着不同的主题,通过采取不同的方法再现历史遗存、创建新的景观特色,强调历史特征、城市文脉与皇城特色。
例如,南入口节点中天然的巨石加透空的北京皇城地图(图3-2),是该公园点睛之笔;东安门大街节点建有两处露天皇城墙遗址展示的下沉广场;五四大街节点“翻开历史新的一页”雕塑建于广场上成为标志景观(图3-3);地安门大街节点复建了一段约30m长的皇城墙,强调皇城根遗址公园的历史文化内涵。
图3-2 皇城根遗址公园中不同样式的广场节
图3-2 北京皇城地图巨石 图3-3 “翻开历史新的一页”雕塑
3.2功能分区
皇城根遗址公园其作为城市的绿色廊道,既体现了较好的生态效益,又为居民提供了便捷、舒适的开放式休闲空间。
由于该园狭长呈带状,且地处北京文化核心区,故不能直接按照片状公园功能分区经验进行规划。因此该公园主要以多节点的形式对公园进行功能分区。
节点作为公园的重要组成部分,承载了空间、文化与精神的内容。北京皇城根遗址公园在节点处做了大手笔,将景观设计与功能使用很好结合,从而形成多功能空间,主要有以下几种方式:
在林荫较密集处放置较多板凳,供游人休息。
种植大量的乔灌木将公园与车行道路分割开,形成较为安静、密闭、私密的空间,适合人们进行聊天、下棋等活动。
树阵式种植下设坐凳、石桌、健身设施以及公用电话亭,不仅适合老年人活动,也适合儿童玩耍。
增加景观小品与景观雕塑,增强了公园的艺术水平。(图3-4)
林荫较处放置板凳 分隔林带
图水珠形雕塑贴近儿童玩耍文化性浮雕
图3-4 皇城根遗址公园多功能空间形式
3.3景观营造及设计手法
皇城根遗址公园是中西结合式园林景观的典范,在景观营造上不乏二者的结合,如在公园中既有皇城墙的遗址、传统置石、四合院建筑,也有喷泉、跌水、树阵广场,并采用以自然式和规则式手法相结合的种植设计。其特定的地理位置也要求了其景观营造和设计手法,应当是更强调几百年的文脉优势并借鉴现代城市设计手法,使其与城市协调。要种植大量的植物、体现自然,把自然引进城市,对城市遗址进行公园式保护,并对皇城根遗址起到遗址缓冲区域的作用,极大丰富城市景观。
1.对遗址进行景观式保护
明清北京城第二重城垣“东皇城根”遗址现已挖掘出明皇城地基,因此在公园南端依城基高度做下沉广场,广场处做“金石图”雕塑配以叠水景观,并在遗址周围的缓冲区域中栽
植大量的植物,建设各种景观小品和雕塑,从而有效地通过景观式的保护将遗址保护起来,形成独特的遗址保护景观。
2.运用隐喻手法体现皇城特色
地处古都北京且建于昔日皇城城墙遗址处的皇城根遗址公园必然要展现皇城特色,这是由其双重身份决定的。公园用红墙、黄瓦、白栏杆、灰砖的色彩隐喻北京皇城,反复运用红、黄、白、灰与园路铺装、植物色彩、景观小品以及市政设施上。例如红砖及灰砖铺成的广场,红色与黄色的坐凳,甚至喷泉与植坛的边缘都是采用红色、黄色与白色。让进入公园的游客直接感受到皇城的主题,并联想到皇城的文脉。
并且公园中所种植的植物也以绿色、红色、黄色与白色为主,将金叶女贞、紫叶小檗、桧柏等植物搭配种植形成彩色绿篱,以寓红墙黄瓦(图3-5)。
3.用象征手法体现文脉
象征手法是城市遗址公园设计中十分重要的部分,设计中所有的象征都必须符合遗址的历史文化,而皇城原有的风貌以及“御河”为皇城根遗址公园提供了丰富的象征对象。
因此水就成为了皇城根遗址公园中的主要象征文脉,如利用斜坡做成循环式的喷泉、叠水,在带状绿地以点线结合的方式设计人工涌泉和水溪(图3-6,图3-7,图3-8)。
总之,公园丰富、生动而且细致地用景观的方式阐述历史文化与人文特色,用景观种植改善城市态环境,使其成为突出城市特色、传承城市文脉、丰富公共活动的城市遗址公园。
3.4植物种植
皇城根遗址公园在景观植物种植设计时,充分运用孤植、对植、列植、丛植、群植、林植、绿篱、花坛、花境等种植手法,综合考虑到路两边的街景、建筑,从而使公园融入道路原有景观,产生丰富、舒适的效果。
在全园的一条主线、三个段、四个结点中,一条主线为自然式种植为主,较多运用成丛、成群散植,减少规则行列式种植,避免形成规则感。但在节点及广场上主要是进行疏林广场式规则式绿化,可大大方便群众的活动。
以北京乡土树种及皇家园林中的珍贵树种作为主线的基调树种,如国槐、银杏、元宝枫、白皮松、油松、侧柏、竹子等。配景中则有海棠、玉兰、丁香、杏梅等。并种植新品种的花卉, 草坡则种植有绿色期较长的野牛草在广场中。
公园植物种植中还营造了富有特色的植物景观,即“梅兰春雨”“御泉夏爽”“银枫秋色”“松竹冬翠”四季景观。
图3-5 红、黄、白、绿色隐喻在景观植物中的运用
图3-6 曲水流觞景观 图3-7 循环式喷泉景观 图3-8 水渠景观
关键词: 医院工程;洁净手术部;净化空调系统;自动化设计
手术感染一直都是临床治疗中的难点,医院洁净手术部在净化室内空气方面的作用尤为显著,可有效防止各类污染的发生且避免病菌的扩散。这不仅有助于医院创造良好的手术条件,也为病人和医务人员提供的健康的环境。高空气洁净度对于洁净手术室而言是很重点的要求,空气净化处理有助于达到手术室洁净标准的要求。因此,洁净手术室对空调自动控制技术要求远远高于一般的舒适性空调。必须有完善的自动控制系统,才能保证空调系统的正常运行,使洁净手术室可以达到技术指标要求。
1实例概况
某医院病房大楼洁净工程处在5层手术部及6层重症监护室(ICU)。具体情况为,百级、千级洁净手术室净化空调系统选择一拖一形式,一台洁净空调循环机组供应一间手术室。万级洁净手术室选择一拖三形式,新风集中预处理。4台洁净空调循环机组运用于洁净走廊、污物走廊、辅助用房等。在重症监护室、辅助用房之间建立独立的系统,选择1台洁净空调循环机组,新风自取,空调系统选择一次回风方式。大楼洁净工程设计的中央空调系统为独立运行,选择4台风冷热泵式冷水机组,冷水机组(内置冷冻水泵)集中布置于6层裙房屋面。
2空调控制系统的监控设计
2.1空调循环机组
2.1.1配置构成:空调循环机组结构中要设计多个功能段,包括:风管、送风、表冷、电加热、电极加湿等,选择的是二管制。机组把冷热盘管分布在正压段,这对冷凝水的排出有促进作用,避免机内积水而造成滋生细菌,防止空调系统出现新的污染。考虑到实现空气净化的效果,对循环机组布置初效、中效2级过滤,同时对静压箱处布置高效过滤器。
2.1.2 DDC监控:采取空调循环机组监控的最终目的是为了创造良好的运行环境,如:温度调节、湿度调节、压差调节、空气处理等。采取的监控方法包括:(1)状态监视方面。主要是检查初效、中效、高效过滤器等元器件的具体状态,也包括风机变频器、过滤器等方面的情况。(2)温度湿度方面。主要是对温度、湿度进行调节,包括:①送风温度自动控制。冬季时对热水阀开度自动调节,维持回风温度的科学性;夏季对冷水阀开度自动调节,维持回风温度的科学性。②回风湿度自动控制。按照湿度标准要求对加湿阀有效调整,确保湿度能达到洁净手术部要求。除湿控制一般包括:自动调节冷水阀开度、冷冻除湿机等。另外,结合温度的要求应该对电加热给予调整,通过加热处理保证湿度满足设定值要求。(3)压差调节。对空调循环机组的新风支管需添加相应的装置,通常都要安装电动双位定风量器,以持续把新风传送到各个循环系统中,确保了新风量及正压的条件。(4)空气洁净度。对空气洁净度的控制主要是设计过滤网,通常是利用3级过滤,即:初效、中效、高效等,保证室内空气满足标准的洁净度。(5)风机控制。风机控制箱需添加手动/自动选择开关,日常运行期间要保持在自动状态。护士站则根据自动控制系统中的远程控制对风机起/停进行操作。(6)联锁控制。电磁调节阀新风风门、风机起动之间的联锁反应。送风机开启之后,开冷水阀和新风风门,调节冷水阀。风机中断之后,新回风风门、电动调节阀、电磁阀自动关闭。通过这样的控制流程来实现空调机组的有效监控。
2.2新风系统
2.2.1配置组成:此次案例工程里提到的手术室新风选择集中预处理方法,一共布置了2台新风机组。新风机组的功能段较多,如:风机、均流、中效、亚高效过滤、表冷、抽湿再热、出风等,也选择二管制。机组把冷热盘管布置在正压段,这对冷凝水的有效排除有促进作用,可避免机内积水造成的滋生细菌,放置空调系统出现二次污染。考虑到这增强系统的净化空气效果,对新风处理机组同样设计了3级过滤,包括:初效、中效、亚高效等级别。另外,机组内配置特定波长的紫外线灯,有助于过滤网及盘管的杀菌处理。
2.2.2DDC监控:新风机组监控涉及到温度调节、湿度调节、空气洁净度处理。新风系统的各类模拟量输入(AI)、输出点(AO)与数字量输入(DI)、输出点(DO)等,具体分布情况为图1。
采取新风机组监控能发挥出多方面的作用,但在控制时要严格按照标准操作,具体情况为:(1)状态监视。对初效、中效、亚高效过滤器的具体状况详细检查分析,同时观察风机变频器、故障报警、过滤器堵塞等方面的情况。(2)实现温度、湿度的有效调控。①送风温度。冬季对热水阀开度自动调节,维持送风温度处于标准范围;夏季对冷水阀开度自动调节,维持送风温度在标准范围内。②送风湿度。考虑大医院建筑内无蒸汽,且该区域冬季湿度偏大,手术室空调净化系统冬季加湿选择新风集中加湿后送入各循环机组的方式。要想达到Ⅰ级手术室、ICU的湿度标准,循环机组内要添加相应的电极式加湿器。 (3)空气洁净度控制。利用所分布的3级过滤网,保证空气的洁净度处于标准范围。(4)风机控制。风机控制箱一般设计了手动/自动选择开关,正常情况下都属于自动状态。由护士站利用自动控制系统远程控制对风机起/停进行操控。(5)联锁控制。主要是电磁调节阀、新风风门与风机起动联锁。在送风机起动状态下,开冷水阀和新风风门,调节冷水阀;当风机中断运行后,新回风风门、电动调节阀、电磁阀则会自行关闭。通过新风机组与空调机组之间的相互连接,可以发挥出更好的调节作用,保证空调机组的正常运行。如果院内某一件手术室正在使用,则新风系统便会开启运行;而当手术部关闭后,新风机组才会随之中断工作。
2.3风冷热泵式冷水机组
此次研究的工程中,建立了一套风冷热泵式冷水机组系统,由于该系统是独立运行操控,可以给空调系统输送必要的冷热源。从现有的设计方案看,设计冷水机组的监控集中在以下两种方式:(1)经过RS-232或RS-485/422串口通信,将其和冷水机组构成全部开放式的数据通信。通过净化自控系统的协助运行下,中央站可随意收集冷水机组内部数据,最后得到系统具体的参数指标,从而改善了冷冻系统内部的控制性能,减小了机组故障的发生率。(2)干接点的方式。这种方案是在冷水机组的控制箱内传输干接点信号,且与控制器的I/O点之间相互连接。
风冷热泵、冷水机组的具体情况为:(1)冷负荷需求量。计算这一指标时要参照空调供水、回水温度、供水流量等三方面的具体情况,对建筑空调需要的冷冻负荷量自动计算。(2)冷水机组台数。控制台数是要按照建筑所需冷负荷、差压旁通阀开度等方面的情况自动调整,以保证系统运行后的能耗最小。(3)机组联锁控制。实现空调水蝶阀、起动循环水泵和开热泵机组的开启,以及停热泵机组和关闭循环水泵及空调水蝶阀。(4)空调水压差控制。根据空调供水与回水压差,自动调节旁通调节阀,维持供水压差恒定。(5)水泵保护。当开启水泵之后,水流开关则会对水流的状态进行检测,在发生故障之后则会自行中断系统。(6)机组定时起/停。按照之前安排的工作时间、休息时间,对机组的起/停定时操作。(7)机组参数。主要指的是系统的运行参数,监测系统会完成多个参数的检测,如:温度、压差等,根据参数指标情况判断系统是否存在故障。(8)水箱补水。对进水电磁阀的开起与关闭进行自动控制,让膨胀水箱水位处于标准状态,出现异常情况后可及时报警。
2.4排风机的控制
设计排风系统时都要对结构上添加手动风量调节阀、止回阀。而手术室排风口要添加F8中效过滤器,别的洁净区排风口带F5中效过滤器。排风系统具备的相关功能与操控方法:
(1)风机控制。通常控制风机可借助于两种开关方式,即:手动开关、自动开关。正常工作中的开关位属于自动状态,经过护士站利用自动控制系统远程控制风机的起停。(2)联锁保护。这种保护分布的地方较多,如:洁净手术室、洁净走廊、污物走廊、重症监护室等,都属于机械定风量排风系统。室内排风机中添加了相应的延迟设备,能发挥出瞬间开门、快速调控的效果。 (3)过滤器堵塞报警。通常报警系统动作都是在中效空气过滤网两端压差偏大时,以告知医院人员尽快清理。
3空调自动控制系统组成
根据现有的空调系统技术看,自动控制系统主要包括集散式控制、分布式现场总线控制等两大方式,集散式控制系统则是运用最广泛的。其主要包括:中央管理站、DDC控制器、传感器、阀门等部分构成,从而实现了多个方面的控制管理效果。
中央控制系统主机分布在手术部的监控室里,DDC控制器则涉及在技术夹层,护士站设置了监控分站。与常规基本配置的空调机组相比,手术部的净化空调机组工艺系统具有自己的特殊性,其在管理方面相对独立写,协调主要服务于手术部内医护人员。因而必须在手术部单独建立一个置监控室,这样才能更好地服务于医务人员对手术部的净化空调自动控制系统,保证更加全面、可靠的净化效果,在遇到异常情况时可对相关参数进行调整。
4结语
关键词:工程认证;精细化工;教学改革;实践能力;教学理念
一、我国工程教育认证的发展历程
为了提高我国高等工程教育质量,构建我国高等工程教育质量保障体系,进一步深化高等工程教育改革,建立高校工程专业与社会企业所需人才培养的双赢机制,规范与注册工程师制度相衔接的高等工程教育专业认证体系,促进工程教育国际化,实现国际互认,提升我国高等工程教育国际竞争力,教育部于2006年正式启动高等工程教育专业认证试点工作。10年来,我国工程教育专业认证工作逐渐在全国相关高校中得到了重视和积极开展。2013年6月,国际工程联盟大会在韩国召开,大会表决通过中国为《华盛顿协议》预备会员,成为该协议组织第21个成员。《华盛顿协议》是世界上最具影响力的国际本科工程学位互认协议,1989年由美国、英国、加拿大、爱尔兰、澳大利亚、新西兰6个国家的工程专业团体发起成立,旨在建立共同认可的工程教育认证体系。该协议提出的工程专业教育标准和工程师职业能力标准,是国际工程界对工科毕业生和工程师职业能力公认的权威要求。截至2013年8月,中国工程教育专业认证协会已对我国高校的373个专业点开展了认证工作,之后经过3年的不懈努力,我国工程教育专业认证协会分别受理了137个专业的2014年认证申请(其中105个专业通过认证)、156个专业的2015年认证申请和200个专业的2016年认证申请,我国工程教育水平得到了长足而显著的提高,其质量获得国际社会的一致认可。可喜的是,2016年6月,《华盛顿协议》全票通过中国科协代表我国由《华盛顿协议》预备会员转正,成为该协议第18个正式成员,表明我国工程教育专业认证与国际实质等效,标志着我国工程教育质量实现了国际化互认。
二、工程教育认证背景下我校精细化工工艺课程教学改革的必要性
华侨大学地处海峡西岸经济区的心脏地带,为了更好地服务于地方区域经济的发展,为企业人才市场输送合格的工程类专业人才,工程教育专业认证已列为我校提高办学质量的主要举措之一,校领导高度重视。与此同时,随着福建省沿海四大石化基地和重大项目的加速推进,带动了合成材料、有机化工和精细化工等配套开发,石化产业集群效应显现,化工类专业人才需求增大[1]。为了培养合格的化工工程师,我校化工学院积极申请化学工程与工艺专业的工程教育专业认证。2016年2月,中国工程教育认证协会正式受理了我校化工学院化学工程与工艺专业工程教育认证的申请,这是我校第一个被受理的工科专业,得到了校、院两级领导的高度重视和全系教师及其他相关院系的大力支持和配合。中国工程教育认证标准是基于产出的教育评价,满足华盛顿协议互认要求。基于学习产出的教育模式(OBE)最早出现于美国和澳大利亚的基础教育改革,是以预期学习产出为中心来组织、实施和评价教育的结构模式[2,3]。国内部分高校实施基于OBE教育理念的人才培养模式的综合改革,规范教学活动,树立教学标准意识,建立教学质量标准,最终取得了显著的效果,并顺利通过我国工程教育认证。众所周知,《精细化工工艺》是化学工程与工艺(精细化工方向)专业的主干专业课之一,该课程具有工程性、应用性和综合性等特点。在我校化学工程与工艺专业开展工程教育认证的背景下,基于“以学生为本,以学生学习产出为导向”的教育理念和思路开展精细化工工艺课程教学改革势在必行。
三、工程教育认证背景下精细化工工艺课程教学改革的几点思考
CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,它以产品研发到产品运行的生命周期为载体,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习工程。CDIO培养大纲将工科专业毕业生的能力分为工程基础知识、个人能力、认识团队能力和工程系统能力四个层面,大纲要求以综合的培养方式使学生在这四个层面达到预定目标[4,5]。为了使学生在学习精细化工工艺课程过程中达成这个目标,必须同时从教学的两个主体———学生和教师入手,转变教育理念,改革教学方式方法,以符合我国工程教育认证标准。
(一)学生工程实践能力的培养
精细化工工艺是一门实践和理论并重的课程,在培养高素质的精细化工工程技术人才过程中,精细化学品开发、设计及合成的实验与实践起着重要作用。对于学生而言,借鉴CDIO成功的教育经验,在工程教育认证背景下精细化工工艺课程教学改革过程,一定要特别注重和加强学生工程实践能力的培养。
1.加强校企合作。根据《中国工程教育质量报告》的调查,工业界认为高校培养工程专业人才过程中存在通用能力评价高,工程能力培养不足;传统优势明显,紧跟时代需求不足;工业界参与深度和规范化不足等问题。因此,在精细化工工艺课堂教学过程中积极邀请精细化工相关企业高级工程师走入课堂参与教学,有利于学生深入了解所学知识在将来所要从事的精细化工行业中的实践应用。
2.搭建校内精细化工实践平台。实践平台是大学生进行实践活动的阵地,校内可以通过设立实验示范中心、学科重点实验室、科研成果转化平台以及本科生课外科创活动平台等举措,不断提高学生的精细化学工程实践能力和创造力。
3.设立精细化学品制作工坊。根据精细化工工艺课程需求开设特色实验室,对课程中所学主要精细化学品种类及其典型产品的制备工艺开展实验,比如手工肥皂、洗涤剂和胶黏剂等常规精细化学品的制作。与此同时,增加综合型、设计型实验的比例和深度,充分调动学生对精细化工工艺的学习积极性。比如在手工肥皂制作过程中设计透明多彩的新型多功能肥皂,培养学生的创新意识、动手操作能力和团队合作精神,提高学生的工程实践能力和创造力,让学生以主动的、实践的、课程之间有机联系的方式学习精细化工工艺这门专业主干课程。另外,精细化工工艺特色实验室在全校范围内也可以共享实验资源和设备,这不仅可以增加学校对实验室的经费投入,而且可以显著提高精细化工专业的知名度,大大增加学生对本专业的认可度和归属感。
4.建立多元化考核标准。传统工科教学的突出问题是理论知识学习比重远大于工程能力培养比重,这是单一笔试考核模式导致的必然结果。基于工程教育认证中所要求的学习产出的教育模式,将学生在精细化工工艺课程学习过程中参加课外精细化工实践平台和精细化学品制作工坊等活动的表现形成可量化的考核标准,与传统考核标准进行有机结合,建立以加强学生工程实践能力培养为目标的多元化课程考核标准。
(二)教师课程教学理念的转变
基于OBE工程教育模式,工程教育认证将推动工科教学由“经验型”转向“科学型”、由“内容为本型”转向“学生为本型”。这就要求高校教师彻底摈弃传统的“教无定法”的教学理念,而是基于学习结果的教育模式,形成一种规范、团队、持续改进的教学方式,实现教学行为及活动的标准化与规范化,从而达到工程教育认证标准,持续为工业界输送合格的化工工程师人才。
1.建立课程目标与毕业要求的对应关系,规范和细化教学大纲及内容。《精细化工工艺》是一门介绍精细化工产品生产原理与工艺的专业课程,其课程知识体系非常零散且庞大,规范地组织教学内容和选择教学方法对于有效实现预期学习结果至关重要。精细化工工艺课程的教学目标:一是让学生能够根据市场需求的不断变化,设计新型精细化工产品;二是让学生运用精细有机合成化学及工艺学理论,根据精细化学品的功能特点及研究目的,选择适宜的研究路线,设计可行的有机合成单元反应实验方案;三是让学生熟悉与精细化工行业相关的产品技术标准、知识产权、法律法规、产业政策及发展现状和趋势,能识别、分析精细化工新产品、新技术、新工艺的开发和应用对社会、健康、安全、法律以及文化的潜在影响,深刻理解精细化工在国民经济中的重要地位和作用。以上课程目标分别对应于我国工程教育认证标准中化学工程与工艺专业学生应达到的十二条毕业要求中“设计/开发解决方案”、“研究”和“工程与社会”等方面的能力要求。在对学生学习结果有了清晰的认识后,教师通过细化教学大纲来规范教学内容和控制教学进度,从而保证课程目标的达成。
2.整合教学资源,避免课程间教学内容的低水平重复。对于化学工程与工艺专业(精细化工方向)的学生而言,在开设《精细化工工艺》课程的同时,还开设了《精细化学品》和《高分子化工工艺》等相关课程。过去,这些课程在教学内容上存在部分重复,比如有机合成反应基础知识的介绍,学生对此也提出了意见和看法。OBE工程教育模式客观上要求整合各类教学资源,明确不同课程对达成毕业要求指标点(预期学习结果)的贡献及程度。这就需要各专业教师之间进行有效地交流与合作,协调相关课程的教学大纲及内容,避免教学资源的浪费。
3.建立课程教学质量跟踪调查及反馈机制,形成持续改进的教学理念。工程教育认证要求建立毕业生质量跟踪调查机制,形成科学有效的毕业生评价体系,为学校更好地培养工程人才提供重要依据。显而易见,毕业生质量与课程教学质量紧密相关,只有建立后者的跟踪调查及反馈机制,才能保障前者的水平。除了校院两级对精细化工工艺课程教学主要环节进行质量监控外,教师一方面于课程教学结束后在所授班级召开座谈会,听取学生对所学课程内容及授课方式、进度等方面的看法和意见,教师对所提问题与学生进行交流并提供合理化建议;另一方面,针对从事精细化工行业的毕业生进行跟踪调查,灵活运用现代通讯及联络工具、调查问卷等多种形式,开展关于学生在校期间所学精细化工工艺课程对其职业发展的影响以及其对该门课程设置、教学内容及方法等方面的建议和意见的调查,另外还可以展开毕业生所在单位对所需精细化工工程人才知识架构要求的调研。授课教师对以上信息收集整理后进行归纳总结,形成反馈整改意见,并在下一次的课程教学过程中有效体现,形成良性互动循环,促进精细化工工艺课程教学质量的持续改进。
作者:甘林火 单位:华侨大学
参考文献:
[1]甘林火.精细化工工艺课程教学的探索[J].广州化工,2015,43(5):220-221.
[2]顾佩华,胡文龙,林鹏,等.基于“学习产出”(OBE)的工程教育模式——汕头大学的实践与探索[J].高等工程教育研究,2015,(1):27-37.
[3]赵卫红,王彦斌.基于“OBE”理念的精细化工专业实验课程建设[J].亚太教育,2015,(7):85.
[关键词]精细化工;控制技术;分析
中图分类号:TM211 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2017)12-0280-01
1 前言
精细化工制造环节大都以高新技术为基石,以市场需求种类、系列化为特征的化工加工环节。在之前的20多年时间内,化学工业出现了翻天覆地的改变。其趋势大致展示为:由商品化学品加工向功能型化学品发展;由大规模环节向小规模化方向发展等。
2 精细化工概述
精细化工,是制造精细化学品行业的总称。具备种类较多,更新速度较多;产量小,大都以间歇性的形式加工;具备功能性又或是最终运用性;大部分都是复配型的产品,配方等相关的技术明确了产品的性能;产品品质需求就高;较强的商品性,大部分以商品名进行销售;技术密集程度较高,需要逐渐实施全新产品的技术研发与应用技术的开发,强调技术服务;设施费用低等其它特征。
3 精细化工过程的控制技术
3.1 集成技术
伴随现代化自动化技术的日益发展,及当代社会对于精细化工自动化需求的逐渐增强,智能化的操作系统,依托本身的丰富资源、后经济性以及运用便利等特点,在现代化的精细化工环节的数据采集与监控领域均获得了大量的运用。伴随数据通信手段的不断发展,及编程控制技术与触摸屏显示操纵的趋于成熟,以此当作基础控制器的智能操作体系被大量运用至精细化工环节的控制层面之中。计算机调控体系的逐渐进步以及本身性能的日益拓展,为了能够达到精细化工环节的集成控制奠定了较好的技术基础。集成控制所代表的是以综合经济技术标准当作最终的预期目标,对加工环节实施集成化的管理,同时涵盖了批量加工、过程改善、加工管理、安全维护以及加工调度等其它拓展功能,从根本上达到真正意义层面的一体化加工、管理、监控。
3.2 自动批量生产控制
批量生产具备较为显著的单向性与周期性特征,在完成一个批量生产过程之后,便代表了此次生产环节的完结,其次由材料购买过程始,迈入下一轮的加工,同时再次明确相应的制造规划与流程指标等等,直至产品的形成,完成第二次的制造过程。在开始实施批量加工以前,往往需要完成好所有步骤的预备工作。因此,在传统形式的精细化批量化加工控制体系里面,以流程具体指标设计为主要参考的顺序控制体系以及以机械设施与产品相关工艺数据为借鉴的程序型控制体系,获得了大力宣扬与大量运用。当前,批量小与种类繁多已经发展成现代化精细化工加工不断发展的重要趋势,其对于产品加工环节的柔性需求有着更加强的需求,其同样更加深入的推动了全球间歇环节控制指标的引进,大都涵盖了国际指标。从控制系统层面而言,需要充分融合产品的特征,明确科学的控制规划,同时按照具体的加工进程与现实的进度来便利的调节控制规划达到全面的自动批量加工控制,从根本层面实现满足现代化精细化工发展对于柔性的需求。
3.3 优化控制
运用迭代学习实施优化控制,能够处理精细化工环节工艺数据运转轨迹的优化追踪控制等相关问题,避免操作人员完全不一样的操作步骤和过程特征改善所造成的影响,获得最佳的控制律,和其它的反馈控制方式相互融合,达到精细化工环节的优化控制。其已经在苯乙烯间歇聚合反应终点品质调控、PVC树脂间歇发酵环节的补料调控与间歇反应釜温度调控等非常多精细化工环节的控制环节获得验证。迭代学习控制所具备的自学习优化特征,使得其在精细化工环节具有极为广阔的发展趋势。
3.4 综合性统计过程控制
当前的精细化工加工环节的产品品质调控,大多存在与加工的开始、关键中间点以及终点等有限数量的点实施工艺材料的化验研究,操作偏差又或是过程影响往往会使得工艺环节的运转远离准确的工况,此依托自身进行经验操纵的形式往往无法对加工品质实施科学合理的控制。统计过程控制,又被叫做统计质量控制,其所指的是运用数理统计方式的加工环节的监管工具。其对于加工环节实施分析与评判,按照所反馈的信息即时发觉问题,同时运用有关措施将其排除,使其始终维持在受控的状态。因为SPC技术的重要功能,在最近几年时间内精细化工行业SPC方式的分析与运用范畴转向以数据驱动为基础的工况监管、繁琐物性数据的软测量、加工环节与终点评判、产品品质预估与控制等其它方向不断发展。
4 精细化工过程控制技术的发展方向
(1)过程控制逐渐向着计算机化的方向扩展,增强过程控制的自动化程度。在传统形式的过程控制环节,由于节约费用等因素的影响,其调控大都运用仪表的形式来完成,导致过程控制的自动化水平相对偏低。当前,伴随自动化与计算机等相关技术的完善,再加上市场对过程控制需求的增强,过程控制的自动化是其发展的必然。
(2)控制的形式逐渐向批量的方向扩展。因为精细化工所具有的间歇性加工特征,所以在传统形式的加工环节里面大都运用一次性投料的形式,运用批量的加工形式,在所有环节的制造完成之后才可以实施后续的加工,如此循环往复即可。
(3)智能化控制是当前精细化工在制造环节大多会采取事先设置的调控策略实施,其生产速度、加工温度以及压力等相关参数均是预先设定的,此调控方式能够确保所有批次的制造环节均是一样的。但是,在显示的制造环节里面,因为遭受外部环境及内部因素的改变,精细化工会遭受完全不一样程度的影响,然而传统的形式是经过操作者针对其实施干预,显示的效果完全是由操作者的技术水平所明确的,进而造成所有批次产品的品质并不完全一样。
5 结语
精细化工的过程控制便是为了能够更加好的满足市场发展的要求,展示出了复杂化与间歇性的特征,进而使得整个加工环节变得非常繁琐。为了能够保证产品的品质,需要增强自动化水平,经过引入较为先进的技术来增强加工环节的调控能力,尽可能达到加工环节的问题控制,确保精细化工的加工品质。
参考文献
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作者简介
甄世钰(1997―),男,汉族,籍贯:甘肃金昌,学历学位:本科在读,职称:无,单位:大连理工大学,研究方向:化学工程;
关键词 绿色化学教育 精细化工工艺学 教学实践
绿色化学又称环境友好化学,是一门从源头上阻止污染的化学,核心是“原子经济性”和“5R”(Reduciton、Reuse、Recycling、Regeneration、Rejection)原则[1],其与转变经济发展方式,建立环境友好与资源节约型社会,实现人类社会的可持续发展紧密相连。
“精细化工工艺学”是应用化学类专业的一门专业课,主要介绍精细化工产品的生产原理、工艺、设备等内容,使学生对精细化学品的生产工艺有较系统的了解和掌握[2]。精细化学品与人们的生活息息相关,其传统工艺往往具有三高(高能耗、高污染、高排放)的特点,这与绿色化学背道而驰。为此,笔者将绿色化学教育渗透于“精细化工工艺学”教学,取得了良好的教学效果。
1 进行绿色化学教育渗透的意义
人类所共同面对的环境问题决定了开展绿色化学教育的必要性和紧迫性。绿色化学教育既是素质教育的重要内容,也是培养学生社会责任感的需要,更是培养创新能力的需要。
立足于专业课的绿色化学教育,有利于绿色化学知识和专业知识的有机融合,有利于培养学生的环保意识及科学人文素养,有利于培养学生的创新能力,更有利于培养未来“工程师”们的绿色化学能力,为从长远和根本上防止污染、实现人类与环境的和谐发展奠定坚实的基础。因此,21世纪绿色化学教育必将迎来新的机遇与挑战,在专业教学中渗透绿色化学内容,加强学生的绿色化学意识,具有极其深刻的意义[3]。
2 进行绿色化学教育渗透的措施
2.1 培养学生的绿色化学意识
教师必须适时灌输绿色化学思想,教导学生依据“5R”原则选择绿色的工艺路线,在无法避免使用或产生有毒有害物质时,必须采取有效的保护和消害处理措施。同时引导学生观察和认识生活、生产中的绿色化学现象,巩固和加深绿色化学知识,如:观察并理解在日常生活中使用带有“无氯氟烃”标志的冰箱、空调产品有利于防止对臭氧层的破坏;使用无磷洗衣粉可以减轻水体富营养化等。
教师必须结合教学实际,采取积极有效的方法和途径,切实提高学生的绿色化学意识,使学生在潜移默化中受到良好的绿色化学教育,使绿色化学教育在学生思想中达到由“要求”变成“需求”的境界。
2.2 以实验“绿色化”促进绿色化学教育渗透
在“精细化工工艺学”和“精细化工实验”教学内容“理实一体化”的基础上,将理论课中的典型案例和实验项目对应起来,并引入绿色化学方法来设计实验教学。在改装后的微波炉中进行了“食品添加剂苯甲酸合成”实验教学[4],具体步骤是:(1)在圆底烧瓶中投入1 g无水碳酸钠、0.015 mol高锰酸钾、0.01 mol氯化苄、0.2 g四丁基溴化铵及50 mL水放入微波炉,接好微波截止管和冷凝管,设置微波功率为750 W,反应时间15 min,启动微波炉。(2)反应完毕,冷至室温,滤出二氧化锰回收。(3)滤液用6 mol/L盐酸中和,可析出苯甲酸。(4)加热赶出二氧化碳,冷却,抽滤,干燥,得苯甲酸晶体,产率85%~87%。整个实验试剂用量少,副产物回收,不污染环境,避免了常规合成用亚硫酸钠或草酸溶解副产物二氧化锰的操作工序,实现了工艺绿色化。
将绿色化学理念引入到精细化工实验教学中,通过采用微波技术、微型实验等手段,让学生在实践中亲身体验绿色化学,促进了绿色化学教育在“精细化工工艺学”教学中的渗透。
2.3 以绿色化学案例进行绿色化学教育渗透
案例教学法具有生动具体,直观易学的优点,能充分调动学生的学习积极性和主动性,达成良好的教学效果[5]。由于精细化工产品数量众多,笔者对每一大类精细化学品都精选出3~5个典型案例(如:表面活性剂十二烷基苯磺酸钠合成、非离子表面活性剂OP-10的合成、增塑剂邻苯二甲酸二辛酯(DOP)的合成、食品添加剂乳酸的合成、食品添加剂苯甲酸的合成、聚醋酸乙烯乳液的制备及应用等)进行教学,然后根据绿色化学“5R”原则,分别从原料、催化剂、反应、溶剂、产品、绿色化等不同角度对案例进行绿色化学设计,以培养学生绿色化学能力。
2.3.1 以“原料绿色化”案例进行渗透
绿色化学致力于采用无毒、无害原料――碳酸二甲酯(DMC)、双光气、三光气等替代传统的对环境有害的物质如氢氰酸、光气、苯、氯氟烃、硫酸来生产精细化学品。例1:在第4章“合成材料助剂”中,介绍了可广泛应用于聚酯等工程塑料阻燃剂溴代聚碳酸酯[6](BPC)采用非光气物质碳酸双(三氯甲酯)代替剧毒光气,实现了安全环保的绿色工艺技术。例2:在第7章“涂料”中,分析了涂料主要成膜物质之一的聚氨酯的主要原料氰酸酯单体HDI的合成工艺[7],传统工艺采用剧毒光气(COCl2)严重污染和危害环境,现以绿色原料DMC代替光气来合成。原料绿色化,可从源头上控制和减少污染,也是实现绿色化学的一个重要方面。
2.3.2 以“催化剂绿色化”案例进行渗透
催化剂是许多化学反应中必不可少的,而传统精细化学品合成中催化剂主要是一些酸碱或重金属做催化剂,排放到环境中会造成严重的环境污染。近年来,国内外都在大力开发高效、环境友好催化剂,如:分子筛、固体超强酸等。
例3:在第3章“表面活性剂”中,对表面活性剂十二烷基苯磺酸钠[2]合成案例进行了分析,其首先采用绿色催化剂分子筛合成十二烷基苯,同采用HF催化合成工艺相比较,易于自然分解和高洗涤特性的十二烷基苯异构体分别提高了37%、5%。例4:第4章“合成材料助剂”的通用增塑剂邻苯二甲酸辛酯(DOP)合成时,用固体超强酸绿色催化,通过催化剂循环使用和省略了H2SO4中和工序,减少了三废排放,提高了产品收率和品质。
2.3.3 以“化学反应绿色化”案例进行渗透
绿色化学注重最大限度地利用原料,最大限度地减少副产物,减少废物的排放,或使此反应的副产物成为彼反应的原料。从原子的角度讲,尽可能使原料中的原子百分之百参与目标产物的形成,从而达到提高原子经济性。例5:在第3章“表面活性剂”中“非离子表面活性剂OP-10的合成”的案例中,剖析了涉及的主要原料环氧乙烷的绿色化学反应:
(1)传统工艺:
原子利用率为:[44/(28+71+74)]×100%=25%
(2)绿色化学工艺:
原子利用率为:[88/(56+32)]×100%=100%
和工艺(1)相比,工艺(2)原子经济性大大提高,是典型的绿色化学工艺。
2.3.4 以“溶剂绿色化”案例进行渗透
精细化工产品生产所出现的污染,不仅来源于原料和产品,往往还会源自于溶剂。大部分精细合成工艺均需要有机溶剂,传统有机溶剂如苯、甲苯、甲醛等都存在有毒、易挥发、易燃烧等诸多不足,不符合绿色化学要求,因此在教学过程中有必要对绿色溶剂(如水、超临界流体、离子液体等)加以介绍。例6:在第7章“涂料”中,介绍了在涂料的制备过程中,往往要用到大量的甲苯、二甲苯等对环境有害的溶剂,引导学生在满足工艺的条件下用绿色溶剂――水取代有毒有机溶剂。例7:在第8章“香料”中,介绍了CO2在超临界状态下具有常规液体的溶解度,高的传质速度,大的可压缩性,且无毒、不可燃、廉价的诸多优点,从而可取代萃取法提取天然植物香料中的有毒、有害溶剂。此外,CO2还可以用来代替氟氯烃作苯乙烯泡沫塑料发泡剂,实现绿色化学生产。
2.3.5 以“产品绿色化”案例进行渗透
产品绿色化就会减少甚至杜绝对环境造成损害,实现绿色化学。例8:在第3章“食品添加剂”中,对“食品添加剂乳酸的合成”案例进行了绿色化学设计,介绍了绿色产品――聚乳酸,乳酸可由再生生物质资源通过发酵的方法得到,聚合后成为聚乳酸。聚乳酸因其优良的物理化学性能、生物相容性、生物可降解性、对环境及人体无毒害作用,可代替带来“白色污染”问题的聚苯乙烯材料,是可再生并循环利用的绿色塑料[8]。
例9:在第7章“涂料”教学时,绿色化设计了“聚醋酸乙烯乳液的制备与应用”案例,向乳液树脂添加中空陶瓷珠子后得到的乳胶涂料是良好的节能涂料[9],具有高反射比、高辐射率、低导热系数、低蓄热系数、保温隔热等优异性能,是绿色精细化工产品。
3 结束语
总之,教师要依据绿色化学5R原则,从原料、催化剂、反应、溶剂、产品的绿色化等角度出发充分挖掘和加工教材内容,并始终坚持把绿色化学教育渗透于专业课程教学之中,从而让学生认同绿色化学,从事绿色化学工作与研究的能力得到培养,成为未来“绿色化学”的坚决践行者。
参考文献
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关键词:工作过程;精细化工生产技术;课程建设
中图分类号:G712 文献标识码:A 文章编号:1672-5727(2013)12-0089-02
高等职业教育以培养高端技能型人才为目标,更应注重学生社会适应能力和创新能力的培养。我院应用化工技术专业自2003年招生以来,根据人才培养的需要适时开设了《精细化工生产技术》这门课程。通过近十年的建设,该课程在培养学生的动手能力、创造能力及综合实践能力方面起到了非常重要的作用,特别是两轮项目化教学改革的实施大大提高了学生学习的积极性和主动性,培养和锻炼了学生的实践能力、分析能力、合作能力和解决问题的能力。
课程定位
《精细化工生产技术》是应用化工技术等相关专业重要的职业核心课程之一。通过对典型精细化工产品工艺路线的分析与选择、催化剂的选择与使用、生产设备的选择、生产工艺流程的组织、生产操作及控制,生产异常现象及故障排除的形式来组织教学,培养学生的职业核心能力、专业能力和社会能力,使其逐步成为具备较强实际工作能力的化工类可持续发展的高端技能型人才。
课程目标
能力目标 能检索各种文献资料并加以处理;能根据现有的资料制定出产品的小试方案;能运用各种单元反应的原理分析产品生产中的影响因素,优化小试工艺条件;能选择合适的药品、辅助材料等原材料,并能对各种原材料是否合格进行判断;能正确进行投料和卸料;能合理选用实验室的仪器设备,并安装、调试;能根据小试方案组织实验室制备,并能及时发现和分析生产过程中的问题,提出具体的解决方案;能选择合适设备对制备的中间产品、粗产品进行分离提纯等;能使用常规分析方法和实验室常用分析仪器对中间产品、粗产品、产品进行检测,实现对小试过程的质量监控;能对实验过程中产生的“三废”进行无害化处理;能正确收集和整理实验数据,并能根据数据处理结果对小试实验进行正确的判断;能根据小试过程拟定出合理的产品工业化生产方案,并能对所设计出的方案进行综合评价;能利用所学知识改进现有工艺和优化配方等。
知识目标 熟悉检索相关文献资料的方法和途径;掌握磺化、卤化、还原、酰基化、烷基化、氧化、缩合等单元反应的反应机理,掌握其反应规律及特点;理解“7S(整理、整顿、清洁、清扫、素养、节约、安全)管理”的内涵,并能在实验过程中自觉遵守;熟悉实验室常见事故和应急处理办法等;掌握精细化工实验(实训)室常用的设备如电动搅拌器、加热装置、离心分离机、真空泵等的使用方法;熟悉过(抽)滤、蒸馏、萃取、重结晶、分馏等单元操作的原理;掌握旋转粘度计、旋光分析仪、阿贝折光仪、分光光度计、熔点测定仪等常规分析仪器的使用方法;了解实验数据的记录、收集与处理的方法;熟知实验室及企业生产车间防火防爆防毒害等防范方法及措施;熟悉常用精细化工过程放大的方法和原理;理解配方原则和生产工艺条件确定的方法;熟悉生产原材料的选用原则和检测方法;熟知物料的处理方法和加料方法等。
素质拓展目标 通过任务驱动、项目引领、工作过程系统化的教学模式,学生具备较强的职业素养,为将来在企业从事的化工操作、化学检验、生产控制与管理等工作岗位打下坚实的基础。具体包括以下内容:培养学生信息获取和处理能力;在项目实施过程中形成培养学生的自学能力及与人合作精神;培养学生节约、环保、低碳、成本意识;培养学生具备安全第一、预防为主的安全意识;通过“7S现场管理”使学生养成规范管理的意识;在实验数据、现象记录及报告书写时,体现出诚信、规范意识和实事求是、科学严谨的工作作风;在实训操作过程中培养学生胆大心细、爱岗敬业的工作态度;小组分工合作培养学生的团队精神和合作意识;通过项目汇报答辩培养学生的语言表达能力、与人沟通的能力和应变能力;让学生学会认真倾听别人谈话,不随意打断别人说话,体现出尊重他人、文明礼貌的素质;培养实事求是、客观公正地评价自己的能力,学会批评与自我批评,具有一定的承受能力和迎接挑战的意识;培养和提高学生的综合能力和综合素质,使之能理论联系实际,具有创新意识等。
课程内容的整合
根据能力和知识目标的要求,我们把课程内容进行了知识结构的整合与重构,将原来理论知识体系下的章节内容整合为四个项目,选择了四大典型精细化学品的生产过程作为载体实施教学。
项目一:表面活性剂——十二烷基苯磺酸钠的生产。通过项目实施,学生掌握表面活性剂的特点及分类,化学结构与性能,学会认识与选择原料,掌握磺化工艺特点及常用磺化工艺,能够根据工艺选择合适的生产设备及条件控制,制备出产品并进行必要的质量检测。项目二:增塑剂——邻苯二甲酸二丁酯的生产。通过项目学习,学生了解合成材料助剂的分类、常用助剂品种及典型产品(邻苯二甲酸酯类增塑剂)的合成原理,学会认识与选择原料,确定合成路线,掌握酯化反应基本原理,选择合适的酯化工艺并根据工艺正确选择生产设备及设备条件控制,制备出产品并进行必要的质量检测。项目三:食品抗氧剂——丁基羟基茴香醚的生产。通过项目实施,学生掌握食品添加剂的特点及分类,常用食品添加剂的作用原理及合成工艺,学会认识与选择原料,确定绿色合成路线,掌握工艺特点并能够根据工艺选择合适的生产设备及条件控制,制备出产品并进行必要的质量检测。项目四:乳胶涂料的生产。通过项目学习,学生了解涂料的定义、组成及分类,熟悉常见涂料的品种及乳胶涂料的配制方法,掌握乳液聚合的基本原理及工艺方法,学会认识配方各种原料的性质与作用,合理选择生产设备及设备条件控制,制备出产品并进行必要的质量检测等。
教学组织实施
本课程是基于工作过程系统化的课程设计,教学组织与实施也应区别于传统的教学模式。在教学过程中我们以“研究性学习”的教育理念来指导和组织本课程的教学,以学生为教学主体,调动学生的学习积极性,给出生产任务,以典型精细化学品的生产引导学生课堂理论学习,课程的系统性与讲课的发散性兼顾,让学生充分领略到精细化工领域的生机与活力。
必要的理论知识讲解 基于工作过程的项目化课程教学实施注重学生职业能力的培养和技能水平的提升,但并不能因此忽略理论知识的学习,因为项目的实施需要必要的理论知识支撑。但理论知识讲什么内容、怎么讲、讲多长时间等问题需要教师认真思考。项目实施过程中所涉及的最主要内容、核心工艺及学生自己难以自学的内容等需要教师在课堂上认真讲解。笔者在《精细化工生产技术》项目化教学实施过程中,将每一个项目实施过程中所需要的知识点一一列举出来,筛选出最核心内容、学生不易掌握的内容及典型工艺在课堂上讲解,以利于学生顺利完成整个项目。例如,项目一“十二烷基苯磺酸钠的生产”,我们将表面活性剂的结构、磺化工艺原理及常用的磺化工艺及特点介绍给学生,其余内容要求学生自学,在“必需、够用”原则的指导下进行集中理论讲解,为项目的完成奠定了基础。
重视学生实践动手能力的培养 传统的教学方式是以实验教材为中心的套管式教学,不能给学生更多动手机会和动脑时间。采用项目化教学,学生不再拘泥于实验教材,通过广泛查阅资料,优选工艺制定小试方案,并以小试方案为依据,组织实验室产品制备,根据实验室制备过程优化工艺条件,选择合适的工艺、合理的设备给出产品的工业化生产方案。
凸显教学中学生的主体地位 学生参与度高是项目化教学改革的一大特色。在项目实施的每个阶段须要学生向教师及其他人分别展示自己的作业、产品、方案等。我们在教学过程中安排学生将项目小试方案、制备出的产品、工业化生产方案等进行介绍和展示。汇报过程也是学习过程,学生在汇报时允许其他人评论并提出不同意见,通过思想的碰触,经常能够迸发出很多新观念、新方法,更有一些书本上不曾涉及的内容,需要教师和学生共同学习解决。
建立科学合理的考核评价体系 科学的考核评价体系有利于学生学习积极性的提高,有利于提高教学效果、提升教学质量。本课程主要考核学生的工作态度和团队协作精神及完成任务的质量、数量,采用产品评价制,以平时项目考核为主,期末理论考试为辅的考核方法。将考核评价设计为两部分:过程性评价+终结性评价,期中过程性评价分为教师评价(课堂汇报+实训操作+项目完成报告)、小组评价及自我评价;终结性评价包含自主项目评价及知识考核(考试)两部分,与传统的一张试卷定成绩的考核方式相比更加合理。
《精细化工生产技术》以典型精细化工产品为载体,呈现真实的生产过程。教学中强化学生理论联系实际的能力和自学能力。学生的学习目的性更强,积极性更高,通过小组内的分工与合作加强了学生的团队精神。学生的文献检索能力、办公软件应用能力、工程技术能力、语言表达能力、应变能力、自我探究能力和实验技术能力均得到了很大程度的提高。通过毕业生反馈发现,学生到企业后上手快,能适应生产技术发展的需要,并为学生将来的可持续发展打下良好的基础。总之,项目化教学改革中需要进行不断创新与总结,善于发现、思考、解决问题并将研究成果应用到教学过程中,从而全面提升教育教学质量。
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关键词 高职 精细化学品生产技术 课程设置
中图分类号:G712 文献标识码:A
精细化学品生产技术课程是高职院校精细化工类专业开设的一门专业课程。主要内容包括常用精细化学品(表明活性剂、化工助剂、农药等)的性能、品种、原料生产、生产工艺等,是科学性、实用性、综合性的化工专业课程。学生在学习该课程过程中能丰富其相关的有机化学生产知识,掌握从简单化学品或天然化学品(利用苯、脂肪酸、乙醇等)通过化工生产合成出具备一定功能作用(例如去污、抗氧化)的产品的能力,可初步具备化工生产过程设计和工艺控制的能力,综合素质和工程能力也能显著提高。目前很多高职院校的精细化学品生产技术教学多从反应类型出发,过多专注于反应原理等理论知识,而学生的生产小试及生产过程设计及工艺控制未被重视,从而降低了教学效果,达不到应有的目标——“高技能型专门人才”。我们结合学院和学生的实际情况,选取学生感兴趣的教学内容,采用多种教学方法和评价手段,与学生、学院、企业“四位一体”,共同努力,取得了较好的教学效果。
1 合理组织教学内容
高职高专院校教育的目标是培养生产、建设、管理、服务第一线实用型、技术型、应用型、复合型人才。因此在教学过程中应从培养目标出发,立足于学生的自身情况,选取实用性较强、学生易理解的生产过程知识,因此在教学内容选取时并没有集中学习精细化学品生产的主要反应,例如磺化、硝化等复杂的反应机理,而是从不同类别的精细化学品出发,主要有表面活性剂、化工助剂、胶黏剂、农药、医药中间体等,内容包括其作用、目前国内外生产情况分析、生产小试、工艺设计及流程控制,能提高学生学习兴趣,并且学习内容选取有一定的相关性,因此学习过程中,学生可以通过类比来加强理解和记忆,并能锻炼学生的自学能力,让学生从“跟着学”转变到“自主学”,从而高质量地完成教学任务。
2 结合多种教学方法
2.1 启发式教学
在教学活动中,教学主体已渐从教师转变为学生,因此如何调动学生学习主动性成为教学活动中的主要内容,因此在教学过程中多采用启发式教学方法,遵循循序渐进,由浅入深,通过丰富多彩的精细化学品产品(例如洗衣粉、化妆品等)展示及学生的产品调研报告等多种形式让学生了解精细化学品在实际生活中的重要作用,学生有迫切掌握其生产的工艺的愿望,因此提高学生参与教学活动的主动性;在学习过程中通过提问、讨论等多种形式启发学生思考力和创新力;引导学生从反应的实质来理解每类反应,加强学生分析问题和解决问题的能力,让学生由理解到记忆,而不是死记硬背;有效融合理论知识和实际生产知识,让学生更好地掌握精细化学品生产工艺。
2.2 课堂教学与生产小试相结合
精细化学品生产技术的课堂教学主要集中在精细化学品的理论知识,这些并不能满足这门课程的教学要求的,也无法保证教学效果。因此在教学过程中,在对每种教学过程中均有设计生产小试,例如在表面活性剂单元中,将理论教学与十二烷基本磺酸钠的制备实验结合,这样既保证了教学活动的完整性(理论+操作),又丰富了教学形式,提高了学生的学习兴趣。
2.3 校外参观与流程设计结合
精细化学品生产技术教学大纲要求学生需要具有掌握初步的合成和工艺流程设计控制能力,因此我们充分利用校外实训基地“江苏洁丽莱日化有限公司”,学生在实习过程中将理论与实际相结合,了解产品肥皂的生产工艺,并在教学最后环节设置了同类产品的生产流程设计。在这一教学环节中,首先培养了学生对基本精细化工生产的流程和工艺控制参数的准确把握,锻炼学生能熟练查阅相关精细化学品生产的工艺参数,使得学生能够合理地设计工艺流程;其次,流程设计过程中提倡学生利用AutoCAD等绘图软件绘出流程图,这样可提高学生的计算机绘图能力,符合现代工业化生产的要求;最后要求学生将流程设计与企业实习报告结合,提出自己观点。整个教学环节紧密结合,培养学生精细化学品反应理论、生产工艺、参数控制、计算机绘图等多方面能力。
3 综合多种考核方式
针对我院学生情况,精细化学品生产技术总课时为80 学时,其中理论课60 学时,生产小试10学时,实习报告及流程设计10 学时。在教学考核中,综合考虑三个方面:(1)学生的理论知识掌握情况,主要通过学生的期末考试体现;(2)学生平时课程投入,主要考核学生的出勤率、作业、课堂提问回答情况等;(3)学生的操作水平,主要考核学生小试实验中基本仪器操作能力、实验报告册、实习报告册及课程设计图。所占的比例为6:2:2。多种考核方式结合基本上能反映学生的知识和能力的掌握,更好地让学生和教师掌握教学效果,能及时通过教改进一步提高教学质量。
4 结语
在精细化学品合成工艺课程教学中我们立足于人才培养方案和学生需求,合理组织教学内容,采用启发式、理论知识与生产小试相结合、校外实习与流程设计相结合,综合多种形式考核方法,取得了较好的教学效果。但面对课程教学改革这项长期而系统的工程,我们将更好地开发“学院、教师、学生、企业”各方面资源和潜力,为我国精细化学品生产培养出更多的技能型专门人才。
参考文献
[1] 程毓,张明.关于高职高专教学改革的思考[J].武汉科技大学学报(社会科学版),2004.9.3(6):72-73.
[2] 张彩霞,何小陆.《精细有机合成化学及工艺学》课程教学改革研究[J].化工时刊,2009.12.12(23).
[3] 李勇.《精细有机合成》教学中启发式教学的运用[J].科技教育,2008(30).
关键词:产教融合;精细化工;实训基地建设
作者简介:刘宏(1966-),男,湖南隆回人,湖南化工职业技术学院教授,研究方向为精细化工产品教学与研发。
基金项目:湖南省教育科学“十二五”划课题“绿色化工视域下精细化学品生产技术专业实训基地建设探索”(编号:XJK013BZY010),主持人:刘宏。
中图分类号:G710 文献标识码:A 文章编号:1001-7518(2016)33-0084-03
国务院颁发的《国家中长期教育改革和发展规划纲要(2010-2020年)》中明确提出“以服务为宗旨,以就业为导向,推进教育教学改革实行工学结合、校企合作、顶岗实习的人才培养模式”[1],各职业院校一系列的专业建设改革关键在于校企合作、工学结合的实施,而生产性实训基地建设是实现这一目标的重要平台。职教集团是职业院校与行业企业共同组建的教育团体联盟组合,是一个典型的利益相关者组织[2],通过外部保障、内部凝聚、互惠服务、自身协调等途径[3],拓宽集团化与集约化办学思路,创新职教集团的体制[4],发挥各自的优势,学校与企业互利共赢、资源互补,近年来已成我国职业教育办学机制改革的重要举措。陈友年等[5]阐述了产教融合的内涵与实现途径,方春龙[6]介绍了产教融合物流专业校外实训基地建设情况,但职教集团框架下产教融合型精细化学品生产实训基地建设研究较少。探讨如何加强产教融合型精细化学品生产实训基地建设,是精细化学品生产技术专业推行“工学结合”人才培养模式改革的重要环节,也是精细化工专业内涵建设的重要内容,具有重要意义。
一、产教融合型生产实训基地特征
对于产教融合的定义,学术界目前尚未形成统一标准,如Michael D. Santoro[7]提出industry-university collaborative ventures(产业-大学合作)、Kaufmann, A.& T?idtling, F[8]提出的Science-industry interaction(科学-产业互动)、Annamária Inzelt[9]提出university-industry-government relationships(大学-企业-政府关系)等,作者直观理解产教融合就是产品(企业)与教学(院校)的融合,也就是职业教育与产业深度合作。产教融合型的生产实训基地建设依托职教集团产学研协同创新平台,是通过专业建设共建共管生产实训基地,企业融入学校人才培养过程,使专业在人才培养目标、课程标准、实训基地、教学团队、人才质量评价、专业文化六个方面建设实现与企业的有效对接,构建与精细化工企业一线操作与管理岗位“零距离”的人才培养平台。为此,产教融合型生产实训基地必须具备以下特点:
(一)实习环境真实化
精细化学品生产技术专业特征要求学生通过专业训练场所生产出典型精细化工产品,因此,产教融合型生产实训项目的选取必须来自于企业的生产项目,设备与生产厂家设备完全一致,按照企业真实的生产车间进行设计与建造,实训过程严格根据企业生产的操作规程来进行,控制工艺生产操作参数并能生产合格的精细化工产品,产生经济效益,实训过程就是产品的企业生产实际过程,生产环境真实化。
(二)基地功能多元化
校企双方筹资共建的产教融合型生产实训基地,必须具备多功能性。选择区域内典型化工产品的生产工艺建设实训基地,营造真实的职业环境与职业氛围,学生可真实操作、真实生产。让产教融合型生产实训基地成为实践教学和生产的主要场所,成为企业培训、技术交流与服务的平台,成为全国技能大赛项目训练场所,成为学生进行创业创新的基地,真正实现学校与企业互利互惠。
(三)生产工艺绿色化
化工产品是典型的“易燃、易爆、有毒”产品,精细化工产品也不例外,随着生产技术水平的提高和人们对环保认识重要性,加深对现代化工的了解,建设产教融合型生产实训基地的生产项目工艺必须绿色化。如湖南化工职业技术学院精细化学品技术专业生产性实训基地项目之一苯―丙乳胶涂料生产,是典型的绿色化生产工艺。它是根据涂料行业的发展趋势及国家涂料产品环保的要求,以水代替有机溶剂,降低VOC(挥发性有机化合物)排放,真正做到了涂料产品绿色化。
二、产教融合型生产实训基地建设问题
湖南化工职业教育集团由省内80多家化工、医药等企业及院校组成,近年来我院精细化学品生产技术专业在人才培养模式、特色课程开发模式、专任教师企业实践制度、实训基地建设、产学研结合以及毕业生就业等方面成效凸显。目前该专业依托职教集团开展校企合作,建立了产教融合型生产实训基地,如与湖南湘江涂料有限公司共建的绿色环保的水性苯-丙乳胶涂料生产车间,为学院师生提供各种阶段的教学实践平台,提高了学生动手能力,同时也为湖南湘江关西涂料有限公司等企业培养了具有一定操作技能的后备公司员工队伍,实现双方互赢互利。
但是目前高职教育中真正做到的产教融合生产实训基地建设的较少,企业参与基地建设的程度不高,主要表现在四个不协调:
(一)国家政策与企业发展需求不协调
政府的引导、政策支持力度较弱,尤其是税收减免、专项资金补贴等方面,与职教发达的国家如德国相较相差甚远,而企业是以生产产能与效益求生存的,具有一定的功利性。因此,不论基地是建在校还是建在厂,在既无法律规定,又无利益驱动的情况下,容易导致企业不愿深入进行产教融合生产实训基地的建设工作。
(二)商业机密与学生求知需求不协调
一方面企业生产需要不断补充优秀人才,通过“订单培养”“生产实习”等校企合作教育模式就能较好地培养所需人才,企业希望学生掌握新知识新技能;另一方面,如精细化工生产企业大量采用配方技术,具有较强的专业性与保密性,不希望学生进厂实习实训,即使进入企业生产实习操作通常只能集中在一些劳动密集型的生产岗位(如包装),与所学的专业知识关联度不大。
(三)资金投入与基地建设需求不协调
尽管国家提倡大力发展职业教育,但相对普通高等本科院校而言,国家财政对职业院校教育经费支持力度要小得多。马宽斌[10]发现普通高等教育经费中本科占80%以上而高职教育不到20%的投入,而发达国家高等职业教育的办学成本是普通高等教育的2.64倍。经费投入的不足,使职业院校在实际办学过程中很难具有真实企业环境与氛围的实训场所,现有的实训O备简陋陈旧,落后近被淘汰的生产工艺不能及时更新,在一定程度上制约了基地建设中产教的实质融合。
(四)高职教育与产业转型需求不协调
目前高职院校整体师资力量较弱,大多年轻教师从高校毕业就来到学校,没有企业的一线生产经验,不能较好把握产业转型升级对人才的需求,不能把握行业动态与生产技术前沿,高职院校专业教师不能对“产”进行实时掌握,当然难以建好产教融合型生产实训基地。
三、产教融合型生产实训基地建设对策
针对当前产教融合型生产实训基地建设中存在的问题,根据我院精细化学品生产技术专业基地建设实际,总结并提出了生产性实训基地产教一体、课程体系产教融合、基地协同运行产教互惠、师资队伍产教兼容等四个方面的对策。
(一)建立产教一体的生产实训基地
以精细化学品生产技术专业人才培养目标需求和专业建设发展要求为依据,根据“专业+F(Field,指具有职业情境的技能训练场所)+F(Fruit,指学生作品)”的专业建设模式,营造企业真实氛围,选择典型化工产品的生产工艺建设实训基地,学生可真实操作、真实生产。同时,充分利用职教集团的优势,选择技术先进、区域影响大、人才供需关系稳定的企业建立紧密的校企合作关系,积极探索校企共建生产性实训基地。保证每位学生在校学习期间单元操作、生产实习、顶岗实习等多种实践教学环节,能在浓厚的职业氛围中得到锻炼,及时掌握先进的设备和工艺,提高人才培养质量和适应社会生产的能力,为学生就业和发展奠定基础。
(二)建构产教融合的专业课程体系
为了有效对接湖南省“十二五”规划中的石化产业结构调整与优化升级,在职教集团框架下,深入企业调研,及时了解行业及企业发展的动向,较好把握产业转型升级对人才的需求状况,形成具有典型行业背景的化工职业教育特色。构建了“以典型精细化工产品为载体、以生产过程为导向”的课程体系,其主要特色有:(1)课程内容与企业实践紧密结合,形成工学结合的高职特色。(2)以真实工作任务为载体开发课程教学内容,将知识点、技能要求与具体工作任务联系起来,突出知识与技能要求的岗位针对性。(3)强调实践性,制定工学结合特色的高职化学品生产项目化课程的教学标准。
(三)建设产教互惠的协同运行机制
校企共建产教融合型生产实训基地,学院充分利用其师资、技术、实验研发条件等优质资源,企业以其资金、设备、生产技术指导等优势,不但为学院的师生提供了“工学结合”的实践操作平台,而且产教融合型生产实训基地也为企业高技能人才培养、职工培训、技术研发服务、职业技能鉴定等提供了强有力的保证。此外,产教融合型生产实训基地是以企业典型的生产产品为项目设计开发组织生产,工艺成熟、安全,在实现提高学生专业知识与操作技能的同时,其生产产品还能创造经济效益,保证校企合作的产教融合型生产实训基地能长效良性运转。
(四)建造产教兼容的校企师资队伍
师资力量是产教融合型生产实训基地建设的关键因素之一,因此必须打造一支“专任教师精技术、兼职教师懂教育”的产教兼容的教师队伍。首先培养1~2名造诣深厚、有突出技术特长的专业带头人;然后落实“双师工程”和“硕士化工程”,完善其知识、能力标准评价体系,促进教师及时掌握化工技术的发展前沿,使教师既能解决教学实际问题,又能解决生产实际问题;最后加强专兼职教师之间的交流与沟通,互相取长补短,提高双方业务水平,以形成整体师资“合力”,根据各专业教师的专业特长,合理配置师资资源,实现整体优化,提升专业(群)的整体师资水平。
参考文献:
[1]规划纲要工作小组办公室.国家中长期教育发展与规划纲(2010-2020年)公开征求意见稿[Z].2010-02-23.
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[5]陈年友,周常青,吴祝平.产教融合的内涵与实现途径[J].中国高校科技,2014(8):40-42.
[6]方春龙.产教融合,强化校外实训基地建设[J].中国高等教育,2014(14):74-75.
[7]Michael D. Santoro. Success breeds success: the linkage between relationship intensity and tangible outcomes in industry-university collaborative ventures[J]. The Journal of High Technology Management Research, 11(2), 2000, 255-273.
[8]Kaufmann, A.& T?idtling, F. Science-industry interaction in the process of innovation: the importance of boundary-crossing between systems[J].Research Policy, 2001(30): 791-804.
关键词:精细化工;生产过程;安全系统;技术
0引言
在整个化工领域中,精细化工是一项危险性较高的生产活动,所涉及的原料普遍具备易燃易爆以及且毒性较大等特点,一旦出现失误或者其他不规范的操作,则会严重威胁生产过程的安全性,因此,在精细化工产品生产与研究的过程中,利用危险与可操作性分析(HAZOP)对生产工艺操作过程进行全面分析有着一定的重要性与必要性,以及时掌握偏差的具体情况、引起偏差的因素以及偏差问题带来的后果,并在此基础上制定科学合理的操作模式。
1安全系统工程技术的重要性
在精细化工生产过程中,借助HAZOP系统可以实现对生产操作与工艺参数的有效控制,明确所产生的偏差及其原因,并通过深入分析与研究获取有效的解决措施。该操作系统适用于石化与化工等领域,但是并不参与其中的工艺生产部分,而是应用于工程的设计审查阶段。此外,该系统还有助于排查安全与操作方面存在的隐患,在强化生产安全控制方面发挥着至关重要的作用,以下做进一步分析:①提升资料信息与数据的准确性与可靠度,借助自动分析与推理技术以全面掌握各个危险因素及其带来的后果;②具备较强的综合模拟能力,在三维模建的基础上进行分析与预测,从而寻求有效的解决措施,提升生产操作的安全性。在此情况下,即使出现突况,也能确保链条保护的联系性,切实保障安全系统的质量与水平。
2生产工艺过程自动危险与可操作性分析
2.1深层次危险与可操作系统分析
符号有向图是由节点有效连接得到的一种形式的网格图,可以准确合理的表示各事件之间的因果关系,蕴含着充足可靠的潜在信息。在危险性与可操作性分析的过程中,需要做好以下方面:首先需要按照一定的标准,将操作程序以及工艺流程划分成特定节点,然后对控制与运行参数进行全面分析,对生产过程中产生的偏差做出判断总结以明确易产生偏差的原因及其造成的不良影响,现阶段,国内外相关研究表明,基于已知的危险性与可操作性分析,借助历史数据与相关操作经验,即可完成对相关内容的初步分析。
2.2基于动态符号有向图建模的间歇过程HAZOP
首先需要建立恰当的状态顺序图与完整的符号有向图模型,将全部的相关变量进行集合,包含了间歇过程中全部状态中存在的变量,并为上述变量设置相应的关联条件;其次需要对上述信息进行批处理与定义,并分为十个连续的步骤,以对整个有向图进行合理分割;最后,建立间歇过程的状态顺序列表。在推理过程中主要完成步骤状态与原设计状态的对比,若二者不存在差异,则顺利进行下一个步骤,但若存在差异,则不能进入下一个步骤,而是需要进行校对,下文会再做出具体分析。
3生产工艺过程的自动HAZOP分析
3.1基于符号有向图进行工艺过程深层次HAZOP分析
浅层知识HAZOP分析方法是基于历史数据与经验建立的分析方式,虽然顺应了传统模式的应用需求,也得到了较为广泛的应用,但是在过程机理深度的制约下,HAZOP分析的深度受到了很大程度的影响。SDG又称为支路组成的网络图,是节点连接形成的矢量连线,该方式实现了对所展示因果关系复杂程度的大幅提升,且涵盖了大量的潜在信息,在HAZOP分析方面以及智能化推理方面发挥着重要的辅助作用。以下对应用SDF分析法进行深层次HAZOP分析展开叙述:利用关键变量及其相互关系建立基本框架,添加异常原因与不利后果节点,在经验知识以及积累数据等信息的指导下,建立科学的SDG深层知识模型;并依据该模型合理选择偏差,分别以反向推理与正向推理的方式得到异常原因与不利后果。
3.2间歇生产工艺过程HAZOP自动分析
对于间歇过程而言,如果应用连续过程HAZOP分析法进行生产指导,则会大幅度增加分析过程的繁琐性与复杂性,且难以实现对相邻工序HAZOP分析的有效衔接。但实际上,间歇生产在精细化工生产工艺中占据了很大的比例,同时,该生产方式属于混杂工艺过程,具备了离散事件系统的显著特征,因此需要使用特定的自动HAZOP分析。
3.2.1基于Petri网的间歇过程HAZOP
Petri网是一种特殊形式的DES描述工具,具备结构化的显著特征,用于表达并行与同步等多种逻辑关系,是对离散事件系统进行展示的重要工具,主要针对于系统的静态结构与动态变化这两个方面,在过程建模以及间歇生产等方面发挥着不可替代的作用。同时,SDG模型是进行HAZOP分析的主要工具,从中可以得到明确的变量因果关系,且经过自动推理与判断后,即可掌握变量及其非正常原因与不利后果等信息。将上述两种工具有效结合并在此基础上建立新的模型,即可得到三层知识表达模型,该模型即可实现对间歇生产工艺过程的有效指导与HAZOP自动分析,具体而言,在上两层方面,需要借助Petri网实现对间歇生产与离散装配工艺的准确表示,对于最顶层而言,需要借助配方Petri网实现对工艺操作的科学合理的表示,在下一层方面,需要借助任务Petri网实现对工艺操作任务的全面表示,最后,对于最底层而言,则需要借助SDG模型展示出各工艺变量间的因果关系。在实时智能专家系统G2、三层知识表达模型与SDG模型HAZOP分析方法共同参与建设的情况下,即可得到HAZOP自动分析专家系统。
3.2.2基于动态SDG建模的间歇过程HAZOP
对于间歇过程而言,对于SDG的水平与品质有着严格要求,间歇过程的实际操作水平关乎着后续的相关步骤,同时,各步骤对应的SDG图存在差异,在SDG建模的情况下,如何描述与切实保障各步骤的连续性至关重要,主要的设计思路列举如下:(1)建立整体SDG模型,需要将不同状态下间歇过程中具备联系性的变量进行有效连接,其中,变量之间的联系性包括了所有的相互影响关系,然后还需要为所有的关系设置使能条件。在此情况下,在一定的状态下,通过对使能条件进行调整,就可以获得现状态下实际需要的且相对独立的SDG模型。(2)建立状态顺序图。对间歇过程进行合理划分以得到数个独立的连续过程,并将其抽象得到多个步骤,建立分别的状态顺序图,对间歇过程状态的改变进行了较为直观的描述,此外,其结构建立在整体SDG的上层,发挥着对全部有向支路使能条件进行指导的作用。(3)建立状态顺序列表。在关联链表中,整体SDG中的各节点对应了阀门信息、设备失效等信息,统计各步骤涉及的标准状态并以表格的形式记录,在进行推理时,会将系统的实际状态与既定的标准状态进行对照,如果二者不存在差别,系统会自动进入并完成后续的步骤;反之,则会根据链表信息做出调整,包括拉偏节点与SDG推理,在进行全面充分的推理分析后需要选择出关键节点,该节点的状态便与整个系统的状态建立了联系,且在多数情况下,系统状态取决于关键节点的状态。