面向应用型大学“过程控制系统”的教学改革与研究

“过程控制系统”是自动化类专业的核心课程,涵盖了从理论到实践的广泛内容,涉及化工、电力、石油等多个行业的过程控制技术。面对工业产业升级和先进过程控制技术的引入,本课程的教学面临新的挑战与机遇。本文基于无锡学院的教学改革实践,探讨了“过程控制系统”课程在应用型大学中的教学改革方向。本文首先介绍了课程在自动化专业中的重要地位及其面临的挑战,随后重点分析了课程体系改革、教学方法创新及实验教学的改革探索,旨在现代工程教育认证标准体系下提升学生的实际工程能力和创新素养,推动应用型大学的教学质量提升。

钢结构全过程设计系统的研发和应用

钢结构设计包含计算分析、施工图设计、深化设计等阶段,目前各设计阶段的信息数据相互独立,重复建模导致的数据丢失情况严重。介绍了3D3S钢结构全过程设计系统中参数化建模关键技术,包含杆件建模、节点编辑和建模、钢筋建模、参数化模板绘图、模型交互和数据接口。在此基础上,介绍了此系统在工业钢结构建筑和PEC结构中应用。3D3S钢结构全过程设计系统包括3D3S_Design和3D3S_Solid两大模块,3D3S_Design用于进行计算分析和施工图设计,3D3S_Solid用于进行深化设计和其他BIM应用。3D3S_Design和3D3S_Solid在后台实现模型信息实时联动,打通了各设计阶段信息交互的壁垒,避免了重复建模,提高了设计效率。与BIM正向设计相比,该系统符合传统流程、易于推广。

系统理论过程分析在自动驾驶安全分析中的应用综述

安全分析是汽车开发过程的重要一环,随着自动驾驶系统复杂性提升,传统安全分析方法面临着挑战。首先,将故障树分析(FTA)、故障模式与影响分析(FMEA)、危险与可操作性分析(HAZOP)这些传统安全分析方法,与系统理论过程分析方法(STPA)进行对比,重点阐述使用STPA进行自动驾驶系统安全分析的优势。其次,详细论述了STPA在自动驾驶功能安全、预期功能安全、信息安全及人机交互系统等重要领域的应用现状。最后,从拓展STPA分析方法、加强分析与验证闭环、扩大应用范围的角度对STPA在自动驾驶领域的应用进行了展望。

基于工作过程系统化的经贸英语课程建设与实施

全球经济一体化的深入推进,对高校经贸英语人才培养提出了更高要求。开展基于工作过程系统化的经贸英语课程建设,是十分必要的。分析经贸英语课程特点,详细阐述课程设计、课程建设和课程实施途径,指出以工作过程为主线深化课程改革,能够更好地实现经贸英语人才培养目标,夯实学生专业知识基础,提升学生学习能力,拓宽学生国际视野。

基于工作过程系统化的课程整体设计与实践——以职业学校《信息技术》课程为例

基于职业岗位培养人才是职业院校课程改革的方向,职业学校教师到企业实践,熟悉岗位工作流程,获取典型工作案例,进行教学化处理后作为课程教学项目已成为教学的主流。本文以职业学校公共基础课程信息技术为例,重点阐述基于工作过程系统化、公共课程为专业服务等课程设计理念,围绕课程目标、课程内容、教学项目、教学情境、教学实施、考核评价以及第一次课和最后一次课的设计等几个方面对课程进行整体设计。本课程的整体设计已在实际教学中实施,教学效果良好,可为同类课程的整体设计提供参考。

基于工作过程系统化的高职旅游大类专业“五环节五要素”课程思政融入路径研究

作为国际旅游最大客源国和主要目的地,我国旅游业成为新兴的战略性支柱产业,旅游业所面临的机遇与挑战对高职旅游类人才的培养提出了新的要求。本文从工作过程系统化的视角出发,针对高职旅游大类专业思政元素挖掘与融入的现状和问题进行深度剖析,通过构建基于区域、行业、学校和专业特色的“四维”课程思政理论分析模型,挖掘提炼高职旅游大类专业课程独特思政主线和元素,结合代表性课程的课程思政实践经验,探索了“五环节五要素”相互契合、全过程立体化的课程思政融入路径,为高职旅游管理专业课程思政建设提供理论指导与实践参考。

基于PCS7与SMPT-1000的连续过程控制系统设计

以SMPT-1000实验平台的混合罐、反应器、闪蒸罐、冷凝罐为被控对象,仿真了连续过程系统,综合考虑系统工艺参数、安全性、稳定性的要求,分析反应过程的特性,设计了控制回路和开车顺序,采用西门子PCS7系统设计了一套可行的控制方案。基于SMPT-1000实验平台进行仿真实验,实验运行结果表明:在保证安全和稳定的前提下,该系统的液位、压强、温度、流量等参数均能符合工艺参数的要求且实现自动控制,系统产品纯度达到75%以上,满足实际生产要求。

基于工作过程系统化的农产品质量安全检测技术课程设计

该文以农产品加工与质量检测专业农产品质量安全检测技术课程为例,基于工作过程系统化,构建了以典型工作任务为核心的课程体系。根据就业岗位所需的职业能力和素质要求,该文设计了4种学习情境,结合线上线下融合教学,构建与课程能力目标相匹配的多维教学评价方式,旨在为学生后续从事农产品质量安全检测、品质控制等工作提供知识与技能支持。

职业教育行动导向教学模式的内涵澄明与实施策略——基于工作过程系统化课程开发范式

当前,职业教育行动导向教学模式尚未形成学术共识,导致推广效度不高。因此,有必要从核心内涵、教学目标、教学主体、教学过程、教学内容、教学评价等方面对职业教育行动导向教学模式进行理念澄明,并从社会、教育和主体三个维度探讨职业教育行动导向教学模式的价值。在此基础上,提出职业教育行动导向教学模式的实施策略,即根据学习者工作水平进行学情分析、按照工作过程进行教学设计、依托工作互动进行教学实施、借助职业标准进行教学评价、参照工作任务组织教学资源。

化工过程系统韧性研究进展与展望

为推动对化工过程系统韧性的研究,通过文献综述的方法,辨析系统韧性概念,解析化工过程系统韧性概念框架,从定性与定量2方面分析化工过程系统韧性评估研究的进展,探讨目前的研究挑战并展望未来研究方向。研究结果表明:化工过程系统韧性表示系统应对不利事件的预测、吸收、适应、恢复和学习能力;扰动下基于系统性能的概率方法是当前化工过程系统韧性定量评估的热点;韧性定量研究的主要挑战为扰动辨识与韧性建模等;未来研究应更多关注耦合扰动下韧性分析、综合韧性建模、动态韧性评估与韧性设计优化等方向。研究结果可为化工过程系统韧性的研究与应用提供参考。

基于工作过程系统化的课程开发研究与实践

在人才培养需要跨界、融合、立体的背景下,职业院校的课程开发必然也要具备开发主体多元、课程内容根据工作任务多学科融合、课程目标立足学生职业能力全面发展的特点,从而适应区域经济社会发展对复合型产业人才的需求。基于工作过程系统化进行课程开发,把工作内容、技术方法、敬业精神等职业性和可参照性元素,通过筛选典型岗位、行动领域归纳、学习领域转换、教学情境创设等教学性转化,使其适应教学场景并以课程的形式呈现,学生通过课程学习达到提前熟悉工作内容,练就工作方法,养成职业思维,适应工作环境的课程建设目标。

基于“工作过程系统化”的《焊接机器人技术》课程开发

随着中国制造2025的快速推进,智能制造进入了高速发展阶段,焊接机器人也在生产中得到了快速应用。在新时代背景下,制造业迫切需要大量高质量的技术技能型人才,然而,传统职业教育模式下培养出的毕业生很难满足就业市场的人才需求。对此,文章以智能焊接技术专业核心课程《焊接机器人技术》为研究案例,以工作过程系统化为基础,构建了以典型工作任务为核心的课程体系结构。研究根据工作岗位群对典型的工作任务进行分析,根据学生认知规律和职业成长规律转化学习领域,设计学习情境,并进行理实一体化教学设计,设计与课程教学目标相匹配的教学评价方式,以推动高素质、高技能型人才的培养。

面向工业数据调和、参数估计与过程模拟的精馏系统一体化平台设计

过程数据是化工过程系统模拟与优化的基础,但是对于很多生产过程,部分重要变量并未设置测量点从而无法获得数据,可以采集到的数据也通常具有可信度差的特点。数据调和与参数估计是解决数据可信度差和数据缺失的两种有效方法,但是目前的研究更多只针对其中一种方法,联合方法研究较少。因此针对精馏系统数据缺失和具有显著误差的物理输入,提出一种数据调和-参数估计-过程模拟的一体化框架,并制定加速求解算法,对框架双层结构的内外两层做简化加速处理,并设计兼顾收敛性与效率的稳态模拟算法应用于内层优化。此外面向原始工业数据,引入小波变换实现连续时段工业数据的自动判稳,不再需要人为划分稳态工况,在自动判别划分稳态工况的基础上逐工况调用所设计的一体化框架便可全自动完成计算分析。最终将研究内容应用于苯二胺精馏系统,划分好所有稳态工况后计算成功的工况达到98%,结果表明框架及算法具有较好的适用性与收敛性。

基于OBE理念的《过程控制系统》仿真教学改革探索与实践

按照新工科背景下本科高水平应用型人才培养的办学定位及综合能力培养的工程教育专业认证指标,对过程控制系统进行了仿真环节教学改革的探索与实践,采用MATLAB软件对该课程的数学模型、单闭环控制、复杂控制及大作业环节等进行仿真建模与分析,利用仿真中数值计算简便及数据可视化优点,增加学生对课程重点及难点内容的理解程度,提高学生行业软件的计算机操作水平,培养学生使用专业软件及理论知识分析、解决问题的工程能力。实践结果表明,该仿真实验环节的教学改革有利于学生进行自主学习和训练,能够有效地提高学生的学习成果,为后续过程控制系统课程设计等实践环节提供知识和能力储备,也可以为其他相关课程的教学改革提供参考。According to the school-running orientation of high-level applied talents training and programmatic accreditation of engineering education of comprehensive ability cultivation under the new engineering background, the exploration and practice of simulation teaching reform of process control system are carried out. The MATLAB software is used to simulate and analyze the mathematical model, single closed-loop control, complex control and large homework links of the course. By using the advantages of simple numerical calculation and data visualization in simulation, students can increase their understanding of the key and difficult contents of the course, improve their computer operation level of profession software, and cultivate their engineering ability to analyze and solve problems by using professional software and theoretical knowledge. The practical results show that the simulation experiment teaching reform is conducive to students’ self-learning and training, which can effectively improve students’ learning outcomes and provide knowledge and ability reserves for the subsequent process control system curriculum design and other practical links. It can also provide a reference for the teaching reform of other related courses.

基于SRKDA的系统故障演化过程分解方法研究

为研究系统故障演化过程中可能蕴含的多种演化特征,对演化过程的分解进行研究,提出基于谱回归核判别分析(SRKDA)的演化过程分解方法。首先介绍演化过程的特点和分解原理,其次论证对象集合对演化过程的可表示性,给出分解方法流程,最后进行实例分析。研究结果表明:分解演化过程本质上是对象与系统功能状态对应关系的确定,各对象集合都对应了各自的子演化过程;线性和非线性条件下对象可表示各种功能状态;对象标签矩阵须满足标签值的均匀分布特征;使用SRKDA算法可以确定最大准确度和最优对象标签集合,实现演化过程的分解;实例分析得到在20000次迭代后最大准确度为0.85,3个子演化过程分别包含41,33,26个对象。研究结果可为系统故障过程的特征分析提供参考方法。

系统故障演化过程中故障事件发生概率的修正方法研究

为修正系统故障演化过程中故障事件发生概率,提出了一种故障事件发生概率修正方法。基于多专家经验融合,对专家给出的不同因素条件下故障事件发生概率的评估值进行修正。方法涉及DS证据论、皮尔逊相关性、信息熵等方法。讨论了系统故障演化过程与故障事件发生概率的关系;研究了故障事件发生概率不准确的原因;构建了故障事件发生概率修正方法的数学模型。通过实例演示了分析流程。研究表明:故障事件发生概率是实现系统故障演化过程定量描述的基础;概率不准确的原因在于方法论、系统及因素、技术限制三方面;修正过程中也可得到评估数据重要度、概率波动重要度、专家重要度和因素重要度等相关系数。研究可对故障事件发生概率进行修正。

系统故障演化过程熵及其受逻辑关系的影响研究

为研究系统故障演化过程中系统功能状态变化的混乱程度,引入熵概念提出了系统故障演化过程熵(简称演化熵)。演化熵是演化过程某时刻的系统功能状态混乱程度,是系统演化从一时刻发展到另一时刻的系统功能状态混乱程度的变化度量,数值上等于该时刻事件故障概率分布熵(简称分布熵)。研究表明演化熵只能通过某时刻事件故障概率分布得到,且具有确定的值域范围;演化过程中的事件逻辑关系对演化熵的变化有直接影响,或逻辑使演化熵降低且小于任意参与事件的分布熵,与逻辑使演化熵增加且大于任意参与事件的分布熵;随传递次数增加,与逻辑和或逻辑分别对演化熵的提高和降低作用减小。最后通过实例展示了演化熵的确定过程,总结了目前研究存在的问题,提出了后继研究方向。

思政融合的过程系统原理课程教学改革

随着新时期流程工业的不断发展,过程系统原理课程的教学亟须与时俱进。在传授专业知识的同时,应融合课程思政内容,赋予专业课程更为丰富的精神内涵,以有效激发学生的学习兴趣。文章围绕过程系统原理课程,从教学方式和教学方法两个维度进行课程思政融合的改革探索,提出构建课程知识图谱、影音流媒体教学、方案评选、走出课堂等教学改革方案,倡导教师从教学主导者向学习介导者角色转换,通过在工程教育过程中结合学科前沿知识和社会热点话题,讲好中国故事,加强师生互动,进而提升学生的工程应用能力和解决实际问题的能力。

基于工程能力培养的“过程控制系统”实验教学改革

为更好地培养学生的工程能力,更好地落实教育部“卓越工程师教育培养计划”,针对“过程控制系统”的实验课程目前无法充分培养学生工程能力的现状,对“过程控制系统”实验课程的教学方法进行改革并应用到实际的实验课程教学过程中。5年的实践结果表明,“过程控制系统”实验教学改革取得了良好的效果,学生取得该领域国家级学科竞赛一等奖1项、二等奖1项,省部级奖项12项。改革培养了学生工程能力,响应了教育部的“卓越工程师教育培养计划”。

基于工作过程系统化的课程设计优化策略——以“Java程序设计”课程为例

为了深化“三教”改革,借鉴德国职业教育中的“双元制”教育体系,结合工作过程系统化的教学理念,对“Java程序设计”课程进行设计与优化。通过分析当前课程存在的问题,聚焦职业场景,提炼经典任务,重构教学内容,提出针对性的解决策略,旨在提高课程的教学质量,培养符合行业需求的高素质人才,为相关编程类课程改革提供新的思路。