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案例頻道 （中石化股份有限公司，北京 100108）張志檁
張志檁（1945-）男，河北衡水安平人，教授級高級工程師。畢業(yè)于中國科學技術大學無線電電子學系，一直在石油化工戰(zhàn)線工作。曾任大慶石油化工總廠自動化處車間副主任、自動化研究室主任、信息中心主任，后調(diào)中國石化總部，先后任中國石化總公司經(jīng)通信息公司、中國石化總公司信息中心、中國石化集團公司信息中心副主任兼總工程師、中國石化股份有限公司信息系統(tǒng)管理部副主任。被國務院授予享受國家政府津貼的有突出貢獻的國家工程技術專家。
現(xiàn)在的石油化工工業(yè)是以巨大的復雜的設備和高度密集的聯(lián)合體為基礎，即大型化、高投資、技術密集、知識密集、勞動力密集。
一方面，為了增強企業(yè)的國際競爭能力，各企業(yè)均在不斷地進行著各種各樣的技術革新。當然，要想使這些技術革新成為可能，在很大程度上要依賴于數(shù)十年來驚人發(fā)展的計算機技術，通過過程控制向分散型系統(tǒng)(DCS)的轉換。由于計算機的大力推廣和自動化程度的大幅度提高，使得產(chǎn)品生產(chǎn)的效率和質(zhì)量均在提高，從前的手工操作被代替，人工操作在減少，復雜的操作變得簡化了，由于長周期運行，頻繁調(diào)整操作和開停車少見了。許多引起危險事故的因素被排除，事故的發(fā)生率在降低。這樣，操作人員親身體驗非正常狀態(tài)和事故的機會也在極度地減少。另外，工廠的編制盡量精簡，甚至一人多崗，安全又要保障，對操作人員的素質(zhì)要求更高了。由于不正常操作或者誤操作而引起的停車次數(shù)也很多。由此造成的損失，表現(xiàn)為設備損壞或產(chǎn)品不合格，甚至人身傷亡也很可觀。另一方面，老廠由于不斷地進行技術革新，新老操作人員都存在著技術培訓問題。新建廠的大部分關鍵設備都很先進，自動化程度很高。其各類操作人員，尤其是一線操作人員比較缺乏經(jīng)驗，又面臨著比其它老廠更加復雜的和全新的系統(tǒng)，因此必須對他們進行很好的培訓。第三，全球進入老齡化社會而導致熟練工人大批退休，新人的大量接替，人才的社會流動和流失加快，因此知識的繼承和傳遞，高級人才的獲得，在職人才的教育和培訓，則一直是企業(yè)家的關注焦點。
在這種背景下，尋找高效的培訓方法則被提到日程了。采用什么樣的培訓方法呢？是個關鍵。傳統(tǒng)的操作員現(xiàn)場培訓方法存在著種種弊端，危險性大，靈活性差，占用時間多，進度慢，效果不夠理想，而且培訓開支很大。在計算機技術迅速發(fā)展的今天，與傳統(tǒng)的培訓方法相比，基于計算機的模仿工廠操作實際的仿真培訓系統(tǒng)（Operator Training Simulator，OTS）20~30年前在西方發(fā)達國家產(chǎn)生了，而且成為必然的發(fā)展趨勢。特別是新建工廠，OTS投資只占工程建設總投資的很小一部分，所以新建廠幾乎都同時引進OTS系統(tǒng)。
1 模擬的定義
古往今來，模擬（simulation）幾乎是無處不有，無時不在。人類認識自然、認識世界是通過各種實踐活動來實現(xiàn)的。其中實驗方法和理論方法已經(jīng)流行了幾千年。實驗方法是在一定條件下，通過一定技術手段，觀測事物的變化結果，揭示內(nèi)部的運動規(guī)律，然后達到認識事物的目的；理論方法是選用一定的物理模型，假定相應的數(shù)學關聯(lián)和關系，直接描述事物變化的客觀規(guī)律。很長時間以來，人類則幻想得到第三種更簡捷更快速的認識世界的新方法。神話故事則反映了這種奢望。到了信息時代，認識世界的計算機模擬方法終于出現(xiàn)了。
利用一個方便、經(jīng)濟而性能相似的系統(tǒng)來研究模仿另一個系統(tǒng)，即不用系統(tǒng)自己而是用別的一個系統(tǒng)，來體驗和觀察相同的現(xiàn)象，這種方法則叫做“模擬（simulation）”。例如對物理的、生態(tài)的、社會的以及其他系統(tǒng)現(xiàn)象或行為，可以由幾乎相同法則支配的其他系統(tǒng)或計算機的現(xiàn)象或行為來模擬。英文模擬（simulation）一詞來源于拉丁語（simulo），即模仿和近似的意思。
模擬很早即產(chǎn)生了。為什么要用模擬？當進行實際的體驗或觀測時，如果有危險，或者費用花費過多、時間花費過長，或者由于各種制約而不能實現(xiàn)、過于小、過于遠或不能接近等等，這時則需要模擬。模擬方法有直接模擬（analog）法：例如比例模型、防災訓練、風洞試驗、動物試驗等；還有間接模擬法：例如類推模型、機電模擬等；還有數(shù)理模擬法：例如數(shù)理模型、統(tǒng)計模型、解析模型等。
如果模擬系統(tǒng)與被模擬系統(tǒng)之間只存在物理規(guī)模尺寸大小上的不同，而物理化學過程和性能幾乎都一樣，則稱為相似模擬或物理模擬。如果模擬系統(tǒng)與被模擬系統(tǒng)之間的物理過程本質(zhì)不同，例如一個是化工過程，一個是計算機處理過程，而只是描述方式（數(shù)學方程）相同，則稱為類似模擬。在計算機上利用數(shù)學模型對真實系統(tǒng)進行數(shù)學試驗的類似模擬又稱為數(shù)學模擬或計算機模擬。這也就是計算科學（Computational Science）的產(chǎn)生。在認識自然、利用自然、改造自然的過程中，計算機模擬方法既不是試驗方法，也不是理論方法。它是在試驗的基礎上，通過基本原理，構造成一套模型和算法，從而計算出需要的結果。模擬的分類如圖1所示。
圖1 模擬與模型的分類
2 OTS的發(fā)展
早期的培訓以實際裝置為主，后來演變成實際裝置加上計算機培訓系統(tǒng)。早期開發(fā)的仿真系統(tǒng)，把已經(jīng)停止運轉的小規(guī)模的實際裝置作為模型，進行仿真練習，這種方法受運轉特性的限定。另外，過分固定的模型對多種類型的操作培訓是不適合的。
為了提高培訓效果，后來則把實際裝置上運轉操作的主體部分(例如泵和汽輪機的運轉、閥門的開關等)和過程控制部分（例如CRT操作）分開進行訓練。這也就成了后來發(fā)展的兩個主要環(huán)節(jié)和起碼要求。一是有精確反映和表達實際過程的模型，這被稱作OTS的心臟。尤其是專為用戶定制的OTS場合，其模型精度幾乎是成敗的關鍵。也是建模和調(diào)試的主要工作量。對熟練度高的操作培訓更要求高精度模型。二是能保持真實感受實際運行操作的人機接口（Human Machine Interface，HMI）。只有與實際DCS具有相同的畫面和人機接口，才能有真實感。現(xiàn)代操作員的培訓目的是適應生產(chǎn)操作，如圖2所示。具體要求是：改進操作技能；熟練裝置HMI操作控制功能；了解裝置的基本原理；演習控制系統(tǒng)功能；擔當操作新裝置DCS的橋梁。因此，日臻完善和成熟的OTS的基本功能如圖3所示，其系統(tǒng)構成如圖4、5、6所示。
圖2 裝置運轉的各種類型
圖3 OTS的基本功能
圖4 OTS系統(tǒng)的基本結構
圖5 現(xiàn)在模擬器與DCS的三種連接類型
圖6 OTS與DCS的連接方式
如圖5所示，模擬器與DCS的連接，一是基于Windows全部模擬的方式。不使用DCS裝置，在微機上運行DCS仿真器和專業(yè)HMI。也有的不用專業(yè)的HMI，也由模擬器提供，構建最價廉的OTS。二是部分地使用DCS裝置。即使用與DCS裝置相同的終端和數(shù)據(jù)高速公路，而控制算法不用DCS的處理器，而使用在主工作站的模擬程序。三是全部使用DCS裝置。控制邏輯使用實際的分散型處理器，圖形終端使用實際的操作員工作站。
以前，只有少數(shù)單位有小型機可開發(fā)仿真培訓系統(tǒng)。由于價格昂貴，功能低下，限制了應用和普及。20世紀80年代的微機技術發(fā)展，帶動了仿真培訓技術的應用和推廣。例如德山煉油廠在20世紀80年代就選用了一套閑置的煤油加氫脫硫精制裝置。使用實際設備，使用實際介質(zhì)。但是由水代替油，用氮氣代替氫氣，用空氣代替蒸汽和瓦斯，系統(tǒng)為常溫低壓，既安全又實際。實際上沒有進行的反應、蒸餾、熱交換等工藝過程則由計算機進行模擬。由于現(xiàn)場設備的運轉結果可以反饋，因此也可以進行工藝波動變化的訓練。可以人為地由計算機或裝置設置成異常而訓練異常處理。在工人技術不熟練的場合，出現(xiàn)一次誤操作就可能造成重大事故和導致巨大經(jīng)濟損失。進行培訓就是希望將風險降到最低。而且，OTS可以允許反復訓練和體驗，操作人員可以不間斷地提高技能。只要避免幾次重大事故，就可回收OTS的投資。大家紛紛實施OTS就是這個道理。早期的模擬系統(tǒng)的構成如圖7所示。
圖7 早期的操作員模擬培訓系統(tǒng)應用分類
經(jīng)過20來年的變遷，老設備開始要更新，而且培訓功能也需提升。2003年，德山煉廠對原系統(tǒng)進行了改造，2004年正式投入使用。軟件編寫由FOTRAN語言改為VB，具備了軟硬件維護方便、培訓功能齊全、畫面豐富效果良好、交互性操作建議等特點，代表了新一代的操作員仿真培訓系統(tǒng)。改造前的結構如圖8所示。改造前后對照如圖9所示。
圖8 佛山煉廠第一代操作員模擬培訓系統(tǒng)構成
圖9 佛山煉廠第一代操作員模擬培訓系統(tǒng)更新前后對照
進入21世紀，仿真培訓有了重大突破，主要是廣泛的、高精度的、標準的過程仿真模型，與現(xiàn)實的DCS系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，完全自動化的培訓系統(tǒng)，全面的在線幫助、自我分級評價，考試成績及結果的自動生成和記錄等。
國內(nèi)的應用以電力系統(tǒng)為主，其次是冶金、石化、交通、煤礦、機械制造、制藥、造紙、污水處理等流程工業(yè)和醫(yī)療、教學、金融、服務、軍事等領域，多數(shù)始于20世紀90年代之后，產(chǎn)品選擇為國外國內(nèi)并重。特別是新建工廠，OTS投資只占工程建設總投資的很小一部分，所以新建廠幾乎都同時引進OTS系統(tǒng)。
3 OTS的實施步驟
（1）啟動的前期工作
包括初始項目計劃制定、工藝和工藝流程圖審核、工藝控制審核、初始模擬圖準備和初始資料準備。資料包括PFD圖、PI&D圖、物料平衡、熱量平衡、反應器數(shù)據(jù)、開工流程、壓縮機性能曲線、壓縮機控制邏輯、設備參數(shù)表、設備及容器圖、泵性能曲線、管線圖和水力學計算、平面布置圖、DCS和ESD輸入輸出數(shù)據(jù)庫、DCS和ESD控制組態(tài)文件、DCS和ESD圖形文件等。
（2）項目啟動
包括審核項目計劃、提交需求數(shù)據(jù)、審核數(shù)據(jù)、其他額外需求、用戶基礎培訓。
（3）功能方案設計
包括設計文件編制與發(fā)布、用戶參與審查、修改功能說明、修改用戶驗收說明、功能詳細說明文件審定。
（4）數(shù)據(jù)準備和審定。
（5）硬件準備。
（6）進行穩(wěn)態(tài)或動態(tài)建模。
（7）教員站的開發(fā)。
（8）學員站的開發(fā)。
（9）模型確認測試。
對關鍵變量的過程模型計算精度與實際裝置的偏差在1~2%以內(nèi)，對短暫的過程狀態(tài)模擬精度可在10~20%以內(nèi)。
（10）DCS以及ESD等系統(tǒng)集成。
（11）仿真器有效性檢驗。
（12）投入試運行（上線）前的預驗收。
（13）進入穩(wěn)定運行前的正式驗收。
（14）文檔及其他交接
文檔包括：項目計劃、質(zhì)量保證計劃、軟硬件使用手冊、系統(tǒng)維護手冊、教員手冊、模型手冊、詳細設計手冊、動態(tài)模型驗收方案、FAT (Factory Acceptance Test，工廠驗收測試）方案、SAT （Site Acceptance Test，現(xiàn)場驗收測試）方案。
（15）用戶培訓。
對于新廠建設時同步導入OTS的場合，有其重點和特點。一是計劃安排。要在裝置投產(chǎn)前數(shù)個月就需完成OTS建設，安排操作工的培訓。進度一定要統(tǒng)籌好。一般來講，DCS安裝驗收后，需要與OTS系統(tǒng)連接。由于工廠建設周期越發(fā)縮短，控制系統(tǒng)常常是建設周期的關鍵路徑。因此要滿足用戶的培訓，就必須做好OTS與其它工程的銜接和調(diào)度。再則，初期培訓用的模擬系統(tǒng)只能使用工廠檢查時的控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫，而投產(chǎn)后往往結合過程狀態(tài)和特性，調(diào)整實際的過程控制系統(tǒng)。因此投產(chǎn)后OTS中的控制系統(tǒng)則與實際不一致，甚至于運轉狀態(tài)都有重大差異，那么再用來培訓操作工就不妥當了。只好再修改，而變動量事前不好預計，因此修改工作量也不好預計，而且往往涉及到物質(zhì)平衡和熱量平衡。還有是過程的動態(tài)特性驗證。對新建廠，缺少動態(tài)驗證方法，不得不依靠業(yè)主或合同規(guī)定派遣的檢查員憑經(jīng)驗和感覺對反應快慢等問題進行驗收。因此最好自始至終是由一個有經(jīng)驗的檢查員參加驗收。
4 OTS的使用和評價
在石化企業(yè)中，從操作工到車間主任全部是培訓的對象。培訓課程分為入門、初級、中級、高級四級。
培訓的類型和層次如表1所示。
各個階段課程的受訓者應該為，入門階段是對儀表操作沒有經(jīng)驗的；初級階段是已有操作經(jīng)驗4~5年的；中級階段是五年以上的老的操作人員直到班長；高級階段是班長以上的人員。關于培訓系統(tǒng)里所使用的模型，各課程分別把聯(lián)合式設備體系和單一設備體系分開，做成幾個模型。各個模型培訓計劃的制定是相同的，培訓天數(shù)為前期三天和后期三天，共六天。每天所要實現(xiàn)的目標如圖10所示。
雖然培訓對象具有不同的層次，但在培訓之前都必須進行基礎學習，從基礎理論教育(化學工程、物理化學等等)入手，基礎堅實后再進行模擬培訓。由于操作人員的工種不同，所以在培訓時要對設備進行選定，每天要達到的目標也需要決定，以及訓練的主要內(nèi)容也需要確定。因此，在培訓時必須編制成詳細的計劃和課程。
在仿真培訓前，首先要組建一個培訓班，通常由12個人構成。培訓班分成三個小組，四個人編成一個小組。實際操作培訓時的分工為：1名在輸入機，CRT操作2名，現(xiàn)場操作1名。一個組培訓時，其他兩個組應該在培訓室里，在2名指導員的指導下進行培訓前的準備和培訓結果分析。在培訓前，首先要把培訓的內(nèi)容通過標準模型反復、順序地向學員交代清楚，要讓學員能夠客觀地觀察各種現(xiàn)象，在理解過程、掌握操作后，再進入程序訓練。
訓練程序如圖11所示。
圖11 OTS訓練程序
通過培訓，新工人的培養(yǎng)期由2年縮短為1年，老工人和骨干提高技能水平，每人都要真正地實現(xiàn)技能達標。訓練可分初級、中級和高級階段。
訓練的內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
（1）正常的操作訓練（操作開始、停止，操作條件變更）受訓練人員首先對教員提出的運轉目標進行獨自研究，然后聽教員的講解，通過化工計算等得出運轉操作上的各種數(shù)據(jù)。再根據(jù)這些數(shù)據(jù)對訓練設備進行操作。學員把演算結果和模型運轉的結果進行對比，要找出差異，進行分析。當然，這是自己擬定的檢驗校正。在提高訓練興趣的同時，通過有效的各種訓練，提高訓練效果。
（2）各種故障處理訓練
故障處理訓練是在初期階段安排實施的，要想使操作熟練到一定程度，就要進行包括運轉開始、條件變更、突然的故障發(fā)生等訓練。提高故障處理訓練的方法為：不管在什么條件下都要通過預先的班組研究，對于操作模型的實施過程的危險預知，繪制故障對策框圖。進入模塊運轉后，還要調(diào)整基本條件以外的一些條件，要根據(jù)CRT畫面里報警信號，把握運行過程。當然也有把握不準的時候，為改變這種狀況，設置了具有與故障的發(fā)生和條件的變動相結合的訓練指導功能。在調(diào)整操作條件的過程中，必須對故障發(fā)生情況的掌握、情況判斷、原因研究、對應操作、解決方法等進行訓練。在故障處理上，班組要對危險預估展開廣泛的討論，迅速地拿出解決辦法。
（3）集體行動訓練
以上（1）~（3）的訓練均不能獨立實施。在一系列訓練中要互相結合，相關聯(lián)。另外，對新的操作人員進行培訓時，還應該注意以下兩點：
對標準作業(yè)程序(SOP)的重點要給出指示；
故障訓練時，要預告故障發(fā)生的時間和現(xiàn)象。
培訓效果的評價也是很重要的。但時間過短，則不能對培訓活動的效果和受訓者個人的進步程度進行準確的評價。不過，經(jīng)過一段時間培訓后，我們必須對操作人員在以下幾個方面的培訓效果進行評價。（1）安全管理；（2）生產(chǎn)管理；（3）過程運轉管理；（4）設備管理。要特別重視對非正常情況下的操作能力和處理異常故障的能力訓練。對訓練結果要及時地進行評價。因為只有這樣，才能及時地發(fā)現(xiàn)問題，才能對培訓計劃和課程的內(nèi)容進行必要的調(diào)整。
5 OTS的新進展
新一代操作員培訓系統(tǒng)的特點是：
（1）基于新一代的模擬仿真軟件平臺，支持多種模擬計算引擎，包括基于機理模型和嚴格的熱力學數(shù)據(jù)的動態(tài)過程模擬系統(tǒng)。高精度地再現(xiàn)工廠操作過程的變化。提供各種DCS控制系統(tǒng)的標準控制算法，正確地再現(xiàn)控制系統(tǒng)的動態(tài)響應過程。仿真實際操作過程中的操作員在開車、停車、正常操作、異常或故障狀態(tài)下的各種操作響應。模型容易更新、開發(fā)及維護。
模型的嚴格性是仿真系統(tǒng)成功的關鍵。有時為了提高系統(tǒng)的運行速度而有意識地將一部分或大部分模型簡化，在計算機技術不發(fā)達時期很多都是這樣做的。Three Mill Island 核電站事故證明，簡化模型使仿真培訓不可靠是導致事故的原因之一。后來提高了對使用嚴格模型必要性的認識。
（2）支持多種分散控制系統(tǒng)和緊急故障停車系統(tǒng)，包括Foxboro、Bailey、ABB、Emerson、Honeywell、Yokogawa、Westinghouse等，將對在控制室內(nèi)實際DCS系統(tǒng)的操作對象和室外實際的各種儀表的操作對象進行仿真，還可以對非DCS系統(tǒng)的專用監(jiān)控系統(tǒng)如壓縮機防喘振控制、透平控制系統(tǒng)以及ESD系統(tǒng)進行仿真。
（3）支持現(xiàn)場總線儀表的集成和通信。
圖12 高精度通用模擬引擎
（4）基于JAVA和GUI，方便教員和學員操作。學員站等同于工廠的操作員站，操作界面與DCS和ESD系統(tǒng)相同。教員站的一系列培訓功能只需要簡單的鼠標操作來激活。
（5）不僅用于操作員培訓，還用于過程設計、控制系統(tǒng)檢驗、DCS組態(tài)整定、設備診斷、開停車演練及操作優(yōu)化等，還可集成APC功能，進行APC先進控制器的測試與導出結果。也可反復從實際控制系統(tǒng)中的組態(tài)下載到模擬器中，方便設計和維護。如圖12所示。
（6）允許多個學員、多臺工作站同時對一套裝置模型進行多個工況研究模擬，多套運轉條件同時并行運算，而且同時影響各個工況研究結果。
（7）可集成受訓人員成績檢測工具，進行成績考評。
（8）嚴格遵循ISO9001：2000標準，保證項目執(zhí)行質(zhì)量。
應用發(fā)展方向是：
（1）經(jīng)濟型個人桌面培訓器
例如三菱重工濃縮豐富的設計經(jīng)驗和電廠運行經(jīng)驗，開發(fā)了適于個人自學習的桌面培訓仿真系統(tǒng)SimTRAC。操作簡單、方便、自然，培訓內(nèi)容全面、豐富、實用，控制邏輯和參數(shù)調(diào)整方便、明了，模型精度高，基礎數(shù)據(jù)齊全，采用與DCS相同的畫面。不需特別的硬件環(huán)境，普通配置的筆記本電腦即可。由于提供模型修改工具、邏輯修改工具來修改模型，因此修改和追加模型方便。面向操作員的培訓功能有：裝置開停工訓練，裝置異常處理訓練，裝置正常運轉訓練，控制系統(tǒng)調(diào)整訓練，多等級裝置培訓，典型運行如鍋爐燃燒體驗等。面向教員的功能有：運行與終止，抓拍與特寫，設定初始狀態(tài)，返回，故障處理還原再現(xiàn)等。面向計劃管理和維修人員的功能有：控制邏輯訓練，控制系統(tǒng)整定，裝置訓練，裝置模型訓練，裝置模型調(diào)整訓練等。
（2）共享服務中心式的培訓系統(tǒng)
為了提高系統(tǒng)利用率和使用效果，國外出現(xiàn)一種新的商務管理模式，即共享服務中心（Shared Services Center，SSC）。開始用于人力資源、財務、采購、后勤、行政類等管理的共享服務，現(xiàn)在開始向技術服務方向擴展。其中最看好的就是集中型仿真培訓共享服務中心。可以收到集中投資、統(tǒng)一標準、集中建設、集中管理、廣泛受益的效果。例如一個集團公司只建一個共享培訓仿真中心，可以循序漸進地覆蓋所有培訓的生產(chǎn)裝置類型，通過網(wǎng)絡讓集團的所有員工受益。可以在中心集中培訓，也可通過網(wǎng)絡分散培訓。
（3）多裝置并行仿真培訓系統(tǒng)
用服務器和微機構成網(wǎng)絡，采用通用的DCS仿真軟件平臺，開發(fā)多套生產(chǎn)裝置動態(tài)數(shù)學模型，構成進行多套生產(chǎn)裝置同時仿真的培訓系統(tǒng)。可用于多套煉油裝置的動態(tài)模擬和仿真培訓，讓操作工或技術人員在仿真培訓系統(tǒng)上反復進行生產(chǎn)開工方案、停工過程、正常操作及各種事故處理的訓練，提高操作人員的技能和處理緊急事故的能力。系統(tǒng)具有專家智能評分功能，可承擔技術等級考核、技術比賽等任務。可以方便地在仿DCS平臺上進行新煉油化工裝置仿真軟件的開發(fā)。系統(tǒng)采用實時多任務技術，開發(fā)了計算機間的進程通訊技術、多任務睡眠及喚醒技術。
（4）三維虛擬現(xiàn)實模擬系統(tǒng)
Simulation Solutions，Inc. 公司和SASICT公司合作，利用三維虛擬現(xiàn)實（Virtual Reality）技術與仿真培訓系統(tǒng)集成為一個統(tǒng)一的平臺，提供相應的三維虛擬煉油廠現(xiàn)場操作模塊。操作人員可以通過PC機操作一個三維可視化的與實際逼真的虛擬工廠。對外操作培訓更需要有這種親臨其境之感。可以手動開關閥門，啟停機泵，在“現(xiàn)場”讀數(shù)，查看和監(jiān)聽設備的運行狀況，并與控制室的內(nèi)操通信。
圖13 運轉操作訓練和熟練度評價流程
（5）操作熟練程度定量評價系統(tǒng)
模擬器的評估工具提供一個完整的、綜合的、可以自動測試和分析的訓練課程。學生成績分析包（Student Performance Analysis，SPA)是一套完整的分析和評價學生學習表現(xiàn)等級的工具和操作。它允許學員獲得評估過程中詳細的經(jīng)歷變化趨勢。
通過一遍又一遍的練習組合和事件，最終達到如何快速、正確地解決實際操作問題。SPA包含三個工具：趨勢分析（Tren Analysis），事件日志處理（Event Log Processing）、What-If 分析發(fā)生器（What-If Generator）。教師可以使用這些工具去檢查和評估學生操作培訓的正確性和進步幅度。
圖13示意了一種定量的評價系統(tǒng)。它提出了兩個主要指標，一是醫(yī)師學員的操作步驟及程序是否正確，二是學員操作引起的過程報警多少及恢復快慢。也有的系統(tǒng)采用生理儀器測量學員的心律和腦電波，但信息處理模型復雜，而且對學員心理也有壓力，在集中訓練場合有使用的必要。但分散訓練還是用簡單的定量法較好。比如以發(fā)生100個報警總數(shù)為基準，限定在一定時間內(nèi)，比較學員之間的報警殘余數(shù)和操作總數(shù)。可明顯地看出，熟練者操作次數(shù)少，報警殘留數(shù)少。圖14為熟練程度評價示意。
6 展望
工廠生產(chǎn)運行在變革，很大程度是由于操作人員的培訓手段和技術的進步。操作員日常調(diào)整DCS和儀表盤的次數(shù)在逐年減少，而工廠自動化、工廠和控制系統(tǒng)的可靠性水平在提高，通信需求在增加。20世紀這種變革還是和緩的，進入21世紀后則呈加速勢態(tài)，能否抓住機遇就看企業(yè)能否跟上這種變革了。
圖15 OTS 對企業(yè)變革的推動力
摘自《自動化博覽》2010年第五期
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號