1、*黑龙江省高等教育教学改革项目（SJGY20180002）面向油化行业工程实践能力培养的自动化专业实验中心建设与实践*随着全球经济发展和社会进步对科技创新与技术迭代的要求越来越高，新兴技术对传统工程产业环境的影响也越来越明显。高等工程教育承载着向产业输送高质量工程技术人才的重要任务和使命，也支撑着工科专业学生工程实践能力培养的具体落实1。自2012年开始，主要发达国家均瞄准了第四次工业革命的变革趋势，德国和美国相继提出了“工业4.0”和“工业互联网”的概念；我国也在随后及时出台了“中国制造2025”战略规划2。第四次工业革命的浪潮推动了人工智能、大数据、工业物联网、5G移动通信技术等新兴技术与
2、传统行业工程应用的交叉融合，同时也给当前的高等工程教育提出了新要求3。无论是教育部2016年提出的“新工科”建设新构想，还是之后出台的一系列工科专业建设指导性文件、纲领，都将学生的工程实践能力培养摆在了非常重要的位置4-5。自本世纪初起，众多的教育研究者均提出了高等工程教育应该从“科学范式”向“工程范式”转变；新技术和新产业的兴起也要求高等工程教育要从过去的重“工程科学”知识传授，转变到重“工程实践能力”培养。工程实践能力培养离不开实践平台搭建和实践管理水平的提升，实验中心的建设和日常运行对学生的实践能力培养至关重要6。本文以油田化工行业在新技术浪潮下的工程环境变化为背景，以自动化专业工程实践
3、能力培养为例，介绍了新变化下的实验中心建设和教学管理实践，提出了围绕学生工程实践能力培养的实验中心建设改革措施和经验。1油田化工工程环境的变化与工程实践新要求工程实践能力的构成和培养要求与行业工程环境的变化密切相关。随着2017年前后物联网2.0时代的到来，作为传统行业代表的油田化工行业开始不断融入新兴技术，行业的工程环境产生了很多新变化7。我校自动化专业从建立之初就承担着向大庆油田输送专业技术人才的任务，油化行业工程环境的变化给专业人才培养带来了新要求。1.1生产过程及设备的自动化程度越来越高油田与化工生产过程高度依赖专用技术设备，随着行业对产品质量和生产效率要求的提高，油化行业生产从生产工
4、艺过程到生产设备的自动化程度一直在不断提升。这要求从事生产管理、设备维护等工作的自动化专业人才具备新技术、新工艺、新设备相关的工程知识和工程实践能力，能够适应因硬件设备更新带来的工程环境变化。1.2网络化的采集与控制手段越来越丰富物联网技术的快速迭代给传统油化行业带来了全新的生产和管理技术解决方案。油田化工生产过程中的各种数据、控制、管理信息越来越多地依赖低功耗窄带传输技术或移动无线通信技术，使得原有的生产控制手段产生了巨大变化。仅能从事传统生产控制技术支持的自动化专业人才，无法满足网络化信息技术应用的新要求，专业人才工程实践能力培养必须将物联网技术应用纳入进来。1.3生产数据的处理与利用越来
5、越有效传统的自动化技术应用中更注重控制过程参量的获取、传输和控制，但是随着智能制造、个性订单制造等全新工业4.0概念的提出，生产数据这种非传统控制参量变得越来越重要。依靠生产数据的分析、处理，现代制造企业能够实现更低的成本控制和更好的产品质量管理。生产数据大量使用带来的工程环境变化要求自动化专业人才体系中须纳入生产数据处理相关的教学内容，尤其是要在实践教学体系中纳入对应的工程实践应用训练内容。2实验中心建设存在的主要问题由于自动化专业现有实验平台、实验中心运行机制与油化行业工程环境新变化之间存在着较多差异，导致了油化工程应崔峰赵大伟刘永皓齐凤河高玉凯（大庆师范学院机电工程学院，黑龙江 大庆16
6、3712）Construction and Practice of Automation Professional Experimental CenterBased on Cultivation of Engineering Practice Ability in Petrochemical Industry摘要：地方石油化工企业的工程环境变化给自动化专业人才培养带来了挑战。分析了油田化工工程环境变化对学生工程实践能力的新要求，总结了目前学校自动化专业实验中心建设存在的问题，以立足学生工程实践能力培养为目标，阐述以立足地方服务油化企业、加大平台投入、推动产教融合、提高教师指导水平为措施的实验中
7、心建设与实践。关键词：工程实践能力；油化行业；工程环境；实验中心建设Abstract:The changes in the engineering environment of local petrochemical enterprises have brought chal-lenges tothe training of automation professionals.This paper analyzes the new requirements for students engineering practice abilitydue to changes in the oilfiel
8、d chemical engineering environment,and summarizes the current problems in the constructionof our schools automation major experi-mental center.With the goal of cultivating students engineering practice ability,thispaper expounds that based on the local service oil and chemical enterprises,and the co
9、nstruction and practice of an ex-perimental center with large platform investment,promoting the integration of production and education,and improving thelevel of teachers guidance.Keywords:engineering practice ability,petrochemical industry,engineering environment,experimental center construction面向油
10、化行业工程实践能力培养的自动化专业实验中心建设与实践158工业控制计算机2023年第36卷第1期用中的新技术、新模式、新项目难以纳入自动化专业人才工程实践能力培养中，现有实验中心建设还存在一些问题。2.1实验中心硬件条件落后于油化工程环境变化自动化专业实验中心原有仪器设备主要以完成传统工控工程应用实践教学为主，而对支持油化工程环境变化的平台建设还相对落后。由于实验室建设经费来源不足、实验设备投入不足、实验设备技术更新速度缓慢，学生工程应用实践能力培养滞后于工程环境变化要求。例如，原有过程控制实验装置仅能实现对传统油化生产中压力、流量、温度等参量的控制模拟，不适应当前工程应用中集中分散控制、远程
11、无线控制、数据综合管理的要求；使用原有MCU类设备开展实验教学，也无法扩展对Lo-Ra、Wi-Fi、ZigBee等无线传输技术应用实践能力的培养。2.2实践教学运行管理机制不完善专业人才工程实践能力培养的关键之一，在于依托实践硬件平台构建接近工程现场的实践环境，通过合理的实践教学运行实施帮助学生形成能力、积累工程经验。由于工程实践能力本身对专业知识综合、创新能力延展的客观需要，再加上工程环境变化对实践教学内容、教学模式、教学设计提出的更高要求，原有实践教学运行管理机制显然无法支撑油化行业工程应用的新变化。一是学生工程实践能力的形成需要更加立体化的管理体系支撑，既需要有基础实验、专业综合实验、实
12、践训练再到综合设计的紧密衔接，又需要有实验室开放、第二课堂科技活动和专业学科竞赛的必要补充；二是面对工程环境的不断变化，不同的工程技术知识需要选取最合适的教学过程呈现，更需要有效的实践教学管理机制来组织。2.3实验技术人员配置及管理机制待完善相较于实验设备条件的提升，实验技术人员配置和管理机制易被弱化。一是实验技术人员的工程实践经验、能力不足，专业实践锻炼机会有限；二是实验技术人员的技术背景和专业技术更新速度难以对接当前油化行业工程环境的变化；三是实验技术人员管理机制不适应工程实践能力培养的新形势，例如综合训练项目教学实施缺乏技术团队配合指导，无法形成指导教师技术优势互补。3突出工程实践能力培
13、养的自动化专业实验中心建设实践3.1立足地方经济发展、找准实验中心建设定位地方经济发展的现实需求是推动工程技术发展、工程环境变化的直接动力，大庆师范学院自动化专业立足大庆油田，在石油开采、化工生产作为地方经济强支持的大背景下，坚持依托行业、立足地方，专业人才培养和实验中心建设围绕地方石油、化工行业对毕业生工程实践能力的需求来展开。专业实验室建设自2013年起全面瞄准大庆油田石油、化工生产行业对专业人才的需求，将过去的仅对专业实践能力培养支撑，变为对地方重点行业工程实践能力培养强支撑。立足自动化专业技术应用的广泛覆盖面，以智能检测与仪表技术、工业过程控制技术为切入点，与大庆宇奥科技有限公司、大庆
14、油田钻探集团、大庆油田采油一厂合作建设了综合测控油田应用技术实验室、GE工程实训室，重点培养学生在录井施工及仪器设备研发、原油脱水与集输过程控制等相关工程领域中的专业实践能力。为了应对工程环境的快速复杂变化，中心组织教师赴油田主要企业开展调研，借助与中兴通讯集团共建中兴ICT通讯产业学院的契机，针对油田生产工程环境对具备物联网、ICT、大数据、云计算等相关技术工程师人才的迫切需求，自2014起先后建立了物联网创新实训室和物联网工程实验室，并通过引入、拆分油田生产中物联网技术应用的工程项目，设计支撑学生工程实践能力培养的知识、技能体系和内容，人才培养服务环节中形成了快速跟进地方企业需求的优势。面
15、对化工生产企业智能网联型仪表更新换代的新形势，中心及时找准企业对工程技术人才需求的定位，更新了“电气控制与PLC应用”“计算机控制”“过程控制”等课程对应的实践教学项目，组织教师改造了专业实验设备，制定了全新的实践教学实施计划，快速调整学生工程实践能力培养目标以适应企业工程环境变化。除此之外，中心还针对部分企业对技术型员工知识、技能更新的需求，开展专门的智能化工仪表技术培训，提高了中心服务油田化工产业和企业的能力。3.2加大实验中心硬件设备投入，打造高水平实验平台自动化专业立足大庆油田，充分发挥专业办学传统与石油化工特色，主动应对当前石油化工行业工程环境的快速变化，依托新工科建设背景下石油化工
16、行业对学生工程实践能力培养的新要求，坚持以服务龙江、油田区域经济和社会发展为使命，不断改善实验中心硬件条件，打造高水平实验平台。自2013年以来，专业实验中心紧密跟踪油田原油脱水生产过程控制技术变化，在GE大学计划的支持下，以大庆油田采油一厂北联合站原油脱水生产过程控制流程为模型，采用全系列GE PLC产品自主设计、投建了联合站原油脱水过程控制综合仿真实训平台，如图1所示。依托该平台开展过程控制、自动化仪表、PLC应用等综合实践教学项目，以更接近工程场景的教学环境形成了“理论-实践-工程应用训练”一体化的新教学模式，有效提升了中心在学生工程实践能力培养上的水平。从2015年起，中心针对原油脱水生产过程中智能工控仪表、物联网技术的大量应用，对现有平台进行了改造，加入了大量具备无线数据传输功能的现场仪表和控制单元，重新设计了过程控制系统平台的数据管理终端系统，使之更加适应工程环境的技术变化。自动化专业自2014年选派学生参加西门子工业自动化挑战赛、GE智能平台全国高校自动化大奖赛，多次进入全国总决赛并取得不错的成绩。图1联合站原油脱水过程控制实训平台为了应对物联网技术及相关装备给油田和化工