建材生產工藝及其裝備製造國家級虛擬仿真實驗教學中心檢視原始碼討論檢視歷史

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建材生產工藝及其裝備製造國家級虛擬仿真實驗教學中心西南科技大學（以下簡稱「我校」）是中國科技城（四川省綿陽市）規格最高、規模最大以工為主的多科性大學，是教育部確定的國家重點建設的西部14所高校之一，四川省人民政府與國家教育部、工業和信息化部共建高校。學校不斷深化辦學體制改革，努力推進國家部委、四川省政府、綿陽市政府與區域內企業、學校、研究院所的聯合辦學（簡稱共建與區域產學研聯合辦學）。

簡介

學校成立了以省、市政府和與學校同處一地的中國工程物理研究院、中國空氣動力研究與發展中心、都江堰拉法基水泥有限公司、天津水泥工業設計研究院有限公司、成都建築材料工業設計研究院有限公司、中國燃氣渦輪研究院、四川九洲集團公司、西南自動化研究所、西南應用磁學研究所等參加的校董事會。學校以培養高素質、強能力的高級應用型專門人才為目標，高度重視實驗教學工作，依託董事單位產學研聯合辦學優勢資源，不斷加強實驗教學基礎設施建設；現已建成國家級實驗教學示範中心1個、省級實驗教學示範中心6個。

(2) 機械工程學科為虛擬仿真實驗教學中心的建設提供了重要支撐

建材生產工藝及其裝備製造虛擬仿真實驗教學中心依託我校一級學科機械工程學科，是我校博士點建設支撐學科，其二級學科機械製造及其自動化為省級重點建設學科，除此之外，我校本學科的二級學科機械製造及其自動化和工業設計是四川省本科人才培養基地，工業工程是四川省特色專業。同時還擁有四川省「流程工業及其裝備製造實驗教學示範中心」、教育部與省部共建「製造過程檢測技術」重點實驗室、機械工程碩士點一級學科和機械製造及其自動化碩士點。本學科的科研勢力雄厚，目前承擔項目有國家自然科學基金、國家863、國防基礎科研等多項國家級科研項目，擁有一流的現代集成過程裝備與控制、流體動力技術與工程、製造系統、機電控制系統與結構分析、光機電一體化等實驗室，現有設備儀器共1100台（套）價值700餘萬元，因此，高水平的學科資源為虛擬仿真實驗教學資源建設提供了重要支撐。

(3) 四川省流程工業及其裝備製造實驗教學示範中心為虛擬仿真實驗教學中心的建設奠定了堅實的基礎

流程工業及其裝備製造實驗教學示範中心成立於2006年，中心的建設一直得到學校高度重視和重點投入，2008年被評為四川省實驗教學示範中心。中心現有實驗室面積1.4萬平方米，儀器設備總值4500餘萬元，其中10萬元以上儀器設備總值3092萬元。擁有生料均化庫實驗裝置、立式磨實驗裝置、氣固分離及選粉實驗裝置、旋風除塵實驗裝置、球磨機實驗裝置、發泡機實驗裝置、離心風機和泵性能曲線測定、固體流態化實驗、煙氣成分分析、煤的工業分析等工藝、設備性能實驗裝置31套。真實實驗教學平台建設帶動了虛擬仿真實驗教學平台建設，為虛擬仿真實驗教學平台建設奠定了堅實基礎。

(4) 構建了高度仿真的虛擬實驗環境，虛擬仿真實驗教學資源不斷豐富

在真實實驗平台中，部分按照人才培養計劃要求必須開展的實驗項目由於高污染、高危險、高成本及高消耗等問題無法開展。以《過程控制系統及工程》課程為例，在《過程控制系統及工程》課程中窯尾預熱、窯尾廢氣成分以及煤的成分等都需要進行監控分析，但是《過程控制系統及工程》課程中的「窯尾預熱系統」、「窯尾廢氣成分監控」和「煤的工業分析」等實驗項目操作溫度高且粉塵大，難以消除，存在高危險性和嚴重的污染問題。如果上述實驗項目不開展，勢必對學生掌握有關建材工藝參數的控制有關知識造成影響，因此必須開展虛擬仿真實驗。為了彌補真實實驗平台的不足，首先在《過程設備原理實驗》課中開展了虛擬仿真實驗，並在2007年對過程裝備與控制工業專業的生產實習進行了試點，主要要求學生通過單元仿真和工藝流程仿真彌補生產實習環節學生不能親自動手操作的不足，得到校專家和院領導的好評和認可，也使學生真正更好地了解工業生產中具體操作和控制。2009年開始進行流程工業及其裝備製造實驗教學示範中心虛擬仿真實驗，在四川省實驗教學示範中心評審中受到專家的肯定。之後在校企合作的基礎上陸續開發了配料計算與配料系統實驗、噴煤管系統仿真實驗、窯爐系統仿真與故障處理、餘熱發電子系統模擬等虛擬仿真實驗項目。虛擬仿真實驗項目總數達到38個，與1個大型水泥生產過程多功能控制實訓模塊相結合，構建了貫穿建材生產工藝參數控制—建材裝置結構與工作原理—建材裝置設計與製造為主線的建材生產工藝及其裝備製造虛擬仿真實驗教學中心。

(5) 完善了建材生產工藝及其裝備製造虛擬仿真實驗教學管理與共享平台

建材生產工藝及其裝備製造虛擬仿真實驗教學中心貫徹「科學規劃、資源共享、重點突出、效益提高、發展持續」的指導思想，堅持「邊建設、邊研究、邊開放」的原則，依託虛擬現實、多媒體、人機交互、數據庫和網絡通訊等技術，在四川省實驗教學示範中心和管理信息平台基礎上，建設了具有擴展性、兼容性、前瞻性的實驗教學管理和共享平台，高效管理虛擬仿真實驗教學資源。

虛擬仿真實驗教學平台具有網上選課、實驗操作、數據收集分析、師生互動交流、成績評定、成果展示、信息發布等功能。學生可以使用學號登錄系統，按照各自的教學計劃和實驗教學大綱，選擇相應的虛擬仿真實驗項目，並通過在線預習、實驗操作和數據收集分析，完成整個實驗過程。則虛擬仿真實驗系統根據預定的評分標準完成學生的成績評定。學生可以通過配置、連接、調節和使用虛擬實驗儀器設備進行實驗，也可以通過平台提供的儀器設備自由搭建典型實驗項目。因此，除滿足校內相關專業的實驗教學之外，還可以擴展滿足多地區、多學校、多專業的虛擬仿真實驗教學的需要。

(6) 科研成果轉化為虛擬仿真實驗教學項目，拓展了虛擬仿真實驗教學範圍，豐富了實驗教學內容

我校的虛擬仿真實驗教學資源的建設非常注重我校教師的高水平科研成果向實驗項目的轉化，因此，一批最新的科研成果現已轉化為虛擬仿真實驗教學內容。如建材裝備仿真系統中的「生料均化庫仿真實驗」、「立式磨的操作仿真實驗」和「流態化氣固傳熱實驗」、「輥壓機數值仿真「、「球磨機效率及仿真實驗」和「發泡機噴咀仿真實驗「實驗項目來自我校劉繼光教授、呂淑珍教授和陳雅斕教授的科研成果。通過最新科研成果轉化為虛擬仿真實驗教學項目，可以拓展虛擬仿真實驗教學範圍，豐富實驗教學內容，從而使虛擬仿真實驗教學資源具有創新性、先進性和真實性。除此之外，也可以開拓學生的視野，提升學生的知識結構，培養學生的綜合設計和創新能力。

(7) 校企深度合作，共建共管，有償使用，保證了虛擬仿真實驗教學資源的先進性與可持續發展

我校與都江堰拉法基水泥有限公司、天津水泥工業設計研究院有限公司、成都建築材料工業設計研究院有限公司與成都科創聯科技有限公司建立了虛擬仿真實驗中心建設合作聯盟，定期召開聯盟會議，研究建設工作，根據工作分工，承擔各自任務。企業全程參與虛擬仿真實驗教學中心資源和平台的建設，校企共建共管，共同開發、資源共享、有償使用。這樣既保證了虛擬仿真實驗教學中心資源的創新性、先進性和真實性，又實現了可持續發展。虛擬仿真實驗教學中心負責項目開發組織工作，本中心的教師與拉法基水泥公司、天津水泥工業設計研究院有限公司和成都建築材料工業設計研究院有限公司的專家共同進行實驗項目的確定、工藝流程的設計、物理模型和數學模型建立並進行數值模擬以及虛擬仿真實驗教學內容的更新，並且本中心教師與成都科創聯科技有限公司的技術人員一起開發虛擬仿真軟件，建設虛擬實驗教學中心實驗與管理平台。

都江堰拉法基水泥有限公司為本中心提供建材生產工藝控制虛擬仿真系統中各個實驗項目開發所需的科研數據，參與實驗項目的方案確定、工藝流程的設計。天津水泥工業設計研究院有限公司和成都建築材料工業設計研究院有限公司為本中心提供建材裝備仿真系統和建材裝備設計與製造系統中各個實驗項目開發所需的科研數據，參與虛擬仿真實驗裝置操作運行、設計和數值模擬分析等工作。成都科創聯科技有限公司按照實驗項目設計方案，全程參與了虛擬仿真實驗軟件開發和運行過程，並參與修正調試中出現的問題。校企在虛擬仿真實驗教學中心建設中的深度合作結出了豐碩成果，目前已經開展的虛擬仿真實驗項目達到了38項，虛擬仿真實訓項目1項。虛擬仿真實驗教學在人才培養中發揮了重要的作用。虛擬仿真實驗教學中心除滿足本科實驗教學外，還面向校內其它專業和省內同類高校學生實驗以及建材企業技術人員培訓開放，企業的深度參與和虛擬仿真實驗教學資源的開放共享、有償使用、共建共管保證了虛擬仿真實驗教學的可持續發展。