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基本信息

項目名稱:
土霉素生產工藝仿真系統的設計與開發
小類:
能源化工
簡介:
  本課題在深入研究龜裂霉菌發酵動力學和熟悉土霉素生產工藝的基礎上,以PISP.NET為開發平臺,結合傳統的仿真數學建模,設計并實現了土霉素生產的仿真系統,包括發酵工段(一、二、三級發酵)、酸化工段、脫色結晶工段和干燥工段全部生產流程。   另外,建立了基于B/S模式的網站平臺,將土霉素生產有關的文字、工藝流程、現場圖片等資料信息進行了系統集成,尤其是對于復雜的工藝流程實現了Flash演示,方便了學生的學習和對工藝流程的理解。
詳細介紹:
  目前,仿真培訓系統在傳統化工生產中應用比較普遍。這種培訓模式對提高操作工的操作素質、提高企業生產效率以及減少事故發生等方面都有很重要的意義。但對于生化反應來說,這樣的系統卻很少。   本課題在深入研究龜裂霉菌發酵動力學和熟悉土霉素生產工藝的基礎上,以PISP.NET為開發平臺,結合傳統的仿真數學建模,設計并實現了土霉素生產的仿真系統,包括發酵工段(一、二、三級發酵)、酸化工段、脫色結晶工段和干燥工段全部生產流程。   另外,建立了基于B/S模式的網站平臺,將土霉素生產有關的文字、工藝流程、現場圖片等資料信息進行了系統集成,尤其是對于復雜的工藝流程實現了Flash演示,方便了學生的學習和對工藝流程的理解。   所開發的仿真系統兼顧了生產過程動態特性的仿真和對操作界面的仿真這兩個方面,取得了接近實際的、較好的仿真效果。系統具有易維護性、高效性、安全性和開放性的特點,達到了實時性、逼真性和可操作性的要求,在實際應用中取得明顯的效果,為現場實習提供了有力的補充。

作品圖片

  • 土霉素生產工藝仿真系統的設計與開發
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作品專業信息

設計、發明的目的和基本思路、創新點、技術關鍵和主要技術指標

  實習是高等工科院校重要的實踐性教學環節之一,但目前情況來看,實習又是最為困難的教學環節之一,存在的問題主要有:(1)難以建立長期、穩定、專業對口的校外實習基地;(2)生產實習質量難以保證;(3)現有的生產實習方法已無法適應高等學校21世紀的課程改革需要,有必要使生產實習在強化學生的工程意識,強化理論與實際結合的同時,加強計算機的應用以激發學生的學習主動性,使所學理論知識得以深入化、系統化和綜合化。   針對以上問題,建立校內仿真實習基地,用于學生的實習,改革傳統的生產實習模式,將單純的下廠實習改為由校內仿真實習與校外實習相結合具有極其重要的意義。為此,我們設計并開發了全國首套模擬土霉素生產現場操作的全流程仿真系統,可用于生物工程、制藥工程或相近專業的仿真實習教學。   該系統包含土霉素生產仿真系統軟件和基于B/S模式的網絡平臺。其中,在深入研究龜裂霉菌生長動力學和熟悉土霉素生產工藝的基礎上,利用PISP仿真平臺建立了土霉素生產仿真系統軟件;基于B/S模式的網絡平臺將土霉素生產相關的文字材料、工藝過程和現場圖片信息進行了集中展示。   所開發的仿真系統兼顧了生產過程動態特性的仿真和對操作界面的仿真這兩個方面,取得了接近實際的、較好的仿真效果。系統具有易維護性、高效性、安全性和開放性的特點,達到了實時性、逼真性和可操作性的要求,在實際應用中取得明顯的效果,為現場實習提供了有力的補充。

科學性、先進性

  本系統是在深入研究龜裂霉菌生長動力學和熟悉土霉素生產工藝的基礎上進行開發的。系統的開發需要有良好的計算機和專業知識應用能力,利用計算機模擬較為復雜的生物反應過程和生產操作,具有較大的難度,也是本作品的科學性和先進性的體現。

獲獎情況及鑒定結果

  2008年12月校第七屆“創造杯”學生課外科技作品競賽一等獎。 2009年5月參加全區第六屆“挑戰杯”學生課外科技作品競,目前正在評審中。

作品所處階段

  系統已經進入使用階段,并正在面向市場進行銷售。

技術轉讓方式

  該系統已經實現了技術轉讓,北京東方仿真軟件技術有限公司已經開始面向市場進行銷售。

作品可展示的形式

  仿真軟件操作、Flash演示、文字介紹、圖片展示等。

使用說明,技術特點和優勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測

  1.使用說明:請見上傳的論文文檔。   2.技術特點和優勢   所開發的仿真系統兼顧了生產過程動態特性的仿真和對操作界面的仿真這兩個方面,取得了接近實際的、較好的仿真效果。系統具有易維護性、高效性、安全性和開放性的特點,達到了實時性、逼真性和可操作性的要求,在實際應用中效果顯著。   另外,建立了基于B/S模式的網站平臺,將土霉素生產有關的文字材料、工藝流程、現場圖片等資料信息進行了系統集成,對復雜工藝流程實現了Flash演示,方便了學生的學習和對工藝流程的理解。將C/S模式和B/S模式有效地進行了綜合利用,實現了各自優缺點的互補。   3.市場前景及經濟效益   該系統適用于生物工程、制藥工程及相關專業的仿真實習。目前此類系統的市場有需求,各高校均希望有適合相應專業的仿真系統以彌補現場實習的不足。   此類系統市場銷售價格為4-10萬元(示安裝臺套數而定),如果按照推廣50套估算,預計經濟效益在200萬元以上。

同類課題研究水平概述

  隨著計算機功能的不斷增強和計算機成本的迅速下降,大大推動了化工企業應用仿真培訓系統解決工人訓練的過程。20世紀80年代初西方發達國家的大型化工企業相繼采用了計算機仿真培訓系統,效果十分突出。通過提供近似于真實的操作環境和操作工況,模擬實際裝置生產過程不允許產生的故障,克服了工人在生產現場動手機會少的缺陷,有利于培養操作人員技術素質;同時可用探索新裝置開車方案、事故分析、生產優化可行性分析、工藝及自控技術改造方案研究等。   國內近年來建成了許多大型現代化石油化工企業,這些企業規模大、技術新、自動化水平高,新增加職工達幾十萬人,都需要進行技術培訓。而老企業普遍存在著技術落后、能耗高、工人素質較低等問題。顯然要想迅速地提高這些新、老工人的技能與素質,如果不采用先進的仿真培訓技術將很難取得重大突破。因此,我國原化工部對仿真培訓系統的開發和推廣工作給予了極大的重視。自1985年來,原化工部和中國石化總公司投資300多萬美元引進了6套美國Audy公司和深康公司的仿真培訓系統。在吸收引進國外仿真培訓系統的基礎上,1987年北京化工大學仿真中心研制成功了我國第一套通用型石油化工仿真培訓系統,并在北京燕山石化公司應用成功。國產化通用仿真培訓系統的推廣應用為我國化工領域職工技術教育開辟了一條新的有效途徑。   近年來國外石油化工領域開始推廣集散控制系統DCS(Distributed Control System),又稱集散型控制系統。這種控制系統的出現,是過程工業自動化儀表領域的一個重大改革。其主要特點之一是控制室的操作環境由模擬儀表盤轉向彩色CRT和專用鍵盤。世界各國的儀表公司爭先推出新型集散型控制系統,有名的廠家達50多個。因此,國外化工仿真培訓系統幾乎全部轉向仿集散系統的操作環境。   目前,我國提供較為先進的化工仿真培訓系統軟件的有天津大學化工信息技術中心、東方仿真軟件技術有限公司、達西奧仿真優化技術集團等,主要技術包括化工廠操作工技能培訓、儀表自控系統使用方法培訓、工藝過程輔助優化設計、控制系統輔助優化設計、生產裝置調優等軟件。特別是仿真教學系統向化工類職業學校提供了培訓學生的高技術工具,將專業課程和實習環節相結合,培養學生了解生產操作、熟悉生產原理的能力,提高了學生動手實際操作的興趣與水平。
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