過程裝備與控制工程專業特色的探索與實踐

潘宏俠　姚竹亭　劉廣璞　黃晉英

（中北大學機械與動力工程學院　山西太原　030051）

0　引言

特色專業是高校在一定的辦學思想指導下，經過長期的辦學實踐，逐步形成的具有特色的專業。專業特色的定位是一個由內而外的過程，是在廣泛的社會調查和對人才市場科學預測的基礎上經過分析論證確定的。對于過程裝備與控制工程（簡稱過控）特色專業來說，就是一所高校的過控專業，在培養目標、師資隊伍、課程體系、教學條件和培養質量等方面，具有較高的辦學水平和較鮮明的專業特色，已經產生了較好的辦學效益，具有了一定的社會影響力，應該是“人無我有，人有我優，人優我新”的專業，體現了辦學的高標準、高水平和高質量。這樣的過控專業有著與時俱進的教學理念，能夠準確把握社會經濟發展趨勢，緊密跟蹤社會、經濟、科學技術發展的大趨勢^［1］。

國家鼓勵各層次不同類型的高校辦出各自的水平和特色，培養出適合經濟建設和長遠發展的工程技術人才。從2007年開始，先后確定了7批國家級特色專業，在全國范圍內入選過程裝備與控制工程特色專業的高校有18所。他們為過程裝備與控制工程專業人才的培養做出了突出的貢獻。

到2014年全國設置有過程裝備與控制工程專業的普通本科高校已有126所，在這些高校中，各學校的專業側重點不同，使其各有特色。北京化工大學過程裝備與控制工程的專業特色是過程裝備的在線檢測與控制、計算機輔助工程、機械密封和離心機等技術，該專業劃歸機電工程學院。天津大學其專業特色在于：過程裝備故障監測及可靠性、微系統與封裝技術、固液分離與設備、制藥工程、環境工程技術及設備、環境化工、燃料電池、過程測控等，歸屬于化工學院。浙江大學該專業的特色是承壓設備數字化設計和安全、過程裝備CAD/CAE及其先進控制技術、過程機械監控和模擬技術等，該專業歸屬化學工程與生物工程學院。大連理工大學以過程裝備可靠性與壽命預測技術、復合材料壓力容器結構優化設計、高性能熱功轉換關鍵技術與裝備、新型高效可靠的制冷和壓力交換技術、工業節能和超臨界流體綠色工藝過程與裝備、工業介質燃燒爆炸成災理論與安全泄放技術等為專業特色。華東理工大學該專業在化工過程裝備、壓力容器和壓力管道技術、流體機械與化工機器、設備安全保障工程、工程材料和檢測技術等方面形成特色和眾多科研成果。西安交通大學劃歸化學工程與技術學院，專業特色是溫室氣體減排技術、金屬氫化物利用技術、新型化工過程設備與機械、化工過程節能優化及控制、化工過程裝備可靠性及安全運行、危化品儲運智能管理及應急救援技術、大規模粉煤低溫熱解裝備設計與研究、化工流程機械設計與節能研究。東北大學劃歸機械工程與自動化學院，專業特色為超常傳熱傳質理論與工程應用、環境工程與環境機械、過程裝備控制工程與故障診斷等。中北大學過控專業辦學時間較短，要想在各高校中有自己的一席之地，必須辦出自己的專業特色。

中北大學過程裝備與控制工程專業2013年被確定為省級特色專業進行建設，該專業是在廣泛調研的基礎上，結合該專業用人市場需求狀況，以教育部本科培養大綱為指導，并結合自身的科研儲備和專業老師的知識結構，將自身在生產過程和裝備系統中所積累的經驗和研究成果進行移植與轉化，同時根據裝備系統與過程工業的不同特點，確立了中北大學該專業的主要專業特色是“生產過程與裝備的檢測、診斷與控制”。

1　用人市場的需求牽引

我國的化工類行業十分繁榮興旺，一直保持著良好的發展勢頭。煤化工和石油化工基本上囊括了所有的化工企業。進入21世紀，隨著能源、石化、生物、信息等產業的快速發展，裝備制造業成為這些產業發展的支柱和基石，過控專業將向著大型化、精細化、復雜化等方向發展，經濟建設需要更多的過控專業畢業生^［2］。

近些年，國家化工類行業過控專業人才需求調研結果表明，在流程工業專業方向上急需化工自動化及儀表方面人才。如今，過程工業中生產裝置的儀表自動化控制程度都很高。用人單位強調：“化工自動化技術發展很快，我們只能一方面從市場上引進，一方面加快自身培養。總的來說，這類人比較缺。”通過與渭化集團等單位人勞部門座談了解，這類人才一般是儀表及工業自動化專業畢業，懂化工知識，有幾年從事化工裝置中儀表的選型、安裝和維護經驗，熟練掌握DCS系統。過控專業的學子可以在煤化和石化類企業中大顯身手，很多畢業生分配到企業裝備管理機構工作，在中層的管理方面凸顯出了過控專業的優勢。

通過企業的調查研究，企業對過控專業畢業生在控制方面的知識結構、畢業生對控制方面知識的需求以及過控專業在控制方面的發展趨勢提出了要求。隨著企業的技術進步，在開發新產品時，不是單獨生產裝備本體，而是需要機電一體化產品。也就是說，不僅需要設計人員對裝備本體進行設計，而且需要對整個生產過程實現自動化控制。目前多數學校過控專業畢業生由于學習的控制類課程離實際應用有較大差距，因而，通常不能適應對產品自動化生產的控制，致使他們失去了不少在控制領域發展的機會，真正從事自動化控制方面的過控專業學生極少甚至沒有。而能夠進行自動化控制設計的其他專業學生又對裝備本體設計往往不知從何下手，如果過控專業的畢業生既能對裝備本體進行設計，又能夠實現生產過程自動化控制，必將大大提升學生的就業競爭力，同時對學生以后的進一步發展非常有利^［3］。

我國的化學工業（包括石化工業）經過60多年的建設，特別是“七五”“八五”“九五”“十五”4個五年計劃的快速發展，已經具備了相當的規模和基礎。目前已形成具有20多個行業、能夠生產4萬多種產品、門類比較齊全、品種大體配套的工業體系。自從改革開放以來，各個工業部門先后出現了一大批生產能力大、效率高、技術先進的生產設備，為國民經濟的快速發展起到重大作用。這些生產設備，無論是引進的或國產的，一次性投資很大，使用和維護要求較高，在一定程度上體現了當代的先進技術水平。如何加強對這些設備的維護與管理，提高使用的可靠性，減少因故障停機帶來的直接和間接經濟損失，是保證生產裝置長周期穩產、增產的關鍵。因而開展設備的狀態監測與故障診斷技術的應用和研究工作，已成為企業提高設備管理水平、推動技術進步、確保設備安全穩定運行的主要途徑。診斷技術的應用與發展，又推動了維修制度的變革，使維修方式逐步地從定期維修過渡到以狀態監測為基礎的維修，從而極大地節省維修費用，減少停機損失。其綜合效應是幫助企業增產增效，獲得最大的經濟效益。

根據人才市場情況，我校“過控”專業以學生自愿為主來選擇兩個培養方向：①過程裝備設計；②過程控制工程。在這兩方向中，都突出我們自己的專業特色——生產過程與裝備的檢測、診斷與控制。

我們對過程裝備與控制工程專業方向和課程設置進行改革的要點是：①提出適應現代工業過程裝備和控制的專業知識結構的優化組合課群，并開展專業平臺課群建設的研究與實踐；②提出并建立以電子信息與自動化為過控專業的課程主線，實施適應人才市場的創新實踐教學體系；③提出適應過控專業的課程教學手段，改造傳統的實驗教學內容和模式，加大實踐教學環節，注重創新能力培養，提供綜合實踐過程訓練，使學生對所學的內容能夠有機會綜合應用。

培養的過控專業畢業生在企業做什么工作？改革開放前的思路是化工企業需要大量能夠從事化工設備運轉的工程技術人員，包括設備的采購、安裝、維護、及零配件管理等方面的工作，應該具有一定的設計工作能力。改革開放以來，國家引進了大量的化工生產設備，投入生產并產生了巨大的經濟效益，科學技術有了突飛猛進的發展，促進了流程工業的繁榮和興旺。在現階段，從教學角度大學不宜教授運轉、維修，應該教設計，教原理和原則。設備與機器的關系是以設備為主，以機器為輔。因為設備是非定型的，需要設計，而機器是定型的只要會選用就行。例如，化工企業中乙烯車間怎樣管理？各部分儀表控制中，工程師如何判斷問題在哪里？車間里機泵不少，很多還是計算機智能化控制。企業的重點還是車間工程師，維護日常運行、備件管理。他們的知識面要廣，要有一定的工程實踐知識。有人統計過某些化工企業，工藝師與機械師的比例為1:4。工藝不會經常變，而設備問題很多，每年要維護、更換零配件。帶來的問題就是，企業需要既懂工藝又懂設備和控制的復合型人才。這一要求就歷史性地落在過控專業的身上。

2　形成專業特色

專業特色是一個學科專業賴以生存與發展的根本。從該專業設置一開始，我們就將建設具有一定特色的“過程裝備與控制工程”專業放在教學培養工作的首位。首先是專業人才需求調研，其次是專業課程設置，再次是優化課程體系，以及教師隊伍的優選配置。

中北大學“過控”專業，是國內一百多所具有該專業的院校中極少數在機械信息與自動化密不可分的院系開辦該專業的學校，通過整合化工、機械、信息和自動化等方面的教師隊伍，并逐漸形成了“檢測、診斷與控制”的鮮明專業特色，該專業的課程設置經過國家過控專業教學指導分委員會的認可，符合該專業培養大綱和基本課程體系要求，同時也適應國家對流程工業人才市場的急切需求。

經過幾年的努力，中北大學過控專業在“檢測、診斷與控制”這一特色方向上做了大量工作，并取得了相應的研究成果。在2004年專業成立開始招生以來，先后在“檢測、診斷與控制”這一特色方向上獲得省部級科技進步獎7項，承擔了包括4項國家自然科學基金項目在內的60多項縱橫向科研項目，發表學術論文400多篇，SCI、EI收錄論文100多篇，授權了發明專利14項。過控專業成立十年來科研經費到款1000多萬元，這些課題不但給該專業提供了諸多的實驗手段和研究，吸引了一批重點大學的博士加入到該專業的師資隊伍中來，對教師隊伍的學術水平提高起到了重要的支撐作用；同時也為該專業的研究生（化工過程機械學科）培養和本科生的畢業設計提供了豐富的選題內容。

3　探索與實踐

3.1　教學計劃的適應性調整

特色專業建設前提之一是樹立先進的特色專業理念。高校是否具有活力，是否具有競爭力，關鍵在于專業是否有特色，因此，高校必須樹立先進的特色專業理念。特色專業理念是特色專業建設的指導思想，影響著特色專業建設的方向、過程和效果。特色專業建設是一項復雜艱巨的系統工程，不是一朝一夕可以完成的，需要變革專業建設和教學理念，更新傳統的教學觀念以適應新的教學改革的需要。與時俱進的教學理念，是打造特色專業的前提，特色專業的打造必須以現代教育思想為指導，更新觀念，大膽改革和創新，同時以市場需求為導向，拓寬專業口徑，不斷提高自主創新的能力，培養出一專多能的復合型人才，主動適應市場的變化和需要。

（1）在教學計劃的調整中，緊緊把握向學生負責的精神，時時處處為學生著想，一切以培養學生素質和能力為出發點，而不是依據老師的專長和教師工作量的均衡為依據。針對人才培養模式和培養方案、教學研究、師資隊伍建設、課程體系建設、教材建設及實踐教學環節提出了相應的措施，以期達到過控專業的培養目標，突出我校的過控專業特色，即以機械大平臺為依托，以檢測、診斷和控制為主線，加強裝備運行監測、工作過程故障診斷和過程工業控制能力的創新培養。

（2）強化課程體系在特色專業建設中的作用，完成課程體系的創新和改革。一個專業的培養目標、知識結構和課程體系是一個有機整體。要創建檢測診斷與控制的專業特色，必須根據社會對人才的要求，從人才培養方案的制訂、培養途徑、課程體系、教學方法、人才培養質量等方面，發揮自身的核心專長，在創特色上下功夫。其中，課程體系是否合理，直接關系到高素質應用型人才的培養，關系到人才的知識結構是否滿足個人發展和社會的需要，從而影響到專業的生存空間和競爭力。因此，需要研究過程裝備專業的理論課程體系現狀及特點，對不利于專業特色的地方進行調整改革，適時調整課程和內容設置，培養市場所需人才。對于實踐教學體系，根據課程設計、生產實習、畢業設計等環節存在的問題進行改革，構建創新實踐機制，以促進專業特色的逐步形成^［4］。

（3）完善過控專業應用型人才的培養機制，提高學生的實踐和創新能力。過控專業中的“裝備”涵蓋面很廣，包括了過程機械和控制儀表，其中過程機械又包括了各種流體機械、壓力設備與管道等，同時還涉及過程工藝和自動控制原理。本科生能在有限的時間內學好相關基礎理論很不容易。若跨學科專業面過寬，對于畢業生顯然是不利的。因此，需要側重過程檢測診斷與控制這條線，依托學院大機械平臺，注重學生對寬厚的機械基礎理論知識的學習，充分利用創新設計大賽等創新手段，培養學生的創新意識、實踐能力與合作精神，為學生成為具有創新精神的高級應用型人才打下堅實基礎。

2013級執行教學計劃：

工程力學80，大學化學32，互換性與技術測量32，工程材料32，電工技術48，過程原理與裝備64，模擬電子技術64，數字電子技術56，計算機原理及接口技術56，機械設計基礎88（含實驗16），畫法幾何與機械制圖88，工程熱力學40，工程測試技術40，過程設備設計56，過程裝備制造工藝學40，過程流體機械40，過程裝備監測與診斷40，專業英語24，專業概論16。

方向A：過程控制——自動控制原理64，過程控制工程40。

方向B：過程裝備——化工成套裝備技術32，工程流體力學32，控制工程基礎40。

學科基礎/專業任選課192學時，各專業方向的選修課是：過程裝備安全技術32AB，過程節能原理與裝備32AB，過程裝備管理32AB，質量控制與管理工程32AB，過程控制工程設計32AB，過程檢測技術32A，單片機原理及應用32A，可編程控制器32A，現代控制理論40A，計算機控制技術40A，現場總線與工業網32A，智能儀器儀表32A，過程控制系統仿真32A，集散控制系統32A，過程裝備力學基礎32B，振動力學基礎32B，過程裝備控制技術及應用40B，過程裝備CAD技術32B，過程裝備腐蝕與防護32B，過程裝備優化設計32B，過程裝備可靠性分析32B，機電傳動與控制32B，過程裝置經濟學32B，過程裝備密封技術32B，現代過程裝備制造技術32B。

安排的實踐性環節是：金工實習3周，專業認識實習1周，生產/畢業實習3周，電子工藝實習2周，機械設計基礎課程設計2周，過程設備設計課程設計2周，過程控制工程課程設計（A方向）1周，過程裝備成套技術課程設計（B方向）1周，過控專業課程設計2周，過控專業大型實驗4周，過程裝備拆裝實驗1周，畢業設計16周。

以上教學計劃充分體現了專業特色，強調了工程和創新能力的培養。

3.2　抓科研促教學

抓科研促教學，教學與科研是高等學校發展的兩條主線。教而不研則淺，研而不教則空。我們在過控專業的建設中，立足教學，抓科研促教學，實現兩者的和諧統一。

（1）科研成果積累。過控專業教師在完成教學任務的同時，積極從事科研工作，取得了一大批在國內有一定影響力的科研成果。檢測、診斷和控制方面的科研成果不但為企事業單位創造了經濟效益，提供了軟硬件平臺，而且將科研成果滲透到教學中。學生由此接觸到最前沿的學科知識，拓展了視野，為學生的進一步發展提供了支持^［5］。

（2）積極申報課題與獎項。過控專業注重將已做的各項工作總結整理，積極申報高層次的相關研究課題，不管是縱向課題還是橫向課題、大課題還是小課題，都抱著積極爭取的心態努力申報，而且在申報課題前，也積極準備，盡量提出別人尚未研究的課題，提出創新思想。對于已經取得的研究成果，積極申報科研獎項。對于申報不成功的課題，在前期研究撰寫申報書的基礎上，積極撰寫成學術論文發表，申請發明專利，取得顯著成效^［6］。

（3）鼓勵發文參加學術交流。為提高教師的學術水平，擴大特色專業的知名度，過控專業與著名高校及企業建立了友好聯系，鼓勵教師多外出參加學術活動。同時，研究生導師也積極指導、支持研究生撰寫論文，參加學術會議。通過學術交流，提高了過控專業的知名度。對青年教師在科研方向上給以引領，提高本專業的學術、科研、教學水平，推出更多的高層次研究成果。

4　結束語

省級特色專業建設工作任重道遠，過程工業作為國民經濟的重要支柱產業，是發展經濟提高我國國際競爭力的不可缺少的基礎，是保障國家安全、打贏現代戰爭的重要支撐，是實現經濟、社會發展與自然相協調，從而實現可持續發展的重要基礎和手段。這些為本學科發展提供了良好機遇。我們將在以下幾方面加力建設：

（1）堅持內涵發展，創新人才培養方案；

（2）加強師資隊伍建設，培育優秀教學團隊；

（3）建設特色教材，打造精品課程；

（4）完善實踐教學基地建設，提高學生的研究與實踐能力；

（5）完善教學管理制度，提高質量監控水平；

（6）建設創新團隊，提高科研學術水平，為提高教學水平提供進一步支撐。

參考文獻

［1］　張健平，廖磊.過程裝備與控制工程專業特色建設與探索［J］.化工高等教育，2013年第3期（總第131期），23-26.

［2］　王昌，李強，汪建新.過程裝備與控制工程專業建設與特色的探索［J］.實驗室科學，2008（5）：52-54.

［3］　嚴清華.提高過程裝備與控制工程專業畢業生就業競爭力的幾點建議［J］.廣西輕工業，2010年第11期（總第144期）：140-141.

［4］　張琴，張慢來，周志宏.過程裝備與控制工程專業品牌建設研究［J］.長江大學學報（社會科學版），2011，34（2）：131-132.

［5］　張斌，張世偉.過程裝備與控制工程專業方向改革及特色專業建設的初步認識與創新教育研究［J］.化工高等教育，2011年第2期（總第118期），50-53.

［6］　曹衛，查文煒，倪文龍.以建材機械為特色的過程裝備與控制工程專業建設探索［J］.中國教育技術裝備，2012，270（12）：39-40.