过程装备与控制工程专业特色的探索与实践

潘宏侠　姚竹亭　刘广璞　黄晋英

（中北大学机械与动力工程学院　山西太原　030051）

0　引言

特色专业是高校在一定的办学思想指导下，经过长期的办学实践，逐步形成的具有特色的专业。专业特色的定位是一个由内而外的过程，是在广泛的社会调查和对人才市场科学预测的基础上经过分析论证确定的。对于过程装备与控制工程（简称过控）特色专业来说，就是一所高校的过控专业，在培养目标、师资队伍、课程体系、教学条件和培养质量等方面，具有较高的办学水平和较鲜明的专业特色，已经产生了较好的办学效益，具有了一定的社会影响力，应该是“人无我有，人有我优，人优我新”的专业，体现了办学的高标准、高水平和高质量。这样的过控专业有着与时俱进的教学理念，能够准确把握社会经济发展趋势，紧密跟踪社会、经济、科学技术发展的大趋势^［1］。

国家鼓励各层次不同类型的高校办出各自的水平和特色，培养出适合经济建设和长远发展的工程技术人才。从2007年开始，先后确定了7批国家级特色专业，在全国范围内入选过程装备与控制工程特色专业的高校有18所。他们为过程装备与控制工程专业人才的培养做出了突出的贡献。

到2014年全国设置有过程装备与控制工程专业的普通本科高校已有126所，在这些高校中，各学校的专业侧重点不同，使其各有特色。北京化工大学过程装备与控制工程的专业特色是过程装备的在线检测与控制、计算机辅助工程、机械密封和离心机等技术，该专业划归机电工程学院。天津大学其专业特色在于：过程装备故障监测及可靠性、微系统与封装技术、固液分离与设备、制药工程、环境工程技术及设备、环境化工、燃料电池、过程测控等，归属于化工学院。浙江大学该专业的特色是承压设备数字化设计和安全、过程装备CAD/CAE及其先进控制技术、过程机械监控和模拟技术等，该专业归属化学工程与生物工程学院。大连理工大学以过程装备可靠性与寿命预测技术、复合材料压力容器结构优化设计、高性能热功转换关键技术与装备、新型高效可靠的制冷和压力交换技术、工业节能和超临界流体绿色工艺过程与装备、工业介质燃烧爆炸成灾理论与安全泄放技术等为专业特色。华东理工大学该专业在化工过程装备、压力容器和压力管道技术、流体机械与化工机器、设备安全保障工程、工程材料和检测技术等方面形成特色和众多科研成果。西安交通大学划归化学工程与技术学院，专业特色是温室气体减排技术、金属氢化物利用技术、新型化工过程设备与机械、化工过程节能优化及控制、化工过程装备可靠性及安全运行、危化品储运智能管理及应急救援技术、大规模粉煤低温热解装备设计与研究、化工流程机械设计与节能研究。东北大学划归机械工程与自动化学院，专业特色为超常传热传质理论与工程应用、环境工程与环境机械、过程装备控制工程与故障诊断等。中北大学过控专业办学时间较短，要想在各高校中有自己的一席之地，必须办出自己的专业特色。

中北大学过程装备与控制工程专业2013年被确定为省级特色专业进行建设，该专业是在广泛调研的基础上，结合该专业用人市场需求状况，以教育部本科培养大纲为指导，并结合自身的科研储备和专业老师的知识结构，将自身在生产过程和装备系统中所积累的经验和研究成果进行移植与转化，同时根据装备系统与过程工业的不同特点，确立了中北大学该专业的主要专业特色是“生产过程与装备的检测、诊断与控制”。

1　用人市场的需求牵引

我国的化工类行业十分繁荣兴旺，一直保持着良好的发展势头。煤化工和石油化工基本上囊括了所有的化工企业。进入21世纪，随着能源、石化、生物、信息等产业的快速发展，装备制造业成为这些产业发展的支柱和基石，过控专业将向着大型化、精细化、复杂化等方向发展，经济建设需要更多的过控专业毕业生^［2］。

近些年，国家化工类行业过控专业人才需求调研结果表明，在流程工业专业方向上急需化工自动化及仪表方面人才。如今，过程工业中生产装置的仪表自动化控制程度都很高。用人单位强调：“化工自动化技术发展很快，我们只能一方面从市场上引进，一方面加快自身培养。总的来说，这类人比较缺。”通过与渭化集团等单位人劳部门座谈了解，这类人才一般是仪表及工业自动化专业毕业，懂化工知识，有几年从事化工装置中仪表的选型、安装和维护经验，熟练掌握DCS系统。过控专业的学子可以在煤化和石化类企业中大显身手，很多毕业生分配到企业装备管理机构工作，在中层的管理方面凸显出了过控专业的优势。

通过企业的调查研究，企业对过控专业毕业生在控制方面的知识结构、毕业生对控制方面知识的需求以及过控专业在控制方面的发展趋势提出了要求。随着企业的技术进步，在开发新产品时，不是单独生产装备本体，而是需要机电一体化产品。也就是说，不仅需要设计人员对装备本体进行设计，而且需要对整个生产过程实现自动化控制。目前多数学校过控专业毕业生由于学习的控制类课程离实际应用有较大差距，因而，通常不能适应对产品自动化生产的控制，致使他们失去了不少在控制领域发展的机会，真正从事自动化控制方面的过控专业学生极少甚至没有。而能够进行自动化控制设计的其他专业学生又对装备本体设计往往不知从何下手，如果过控专业的毕业生既能对装备本体进行设计，又能够实现生产过程自动化控制，必将大大提升学生的就业竞争力，同时对学生以后的进一步发展非常有利^［3］。

我国的化学工业（包括石化工业）经过60多年的建设，特别是“七五”“八五”“九五”“十五”4个五年计划的快速发展，已经具备了相当的规模和基础。目前已形成具有20多个行业、能够生产4万多种产品、门类比较齐全、品种大体配套的工业体系。自从改革开放以来，各个工业部门先后出现了一大批生产能力大、效率高、技术先进的生产设备，为国民经济的快速发展起到重大作用。这些生产设备，无论是引进的或国产的，一次性投资很大，使用和维护要求较高，在一定程度上体现了当代的先进技术水平。如何加强对这些设备的维护与管理，提高使用的可靠性，减少因故障停机带来的直接和间接经济损失，是保证生产装置长周期稳产、增产的关键。因而开展设备的状态监测与故障诊断技术的应用和研究工作，已成为企业提高设备管理水平、推动技术进步、确保设备安全稳定运行的主要途径。诊断技术的应用与发展，又推动了维修制度的变革，使维修方式逐步地从定期维修过渡到以状态监测为基础的维修，从而极大地节省维修费用，减少停机损失。其综合效应是帮助企业增产增效，获得最大的经济效益。

根据人才市场情况，我校“过控”专业以学生自愿为主来选择两个培养方向：①过程装备设计；②过程控制工程。在这两方向中，都突出我们自己的专业特色——生产过程与装备的检测、诊断与控制。

我们对过程装备与控制工程专业方向和课程设置进行改革的要点是：①提出适应现代工业过程装备和控制的专业知识结构的优化组合课群，并开展专业平台课群建设的研究与实践；②提出并建立以电子信息与自动化为过控专业的课程主线，实施适应人才市场的创新实践教学体系；③提出适应过控专业的课程教学手段，改造传统的实验教学内容和模式，加大实践教学环节，注重创新能力培养，提供综合实践过程训练，使学生对所学的内容能够有机会综合应用。

培养的过控专业毕业生在企业做什么工作？改革开放前的思路是化工企业需要大量能够从事化工设备运转的工程技术人员，包括设备的采购、安装、维护、及零配件管理等方面的工作，应该具有一定的设计工作能力。改革开放以来，国家引进了大量的化工生产设备，投入生产并产生了巨大的经济效益，科学技术有了突飞猛进的发展，促进了流程工业的繁荣和兴旺。在现阶段，从教学角度大学不宜教授运转、维修，应该教设计，教原理和原则。设备与机器的关系是以设备为主，以机器为辅。因为设备是非定型的，需要设计，而机器是定型的只要会选用就行。例如，化工企业中乙烯车间怎样管理？各部分仪表控制中，工程师如何判断问题在哪里？车间里机泵不少，很多还是计算机智能化控制。企业的重点还是车间工程师，维护日常运行、备件管理。他们的知识面要广，要有一定的工程实践知识。有人统计过某些化工企业，工艺师与机械师的比例为1:4。工艺不会经常变，而设备问题很多，每年要维护、更换零配件。带来的问题就是，企业需要既懂工艺又懂设备和控制的复合型人才。这一要求就历史性地落在过控专业的身上。

2　形成专业特色

专业特色是一个学科专业赖以生存与发展的根本。从该专业设置一开始，我们就将建设具有一定特色的“过程装备与控制工程”专业放在教学培养工作的首位。首先是专业人才需求调研，其次是专业课程设置，再次是优化课程体系，以及教师队伍的优选配置。

中北大学“过控”专业，是国内一百多所具有该专业的院校中极少数在机械信息与自动化密不可分的院系开办该专业的学校，通过整合化工、机械、信息和自动化等方面的教师队伍，并逐渐形成了“检测、诊断与控制”的鲜明专业特色，该专业的课程设置经过国家过控专业教学指导分委员会的认可，符合该专业培养大纲和基本课程体系要求，同时也适应国家对流程工业人才市场的急切需求。

经过几年的努力，中北大学过控专业在“检测、诊断与控制”这一特色方向上做了大量工作，并取得了相应的研究成果。在2004年专业成立开始招生以来，先后在“检测、诊断与控制”这一特色方向上获得省部级科技进步奖7项，承担了包括4项国家自然科学基金项目在内的60多项纵横向科研项目，发表学术论文400多篇，SCI、EI收录论文100多篇，授权了发明专利14项。过控专业成立十年来科研经费到款1000多万元，这些课题不但给该专业提供了诸多的实验手段和研究，吸引了一批重点大学的博士加入到该专业的师资队伍中来，对教师队伍的学术水平提高起到了重要的支撑作用；同时也为该专业的研究生（化工过程机械学科）培养和本科生的毕业设计提供了丰富的选题内容。

3　探索与实践

3.1　教学计划的适应性调整

特色专业建设前提之一是树立先进的特色专业理念。高校是否具有活力，是否具有竞争力，关键在于专业是否有特色，因此，高校必须树立先进的特色专业理念。特色专业理念是特色专业建设的指导思想，影响着特色专业建设的方向、过程和效果。特色专业建设是一项复杂艰巨的系统工程，不是一朝一夕可以完成的，需要变革专业建设和教学理念，更新传统的教学观念以适应新的教学改革的需要。与时俱进的教学理念，是打造特色专业的前提，特色专业的打造必须以现代教育思想为指导，更新观念，大胆改革和创新，同时以市场需求为导向，拓宽专业口径，不断提高自主创新的能力，培养出一专多能的复合型人才，主动适应市场的变化和需要。

（1）在教学计划的调整中，紧紧把握向学生负责的精神，时时处处为学生着想，一切以培养学生素质和能力为出发点，而不是依据老师的专长和教师工作量的均衡为依据。针对人才培养模式和培养方案、教学研究、师资队伍建设、课程体系建设、教材建设及实践教学环节提出了相应的措施，以期达到过控专业的培养目标，突出我校的过控专业特色，即以机械大平台为依托，以检测、诊断和控制为主线，加强装备运行监测、工作过程故障诊断和过程工业控制能力的创新培养。

（2）强化课程体系在特色专业建设中的作用，完成课程体系的创新和改革。一个专业的培养目标、知识结构和课程体系是一个有机整体。要创建检测诊断与控制的专业特色，必须根据社会对人才的要求，从人才培养方案的制订、培养途径、课程体系、教学方法、人才培养质量等方面，发挥自身的核心专长，在创特色上下功夫。其中，课程体系是否合理，直接关系到高素质应用型人才的培养，关系到人才的知识结构是否满足个人发展和社会的需要，从而影响到专业的生存空间和竞争力。因此，需要研究过程装备专业的理论课程体系现状及特点，对不利于专业特色的地方进行调整改革，适时调整课程和内容设置，培养市场所需人才。对于实践教学体系，根据课程设计、生产实习、毕业设计等环节存在的问题进行改革，构建创新实践机制，以促进专业特色的逐步形成^［4］。

（3）完善过控专业应用型人才的培养机制，提高学生的实践和创新能力。过控专业中的“装备”涵盖面很广，包括了过程机械和控制仪表，其中过程机械又包括了各种流体机械、压力设备与管道等，同时还涉及过程工艺和自动控制原理。本科生能在有限的时间内学好相关基础理论很不容易。若跨学科专业面过宽，对于毕业生显然是不利的。因此，需要侧重过程检测诊断与控制这条线，依托学院大机械平台，注重学生对宽厚的机械基础理论知识的学习，充分利用创新设计大赛等创新手段，培养学生的创新意识、实践能力与合作精神，为学生成为具有创新精神的高级应用型人才打下坚实基础。

2013级执行教学计划：

工程力学80，大学化学32，互换性与技术测量32，工程材料32，电工技术48，过程原理与装备64，模拟电子技术64，数字电子技术56，计算机原理及接口技术56，机械设计基础88（含实验16），画法几何与机械制图88，工程热力学40，工程测试技术40，过程设备设计56，过程装备制造工艺学40，过程流体机械40，过程装备监测与诊断40，专业英语24，专业概论16。

方向A：过程控制——自动控制原理64，过程控制工程40。

方向B：过程装备——化工成套装备技术32，工程流体力学32，控制工程基础40。

学科基础/专业任选课192学时，各专业方向的选修课是：过程装备安全技术32AB，过程节能原理与装备32AB，过程装备管理32AB，质量控制与管理工程32AB，过程控制工程设计32AB，过程检测技术32A，单片机原理及应用32A，可编程控制器32A，现代控制理论40A，计算机控制技术40A，现场总线与工业网32A，智能仪器仪表32A，过程控制系统仿真32A，集散控制系统32A，过程装备力学基础32B，振动力学基础32B，过程装备控制技术及应用40B，过程装备CAD技术32B，过程装备腐蚀与防护32B，过程装备优化设计32B，过程装备可靠性分析32B，机电传动与控制32B，过程装置经济学32B，过程装备密封技术32B，现代过程装备制造技术32B。

安排的实践性环节是：金工实习3周，专业认识实习1周，生产/毕业实习3周，电子工艺实习2周，机械设计基础课程设计2周，过程设备设计课程设计2周，过程控制工程课程设计（A方向）1周，过程装备成套技术课程设计（B方向）1周，过控专业课程设计2周，过控专业大型实验4周，过程装备拆装实验1周，毕业设计16周。

以上教学计划充分体现了专业特色，强调了工程和创新能力的培养。

3.2　抓科研促教学

抓科研促教学，教学与科研是高等学校发展的两条主线。教而不研则浅，研而不教则空。我们在过控专业的建设中，立足教学，抓科研促教学，实现两者的和谐统一。

（1）科研成果积累。过控专业教师在完成教学任务的同时，积极从事科研工作，取得了一大批在国内有一定影响力的科研成果。检测、诊断和控制方面的科研成果不但为企事业单位创造了经济效益，提供了软硬件平台，而且将科研成果渗透到教学中。学生由此接触到最前沿的学科知识，拓展了视野，为学生的进一步发展提供了支持^［5］。

（2）积极申报课题与奖项。过控专业注重将已做的各项工作总结整理，积极申报高层次的相关研究课题，不管是纵向课题还是横向课题、大课题还是小课题，都抱着积极争取的心态努力申报，而且在申报课题前，也积极准备，尽量提出别人尚未研究的课题，提出创新思想。对于已经取得的研究成果，积极申报科研奖项。对于申报不成功的课题，在前期研究撰写申报书的基础上，积极撰写成学术论文发表，申请发明专利，取得显著成效^［6］。

（3）鼓励发文参加学术交流。为提高教师的学术水平，扩大特色专业的知名度，过控专业与著名高校及企业建立了友好联系，鼓励教师多外出参加学术活动。同时，研究生导师也积极指导、支持研究生撰写论文，参加学术会议。通过学术交流，提高了过控专业的知名度。对青年教师在科研方向上给以引领，提高本专业的学术、科研、教学水平，推出更多的高层次研究成果。

4　结束语

省级特色专业建设工作任重道远，过程工业作为国民经济的重要支柱产业，是发展经济提高我国国际竞争力的不可缺少的基础，是保障国家安全、打赢现代战争的重要支撑，是实现经济、社会发展与自然相协调，从而实现可持续发展的重要基础和手段。这些为本学科发展提供了良好机遇。我们将在以下几方面加力建设：

（1）坚持内涵发展，创新人才培养方案；

（2）加强师资队伍建设，培育优秀教学团队；

（3）建设特色教材，打造精品课程；

（4）完善实践教学基地建设，提高学生的研究与实践能力；

（5）完善教学管理制度，提高质量监控水平；

（6）建设创新团队，提高科研学术水平，为提高教学水平提供进一步支撑。

参考文献

［1］　张健平，廖磊.过程装备与控制工程专业特色建设与探索［J］.化工高等教育，2013年第3期（总第131期），23-26.

［2］　王昌，李强，汪建新.过程装备与控制工程专业建设与特色的探索［J］.实验室科学，2008（5）：52-54.

［3］　严清华.提高过程装备与控制工程专业毕业生就业竞争力的几点建议［J］.广西轻工业，2010年第11期（总第144期）：140-141.

［4］　张琴，张慢来，周志宏.过程装备与控制工程专业品牌建设研究［J］.长江大学学报（社会科学版），2011，34（2）：131-132.

［5］　张斌，张世伟.过程装备与控制工程专业方向改革及特色专业建设的初步认识与创新教育研究［J］.化工高等教育，2011年第2期（总第118期），50-53.

［6］　曹卫，查文炜，倪文龙.以建材机械为特色的过程装备与控制工程专业建设探索［J］.中国教育技术装备，2012，270（12）：39-40.