过程装备与控制工程专业

过程装备与控制工程专业,1.我国过程装备与控制工程专业的历史,1.1化工机械专业的发展历史,1.2文革前化机专业的培养目标,1.3恢复高考后化机专业加强了教学内容,1.4化机专业在专业调整中获得了新生,1.1化工机械专业的发展历史,过程装备与控制工程专业的前身是化工设备与机械专业。我国高校化工设备与机械（简称“化机”）专业创立于1951年，当时我国工业经济的体系亟待建立，急需掌握化工过程和机械方面的复合型工程师，遂在高等院校设立了当时名为“化学生产机器与设备”专业。,自20世纪50年代至90年代，化机专业的人才对我国化工、石油化工、制药等行业的发展起到了不可替代的作用。1998年教育部对普通高校本科专业目录进行调整，将化工设备与机械（本科）专业更名为过程装备与控制工程专业，归入机械学科教学指导委员会。到2004年为止，全国设置有过程装备与控制工程专业的普通本科高校有76所。,过程装备与控制工程专业的研究生培养属于“化工过程机械”二级学科，它隶属于“动力工程及工程热物理”一级学科。化工过程机械学科是国务院学位委员会1981年批准的首批具有硕士学位和博士学位授予权的学科之一。,1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国大学院系大调整，天津大学、浙江大学、华东化工学院、华南工学院、成都工学院、杭州化工学校(中专班)等，成立“化学生产机器与设备”专业，简称为化机专业。化工学院中一般都设有化工机械系，例如：华东化工学院在1952年建校初期的三个系为无机工业系、有机工业系和化工机械系。化工机械系中设有化机专业。在1957年增设了化学工程学专业。1958年又增设了化工机械制造和化工自动控制两个专业。在恢复研究生招生后，华东化工学院和浙江大学的化工机械专业成为全国首批硕士点和博士点，定名为化工过程机械专业。,早期的化机专业是化工加机械。60年代化学工程专业兴起，不少老学校对化机淡化了化工。同时，西方压力容器技术的发展又为化机展现了崭新的、广阔的空间。英美国家的化工系一般分成两个方向：一部分搞工艺，一部分搞设备。当时按照苏联的模式，化工与机械并重。1954年，苏联专家莫斯科化工机械学院副教授杜马什涅夫，在大连工学院讲学。全国各校选派了12位教师和10位研究生去进修，重新修订教学计划。他们考察了大连、吉林等地的苏联援建项目。由大连工学院出面，召集了天津大学、浙江大学、华东化工学院等校教师与杜马一起制定我国第一份化工机械的教学计划。,1.2文革前化机专业的培养目标,培养的化工机械毕业生要做什么工作？当时的思路是化工厂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。主要是应该有一定的设计能力。从教学角度大学不宜教运转、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。,化机专业的第一轮教学计划，从1954年到1955年酝酿，到1956年形成，矛盾很多，化工的味道很重。1956年教育部与各部委联合成立了教材编审委员会，要编自己的教材。同时，教育部在北京石油学院等院校又增加了一批化机专业。这样全国的化机专业已增加到十几所院校。当时大多数人认为，教学以设计为主，但是培养目标是为企业培养运行和维修工程师。,化机专业在当时十分吃香，全盛时期在58年、59年，华东化工学院当时有6个本科班，4个专修班，成为学校最大的专业。针对化机专业“化而不机”的状况，加强了机械，削减了化工的分量，减少了化工原理与物理化学的课程，增加了“泵和压缩机”、及“化机制造”，这样，在原来的塔器、换热器等分量不变的情况下，增加了机械的内容。本质上是培养化工厂的机械师。设计院也是化机毕业生的一条出路，他们也很需要化机人才。化机的毕业生好在懂化工工艺专业的小样图，可以看得懂，可以讨论，可以修改。,80年代初重建化机专业教学指导委员会时，许多学校已开始招收化机专业硕士生。当初懂化工的化学工程专业已经成为很大的专业。化机专业要加强机械，教育内容要现代化。专业课内容大膨胀。压力容器、化工设备、化工机器及化机制造，这四门课独立设课。80年代以来，化机专业学生的出路一直很好。但是招生的生源，在不同地区有很大差别。大城市的生源不好，而地方高校的生源很好。,1.3恢复高考后化机专业加强了教学内容,乙烯车间是很典型的例子。它有很多中压容器。而高压容器并不多。从乙烯裂解炉起，分离、精制，乙烷塔、乙烯塔、丙烷塔等等，乙烯车间怎样管理？各部分仪表控制中，机械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。重点还是车间机械师，维护日常运行、备件管理。他们的知识面要广，但不一定要很深。曾统计过化工厂，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，每年要换零配件。当时的问题是，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化工机械专业的身上。,1.4化机专业在专业调整中获得了新生,九十年代，我国经历了建国以来最大规模的专业调整。从一千多个专业，合并成五百多个专业(1993)，又从五百多个专业，减少为二百五十个专业(1998)。在调整中，化工部化工机械教学指导委员会做了巨大的工作。分析了国内外化工类和机械类高等教育的现状、存在问题和未来的发展，提出了把“化工设备与机械”改建为“过程装备与控制工程”的总体设想和专业发展规划建议书，于1998年3月获得教育部的正式批准。在新目录中，更名为“过程装备与控制工程”专业，归入机械学科教学指导委员会。,教育部在01年11号文“关于成立20012005年教育部高等学校有关科类教学指导委员会的通知”中，成立29个教学指导委员会。在机械学科教学指导委员会成立五个教学指导分委员会：机械设计制造及其自动化专业指导分委员会；材料成型及控制工程教学指导分委员会；工业设计教学指导分委员会；过程装备与控制工程专业教学指导分委员会；机械基础课程教学指导分委员会。这样就在最大规模的专业调整中，保留了化机专业的地位。把它拓宽为“过程装备与控制工程”，为化工机械专业开辟了更加美好的前程。化机专业为新中国的化工、石油化工和相关流程工业的发展壮大建立了不可磨灭的功绩，今后国家更需要大量过程装备方面的高级人才。,1993.7，国家教委高教司普通高等学校本科专业目录。目录分设哲学、经济学、法学、教育学、文学、历史学、理学、工学、农学、医学十大门类，下设二级类71个，504种专业，比修订前的专业数减少309种。工学门类下设二级类22个，181种专业；0803机械类，共17种专业，它们是：080301机械制造工艺与设备；080302热加工工艺及设备；080303铸造；080304塑性成形工艺及设备；080305焊接工艺及设备；080306机械设计及制造；080307化工设备与机械；080308船舶工程；080309汽车与拖拉机；080310机车车辆工程；080311热力发动机；080312流体传动及控制；080313流体机械及流体工程；080314真空技术及设备；080315机械电子工程；080316工业设计(注：可授工学或文学学士学位)；080317设备工程与管理,1999年7月，国家教育委员会高等教育司编普通高等学校本科专业目录和专业介绍，普通高等学校本科专业从五百多个专业，减少为二百五十个专业。其中“0303机械类”由17个专业减少为4个专业，它们是：030301机械设计、制造及自动化；030302材料成形加工工艺及设备；030303工业设计；030304过程装备与控制工程。,按99年正式实行的新目录，“这程装备与控制工程”在业务教学培养方案、主干学科、课程结构体系上有大幅度的调整，主要体现：(1)主干学科有了根本的改变。新主干学科为：化学工程与技术、动力工程及工程热物理。而原学科为：工程力学、机械工程、化学工程。(2)业务培养目标和要求有较大改变。学科理论增加了控制工程、加强了化学工程。从事工作领域扩展为：在化工、石油、能源、轻工、环保、医药、食品、机械及劳动安全等部门从事工程设计、技术开发、生产技术、经营管理以及工程科学研究等方面工作。(3)主要课程有了很大的改变，列入了：物理化学、化工计算、流体力学、粉体力学、计算机控制技术、控制与管理等。,3.1本学科专业质量、规模、结构、效益情况及相互关系,目前全国共有76所学校开设有这一专业，其中绝大多数学校在开始这一专业之前都有相关专业的办学背景，如化机、炼油、造纸、食品、制药等相关专业，因此各校的办学质量存在一定的差异。本专业培养的质量总体来说比较好，能够满足过程工业对人才的要求，成为企业的技术骨干。本专业培养的学生，对于设计方面的能力较强，对于维修、故障诊断方面的能力较弱；对于设备方面的能力较强，对于控制方面的能力较弱；,“过程装备与控制工程”专业人才培养规格,技术型人才：对以教学为主的院校，熟悉过程装备及其控制的原理、操作、维修、管理，成为企业设备动力部门的管理人才。应用研究型：对以教学科研为主的院校、具有硕士、博士学位授予权的院校，其培养的本科、硕士、博士的多数均为应用研究型人才。可承担新型过程装备的开发、研制、升级换代、现代化管理，成为研制、制造、运行部门的高级管理人才。基础研究型：对有博士授权的院校中的少数博士生，可成为过程装备中的基础研究人才，深入进行过程装备运行的基础理论研究，为开发新型过程装备提供理论基础。,结构上本专业的学生要加强基础，加强“过程原理与装备”、和“过程装备控制技术”课程教育，突出“过程”，加强“控制”，丰富“装备技术”。,3.2过程装备与控制工程的专业内涵,“过程装备与控制工程”专业学科是机械大学科的一个分支，它自己是属于机械领域，同时又服务于过程工业，自身的发展又需要机电控制。所谓过程工业是指通过化学和物理的方法以达到改变物料性能的加工业，它涵盖了化学、化工、石油化工、食品、制药，甚至于冶金等众多行业部门。,过程工业所涉及的对象是流程性物料，从原料到产品需经过复杂的工艺过程，因而整个过程需要由为数众多的单元构成，而每一个单元均需要有能实现这一功能的设备来完成，将这些单元设备连在一起便构成过程装备。而要保证每个设备直至整个装备能正常运行，必需对其流程性参数进行严格的控制，如压力、温度、流量、液位、浓度等。与其相关的行业包括：工艺过程（化工，石油化工，食品，制药，轻工等），机械设计及制造（机械设计，机械制造，工程材料等），以及装备的控制（重点在流程性参量，不同于机械行业的位置、位移和速度的控制）,传统观点，过程装备包括以下几大类，这是化工机械的定义,(1)流体动力过程及设备包括遵循流体力学诸规律的过程。如流体的输送与增压，气相与液相非均一系的分离，液体的搅拌等。所用的设备有泵、压缩机、管路、旋风分离器、沉降槽、过滤机、离心机等。,(2)传热过程及设备包括遵循传热诸规律的过程。如传热、蒸发等。所用的设备有热交换器、蒸发器、工业炉等。(3)传质过程及设备包括遵循传质诸规律的过程。如干燥、蒸馏、吸收、萃取、结晶等。所用的设备有：回转圆筒设备、干燥机、塔式设备、萃取器、结晶器等。(4)热力过程及设备包括遵循热力学诸规律的过程。如冷冻、深度冷冻等。所用的设备有冷冻机、气体分离设备等。,(5)机械过程及设备包括遵循固体力学诸规律的过程。如固体的粉碎、过筛、运输、加料等。所用的设备有破碎机、筛子、运输机、加料器等。(6)化学过程及设备包括遵循化学反应诸规律的过程。如氧化、硝化、水解、聚合等。所用的设备有反应锅、固定床和流动床的接触反应器等。上述定义包括了过程装备的基本内容。概括地说来，凡是涉及热量传递、能量传递及质量传递过程的工业，均属于过程工业，而不仅仅是化学工业。过程工业，或者说是流程工业中涉及的所有的机器和设备，均属于过程装备。,4.1.本专业的主干学科概况,机械工程科学是研究机械产品（或系统）的性能、设计和制造的基础理论和技术的科学，它是一门有着悠久历史的学科，是国家建设和社会发展的支柱学科之一。机械工程科学可分成两大分支学科：机械学和机械制造。,机械学是对机械进行功能综合并定量描述以及控制其性能的基础技术科学。它的主要任务是把各种知识、信息注入设计，并将其加工成机械系统能够接受的信息并输入机械制造系统，以便生产出满足使用要求和能被市场接受的产品。机械制造是将设计输出的指令和信息输入机械制造系统，加工出合乎设计要求的产品的过程。机械制造技术水平的提高与进步对整个国民经济的发展，科技、国防实力的提高有重要影响，是衡量国家科技水平和综合国力的重要标志之一。,过程装备与控制工程对应的研究生学科化工过程机械，动力工程及工程热物理一级学科下的二级学科。动力工程及工程热物理学科，是研究能量以热和功及其它相关的形式在转化、传递过程中的基本规律，以及按此规律有效地实现这些过程的设备及系统的应用科学及应用基础科学。动力工程及工程热物理学科，在整个国民经济和工程技术领域内起着支持和促进的作用，在工学门类中占有不可替代的地位。动力工程与工程热物理应用于交通、工业、农业、国防领域，并成为现代科学技术水平的综合体现，同时又几乎与所有的科学技术领域密切有关，推动人类利用能源与现代动力技术的发展。,过程装备与控制工程专业或化工过程机械学科主要研究化工、石油化工、炼油与天然气加工、轻工、核电与火电、冶金、环境工程、食品及制药等流程工业中处理气、液和粉体材料必需的设备与技术。该学科是融机械工程、化学工程、材料工程和控制工程等学科领域于一体的复合交叉型学科。学科面向国家经济建设的重大需求，服务于石油、化工、能源、冶金、航空航天、造纸、制药、食品等与过程相关的工业领域。,过程装备与控制工程专业的知识结构和研究与学习方法可归纳为：先基础，后专业；先单科，后综合；课程教学与实践教学交叉；知识传授和能力培养并重；理论夯实和工程训练兼顾。通过基础课程的学习，扩大知识面；通过专业课程的学习，形成专业特色；在课程教学过程中，通过实验与实习等实践环节，加深对理论知识的理解，逐步养成实践的观点；通过各种社会活动与创新实践，加强能力培养；通过毕业环节，提高专业知识的综合应用能力，建立实际工程概念，具备解决工程实际问题的初步能力。,4.2.本专业培养目标和规格,4.2.1.本专业培养目标培养21世纪社会主义建设需要的、德智体全面发展的、思路开阔、基础扎实、适应能力强、具有创新精神、能从事过程装备与控制的设计、研究、运营、技术开发以及管理的高级专门人才。,4.2.2.本专业人才培养规格,培养规格为应用研究型。高等教育的职能是培养人才、发展科技和服务社会。过程装备与控制工程专业在不同类型的高校中应有不同的人才培养模式。,对于研究型大学，应重视通识文化教育，加强基础学科、基础理论课程和学科交叉的课程模块的建构，力图实现学生的知识体系精深、广博与学科交叉的协调统一，本科生与研究生课程学习的有机统一和衔接；以培养基础知识宽厚、创新意识强烈、具有良好自学、自主研究能力和动手能力的通识性人才为目标，实施通识教育基础上的宽口径专业教育。对于教学型高校，在学生的知识构建上应把握好通识教育与专业教育的关系，教学型高校的人才培养模式应是一种针对专业教育而言的通识教育，同时也为终身教育做准备、打基础。,过程装备与控制工程专业人才培养规格应具有要求,素质结构要求:人才的素质应包括思想道德素质、文化素质、专业素质和身心素质。能力结构要求:人才的能力应包括获取知识能力、应用知识能力和创新能力。知识结构要求:人才的知识结构应包括工具性知识、人文社会科学知识、自然科学知识、经济管理知识、工程技术知识和专业知识。,在思想道德素质方面，应有科学的世界观、正确的人生观和价值观；有高尚的道德情操，有较强的法制观念；有高度的社会责任感和团体向心意识等。在文化素质方面，应有良好的人文修养、高雅的气质和高尚的品质；应能妥善处理人与自然、社会的关系；应具备竞争、民主、法纪等现代意识。在科学素质方面，应有扎实的专业知识和广泛的科学知识；应有敏捷的科学思维、严谨的科学精神、良好的科学修养。在工程素质方面，应有具备扎实、宽厚的工程技术基础；应具备分析、解决工程实际问题的能力。在身心素质方面，应具备稳定向上的情感力量，坚强恒久的意志力量，鲜明独特的人格力量；应有健康的心理，积极向上的生活态度；应能正确评价自己，善待他人；应能敢于承受挫折，具有坚忍不拔的毅力；应有较强的创新意识和竞争意识。,人才的能力应包括获取知识能力、应用知识能力和创新能力。过程装备与控制工程专业的学生应有较强的自学能力、表达能力、社交能力、计算机及信息技术应用能力；应具备解决问题能力、综合实验能力、工程实践能力、工程综合能力；应具有创造性思维能力、创新实验能力、科技开发能力、科技研究能力。,过程装备与控制工程专业知识结构基础理论知识:工具,人文基础,自然基础,经济管理人文基础:德育,社科工具:外语,计算机自然基础:公共理论基础,专业理论基础,工程技术基础公共理论基础:数学,物理,化学工程技术基础:过程原理,机械设计,电工电子技术专业理论基础:热力学基础,工程力学基础,流体力学基础,粉体力学基础专业理论知识:过程装备设计,过程装备控制,过程装备制造专业实践知识:实验,实习,设计,4.3.本专业教育内容和知识体系,4.3.1.本专业人才培养的教育内容及知识结构的总体框架本专业人才培养的教育内容及知识结构设计的理论依据第一，重视基本理论、基本知识和基本技能的传授；第二，加强学生获取知识、提出问题、分析问题和解决问题能力的培养，注重学生全面素质的提高；第三，培养学生的创新能力、实践观点和创业意识。,本专业人才培养的教育内容及知识结构的总体框架过程装备与控制工程本科专业的教育内容和知识体系应能使学生获得以下知识或能力：工程力学和机械学的基本理论和基本知识；工程热力学、流体力学及化工单元操作的基本知识；过程装备设计、制造与控制的基本知识和能力；过程装备成套技术基本知识；研究、开发新型过程设备及机械的初步能力；环境保护和安全防灾方面的意识；创新意识和独立获取知识的能力；过程装备与控制工程的前沿知识；国家四级外语水平；文献检索、资料查询的基本技能；外文文献阅读能力；计算机应用能力。,过程装备与控制工程本科专业教育内容和知识体系由普通教育（通识教育）内容、专业教育内容和综合教育内容三大部份及15个知识体系构成：普通教育内容包括：人文社会科学，自然科学，经济管理，外语，计算机信息技术，体育，实践训练等知识体系；专业教育内容包括：相关学科基础，本学科专业，专业实践训练等知识体系；综合教育内容包括：思想教育，学术与科技活动，文艺活动，体育活动，自选活动等知识体系。,4.3.2.构建知识体系,14个知识体系构成:人文社会科学,体育,经济管理外语,自然科学,计算机信息技术基础,专业特色,专业实践思想教育,学术与科技活动,文艺活动,体育活动,自选活动,4.3.3.构建课程体系,过程装备与控制工程专业核心课程如下：工程图学；理论力学；材料力学；工程材料及机械制造技术；机械设计基础；化工原理；电工与电子技术；工程热力学；工业化学；流体力学基础；过程设备设计；过程流体机械；过程装备控制技术及应用；过程装备成套技术；过程设备制造,4.3.4.构建实践教学内容及体系,本专业的实践教学与课程教学采取交叉进行的方式，有利于学生巩固所学知识，培养工程设计能力。实践教学包括独立设置的实验课程、课程设计、教学实习、社会实践、科技训练、毕业设计等多种形式。毕业环节应不少于15周，且应以毕业设计为主，绘制的图纸量应不少于6张1#图。鼓励真题真做，鼓励创新设计。本专业的学生应完成一定的社会实践和科技训练。,本学科专业人才培养规格与培养模式的演变,4.4.1新的时代提出的新的问题(1)我们的大学本科教育应该从专业人才教育变成通才教育。(2)我们的培养目标应该突破原来专家、设计师的模式，培养宽厚型、复合型、开放型、创新型人才、具有工程背景的人才。(3)控制工程是我们的薄弱环节，应该加强。,4.4.2新的时代面临的新的特点(1)科学技术发展迅速，知识淘汰与更新迅速。学生的知识结构似应包括下面六大知识模块：科学人文素质；外语能力；计算机应用能力；过程装备设计知识能力；过程装备控制知识能力；过程装备制造知识能力(2)社会需要具有时代特征和能够主动适应新世纪经济和社会发展需要的人才。(3)专业向新的方向发展，边缘学科、新兴学科不断出现,学生应该自由选课。,4.4.3新的时代提出的新的挑战(1)正如企业要生产出优质产品，学校要培养优秀毕业生。但学生是人，人有主观能动性。人有个性、有才能、有爱好、有特长。各人的特点是不同的。社会对人才的需要是多样化的，某些方面有特长的人，总可以在社会找到自己合适的定位。要发挥学生的个性，培养学生的才能，要探索加快人才培养的途径。(2)要变被动学习为主动学习，变灌输式教育为启发式教育，变单纯书本教育为重视素质教育、创新人才教育。要给学生减少负担，给学生以充分的时间和空间，培养和发挥他们的个性和特长，让他们主动地学习，学得更扎实。,(3)社会的发展越来越快，知识的更新越来越短，大学不可能把一切都教给学生，大学只能教给学生自学的能力，教给学生学习新知识的基本方法和基本能力。因此，大学毕业不是学习的终止，而是真正的学习的开始。(4)教师要转变观念，专业千变万化，他将来不一定从事这一方向，对他可能根本不需要。把学生有限的时间和精力用在刀口上，把他的基础打得扎实一点。(5)我们的专业课也要向前沿科学靠拢，虚拟现实、计算机模拟、实时成象，这些都是最新的科学前沿的研究方法，核爆炸都可以用计算机来模拟，我们的化学过程，我们的流程生产过程，要用先进的计算机技术来模拟，用计算机来优化。,(6)教师要加速更新自己的知识。新时代的学生，他们的理解能力、他们的接受水平、他们的思维方式、他们的价值观念，都要远远高于我们当年。要理解他们，要象对待自己子女一样关心他们。发掘他们的个性，培养他们的特长，鼓励他们创新。(7)专业课的教学要创新。既要压缩专业课的教学时间，让学生有更多的时间用于创新思维和创新实践；又要采用先进的教学手段，增加教学中的信息含量，使他们用较少的时间能学到较多的知识，充分了解本课程的原理、应用与发展趋势。,过程装备专业的就业形势由于本专业是一