В области образования и обучения навыкам химической инженерии традиционные учебные устройства часто сталкиваются с высокими рисками, высокой стоимостью, трудностью воспроизведения плохих условий работы и другими болезненными точками, в то время как интеграция цифровых двойников являетсяУчебно - практическая установка химической инженерииЭксплуатация и обслуживание приносят изменения, продвигают химическую практическую подготовку от « эмпирического драйвера» к « обновлению на основе данных».

Технология цифрового двойника с помощью трехмерного моделирования, датчика Интернета вещей, взаимодействия данных в реальном времени и других средств создает « цифровое зеркало», отображаемое с физическим учебным устройством 1: 1 в виртуальном пространстве, для достижения динамической синхронизации физических объектов и виртуальных моделей. В практической учебной сцене эта технология сначала решает проблему практического обучения операциям высокого риска. Например, традиционные химические устройства "избыточное давление реактора" "утечка материала" и другие опасные условия, так как может вызвать взрыв, отравление и другие несчастные случаи, студентам трудно работать на практике; Цифровая двойная система может имитировать такие суровые сценарии, студенты в виртуальной среде многократно практикуют процесс аварийного реагирования, через обратную связь данных в реальном времени (например, кривая давления, изменение температуры, анимация диффузии концентрации токсичных газов), чтобы понять закон эволюции аварии, как для обеспечения безопасности, так и для накопления опыта в чрезвычайных ситуациях.

Во - вторых, цифровые двойники значительно снижают стоимость обучения и повышают эффективность обучения. Потребление материалов для физических тренировочных устройств, потеря оборудования - это долгосрочные расходы, а некоторые прецизионные компоненты (такие как хроматографические анализаторы, компоненты в ректификационной башне) имеют высокую стоимость обслуживания; Цифровая модель - близнец не требует физических материалов, может бесконечно повторять весь процесс обучения « вождение - работа - парковка», студенты могут многократно отлаживать параметры по таким темам, как « оптимизация эффективности ректификационной тарелки башни» « Воздействие накипи теплообменника», быстро осваивать основные принципы работы химических блоков с помощью мгновенной обратной связи данных виртуальной модели. В то же время учителя могут контролировать шаги работы студентов в режиме реального времени, отклонения параметров установки, точно определять слабые места знаний и реализовывать персонализированное руководство по обучению с помощью фоновых данных цифровой системы - близнеца.

На уровне эксплуатации устройств и оценки навыков применение цифровых двойников одинаково эффективно. С одной стороны, виртуальная модель может заранее имитировать состояние « полного жизненного цикла» физического устройства, прогнозировать тенденцию старения уязвимых компонентов оборудования с помощью анализа данных (например, износ уплотнений корпуса насоса, скорость коррозии трубопровода), обеспечивать поддержку данных для профилактического обслуживания учебного устройства и продлевать срок службы физического оборудования; С другой стороны, в оценке навыков, цифровая двойная система может автоматически генерировать стандартизированные сценарии оценки, сравнивая эксплуатационные данные студента с « лучшей кривой работы», объективно количественно измеряя точность работы (например, отклонение температурного контроля, точность соотношения материалов), избегая отклонения « субъективного рейтинга» в традиционной оценке и повышая справедливость оценки.

В будущем, с глубоким слиянием цифровых двойников с технологиями AI и VR, учебные устройства химической инженерии также будут реализовывать захватывающий опыт « виртуального взаимодействия» - студенты, носящие устройства VR, могут входить в виртуальные учебные мастерские и взаимодействовать с виртуальными устройствами с помощью жестов, чтобы еще больше нарушить пространственно - временные ограничения. Можно сказать, что цифровые двойники - это не только « инструменты цифровой модернизации » химических учебных устройств, но и основная поддержка для продвижения образования в области химической инженерии к безопасной, эффективной и интеллектуальной трансформации.