本发明涉及工业软件，尤其涉及一种面向工业生产的操作培训方法及系统。
背景技术：
1、工业生产的安全性在保护员工生命安全，保障企业经济效益等方面都具有重要意义。对此，我国企业安全生产标准化基本规范要求：“企业各班组应按照有关规定开展安全操作技能训练、岗位作业危险预知等工作，并做好记录。”为了最大程度地化解安全风险并提高企业效益，包括西门子(siemens)、霍尼韦尔(honeywell)、中控等工业控制企业均在研发和销售操作培训系统，用以在模拟环境中对操作员工进行上岗培训。
2、操作培训系统是在深入了解工艺流程、设备特性、控制系统及实际生产的基础上，建立工艺过程的动态数学模型，并通过计算机创造出生产操作的模拟环境，来培训操作人员的软硬件系统。操作培训系统能模拟工业生产中的重要操作情景，从而使操作员在上岗前熟悉工厂操作，提高工厂运行的安全性和稳定性。
3、但目前的商用操作培训方法及系统大多由控制设备提供商的配套工具开发而来，在应用于具体流程时的灵活性一般，且工程造价较高，配套的模型构建和数据提取工具十分欠缺，各企业的操作平台之间也几乎互不兼容，所以不适用于广泛应用和推广。
技术实现思路
1、本发明目的在于针对现有技术的不足，提出一种面向工业生产的操作培训方法及系统。
2、本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种面向工业生产的操作培训方法，该方法包括如下步骤：
3、s1、根据工业场景和目标工艺流程构建过程动态模型，提取该场景所需的dcs组态工程；
4、s2、划定培训所需的位号并分为i类位号和o类位号，根据位号接口的定义规范得到位号池，设定培训场景每个步骤包含的操作、触发条件、完成条件和扣分条件按照步骤接口的定义形成步骤池；
5、s3、调度多线程分别进行流程控制、数据io交换和模型计算；
6、所述流程控制为检测上一周期用户变动位号，通过变动位号在步骤池中定位用户操作的步骤并激活，检查激活步骤的操作完成度并扫描完成条件和扣分条件，更新后进行步骤失活或扣分；
7、所述数据io交换通过数据交换服务器，从dcs组态工程中读取所有i类位号，将读取到的数据更新至位号池中；将位号池中的o类位号刷新至dcs组态工程；
8、所述模型计算为计算所有过程动态模型，将模型的计算结果输出至位号池；
9、s4、用户操作结束后，根据扣分记录和结束时的步骤池状态反馈操作结果。
10、进一步地，所述构建过程动态模型包括：
11、根据工业场景在dcs记录的历史趋势中提取出所需场景的数据片段，作为历史数据模型的数据源；对数据片段和输入输出映射关系进行模型辨识，从而得到系统所需的各个子模型，寻找需要的模型类，并按照辨识结果将其实例化，使用模型接口定义所需的模型，形成模型池；每个模型需包含输入位号、输出位号和执行函数。
12、进一步地，所述位号接口包括i类位号、o类位号和外操位号，每个位号包括位号名和值，以字典形式定义为键值对，所有的位号共同构成位号池。
13、进一步地，所述步骤接口定义所有步骤的逻辑顺序树状图和各步所含的操作信息，以支持和实现串并行任意组合的操作流程与操作提示。
14、进一步地，所述流程控制具体包括：
15、检测上一周期用户变动位号，通过变动位号在步骤池中定位用户操作的步骤并激活；检查所有的活跃步骤是否满足完成条件，若完成则失活该步骤；扫描所有活跃步骤中定义的扣分情形，若存在则扣除相应分数并记录，从而更新步骤池信息。
16、进一步地，所述模型计算中，根据培训效率需求，支持在一个周期内进行多次运算以实现倍速仿真效果。
17、另一方面，本发明还提供了一种面向工业生产的操作培训系统，该系统包括内容模块和功能模块，所述内容模块包括操作ui模块、位号池模块、步骤池模块和模型池模块，
18、所述功能模块为数据io模块、流程控制模块和模型计算模块；
19、所述操作ui模块包括dcs操作界面、现场操作的模拟界面，将更新模拟系统的实时状态并显示给操作员，同时接收操作员实施的操作动作，实现与操作员的双向交互；
20、所述位号池模块中存储了所有位号的当前信息，每个位号的信息为位号名和当前值的键值对，每个功能模块在运行中都将直接访问和写入位号池数据；
21、所述步骤池模块包括步骤状态、步骤所含操作、触发位号、完成条件和扣分条件，还包括所有步骤的关系树状图和各步所含的操作信息，以支持和实现串并行任意组合的操作流程与操作提示；
22、所述模型池模块存储当前操作流程使用的所有过程动态模型，所述动态模型用于在计算机中模拟操作过程中工业对象的响应；
23、所述数据io模块用于位号池模块和操作ui模块之间的数据交互，所述流程控制模块通过监看位号池模块数据，定位到用户操作步骤，审查步骤内容更新步骤池信息并根据步骤池中的步骤内容对操作进行评价，所述模型计算模块用于读取位号池模块中的i类位号作为模型输入传递给模型池模块中的各个模型，所有模型计算完成后，将各计算结果刷新至位号池中的o类位号。
24、进一步地，所述操作ui模块具体为：操作场景所需的dcs组态工程，按照培训调整部分组态组件后得到的dcs操作界面；其中还配置dcs组态的数据交换地址，使操作培训系统的io模块能与操作ui通过数据交换服务器顺利互联。
25、另一方面，本发明还提供了一种面向工业生产的操作培训装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，所述处理器执行所述可执行代码时，实现所述的一种面向工业生产的操作培训方法。
26、另一方面，本发明还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，所述程序被处理器执行时，实现所述的一种面向工业生产的操作培训方法。
27、本发明的有益效果：本发明创造性地通过opc等通用协议配合虚拟dpu技术适配任意厂商的dcs系统，从而在保留了真实dcs操作界面的同时，摆脱了对控制软件厂商的依赖，有效解决了当前操作培训系统兼容性较差的短板；清晰而合理的方法设计与系统实现也使得培训系统在相对轻量的前提下，灵活地支持比现有商用操作培训软件更多的操作情形，例如步骤池的设计支持其他培训系统难以实现的串并联复杂操作流程和完全自定义的步骤操作，模型池的设计支持包括传递函数、机理模型、自定义模型等在内的丰富的动态模型形式；支持以脚本化的方式自定义培训场景，位号池、模型池、步骤池的脚本格式自由度高、编写简便、支持场景丰富。此外本发明中模块化、脚本化的系统二次开发设计也降低了开发者的使用门槛，可以较快地根据不同的工业需求部署在不同的工业场景中，进一步降低了开发成本。
1.一种面向工业生产的操作培训方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种面向工业生产的操作培训方法，其特征在于，所述构建过程动态模型包括：
3.根据权利要求1所述的一种面向工业生产的操作培训方法，其特征在于，所述位号接口包括i类位号、o类位号和外操位号，每个位号包括位号名和值，以字典形式定义为键值对，所有的位号共同构成位号池。
4.根据权利要求1所述的一种面向工业生产的操作培训方法，其特征在于，所述步骤接口定义所有步骤的逻辑顺序树状图和各步所含的操作信息，以支持和实现串并行任意组合的操作流程与操作提示。
5.根据权利要求1所述的一种面向工业生产的操作培训方法，其特征在于，所述流程控制具体包括：
6.根据权利要求1所述的一种面向工业生产的操作培训方法，其特征在于，所述模型计算中，根据培训效率需求，支持在一个周期内进行多次运算以实现倍速仿真。
7.一种面向工业生产的操作培训系统，其特征在于，该系统包括内容模块和功能模块，所述内容模块包括操作ui模块、位号池模块、步骤池模块和模型池模块，
8.根据权利要求7所述的一种面向工业生产的操作培训系统，其特征在于，所述操作ui模块具体为：操作场景所需的dcs组态工程，按照培训调整部分组态组件后得到的dcs操作界面；其中还包括配置dcs组态的数据交换地址，使操作培训系统的io模块能与操作ui通过数据交换服务器顺利互联。
9.一种面向工业生产的操作培训装置，包括存储器和一个或多个处理器，所述存储器中存储有可执行代码，其特征在于，所述处理器执行所述可执行代码时，实现如权利要求1-6中任一项所述的一种面向工业生产的操作培训方法。
10.一种计算机可读存储介质，其上存储有程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时，实现如权利要求1-6中任一项所述的一种面向工业生产的操作培训方法。
