过程装备与控制工程专业介绍

过程装备与控制工程专业介绍

发展历史

　　1951年大连工学院首先成立“化学生产机器与设备”专业。1952年全国高校大调整，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)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分别为无机工业系、有机工业系和化工机械系。化工机械系中设有化工机械专业。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。  华东化工学院早期的化工机械专业基本上是化工的底子再加上机械。60年代以后化学工程专业兴起，促使不少老学校对化工机械专业淡化了化工的基础。与此同时，西方压力容器技术的空前发展又为化工机械专业展现了一个崭新的、广阔的空间。各校根据自身条件形成了各自的特色。有些学校以研究压力容器为主，有些学校继续拓展过程设备的研究或化工机器的研究。

　　英美国家的化工系一般分成两个专门化方向：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。既要读机械系的机械课程，又要读化工系的化工课程。专业课要修化工设备课程，但其中化工机械的内容较少。因为苏联有两个专业：化工机械和机械设计制造。

　　1954年，请来了苏联专家杜马什涅夫，在大连工学院讲学。杜马什涅夫(ДОЦЕНТ)是莫斯科化工机械学院副教授。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。进修班人员认为，不能盲目照抄苏联课程。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教授一起制定中国第一份化工机械专业的教学计划。

　　中国的化工机械专业并不是完全苏联模式的翻版，它还吸纳了欧美国家化工和机械专业的特点：

　　（1）从美国、英国回来的老一辈教授主持了学科建设。

　　（2）美国麻省理工（MIT）单元操作和英国压力容器技术在课程体系中有所反映。

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  容器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，大学不宜教授运转、维修，应该教授设计，教授原理和原则。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。 容器、塔器、换热器、反应器等属于设备，机器有干燥机、离心机、破碎机、过滤机等。后来把破碎机去除了，把它们归到了矿山机械中去。学生的毕业设计主要做蒸馏塔、吸收塔等的设计。杜马认为这是符合中国实际的。

　　化工机械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。大家认为化工原理一点不能少，有人认为分量上还要超过化工类专业。

　　从1952年专业调整以来，化工专业有两种类型：工艺类和机械类。对于工艺类专业，化学课程很多，而机械课程不多。化工厂从中试到投产，化工问题谁来管？很多人认为要由化工机械专业来管，包括从管道设计到进料、出料等。

　　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工机械专业。这样，全国的化工机械专业增加到十几所院校。

教学内容

　　80年代初重建化工机械专业教学指导委员会时，许多学校已开始招收化工机械专业硕士生。  断裂力学当初懂化工的化学工程专业已经成为很大的专业。化工机械专业要加强机械，教育内容要现代化。专业课内容大膨胀。压力容器、化工设备、化工机器及化工机械制造这四门课独立设课，又增加了断裂力学、有限元分析等课程，进一步削弱了化工、加强了机械，内容趋于现代化。专业课程大膨胀，如压缩机从原来的18学时增加到80学时。学生的负担越来越重。后来增加了自动控制及仪表。80年代以来，化工机械专业学生的出路一直很好。 在教学内容方面，乙烯车间是很典型的例子。重点还是车间机械师，维护日常运行、备件管理。他们的知识面要宽，但不一定要很深。既要面对当前的化工厂继续运行，又要面对现代化的计算机智能化控制。以前曾统计过化工厂，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。化工厂的运行，机械师的任务比工艺师多。

专业调整

　　90年代末期，中国经历了建国以来最大规模的专业调整。  造纸机械从1000多个专业，合并成500多个专业，又从500多个专业，减少为249个专业。在这次大规模的专业调整中，化工部化工机械教学指导委员会做了大量的工作。在广泛调研的基础上，分析了国内外化工类和机械类高等教育的现状、存在的问题和未来的发展，向教育部提出了把原“化工设备与机械”本科专业改造建设为“过程装备与控制工程”本科专业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。在新的专业目录中，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2001年第11号文件“关于成立2001－2005年教育部高等学校有关科类教学指导委员会的通知”中，机械学科教学指导委员会下设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，化工机械专业得到保留，并把它拓宽为“过程装备与控制工程”专业，为化工机械专业开辟了更加美好的前程。此后，一批院校利用原有相近专业（如真空技术及设备、粮食机械、轻工机械、食品机械、造纸机械、制药机械等等）的办学条件，也纷纷成立了“过程装备与控制工程”专业，使全国具有该专业的院校由1998年的43所发展至2003年的72所，大大加强了该专业的培养规模，扩大了该专业的专业内涵、覆盖领域和影响力。

专业内涵

　　本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，  石油化工而每一个单元均需要由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。 动力工程及工程热物理学科是研究能量以热、功及其他相关的形式在转化、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。在长期发展的过程中，它不断升华和扩展，容纳了物理学的多个分支及近代进展，应用了数学、力学、机械工程、仪器科学、材料科学、电子技术、控制科学及计算机科学等学科的理论、方法和已有成果，形成自身独立的理论体系和实践范畴，为国民经济的可持续发展提供了良好的基础和前提。它不断在冶金、电子、交通运输、船舶与海洋工程、航空宇航工程、土木工程、水利工程、化学工程、矿业工程、农业工程、兵工科学、核科学、环境科学和生物医学工程等各个学科获得越来越广泛的应用。

　　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、食品及制药等过程工业中处理气、液和粉体等流程性材料必需的设备与技术。例如，过程工业中的传热设备及节能技术的研究；化工单元传质设备和相分离设备研究；化工过程用泵、压缩机等流体机械的研究与监控；压力容器及管道的设计、制造和安全保障的技术研究；过程设备的腐蚀、损伤与延寿技术的研究；非金属材料成型加工技术与设备的研究，等等。本学科是一个专业面广，为国民经济多个行业服务的、涵盖多种学科的交叉型二级学科。流体力学、热力学、粉体力学、燃烧学、传热学、传质学等工程热物理和化工过程原理的科学基础为本学科的重要理论基础。

　　二级学科——过程装备与控制工程，是在化工机械专业基础上发展起来的，后相继并入炼油机械、轻工与食品机械，又增加了生物化工、精细化工和核电工业等方面的内容，使学科的内涵和深度有了很大的发展。

　　过程装备与控制工程专业主要以过程工业为专业背景。过程工业是指以流程性物料（如气体、液体、粉体等）为主要对象，以改变物料的状态和性质为主要目的的工业，它包括化工、石油化工、生物化工、化学、炼油、制药、食品、冶金、环保、能源、动力等诸多行业与部门。过程工业所涉及的一些物理、化学过程，主要有传质过程、传热过程、流动过程、反应过程、机械过程、热力学过程等。正是这些物理、化学过程，构成了过程工业的生产过程。然而，要使这些过程得到实现，达到工业生产的目的，必需要有相应的过程设备。

　　过程装备与控制工程的主要研究内容包括：过程装备设计与制造，高效节能装备的开发，成套装置的开发与设计，成套工程，设备结构及强度理论，过程安全理论、技术与装备，流程参数控制理论与技术，制冷技术与装备，粉体理论与技术等。

　　过程装备与控制工程专业的应用领域非常广泛，例如化工、石油化工、能源、轻工、制药、制冷、动力、环保、生化、食品、机械、劳动安全，等等。

　　从传统的观点来看，过程装备可以包括以下几大类，这就是以前的化工机械的定义：

　　(1)流体动力过程及设备

　　(2)传热过程及设备

　　(3)传质过程及设备

　　(4)热力过程及设备

　　(5)机械过程及设备

　　(6)化学过程及设备

　　从上述内容可以看出，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。

相关行业现状

　　与本专业相关的行业有化工、制药、轻工、食品、真空、机械制造等行业。  制药1)中国的经济进入了新的快速增长区间。2003年GDP已经突破11万亿元，达到116694亿元。人均国内生产总值突破了1000美元，达到1090美元。经济的快速增长导致对人才的大量需求。

　　2)“十五”期间机械工业重点发展四大领域为：重大技术装备领域，汽车产品领域，农业装备领域，基础产品领域。其中，重大技术装备领域与农业装备领域均与“过程装备与控制工程”专业息息相关。

　　3)中国的化学工业(包括石化工业)经过50多年的建设，特别是“七五”、“八五”、“九五”三个五年计划的快速发展，已经具备相当规模和基础，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。

　　4)近两年建设或拟建的化工项目共有68项，其中有报价的51个项目的投资额包括：777.6亿元人民币，10.65亿美元，3.1亿欧元，300亿日元。其中：

　　①盐化工、氯化产品4项，投资11.356亿元。

　　②有机原料14项，其中10项投资16.85亿元。

　　③石油化工（含炼油）9项，其中7项投资606.78亿元，1.2亿美元。

　　④合成材料及其单体28项，其中20项投资116亿元，9.45亿美元，3.1亿欧元，300亿日元。

　　⑤煤化工2项，投资8.2亿元。  纺织

　　⑥无机物化工4项，其中2项投资7.96亿元。

　　⑦化肥、农药项目7项，其中6项投资达10.4亿元。

　　上述项目全部折合成人民币约为922亿元。如果按照每亿元投资需要500名员工，则可安排46.1万人就业。其中机械工程师与工艺工程师的比例为1:4。一般企业中，20％为工程技术人员。上述重大项目需要工程技术人员92000人。其中，需要懂得过程装备的技术人员为74000人。近两年中国家上马的化工行业重大项目所需的过程装备的人才已经超过了全国过程装备专业所能培养的人才的总数。

　　5)2000年以来中国电力工业开始提速发展，2003年全国发电装机容量达到38450万千瓦，与2000年相比，增长了20.4％，但同期电力需求却增长40.4％。

　　到2020年，中国将实现经济翻两番，届时人均GDP超过1万美元。反映到能源领域，届时全国约需发电装机容量为8～9亿千瓦左右。目前国内已有装机容量是3.5亿千瓦，需要新增4.5～5.5亿千瓦，可见，中国未来20年能源领域将面临一系列挑战。国民经济的快速发展势必对专业人才产生更大的需求。

发展趋势

　　(1)信息服务业是新型工业化的强大动力源

　　信息化已经成为制造业发展的大趋势。信息技术的蓬勃发展不仅使电子信息产品制造业迅速崛起，而且深刻改造了钢铁、机械、纺织、化工、冶金等传统制造业的生产方式和经营理念。信息化技术由于集成了电子信息、自动控制、现代管理、先进制造等多项高新技术，促进产品设计的创新、企业管理模式的创新和企业间协作关系的创新，能有效提高劳动生产率，改善产品质量，降低生产成本，加快企业对市场需求的反应速度，极大地增强了制造业的竞争力。 (2)人力资源是新型工业化的基础

　　资本技术密集型、高新技术产业和工业化过程中产业结构升级优化所需的人力资源，主要靠培养和引进全面发展的高素质人才来解决，这对教育、科技、信息、文化等全面提高人民素质和科技文化水平的服务部门提出了更高的要求。

　　(3)新形势下现代服务业与制造业之间出现“耦合”现象

　　在当前经济发展中，服务业与制造业之间出现了相互融合的势头。这种融合更多地表现为服务业向制造业的渗透，特别是与生产过程相关的现代服务业直接作用于制造业的生产流程。尤其需要指出的是，随着专业化分工程度的深化和市场体系的完善，现代服务业在新型工业化中的作用将不断增强。

　　(4)服务业国际转移成为重要趋势

　　近几年，在全球经济不景气的大背景下，跨国公司开始了新一轮全球产业布局调整。制造业的国际转移仍然是产业布局调整的重心，服务业向新兴市场国家转移的趋势也渐趋明显，成为新的热点。服务业国际转移表现为下述三个层面：一是项目外包，即企业把非核心辅助型业务委托给国外其他公司；二是跨国公司业务离岸化，即跨国公司将一部分服务业务转移到低成本国家；三是一些与跨国公司有战略合作关系的服务企业，如物流、咨询、信息服务企业，为了给跨国公司在新兴市场国家开展业务提供配套服务而将服务业进行国际转移，或者是服务企业为了开拓东道国市场和开展国际服务贸易而进行服务业国际转移。对于东道国而言，第二和第三层面的服务业国际转移都表现为服务业外商直接投资。