如果最近的行业危机得不到解决，美国制造商可能会面临严重挫折。现在的问题是，要填补工厂技术人员、电工、操作员等约60万个空缺职位，熟练劳动力严重短缺。到2020年，这一数字预计将膨胀到所需的1000万熟练工人。
这是一个需要制造商、供应商和学术界共同参与的问题。这种合作努力的一个很好的例子是刘易斯和克拉克社区学院(L&C)、南伊利诺伊大学爱德华维尔分校(SIUE)国家玉米乙醇研究中心(NCERC)和西门子公司之间的战略伙伴关系。
刘易斯和克拉克社区学院位于伊利诺斯州的爱德华斯维尔，大约14年前，当地一家石油和天然气炼油厂向学校提出了一个问题——缺乏熟练的操作人员，学校为此专门为操作人员和技术人员设计了一个技术项目。炼油厂提供了启动资金，聘请了教职员工，并提供了基本设备。
从那时起，该课程发展为两个学位课程。其中一个是过程操作技术应用科学(AAS)副学士，目前约有150名活跃学生。另一个是仪器仪表和控制系统的AAS，现在正在招收2017年秋季。
学生的群体是多样化的——从19岁的学生想在上课迟到时给老师发短信，到50多岁的学生想要一份实际的作业讲义，不想在网上查找。
L&C讲师Paul Kuebrich在2017年西门子自动化峰会上的演讲中表示:“我们满足这两个群体的需求。“但他们的共同点是，当他们亲身实践时，他们学得最好。”
为此，过程操作技术项目的真正独特之处在于模拟技术的使用，然后在NCERC生物燃料试点工厂进行实践培训，甚至是实习——自2014年以来，已经为70多名学生提供了实习机会。
新课纲
这一切都从教室开始，不仅仅是参考教科书，而是在台式电脑上实际操作仪器。西门子捐赠了许多组件，从可编程逻辑控制器(plc)到压力设备。学生甚至可以通过西门子的TIA门户学习梯形逻辑和编程plc，这些都是工业中使用的完全相同的工具。
Kuebrich说:“学生们可以在简历上写他们知道如何编程S7-1200 (PLC)，他们可以展示这些技能。”
此外，实习给了他们宝贵的经验。
他说:“他们说，当实习生的头两周学到的东西，和当学生的头两年学到的一样多。”
在他们到达真正的工厂之前，学生们正在大学校园里“玩”这种技术。学院对西门子Simit进行了重要投资，这是一款复制西门子Simatic pcs7分布式控制系统(DCS)的仿真软件。
在课堂上使用，它提供了在试验工厂中发现的DCS系统的完整副本，包括客户机/服务器体系结构和虚拟时间管理。对模拟软件的投资是合理的，因为试点工厂在周转模式下无法运行设备来培训操作员。
Kuebrich说:“客户试用很昂贵，而且很多时候都是‘一次性’试验。”“我们不能因为缺乏操作员培训而冒险出错。在职培训很好，但首先要打好基础。”
Simit不仅为学生提供了一种体验与工厂车间运行相同的操作和控制环境的方式，Kuebrich还教他的学生沟通的重要性。
在DCS和独立PLC上工作的能力提供了一个环境，操作员可以在同一个Simatic WinCC接口上学习如何相互交谈。Kuebrich说，Simit的两个主要优势是通信和速度。由于SIMIT集成了整个DCS体系结构，因此它允许多个操作站，这样多人就可以在同一个模拟上工作、通信和交互。
Kuebrich说:“我们将让操作员驻扎在不同的地区，像在工厂一样一起工作。”“与实际的技术知识相比，培养沟通技能是行业所需要的，即使不是更多，也是同样多的。沟通和团队合作是成功培训操作人员的关键。我可以一遍又一遍地解释沟通的重要性，但只有亲身体验过，运营商才能完全理解。”
此外，通过模拟，可以在更短的时间内解释更多的过程。Simit的虚拟时间管理功能可以让他们把真实的生活场景(需要花费几个小时)压缩到教室环境中。例如，在现实生活中需要12个小时才能达到工作温度的蒸馏系统，可以在2到4个小时的培训课程中模拟出来。当出现混乱时，模拟也可以减慢。在蒸馏系统中，事情发生得很快，所以减慢模拟速度可以让操作员更好地理解他们正在做的动作和他们行动的结果。
对模拟进行“快照”的能力允许在故障排除时更好地利用时间，因为在课程开始时系统已经处于稳定状态。然后，SIMIT运行不同的模拟以提供故障。例如，泵下降，热交换器堵塞，温度和压力变化，学生们多次经历这些场景，以更好地了解需要做什么来解决这种情况。
更多在职培训
在L&C的新仪器仪表和控制系统课程中，学生还将能够使用Simit构建pcs7项目。
Kuebrich解释说:“通常技术人员需要多年的经验才能开始一个项目。“我们通过这款游戏充分感受了从头开始真正理解pcs7的基本原理的感觉，包括如何连接架构、设置地址以及将其连接在一起。”
一旦完成模拟培训，许多学生将参加NCERC的实习计划，这为他们提供了一个很好的招聘工具，将学生与未来的雇主联系起来。
一名实习生说:“从机器和设备到各种形式的仪器仪表，再到操作程序和健康与安全，我能够与NCERC的工作人员观察和讨论设施的各个方面。”“员工渊博的知识和丰富的经验，以及他们愿意解释流程和回答我的问题，只会增加这次经历的价值。”
最终，毕业生进入石油、海上、化工和生物燃料行业。
库布里希说:“任何有油箱和阀门的东西。”
该学院、NCERC和西门子之间的合作证明了这种培训模式的有效性。
库布里希说:“我们已经证明，通过西门子以教育折扣的方式向我们提供零部件，我们可以做到这一点。”“不仅仅是组件，因为每个人都有东西，而是代表这个行业的组件。”
西门子教育合作项目美国经理Amanda Beaton (www.usa.siemens.com/sce)，该公司正在与500多所学校开展广泛的项目合作，包括机电、电子和机器人。她说，西门子提供了一个在线“合作学校查找器”，帮助制造商找到使用西门子技术教学的学校，因为“我们希望将工业与教育连接起来，帮助弥合困扰许多公司的技能差距。”
对于刘易斯和克拉克社区学院来说，下一步是扩大Simit技术的使用，并与其他公司合作，扩大他们教授的技术项目的范围，包括石油和天然气，甚至食品和饮料。
Kuebrich说:“我们有硬件、软件和虚拟控制器，不同类型的项目没有限制。”
虽然Kuebrich建议使用操作员培训系统，但他确实敦促教育工作者在购买模拟软件之前花时间仔细考虑一下。
他说:“只要你有一个明确的目标，模拟游戏就值得花钱。”“在目前的系统之前，我们的系统没有考虑最终用户将如何与之交互。之前的系统很有用，但没有Simit系统那么有用。”
