計算機輔助設(shè)計在化工工藝中的影響

張春迎，張洪民

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津 300402）

1 傳統(tǒng)化工工藝設(shè)計的特點及三維CAD 技術(shù)

1）設(shè)計參數(shù)的廣泛性，不利于計算結(jié)果的穩(wěn)定性。2）計算公式復(fù)雜多樣，計算數(shù)量巨大。3）在設(shè)計工藝的整個過程中方案存在不確定性，需要反復(fù)進行比較、修改和優(yōu)化。 所以傳統(tǒng)的設(shè)計方式已經(jīng)不適用于當前的生產(chǎn)，不但不會提高工程的效率，還會提升成本，因此在化工工藝生產(chǎn)的整個過程中對計算機的需求已經(jīng)迫在眉睫。

目前市場上三維CAD 軟件的應(yīng)用較多，它在國際上也得到了許多工程公司的青睞，不僅因為軟件的技術(shù)成熟可靠、功能強大，它還具有硬、軟碰撞自我檢查的功能，在未來的發(fā)展和后期的服務(wù)上都使大眾滿意。 模型設(shè)計完成以后，可以使用軟件的REVIEW 模塊功能來檢查模型是否存在問題，設(shè)計師能夠根據(jù)最后的檢查結(jié)果對三維模型進行優(yōu)化。 這樣就可以為后續(xù)的順利運行和產(chǎn)品輸出做出更大的保障。

2 AutoCAD 在化工設(shè)備制圖中的應(yīng)用

2.1 化工設(shè)備圖的主要內(nèi)容

1）尺寸的標注；2）一組視圖；3）各部件的具體標注和說明；4）管口符號；5）具體技術(shù)說明及要求。

2.2 AutoCAD 的主要功能

AutoCAD 系統(tǒng)對于化工設(shè)備而言，主要功能是零件圖、設(shè)備圖、功能圖等繪制。 具體來說，主要功能包括以下內(nèi)容：1）繪制不同種類的直線；2）不同大小的各種圖形；3）對創(chuàng)建的多個對象進行變換（申拉、放大、粘貼復(fù)制等）；4）可以在圖紙上進行尺寸的標注及文字說明；5）可以進行多次編輯及修改；6）對設(shè)備的尺寸、體積等可進行基本的計算。

3 計算機輔助設(shè)計的表現(xiàn)及作用

3.1 識別性檢索表現(xiàn)

自動識別性CAD 系統(tǒng)是以傳統(tǒng)CAD 技術(shù)在化工生產(chǎn)系統(tǒng)的操作為基礎(chǔ)，為了能夠更好的適應(yīng)化工工藝產(chǎn)品的標準性以及生產(chǎn)系統(tǒng)化的各項要求而延伸發(fā)展的技術(shù)，其具體的操作原理是將完善好的產(chǎn)品生產(chǎn)流程的標準化圖紙通過計算機的識別和讀取功能，將紙質(zhì)的圖文信息轉(zhuǎn)化成計算機操作的圖形信息。 在之后的設(shè)計中，可以根據(jù)客戶的具體需求直接輸入到軟件的程序中，在CAD 軟件完成運算以后，進行自動檢索，最終得到所對應(yīng)的最佳方案。

3.2 人機交互表現(xiàn)

“所謂人機交互是使人和機器之間能有一個互相的理解過程，可以傳達相對應(yīng)的信息。 ”在人機交互CAD 系統(tǒng)指的是設(shè)計師是第一位存在，然后根據(jù)需要完成最開始的設(shè)計方案，在計算機的輔助下， 將其中包含的資料和信息進行檢索，在檢索工具的幫助下完成后臺的計算，接下來進行草圖和標準圖的繪制。 設(shè)計師根據(jù)實際的需要，改變軟件的輸入方式， 對圖形進行實時的修改，系統(tǒng)會根據(jù)設(shè)計師的修改要求再進行檢索，就是通過這樣一個循環(huán)往復(fù)的過程，來達到設(shè)計師的最終目標。

3.3 全新智能性表現(xiàn)

隨著CAD 系統(tǒng)的逐漸不斷發(fā)展， 全新智能CAD 系統(tǒng)在設(shè)計領(lǐng)域已經(jīng)被更廣泛的應(yīng)用和認可， 同時也被更廣泛的應(yīng)用于更多領(lǐng)域， 智能CAD 系統(tǒng)的操作原理是將傳統(tǒng)的CAD 系統(tǒng)與智能專家結(jié)合在一起工作，將二者的優(yōu)勢完美的結(jié)合。 CAD 主要是用于問題的描述，智能專家則是用于分析、計算、決策等，從而保證最后的方案更加的合理和科學(xué)。

4 計算機操作對化工工藝生產(chǎn)的影響

4.1 提高傳統(tǒng)的化工生產(chǎn)效率

傳統(tǒng)的化工工藝生產(chǎn)流程基本可以總結(jié)為三個步驟：產(chǎn)品原料的處理、產(chǎn)品的化學(xué)反應(yīng)、產(chǎn)品精制。 在這三個基本的操作步驟中，每個步驟都有自身的獨特要求，如果細分其處理條件和處理辦法都不盡相同[1]。 “傳統(tǒng)的化工工藝的設(shè)計流程十分繁雜，影響因素較多，各因素之間還具有關(guān)聯(lián)性”。 如果我們僅僅是依托于傳統(tǒng)的化工設(shè)計和簡單的CAD 制圖， 無疑是對設(shè)計師的考驗，不僅要考慮各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的關(guān)系，還要對設(shè)計方案進行反復(fù)查驗和修改，甚至有可能會將現(xiàn)有的方案全盤推翻。 這種設(shè)計模式極大的降低了生產(chǎn)的效率，也不符合現(xiàn)代工業(yè)的要求。 如果可以將傳統(tǒng)的設(shè)計流程交由CAD 系統(tǒng)進行計算運行，因此來提高化工生產(chǎn)的效率。

4.2 提高化工產(chǎn)品的設(shè)計精準

我們采用傳統(tǒng)化工工藝的設(shè)計方式，不僅會影響設(shè)計流程的整體進度，在進行化工工藝的設(shè)計時也不能保證會出現(xiàn)技術(shù)性問題和無意識的錯誤發(fā)生， 由于我們?nèi)祟愖陨硭季S具有限制性，不能及時的發(fā)現(xiàn)問題，從而會給我們實際的生產(chǎn)工作中帶來極大的隱患。 而在我們智能性識別的CAD 系統(tǒng)和人機相互系統(tǒng)的共同作用下，能夠依托網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進行不斷的優(yōu)化，對整個設(shè)計流程中不符合要求和化工反應(yīng)原理的內(nèi)容進行及時的調(diào)整，對所有的方案進行在線評判，最終篩選出最符合企業(yè)發(fā)展的方案，以提升化工工藝產(chǎn)品的設(shè)計精準度。

4.3 降低化工生產(chǎn)成本

傳統(tǒng)的化工工藝設(shè)計往往都是依托于高水平的設(shè)計師與其所帶領(lǐng)的設(shè)計師團隊來完成，設(shè)計師完成自身的任務(wù)以后，再匯集成整體，從而完成整個設(shè)計工作。 基于這種工作的模式下，不僅會造成設(shè)計師之間的溝通不暢、 查閱資料不便、還會造成設(shè)計風格不統(tǒng)一等問題。 利用計算機輔助設(shè)計可以將設(shè)計內(nèi)容和環(huán)節(jié)依托于計算機系統(tǒng)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)，對于已經(jīng)完成的設(shè)計部分可以直接傳輸?shù)骄W(wǎng)絡(luò)平臺上， 提供給有需要的組員。在查詢資料時，也可以使用系統(tǒng)自帶的檢索進行查閱。 綜上分析，采用計算機輔助系統(tǒng)可以提高資源的使用率，改變傳統(tǒng)工作模式的同時降低設(shè)計成本。

5 計算機輔助設(shè)計在化工工藝的作用

5.1 計算機輔助化工生產(chǎn)的過程設(shè)計

計算機輔助過程性設(shè)計是指將CAD 技術(shù)應(yīng)用于化工設(shè)計的基礎(chǔ)性層面[2]，“計算機輔助設(shè)計的范疇比較廣泛， 能夠通過CAD、ASPEN、HISYS等多種類型的軟件”。 在標準的生產(chǎn)要求下，科學(xué)的設(shè)計化工工藝流程結(jié)構(gòu)，對原料的物理和化學(xué)性質(zhì)及反應(yīng)流程進行分析運算，進而在整個生產(chǎn)運行過程中進行模擬來確定設(shè)備的參數(shù)，對整個設(shè)計過程進行分析，來實現(xiàn)整體運行過程的不斷優(yōu)化。 由于化工行業(yè)本身的高危型特征，導(dǎo)致很多的生產(chǎn)步驟無法通過實際的操作來測定，但是有計算機輔助設(shè)計的協(xié)助下，能夠完美的對參數(shù)進行優(yōu)化，來完成最終的設(shè)計生產(chǎn)目的。

5.2 計算機輔助化工工廠的設(shè)備設(shè)計

計算機輔助工廠設(shè)計的含義是CAPPD、ComputerAided，經(jīng)常應(yīng)用的軟件有AutoPlant、PDMS、3D 等， 以上所有軟件都有自身的功能和作用，計算機輔助設(shè)計將會成為未來化工生產(chǎn)行業(yè)中應(yīng)用的重要方式，其作用主要表現(xiàn)為4 個方面：1）工廠的三維模型設(shè)計；2） 設(shè)備的布局設(shè)計；3）管道設(shè)計；4）鋼結(jié)構(gòu)支架和設(shè)備運行平臺設(shè)計[3～6]。

總之，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的進步，計算機輔助化工工藝設(shè)計的應(yīng)用已經(jīng)相當成熟，在提升化工生產(chǎn)率、提升安全保障、降低成本、推動化工生產(chǎn)等方面都具有一定的推動作用[7，8]。 但是我國的化工生產(chǎn)行業(yè)現(xiàn)狀對計算機輔助的重視程度還不足，無法完全發(fā)揮自身優(yōu)勢，在未來時期，還需要各企業(yè)在計算機輔助方面加大力度，從而提升我國化工行業(yè)的整體水平。