張春迎

（天津渤海職業(yè)技術(shù)學(xué)院，天津300302）

1 計(jì)算機(jī)應(yīng)用在工藝設(shè)計(jì)中的必要性

由于化工工藝自身所特有的屬性決定了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)在其應(yīng)用中的價(jià)值?；すに囎陨砩婕暗降挠?jì)算量是一個(gè)龐大且十分繁雜的過程，其中包含了大量專業(yè)知識方面的計(jì)算，例如：非線性，多變量等內(nèi)容，化工工藝以上的特殊性決定了計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)融入到工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要性：化工工藝的設(shè)計(jì)一直都以最優(yōu)秀的設(shè)計(jì)參數(shù)為追求目標(biāo)，“但由于工藝設(shè)計(jì)參數(shù)可查詢范圍較大，影響計(jì)算結(jié)果因素眾多，因此為提升工藝設(shè)計(jì)合理性與可靠性必須應(yīng)用到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)”[1]在化工以往的設(shè)計(jì)方案中大多需要經(jīng)過反復(fù)的對比、實(shí)驗(yàn)、論證以及優(yōu)化等，當(dāng)傳統(tǒng)的化工工藝設(shè)計(jì)無法滿足現(xiàn)代需求時(shí)，計(jì)算機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)便顯示出了優(yōu)勢，不僅能加快設(shè)計(jì)效率，而且能更好的提升設(shè)計(jì)質(zhì)量，降低傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本。這也體現(xiàn)了計(jì)算機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)在化工工藝設(shè)計(jì)領(lǐng)域的重要性和實(shí)用性。

2 計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的應(yīng)用

在化工工藝領(lǐng)域，其最關(guān)鍵的“靈魂”，便是設(shè)計(jì)。它決定了工藝圖紙的繪制，工藝流程的優(yōu)化與創(chuàng)新，以及工藝模型的建立，對整個(gè)工藝起著重要作用。而化工工藝本身就存在著大量的計(jì)算，從最簡單，最普遍的物料計(jì)算，到模型、能量的計(jì)算等等。使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)，可以減少不必要的原料消耗，可以更加清楚的把握生產(chǎn)工藝的流程及其模型等，對于化工工藝的研發(fā)與生產(chǎn)具有重要價(jià)值。

將計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與化工工藝相結(jié)合，并非一時(shí)興起的聯(lián)想，化工工藝本身就涉及大量復(fù)雜的計(jì)算，也涉及到了大量的專業(yè)知識的運(yùn)算，這些化工工藝所具有的特點(diǎn)，決定了其與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)之間密不可分的關(guān)系。其一，在化工工藝中，工藝參數(shù)一直是我們所追求的目標(biāo)，而在工藝設(shè)計(jì)中，影響計(jì)算結(jié)果的因素諸多，所以為了更加接近這個(gè)目標(biāo)，我們需要應(yīng)用到計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)。其二，其設(shè)計(jì)方案是需要不斷的實(shí)驗(yàn)，修改，優(yōu)化的，而傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)方案，在此過程中消耗比較大，效率比較慢，所以用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)，是當(dāng)前的一大趨向，有遠(yuǎn)大，可觀的前景。

化工工藝設(shè)計(jì)需要一定的空間想象力，而傳統(tǒng)的化工工藝設(shè)計(jì)圖，多為二維的平面圖，局部的透視圖及剖面圖，理解比較困難，因此，我們?nèi)狈κ挛镎w的全面認(rèn)識及缺點(diǎn)的分析及優(yōu)化。“但是利用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的運(yùn)動分析模塊，可以進(jìn)一步對所設(shè)計(jì)的產(chǎn)品進(jìn)行分析，完善其性能，使設(shè)計(jì)圖如成品一樣生動形象”[2]。

在化工工藝設(shè)計(jì)中，使用最基礎(chǔ)的便是Auto－CAD，而在其基礎(chǔ)上，發(fā)展衍生出了PIDCAD，是由設(shè)計(jì)師的使用習(xí)慣和多種繪圖標(biāo)準(zhǔn)相融合而形成的，使操作更加簡單便利，且提高了繪圖的標(biāo)準(zhǔn)與效率。PIDCAD作為最經(jīng)典的繪圖軟件，擁有化工工藝設(shè)計(jì)所需的多種應(yīng)用頻率較高的標(biāo)準(zhǔn)圖例，可以滿足設(shè)計(jì)師快速繪制諸多化工設(shè)備圖紙的需求，為化工工藝流程的數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)化做鋪墊。

3 化工工藝數(shù)據(jù)庫

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)應(yīng)用于化工工藝領(lǐng)域，最重要的便是數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)參數(shù)、化合物物性的數(shù)據(jù)是化工工藝的基礎(chǔ)，而化工工藝的生產(chǎn)與改進(jìn)需要這些數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，在其基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)與優(yōu)化?！叭缁ぴO(shè)備，其設(shè)備的特點(diǎn)一是大型化，二是樣式繁多”[3]?；ぴO(shè)備雖然種類繁多且雜，但其設(shè)備都是由最基礎(chǔ)的零部件組成的，而每種零部件在使用中變化并不大，所以建立用于化工設(shè)備的數(shù)據(jù)庫，可以很大程度的提高工作效率。

在現(xiàn)代化工廠中，計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)已經(jīng)成為發(fā)展的主要研攻方向，而數(shù)據(jù)庫的建立又是計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的重要組成部分。除了化工設(shè)備，我國的很多地方，在諸多化工生產(chǎn)領(lǐng)域里也都應(yīng)用了數(shù)據(jù)庫，這些數(shù)據(jù)庫的建立使化工領(lǐng)域的生產(chǎn)流程，更加數(shù)字化，系統(tǒng)化，為實(shí)現(xiàn)“中國制造2020”打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)！

4 化工工藝流程

AutoCAD是一款最為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)軟件，在其基礎(chǔ)上也衍生了多種設(shè)計(jì)軟件，而AutoCAD P & ID則是一款以它為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)軟件?！癆utoCAD P & ID是一款工藝流程圖設(shè)計(jì)軟件，其主要用于創(chuàng)建管道，修改管道，管理管道及工藝流程圖的設(shè)計(jì)”[4]，可以更加直觀的觀察管道的內(nèi)部，提高工藝流程的標(biāo)準(zhǔn)，從而提高生產(chǎn)的效率。獲得更加準(zhǔn)確的信息，可以更好的協(xié)調(diào)管道，設(shè)備，與儀表之間的數(shù)據(jù)關(guān)系，做到在實(shí)踐之前，切實(shí)的體驗(yàn)生產(chǎn)流程，找到其中存在的不足，對其進(jìn)行修改，調(diào)試，從而達(dá)到優(yōu)化生產(chǎn)流程的目的，減少不必要的浪費(fèi)。

AutoCADP & ID在化工領(lǐng)域的應(yīng)用，造福了全球的化工工廠。如在化工領(lǐng)域一直位于世界前列的北歐的索恩本公司，經(jīng)過一天的專業(yè)培訓(xùn)，就把創(chuàng)建工藝流程圖設(shè)計(jì)圖的效率提高了25%。對于化工領(lǐng)域世界的“領(lǐng)頭羊”都有如此明顯的進(jìn)步，可想而知計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)與化工工藝結(jié)合的重要性。除AutoCADP & ID技術(shù)，AUTODESK，MANAGE等都為進(jìn)一步優(yōu)化化工工藝流程，提供了技術(shù)支持！

5 化工工藝的三維空間立體化

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)將化工工藝的實(shí)體，通過計(jì)算機(jī)虛構(gòu)為可用肉眼看到的三維立體圖形，當(dāng)然，人們也可以通過計(jì)算機(jī)將二維很難展示的立體圖形做成模型?！巴ㄟ^AutoCAD構(gòu)建設(shè)計(jì)方案，虛構(gòu)其工作效果，評估其運(yùn)行方案，實(shí)現(xiàn)工作的自動化，真實(shí)化”[5]。傳統(tǒng)的三維建模，是根據(jù)二維圖，由一個(gè)平面衍生而來的，運(yùn)用數(shù)據(jù)庫中的零部件組裝設(shè)備，還可以通過組裝出的三維物體，最終在計(jì)算機(jī)上生成一個(gè)二維平面圖形，及其剖面圖，可以在三維視圖的任何部位選取。除此之外還可以進(jìn)行動畫演示，這樣可以使工作人員對生產(chǎn)流程更加一目了然，更方便其優(yōu)化生產(chǎn)流程。

隨著計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的不斷普及及發(fā)展，計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)在化工工藝中的應(yīng)用方式也在不斷的提升，當(dāng)然，與其配套的技術(shù)，設(shè)備也在日益完善、發(fā)展。三維數(shù)字工廠設(shè)計(jì)軟件就是其中的重要代表之一，其在石油化工領(lǐng)域得到了迅速的發(fā)展及推廣。在油田生產(chǎn)中，利用factory design suite軟件設(shè)計(jì)，對超音速分離器配套工藝進(jìn)行三維建模，該三維建?？梢愿又庇^的看出干擾超音速分離器的因素，并對其進(jìn)行調(diào)節(jié)，分析和討論等?？梢愿奖愕倪M(jìn)行數(shù)據(jù)的集成與共享?；すに嚾S模型的建立，可以實(shí)時(shí)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，創(chuàng)新創(chuàng)立化工管道、設(shè)備、三維立體工廠模型。為化工工藝的發(fā)展提供了不竭動力!

計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與化工工藝相結(jié)合，可以促進(jìn)化工生產(chǎn)的進(jìn)步與創(chuàng)新，為化工工藝的改革升級起到導(dǎo)向作用。從而提升化工工藝的質(zhì)量，減少化工原料的浪費(fèi)，提高化工生產(chǎn)的效率。計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)為化工工藝的下一步創(chuàng)新，打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。兩者的創(chuàng)新結(jié)合為實(shí)現(xiàn)“中國制造2020”的目標(biāo)添力!