張春迎，張洪民

（天津渤海職業(yè)技術學院，天津 300402）

1 傳統(tǒng)化工工藝設計的特點及三維CAD 技術

1）設計參數(shù)的廣泛性，不利于計算結果的穩(wěn)定性。2）計算公式復雜多樣，計算數(shù)量巨大。3）在設計工藝的整個過程中方案存在不確定性，需要反復進行比較、修改和優(yōu)化。 所以傳統(tǒng)的設計方式已經(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)展和后期的服務上都使大眾滿意。 模型設計完成以后，可以使用軟件的REVIEW 模塊功能來檢查模型是否存在問題，設計師能夠根據(jù)最后的檢查結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 在化工設備制圖中的應用

2.1 化工設備圖的主要內容

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）具體技術說明及要求。

2.2 AutoCAD 的主要功能

AutoCAD 系統(tǒng)對于化工設備而言，主要功能是零件圖、設備圖、功能圖等繪制。 具體來說，主要功能包括以下內容：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）對設備的尺寸、體積等可進行基本的計算。

3 計算機輔助設計的表現(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 技術在化工生產(chǎn)系統(tǒng)的操作為基礎，為了能夠更好的適應化工工藝產(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，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，將紙質的圖文信息轉化成計算機操作的圖形信息。 在之后的設計中，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，可以傳達相對應的信息。 ”在人機交互CAD 系統(tǒng)指的是設計師是第一位存在，然后根據(jù)需要完成最開始的設計方案，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)往復的過程，來達到設計師的最終目標。

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)在設計領域已經(jīng)被更廣泛的應用和認可， 同時也被更廣泛的應用于更多領域， 智能CAD 系統(tǒng)的操作原理是將傳統(tǒng)的CAD 系統(tǒng)與智能專家結合在一起工作，將二者的優(yōu)勢完美的結合。 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。

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)流程基本可以總結為三個步驟：產(chǎn)品原料的處理、產(chǎn)品的化學反應、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)的化工工藝的設計流程十分繁雜，影響因素較多，各因素之間還具有關聯(lián)性”。 如果我們僅僅是依托于傳統(tǒng)的化工設計和簡單的CAD 制圖， 無疑是對設計師的考驗，不僅要考慮各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間的關系，還要對設計方案進行反復查驗和修改，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)品的設計精準

我們采用傳統(tǒng)化工工藝的設計方式，不僅會影響設計流程的整體進度，在進行化工工藝的設計時也不能保證會出現(xiàn)技術性問題和無意識的錯誤發(fā)生， 由于我們人類自身思維具有限制性，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)絡系統(tǒng)進行不斷的優(yōu)化，對整個設計流程中不符合要求和化工反應原理的內容進行及時的調整，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)品的設計精準度。

4.3 降低化工生產(chǎn)成本

傳統(tǒng)的化工工藝設計往往都是依托于高水平的設計師與其所帶領的設計師團隊來完成，設計師完成自身的任務以后，再匯集成整體，從而完成整個設計工作。 基于這種工作的模式下，不僅會造成設計師之間的溝通不暢、 查閱資料不便、還會造成設計風格不統(tǒng)一等問題。 利用計算機輔助設計可以將設計內容和環(huán)節(jié)依托于計算機系統(tǒng)內部網(wǎng)絡，對于已經(jīng)完成的設計部分可以直接傳輸?shù)骄W(wǎng)絡平臺上， 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計成本。

5 計算機輔助設計在化工工藝的作用

5.1 計算機輔助化工生產(chǎn)的過程設計

計算機輔助過程性設計是指將CAD 技術應用于化工設計的基礎性層面[2]，“計算機輔助設計的范疇比較廣泛， 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，科學的設計化工工藝流程結構，對原料的物理和化學性質及反應流程進行分析運算，進而在整個生產(chǎn)運行過程中進行模擬來確定設備的參數(shù)，對整個設計過程進行分析，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，來完成最終的設計生產(chǎn)目的。

5.2 計算機輔助化工工廠的設備設計

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

總之，伴隨著互聯(lián)網(wǎng)技術的進步，計算機輔助化工工藝設計的應用已經(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。