化工工藝中計算機輔助設計的影響作用及應用分析

解艷

摘要：在化工工藝設計和生產過程中導入計算機技術輔助設計技術，在我國的化工行業的生產過程中已經有30多年的歷史，從開始階段的構思、簡單應用，截止目前為止，已經形成多語言、多形式，能夠貫穿于化工工藝設計、生產和監測等全流程的作用體系。在化工行業未來的發展過程中，計算機技術在化工工藝中的輔助作用將會更加明顯，更加重要。

關鍵詞：計算機輔助設計;化工工藝;技術

中圖分類號：TQl5.9文獻標識碼：A 文章編號：1001-5922（2019）11-0133-03

隨著計算機應用技術的發展和各行業設計研發水平的不斷提高，計算機輔助設計功能也在不斷完善。在化工工藝中強化計算機輔助設計作用的發揮，對于推動我國化工行業朝著高、精方向發展，具有重要的意義。但是由于各方面外界因素的影響，我國化工行業的生產過程中，計算機輔助設計軟件的應用范圍還存在較大的限制，由此決定了我國化工行業的整體生產水平與發達國家相比還存在較大的差距，在產品質量上還有較大的提升空間。

1計算機輔助設計系統的類型及其作用

1.1信息檢索型CAD系統

信息檢索型CAD系統是在傳統CAD技術應用的基礎上，為了適應產品生產標準化和系統化的要求而延伸出來的技術，其工作原理是將產品生產流程已經完善的標準化圖紙轉變成為計算機能夠識別并讀取的圖形信息。在進行設計時，能夠根據客戶的需要將對應的生產指標要求輸入到程序中，在CAD系統完成運算過程之后，能夠自動檢索出對應的標準方案，或者發出準確的生產指令。

1.2人機交互型CAD系統

人機交互型CAD系統的工作原理是先有設計人員根據目標要求完成初步的模型設定，在計算機網絡作用的支持下，對其中的資料內容進行檢索，在檢索內容的支持下完成數據和公式的后臺計算過程，進而繪制出草圖和標準圖。設計人員根據實際應用的需要，通過多種輸入方式完成對圖形的實時修改，CAD系統根據設計者的要求再次進行檢索和設計工作，如此循環往復作用下，逐漸達到設計者的目標。

1.3智能型CAD系統

隨著CAD運行系統的不斷完善，智能型CAD系統在設計工作中的功能已經得到完美體現并且其應用范圍不斷擴大。智能型CAD系統的應用方式是將原有的CAD系統與能夠智能工作的專家系統深度結合在一起，兩者將自己能夠發揮的功能完美的結合在一起。能夠用數學模型來描述的問題通常是由CAD輔助設計來實現的，而對設定過程的思路分析、技術決策和結果評價等方面的功能，則由專家系統解決，從而確保最終的設計方案更加科學、合理。

2化工工藝中計算機輔助設計的影響

世界各國和相關企業在計算機輔助設計軟件上的研發水平不斷提高，將其子系統不斷細化，對工業生產的推動作用也越來越明顯。由于化工工藝的設計和生產過程涉及的內容比較廣泛，其所應用的CAD系統平臺也有所不同。隨著計算機輔助技術自身發展水平的不斷提高，其對化工工藝設計等方面的影響也更加明顯。

2.1能夠提升化工工藝的設計效率

在化工行業的生產過程中，化工工藝的流程主要包括三個步驟：原料處理、化學反應和產品精制。這三個生產環節中又有著各自特殊的要求，并且可以細分為不同的處理方法和處理條件要求。在化工工藝的設計中涉及到影響因素比較復雜，并且這些因素之間還具有相關性的影響。依托傳統的人工設計模式和簡單的CAD應用技術，不僅需要設計人員能夠精密的考慮各個環節之間的相互關系，在出現不符合生產要求的情形下，還要對設計方案進行重新修改，甚至將整體設計方案推動重建。這種工作模式極大的降低了化工生產的效率，無法達到現代工業化生產的要求。在適合生產需要的CAD系統的支持下，能夠將傳統設計方式中的諸多環節交由CAD系統進行后臺運行處理，因此極大的提升了化工工藝的設計效率。

2.2能夠提升化工工藝的設計精度

采用傳統方式進行化工工藝的設計，不僅會造成設計流程減慢，還會在設計工作過程中不可避免的出現技術性錯誤或者無意識的錯誤，在設計人員自身水平的限制下，無法及時準確的發現這些錯誤環節的存在，從而給實際生產工作帶來較大的安全隱患。而在人機交互CAD系統和智能型CAD系統的作用下，能夠依托網絡數據平臺和專家系統對設計內容進行不斷優化，對于其中不符合化工反應原理和化工生產環節要求的內容進行調整，將各種不同的設計方案進行綜合評判，從而選擇出最為符合企業發展實際需要的方案，以此提升化工工藝的設計精度。

2.3降低化工工藝的設計成本

傳統化工工藝的設計需要依托高水平設計師的帶領下進行團隊型操作，在每個工作完成自身的設計任務之后，再將所有的環節綜合在一起，從而完成設計目標。基于這種工作方式進行化工工藝設計，不僅容易造成設計環節溝通不暢，提高信息交流的成本，而且設計方案的重復應用率比較低，在進行資料查找時存在諸多方面的不便。利用計算機輔助技術，能夠將設計環節和設計內容依托內部計算機網絡進行實施，對于已經完成的設計環節，可以逐步傳輸到數據平臺上，讓所有需要的成員能夠隨時下載應用。在進行資料查找時，可以利用系統自帶的信息檢索系統及時查找到相關的資料，并對各種方案進行分析對比。因此采用計算機輔助技術，能夠在提高資源利用效率的基礎上改變傳統的工作模式，從而降低整體設計成本。

3計算機輔助技術在化工工藝中的應用分析

3.1計算機在化工工藝中的應用歷史

計算機應用于化工工藝過程中，從20世紀50年代開始，迄今已經經過數代的技術更新，每一代技術更新都使化工工藝的水平有著質的提升，其具體發展過程如表1所示。

在現代化工工藝的設計工作中，虛擬工廠設計方法已經成為標準化的作業方式，不僅解決了傳統化工工藝設計過程中存在的諸多問題，而且為達到化工生產的環保要求提高了重要保障。在現代化工工藝中，對計算機輔助技術的應用分析，可以從多個方面人手。

3.2計算柳輔助過程設計

計算機輔助過程設計含義為Computer Aided Pro-cess Design（CAPD），是CAD技術應用于化工工藝中的基礎方面。計算機輔助過程設計應用的范圍比較廣泛，可以通過ASPEN Plus、HISYS.Concept、ChemCAD等不同類型的設計軟件，在達到生產要求的情況下，設計科學的工藝流程拓撲結構，對不同原料的化學和物理性質進行計算，對化學反應的流程進行能量分析。從而在整體運行狀態進行模擬的基礎上確定相關設備的工藝參數，對操作過程進行彈性分析，最終達到整個運行過程的不斷優化。化工行業的生產大多具有高危性的特征，很多生產過程是無法通過實驗室試驗操作進行測定，但是在計算機輔助設計的作用下，能夠完美的將這些生產過程模擬出來，在進行參數優化的基礎上，更好的完成生產目標。

3.3計算機輔助過程控制設計

計算機輔助過程控制設計含義為Computer Aid-cd Process Control Design（CAPCD），其應用軟件包括Dynamics&Moduler、HISYS.RTO+、DYNSIM、Uni-Sim等，其主要內容包括2個方面：①在對控制系統的拓撲結構和控制方案進行設計之后利用軟件自帶功能進行實際流程模擬，這也是其所應發揮的基本作用。②對儀表和自動控制項目進行施工設計，包括在所有的測控點上完成儀表選型、儀表回路圖繪制、安裝圖繪制等，還要根據設計要求對材料進行統計。在化工企業的生產過程中，過程控制是內部控制的重要組成部分，是實現企業經營目標的重要手段。

3.4計算機輔助過程設備設計

計算機輔助過程設計的含義是Computer AidedProcess Equipment Design（CAPPD），這方面的設計工作的開展是與其他幾種設計作用的發揮結合在一起的，沒有自己單獨的設計軟件。但是計算機輔助過程設備設計的重要性是不言而喻的，在化工行業生產過程中，設備是保障化工生產系統正常運行的基本條件，也是確保化工生產安全的重要條件。在進行設備設計時需要2個方面的問題：①在進行標準設備的選型設計時需要根據過程設計提出的設備工藝條件參數對設備的結構和規格進行合理選擇，同時還要明確對應的安裝方式。②在進行非標設計的機械設計時，需要全面考慮機械的結構設計、性能設計、加工工藝設計和安裝方式設計，從而確保設備運行的穩定性和安全性。

3.5計算機輔助工廠設備設計

計算機輔助工廠設計的含義是Computer AidedProcess Plant Design（CAPPD），其常用的應用軟件包括Smart Plant 3D、PDMS、CADWorx和Autoplant等，這些軟件運行的基礎有所不同，功能和作用也存在較大的差異。計算機輔助工廠設計是未來化工行業發展中計算機輔助設計應用的主要方式，其作用主要體現在4個方面：設備在三維空間的合理布局設計、管道和管件等配管設計、鋼結構支架和設備運行平臺設計、工廠的可視化模型設計。

4結語

隨著技術的發展進步，計算機輔助設計在化工工藝中的應用已經達到了較高的水平，在推動化工行業的生產質量、降低生產成本、確立安全保障等方面起到了重要的作用。但是就目前我國化工行業發展的實際狀況而言，對于計算機輔助設計的重視程度還存在嚴重不足，無法充分發揮其自身的應用優勢，在未來的發展過程中，還需要生產企業等各個方面不斷加大在這方面的投入力度，從而促進我國化工行業整體水平的提高。