發(fā)電設(shè)計(jì)技術(shù)的智能化發(fā)展探究

周凱 黃永軍

摘? 要：文章分析了發(fā)電設(shè)計(jì)行業(yè)數(shù)字化、智能化的現(xiàn)狀，結(jié)合行業(yè)特點(diǎn)和實(shí)際情況提出了從數(shù)字化設(shè)計(jì)高階發(fā)展和人工智能技術(shù)應(yīng)用兩個(gè)方面努力發(fā)展發(fā)電設(shè)計(jì)技術(shù)的智能化，并對(duì)不同方面的發(fā)展方向進(jìn)行了詳細(xì)的分析和論述，并對(duì)數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)對(duì)整個(gè)發(fā)電建設(shè)行業(yè)的作用進(jìn)行了分析闡述，說(shuō)明了智能化設(shè)計(jì)發(fā)展的必要性和必然性。

關(guān)鍵詞：發(fā)電設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)技術(shù);數(shù)字化;智能化

中圖分類號(hào)：TP391.7? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）25-0155-02

Abstract： This paper analyzes the present situation of digitization and intelligence in power generation design industry， and puts forward the development of intelligent power generation design technology from two aspects： the high-order development of digital design and the application of artificial intelligence technology. In addition， the development directions of different aspects are analyzed and discussed in detail， the effect of digital design technology on the whole power generation construction industry is analyzed and expounded， and the necessity and necessity of intelligent design development are explained.

Keywords： power generation design; design technology; digitization; intelligence

1 概述

近年來(lái)隨著云技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)地不斷成熟，智能化已經(jīng)滲入到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€(gè)層面，智能化已成為社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)。特別是“中國(guó)制造2025”戰(zhàn)略的提出，國(guó)內(nèi)開始全面推廣應(yīng)用以綠色、智能、協(xié)同為特征的先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù)，把制造業(yè)的智能化設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展推向了一個(gè)新的高潮。對(duì)發(fā)電設(shè)計(jì)行業(yè)來(lái)說(shuō)也迎來(lái)了一個(gè)新的發(fā)展周期，發(fā)電設(shè)計(jì)技術(shù)的智能化就在前方。

2 發(fā)電設(shè)計(jì)現(xiàn)狀分析

發(fā)電設(shè)計(jì)行業(yè)也在歷史的潮流中不斷發(fā)展，經(jīng)歷了圖板畫圖到電腦制圖再到數(shù)字化設(shè)計(jì)的發(fā)展之路，但目前三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)技術(shù)仍在不斷發(fā)展和完善的過(guò)程中，仍處于數(shù)字化設(shè)計(jì)的初級(jí)階段。經(jīng)過(guò)近20年的探索和發(fā)展，目前發(fā)電數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)成果顯著，三維建模、協(xié)同設(shè)計(jì)、軟件分析計(jì)算、快速出圖都大大簡(jiǎn)化了發(fā)電工程設(shè)計(jì)的工作量，帶來(lái)了極大的效率和質(zhì)量收益。但手動(dòng)建模，人工布置，計(jì)算、分析、出圖每一樣工作都以人為中心，不同專業(yè)數(shù)字化程度不一，不同軟件間數(shù)據(jù)交互困難，無(wú)法形成一個(gè)完整的數(shù)字化鏈條，這些都是急需我們不斷努力解決的問(wèn)題，也再次印證了我們?nèi)蕴幱跀?shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的初級(jí)階段。

那如何實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)計(jì)技術(shù)的智能化發(fā)展？我們要在數(shù)字化設(shè)計(jì)的高階發(fā)展和人工智能技術(shù)應(yīng)用兩個(gè)方面不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，才能實(shí)現(xiàn)智能化設(shè)計(jì)的目標(biāo)。

3 數(shù)字化設(shè)計(jì)的高階發(fā)展

在數(shù)字化設(shè)計(jì)的高級(jí)階段，我們要解決初級(jí)階段遇到的全部問(wèn)題，通過(guò)協(xié)調(diào)全面發(fā)展、多專業(yè)一體化、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)則數(shù)據(jù)化、設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化，實(shí)現(xiàn)真正的數(shù)字化設(shè)計(jì)。

3.1 協(xié)調(diào)全面發(fā)展

發(fā)電數(shù)字化設(shè)計(jì)包含十幾個(gè)不同的專業(yè)，而不同專業(yè)數(shù)字化設(shè)計(jì)發(fā)展的不平衡已成為制約發(fā)電數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)發(fā)展的突出問(wèn)題。雖然工藝系統(tǒng)及電控系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)和三維布置數(shù)字化設(shè)計(jì)平臺(tái)已基本成熟，但運(yùn)煤、除灰、暖通、建筑、結(jié)構(gòu)、總圖等專業(yè)仍處在電腦繪圖的階段;另外專業(yè)內(nèi)的數(shù)字化設(shè)計(jì)發(fā)展也不平衡，工藝專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、分析計(jì)算、提資配合等方面的數(shù)字化發(fā)展相對(duì)滯后，無(wú)法形成一個(gè)整體的發(fā)電數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)解決方案。

因此要實(shí)現(xiàn)高階的數(shù)字化設(shè)計(jì)，首先必須要協(xié)調(diào)各專業(yè)全面發(fā)展自己的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)，不斷補(bǔ)齊各專業(yè)的空白和短板，形成一個(gè)全面發(fā)展、有機(jī)協(xié)調(diào)的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)整體方案。

3.2 多專業(yè)一體化

上面提到了要實(shí)現(xiàn)全面的數(shù)字化設(shè)計(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展，分散獨(dú)立的模式就帶來(lái)了信息孤島的問(wèn)題，一個(gè)完善的、良好的設(shè)計(jì)技術(shù)方案不會(huì)是一個(gè)零散的、毫無(wú)組織的結(jié)構(gòu)。為此在高級(jí)階段我們要打造一個(gè)組織緊密、數(shù)據(jù)貫通的數(shù)字化設(shè)計(jì)體系，打通不同專業(yè)、不同流程、不同功能之間的信息壁壘，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)在體系內(nèi)的自由流通和靈活處理，從而真正實(shí)現(xiàn)多專業(yè)一體化的數(shù)字化設(shè)計(jì)，全面提高數(shù)字化設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)利用效率。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范數(shù)據(jù)化

現(xiàn)階段我們的數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)手段仍然和CAD一樣，只是一種缺乏靈魂的設(shè)計(jì)出圖工具，其關(guān)鍵就是缺少數(shù)據(jù)化標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范地驅(qū)動(dòng)。設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范是設(shè)計(jì)的根本，是我們所有設(shè)計(jì)過(guò)程都要遵循的原則，我們可以將設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范進(jìn)行數(shù)據(jù)化解讀，形成一個(gè)結(jié)構(gòu)化的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范數(shù)據(jù)庫(kù)，這樣通過(guò)軟件程序就可以自動(dòng)解讀設(shè)計(jì)的理念和標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程的自動(dòng)化。

3.4 設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化

標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的數(shù)據(jù)化給我們提供了設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化的基礎(chǔ)條件，原來(lái)需要人來(lái)完成的管道布置、模型建立和計(jì)算分析，在數(shù)據(jù)化規(guī)則庫(kù)地驅(qū)動(dòng)下，再配合專業(yè)的知識(shí)庫(kù)，軟件程序就可以判斷設(shè)計(jì)要素、分析計(jì)算結(jié)果、掌控空間布局，從而實(shí)現(xiàn)程序自動(dòng)布置、建模和計(jì)算。當(dāng)然這一過(guò)程不會(huì)一蹴而就，需要從點(diǎn)到面逐步開展，先從局部的管道自動(dòng)布置、自動(dòng)建模開始，慢慢擴(kuò)大使用范圍和深度，最終實(shí)現(xiàn)全面的設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化。

4 前沿智能技術(shù)的應(yīng)用

智能化的發(fā)展取決于對(duì)設(shè)計(jì)本質(zhì)的理解和模擬，而人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算等前沿智能技術(shù)為我們提供了模擬的最佳工具。

4.1 人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化

人工智能是用于模擬、延伸和擴(kuò)展人的智能的技術(shù)，通過(guò)人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器深度學(xué)習(xí)技術(shù)，借助專家系統(tǒng)技術(shù)在知識(shí)上的強(qiáng)大處理能力，可以較好的支持自動(dòng)化處理功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化;可以模擬人的設(shè)計(jì)思維，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)過(guò)程智能化;可以提供強(qiáng)大的人機(jī)交互功能，實(shí)現(xiàn)人與人工智能的完美結(jié)合。

4.2 機(jī)器深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)技術(shù)實(shí)現(xiàn)智能化方案分析

發(fā)電設(shè)計(jì)技術(shù)是一門需要案例分析的學(xué)科，除了標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)則的驅(qū)動(dòng)外，豐富的案例經(jīng)驗(yàn)也是設(shè)計(jì)中必不可少的思想源泉。電力設(shè)計(jì)院經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，積累了成百上千的工程案例，這是一個(gè)巨大的寶藏，等待著我們?nèi)ラ_發(fā)利用。機(jī)器深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展給了我們一把打開這一寶藏的鑰匙，大數(shù)據(jù)可以把海量的工程案例按需求進(jìn)行整理分析，為機(jī)器深度學(xué)習(xí)提供源源不斷的素材，機(jī)器深度學(xué)習(xí)技術(shù)則把這些案例逐一進(jìn)行深度剖析，學(xué)習(xí)其中的原則、方式、特點(diǎn)、優(yōu)勢(shì)、劣勢(shì)等原來(lái)需要設(shè)計(jì)人員學(xué)習(xí)的內(nèi)容。通過(guò)深度學(xué)習(xí)的人工智能可以掌握成千上萬(wàn)工程案例的精髓，其遠(yuǎn)超人類的存儲(chǔ)和分析能力，可以輕松實(shí)現(xiàn)智能化的工程方案分析，實(shí)現(xiàn)智能方案創(chuàng)造、智能方案分析、智能方案評(píng)價(jià)、智能方案調(diào)整。

4.3 云計(jì)算技術(shù)提供強(qiáng)大算力

上面提到的無(wú)論是以人工智能為基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)過(guò)程自動(dòng)化還是以機(jī)器深度學(xué)習(xí)和大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化方案分析，都需要巨大計(jì)算能力為前提，而云計(jì)算就能提供很好的解決方案。云計(jì)算擁有時(shí)間、空間和資源層面上的極度靈活性，可以隨時(shí)隨地獲得大規(guī)模的運(yùn)算能力，能夠很好地解決未來(lái)智能化設(shè)計(jì)所需要的算力問(wèn)題，因此未來(lái)無(wú)論是采用公有云、私有云或者是混合云，云平臺(tái)的打造都將成為智能化設(shè)計(jì)不可缺少的一環(huán)。

5 數(shù)字化技術(shù)的機(jī)遇分析

隨著發(fā)電行業(yè)不斷的深入發(fā)展，數(shù)字化設(shè)計(jì)是其發(fā)展的必然，同時(shí)也得到了行業(yè)普遍的認(rèn)可?；谠O(shè)計(jì)院的角度來(lái)分析，數(shù)字化設(shè)計(jì)未來(lái)發(fā)展的前景，并不可能充分體現(xiàn)在設(shè)計(jì)自身。主要以數(shù)字化設(shè)計(jì)成果為依托，為電廠的全生命周期提供增值服務(wù)。隨著數(shù)字化設(shè)計(jì)的快速發(fā)展，此時(shí)設(shè)計(jì)院的業(yè)務(wù)也將會(huì)發(fā)生變化，其業(yè)務(wù)范圍將會(huì)延伸到設(shè)計(jì)兩端去?；诋?dāng)前的發(fā)展形勢(shì)來(lái)看，數(shù)字化技術(shù)將會(huì)被應(yīng)用于電廠數(shù)字化運(yùn)維、以及EPC總承包項(xiàng)目領(lǐng)域，并在此領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。數(shù)字化設(shè)計(jì)在EPC項(xiàng)目中的運(yùn)用，為其提供了精細(xì)化的設(shè)計(jì)，以及其他方面的業(yè)務(wù)，例如信息化管理、數(shù)據(jù)模型分析等，極大的提高了工程的效率，同時(shí)對(duì)于降低其生產(chǎn)成本發(fā)揮著重要的作用。但是在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，仍然存在需要解決和提高的問(wèn)題，集中體現(xiàn)在以下方面內(nèi)容：其一，當(dāng)各方面需求不夠明確的情況下，致使其在實(shí)際的應(yīng)用過(guò)程中，不能夠有針對(duì)性的開展工作。因此，設(shè)計(jì)者在設(shè)計(jì)之前，需要對(duì)EPC中的每個(gè)模塊進(jìn)行綜合方面的考慮，必須做好全方位的統(tǒng)籌規(guī)劃。根據(jù)其各個(gè)模塊的所需數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容等信息，做好設(shè)計(jì)前期的準(zhǔn)備工作，可預(yù)先在管理平臺(tái)上進(jìn)行部署，將當(dāng)前這些相關(guān)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行完整保存，以此來(lái)提供后續(xù)的服務(wù)。其二，流水線各方技術(shù)分布不均勻，由于該技術(shù)存在這一方面的瑕疵，致使其工作難以順利的推進(jìn)。例如，如若設(shè)備廠家僅僅是單純的將設(shè)備圖紙信息提供給設(shè)計(jì)院，但是沒(méi)有提供詳細(xì)而具有兼容接口的設(shè)備三維模型。此時(shí)設(shè)計(jì)院的工作量將會(huì)大幅度增加，并且需要承擔(dān)當(dāng)前這部分工作。同時(shí)，隨著設(shè)備數(shù)量的增加，設(shè)計(jì)院的工作量也將會(huì)呈現(xiàn)幾何級(jí)增長(zhǎng)?；诖饲闆r下，設(shè)計(jì)院要根據(jù)當(dāng)前的實(shí)際情況，積極帶動(dòng)流水線上各方，順應(yīng)數(shù)字化設(shè)計(jì)的發(fā)展，建立完善的數(shù)字化管理體制。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)快速的發(fā)展，新興的人工智能技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、云技術(shù)的出現(xiàn)，為發(fā)電設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展注入了全新的發(fā)展動(dòng)力?；谥T多先進(jìn)的技術(shù)支持，發(fā)電設(shè)計(jì)技術(shù)必然會(huì)實(shí)現(xiàn)智能化發(fā)展。但當(dāng)前這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)不是一蹴而就的，需要漫長(zhǎng)的道路進(jìn)行探索和鉆研。在發(fā)電設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，要不斷進(jìn)行探索，汲取國(guó)外先進(jìn)的技術(shù)及經(jīng)驗(yàn)，善于總結(jié)歷來(lái)研究的成果，全面深化數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)。并在此基礎(chǔ)上，高效結(jié)合前沿智能技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)發(fā)電設(shè)計(jì)技術(shù)的智能化發(fā)展目標(biāo)。

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