淺談工業設計在石油裝備設計中的應用

廖陽陽，鞏超

（北京理工大學，北京 100081）

1 工業設計對于石油裝備設計的重要性

傳統石油裝備設計制造過程中，多以滿足石油裝備自身功能性需求為目標開展設計，導致設計在制造周期中占比小。同時石油裝備智能化、數字化也成為產業發展的趨勢。但在石油裝備設計中，單一追求裝備智能化、數字化，卻淡化了社會經濟結構變化、人機交互發展以及大眾審美提升等因素。因此，在石油裝備設計中，需要以創新整合思維為核心，審視社會、經濟等因素，結合現有科技技術，以工業設計學科為基礎，整合設計資源，對石油裝備的功能及形式進行創新設計。從而提升石油的開采效率，兼顧提升石油產業的社會效益以及經濟效益，貫徹落實自主創新的核心理念。

2 工業設計推進石油裝備創新整合設計

2.1 石油裝備設計資源創新整合

現有設計周期中，設計者會基于傳統設計的研究方式，利用現有分散的設計資源進行調研，選擇與需求相配合的設計資源對產品進行具體形式創新設計。但是，由于設計資源在前期調研過程中整合性低、邏輯性差，同時設計資源形式單一，未參考社會、操作者以及經濟等設計資源，因此，導致調研產出結果邏輯性差且缺乏創新性。工業設計的創新整合思維可以在前期調研時，幫助設計者整合出設計資源之間的邏輯關系，將用戶、環境、經濟以及社會等非裝備資源進行綜合權衡，幫助設計者找到需求的創新點。設計資源整合創新可以幫助設計從單一的以環境功能等裝備資源對需求設計，提升到環境、用戶、功能等資源進行發散，找到真正的設計痛點，從而進行創新設計。

2.2 石油裝備設計流程創新整合

傳統石油設計中，技術人員會承擔工業設計師的作用，分析出設計要求，選擇合理的結構對石油裝備進行設計。雖然設計能滿足設計要求，但產品質量層次不一，且需要大量實驗驗證，延長設計周期的同時，增加設計成本。工業設計強調產品設計流程邏輯性，即合理的設計管理能縮短設計設計周期、減少設計成本。在具體設計階段中，通過整合設計需求點以及裝備功能的邏輯關系，分析市場相似裝備、裝備場景以及用戶特點等步驟，將設計周期重點前移。通過數字化分析模擬，整合調研信息以及分析模擬結果，即時反饋、調整裝備造型結構，提升設計合理性，保證裝備設計質量。

3 工業設計在石油裝備設計的主要應用及其意義

3.1 石油裝備的人性化設計

石油裝備數字化發展趨勢中，智能化遠程操控已經代替了傳統的石油裝備操控方式，因此，人機交互設計的好壞也大大地影響了石油開采效率。智能化遠程操控可以高效地將測控、開采等信息量化反饋予操作者，而信息與操作者之間的信息交換介質便是人機交互的設計重點。通常石油裝備設計中以操作室的形式實現對石油裝備的遠程操控，但淡化了內部的人機交互界面空間的邏輯性、效率性以及經濟性。通過人性化的設計，使得信息以符合操作者認知習慣的方式傳遞以操作者，而操作者也能通過有效的交互界面以及交互空間設計對石油裝備進行操作。同時，利用創新整合的設計思維，將信息資源進行整合分類，合理分布在用戶與裝備交互的合理環節，提升信息傳遞的高效性。有效的裝備人機性設計能大大提升石油裝備的效率以及安全。

3.2 石油裝備的綠色設計

在社會能源結構轉型的大背景下，石油開采過程中更注重對環境的保護，因此建立高效化、科學化、經濟化以及綠色化相融合的石油裝備已經成為迫在眉睫的問題。綠色設計的理念貫穿石油裝備設計，通過設計合理高效的回收裝置將廢料以及可再次循環部件進行回收減少環境污染，達到保護環境的目的。像游梁式抽油機系統綠色設計中，增加廢料回收裝置，減少了廢料排放以及環境污染。選擇合理的綠色材料，考慮社會經濟效益，實現綠色設計及應用。通過綠色設計建立更加完善的設計評估體系，在滿足能源結構轉型的同時，也兼顧社會效益、經濟效益等因素。

3.3 石油裝備的穩健性設計

在石油裝備設計中，在設計階段考慮裝備的質量穩定性，運用穩健性設計的質量、成本、效益函數關系，分析出最高效的設計參數搭配，運用先進的實驗技術，在設計開發階段就對裝備進行檢驗。即在設計周期中，合理整合創新設計流程，增加設計制造效率。降低設計成本與研發周期，提升裝備效益。設計出最佳搭配參數的裝備，使裝備在最合理成本條件下，輸出裝備最高效的穩健性。

3.4 石油裝備的智能化設計

技術與時代的變革推動者石油裝備設計智能化升級，石油裝備設計智能化已成為設計趨勢。遠程操控技術以及人工智能等技術能幫助石油裝備在功能的實現上多元化，提升工作效益的同時，增加用戶使用的安全性。當前，各國爭相競爭的海底海床石油能源開采設備，便采用了遠距離智能識別操控技術，通過設計使裝備在海床表面能智能識別能源與周邊物體的區別，進而進行能源采集實現功能。同時，把裝備智能化能增加產業鏈上游效益的層次性、多元性，提升產業整體的經濟效益以及石油產業鏈整體的社會效益。

4 結語

石油裝備產業鏈上游設計環節是決定整個產業鏈的核心環節，因此，設計的質量往往決定了中下游環節的市場、效益等環節。工業設計學科的介入提高石油裝備設計具體有以下優勢：（1）提高石油裝備設計的整體的設計水平，達到設計出高水平、高質量、高效率的石油裝備的同時，兼顧裝備的社會效益、經濟效益以及環境效益。（2）通過運用工業設計中創新整合的思維方式，可以幫助石油裝備產業鏈在上游設計階段就規劃好整個產業鏈的模式，增加產業鏈之間的關聯性、邏輯性，提升產業鏈的社會效益。