計算機輔助設計在化工工藝中的影響

張春迎，張洪民

（天津渤海職業技術學院，天津 300402）

1 傳統化工工藝設計的特點及三維CAD 技術

1）設計參數的廣泛性，不利于計算結果的穩定性。2）計算公式復雜多樣，計算數量巨大。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、修改和優化。 所以傳統的設計方式已經不適用于當前的生產，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的整個過程中對計算機的需求已經迫在眉睫。

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，設計師能夠根據最后的檢查結果對三維模型進行優化。 這樣就可以為后續的順利運行和產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及作用

3.1 識別性檢索表現

自動識別性CAD 系統是以傳統CAD 技術在化工生產系統的操作為基礎，為了能夠更好的適應化工工藝產品的標準性以及生產系統化的各項要求而延伸發展的技術，其具體的操作原理是將完善好的產品生產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

“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 系統指的是設計師是第一位存在，然后根據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，系統會根據設計師的修改要求再進行檢索，就是通過這樣一個循環往復的過程，來達到設計師的最終目標。

3.3 全新智能性表現

隨著CAD 系統的逐漸不斷發展， 全新智能CAD 系統在設計領域已經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 系統的操作原理是將傳統的CAD 系統與智能專家結合在一起工作，將二者的優勢完美的結合。 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的影響

4.1 提高傳統的化工生產效率

傳統的化工工藝生產流程基本可以總結為三個步驟：產品原料的處理、產品的化學反應、產品精制。 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性”。 如果我們僅僅是依托于傳統的化工設計和簡單的CAD 制圖， 無疑是對設計師的考驗，不僅要考慮各生產環節之間的關系，還要對設計方案進行反復查驗和修改，甚至有可能會將現有的方案全盤推翻。 這種設計模式極大的降低了生產的效率，也不符合現代工業的要求。 如果可以將傳統的設計流程交由CAD 系統進行計算運行，因此來提高化工生產的效率。

4.2 提高化工產品的設計精準

我們采用傳統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技術性問題和無意識的錯誤發生， 由于我們人類自身思維具有限制性，不能及時的發現問題，從而會給我們實際的生產工作中帶來極大的隱患。 而在我們智能性識別的CAD 系統和人機相互系統的共同作用下，能夠依托網絡系統進行不斷的優化，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發展的方案，以提升化工工藝產品的設計精準度。

4.3 降低化工生產成本

傳統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一等問題。 利用計算機輔助設計可以將設計內容和環節依托于計算機系統內部網絡，對于已經完成的設計部分可以直接傳輸到網絡平臺上， 提供給有需要的組員。在查詢資料時，也可以使用系統自帶的檢索進行查閱。 綜上分析，采用計算機輔助系統可以提高資源的使用率，改變傳統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，進而在整個生產運行過程中進行模擬來確定設備的參數，對整個設計過程進行分析，來實現整體運行過程的不斷優化。 由于化工行業本身的高危型特征，導致很多的生產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助下，能夠完美的對參數進行優化，來完成最終的設計生產目的。

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行業中應用的重要方式，其作用主要表現為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，伴隨著互聯網技術的進步，計算機輔助化工工藝設計的應用已經相當成熟，在提升化工生產率、提升安全保障、降低成本、推動化工生產等方面都具有一定的推動作用[7，8]。 但是我國的化工生產行業現狀對計算機輔助的重視程度還不足，無法完全發揮自身優勢，在未來時期，還需要各企業在計算機輔助方面加大力度，從而提升我國化工行業的整體水平。