计算机辅助设计在化工工艺中的影响

张春迎，张洪民

（天津渤海职业技术学院，天津 300402）

1 传统化工工艺设计的特点及三维CAD 技术

1）设计参数的广泛性，不利于计算结果的稳定性。2）计算公式复杂多样，计算数量巨大。3）在设计工艺的整个过程中方案存在不确定性，需要反复进行比较、修改和优化。 所以传统的设计方式已经不适用于当前的生产，不但不会提高工程的效率，还会提升成本，因此在化工工艺生产的整个过程中对计算机的需求已经迫在眉睫。

目前市场上三维CAD 软件的应用较多，它在国际上也得到了许多工程公司的青睐，不仅因为软件的技术成熟可靠、功能强大，它还具有硬、软碰撞自我检查的功能，在未来的发展和后期的服务上都使大众满意。 模型设计完成以后，可以使用软件的REVIEW 模块功能来检查模型是否存在问题，设计师能够根据最后的检查结果对三维模型进行优化。 这样就可以为后续的顺利运行和产品输出做出更大的保障。

2 AutoCAD 在化工设备制图中的应用

2.1 化工设备图的主要内容

1）尺寸的标注；2）一组视图；3）各部件的具体标注和说明；4）管口符号；5）具体技术说明及要求。

2.2 AutoCAD 的主要功能

AutoCAD 系统对于化工设备而言，主要功能是零件图、设备图、功能图等绘制。 具体来说，主要功能包括以下内容：1）绘制不同种类的直线；2）不同大小的各种图形；3）对创建的多个对象进行变换（申拉、放大、粘贴复制等）；4）可以在图纸上进行尺寸的标注及文字说明；5）可以进行多次编辑及修改；6）对设备的尺寸、体积等可进行基本的计算。

3 计算机辅助设计的表现及作用

3.1 识别性检索表现

自动识别性CAD 系统是以传统CAD 技术在化工生产系统的操作为基础，为了能够更好的适应化工工艺产品的标准性以及生产系统化的各项要求而延伸发展的技术，其具体的操作原理是将完善好的产品生产流程的标准化图纸通过计算机的识别和读取功能，将纸质的图文信息转化成计算机操作的图形信息。 在之后的设计中，可以根据客户的具体需求直接输入到软件的程序中，在CAD 软件完成运算以后，进行自动检索，最终得到所对应的最佳方案。

3.2 人机交互表现

“所谓人机交互是使人和机器之间能有一个互相的理解过程，可以传达相对应的信息。 ”在人机交互CAD 系统指的是设计师是第一位存在，然后根据需要完成最开始的设计方案，在计算机的辅助下， 将其中包含的资料和信息进行检索，在检索工具的帮助下完成后台的计算，接下来进行草图和标准图的绘制。 设计师根据实际的需要，改变软件的输入方式， 对图形进行实时的修改，系统会根据设计师的修改要求再进行检索，就是通过这样一个循环往复的过程，来达到设计师的最终目标。

3.3 全新智能性表现

随着CAD 系统的逐渐不断发展， 全新智能CAD 系统在设计领域已经被更广泛的应用和认可， 同时也被更广泛的应用于更多领域， 智能CAD 系统的操作原理是将传统的CAD 系统与智能专家结合在一起工作，将二者的优势完美的结合。 CAD 主要是用于问题的描述，智能专家则是用于分析、计算、决策等，从而保证最后的方案更加的合理和科学。

4 计算机操作对化工工艺生产的影响

4.1 提高传统的化工生产效率

传统的化工工艺生产流程基本可以总结为三个步骤：产品原料的处理、产品的化学反应、产品精制。 在这三个基本的操作步骤中，每个步骤都有自身的独特要求，如果细分其处理条件和处理办法都不尽相同[1]。 “传统的化工工艺的设计流程十分繁杂，影响因素较多，各因素之间还具有关联性”。 如果我们仅仅是依托于传统的化工设计和简单的CAD 制图， 无疑是对设计师的考验，不仅要考虑各生产环节之间的关系，还要对设计方案进行反复查验和修改，甚至有可能会将现有的方案全盘推翻。 这种设计模式极大的降低了生产的效率，也不符合现代工业的要求。 如果可以将传统的设计流程交由CAD 系统进行计算运行，因此来提高化工生产的效率。

4.2 提高化工产品的设计精准

我们采用传统化工工艺的设计方式，不仅会影响设计流程的整体进度，在进行化工工艺的设计时也不能保证会出现技术性问题和无意识的错误发生， 由于我们人类自身思维具有限制性，不能及时的发现问题，从而会给我们实际的生产工作中带来极大的隐患。 而在我们智能性识别的CAD 系统和人机相互系统的共同作用下，能够依托网络系统进行不断的优化，对整个设计流程中不符合要求和化工反应原理的内容进行及时的调整，对所有的方案进行在线评判，最终筛选出最符合企业发展的方案，以提升化工工艺产品的设计精准度。

4.3 降低化工生产成本

传统的化工工艺设计往往都是依托于高水平的设计师与其所带领的设计师团队来完成，设计师完成自身的任务以后，再汇集成整体，从而完成整个设计工作。 基于这种工作的模式下，不仅会造成设计师之间的沟通不畅、 查阅资料不便、还会造成设计风格不统一等问题。 利用计算机辅助设计可以将设计内容和环节依托于计算机系统内部网络，对于已经完成的设计部分可以直接传输到网络平台上， 提供给有需要的组员。在查询资料时，也可以使用系统自带的检索进行查阅。 综上分析，采用计算机辅助系统可以提高资源的使用率，改变传统工作模式的同时降低设计成本。

5 计算机辅助设计在化工工艺的作用

5.1 计算机辅助化工生产的过程设计

计算机辅助过程性设计是指将CAD 技术应用于化工设计的基础性层面[2]，“计算机辅助设计的范畴比较广泛， 能够通过CAD、ASPEN、HISYS等多种类型的软件”。 在标准的生产要求下，科学的设计化工工艺流程结构，对原料的物理和化学性质及反应流程进行分析运算，进而在整个生产运行过程中进行模拟来确定设备的参数，对整个设计过程进行分析，来实现整体运行过程的不断优化。 由于化工行业本身的高危型特征，导致很多的生产步骤无法通过实际的操作来测定，但是有计算机辅助设计的协助下，能够完美的对参数进行优化，来完成最终的设计生产目的。

5.2 计算机辅助化工工厂的设备设计

计算机辅助工厂设计的含义是CAPPD、ComputerAided，经常应用的软件有AutoPlant、PDMS、3D 等， 以上所有软件都有自身的功能和作用，计算机辅助设计将会成为未来化工生产行业中应用的重要方式，其作用主要表现为4 个方面：1）工厂的三维模型设计；2） 设备的布局设计；3）管道设计；4）钢结构支架和设备运行平台设计[3～6]。

总之，伴随着互联网技术的进步，计算机辅助化工工艺设计的应用已经相当成熟，在提升化工生产率、提升安全保障、降低成本、推动化工生产等方面都具有一定的推动作用[7，8]。 但是我国的化工生产行业现状对计算机辅助的重视程度还不足，无法完全发挥自身优势，在未来时期，还需要各企业在计算机辅助方面加大力度，从而提升我国化工行业的整体水平。