化工工艺设计论文范文

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在现阶段的化工工艺设计过程中，对于化工工艺设计过程中的安全性越来越重视，在实践中要对相关工艺安全设计存在的危险因素进行系统的分析，对其存在的问题进行探究，进而提出具有一定实践意义的解决对策。

1化工工艺设计的主要类别

1.1概念设计

所谓的概念设计就是通过模拟具体的工业生产设备状况开展实施的一种技术手段。概念设计一般会在设计过程中开展并实施，其主要目的就是要提升整体的工艺条件以及相关生产路线的合理性。

1.2中试设计

中试内容与相关任务主要就是对小试中已经确立的相关条件以及工艺路线进行系统的检查，对于具体的产品进行系统的考核，了解其主要性能，对于具体的工艺系统的持续性以及可靠性进行探究，进而收集到相关工艺需求的数据，这些内容与系列内容可以作为整个检验部分，也可以对其进行部分的检验，具体操作要根据实际情况开展。

1.3初步设计

初步设计就是基于相关化工项目设计中的初始阶段进行优化，其主要成果为总概算书以及初步设计的说明书。主要是对相关化工工艺的设计的技术与经济进行计算。

1.4施工图设计

主要就是根据相关审批意见，将初步设计过程的具体设计计划与原则进行确定，在实践中要基具体的操作要求，明确具体的布置以及施工方式，明确具体的方法，解决各种初步设计问题。

2化工工艺设计中的安全问题与对策

化工工艺设计中主要存在的安全问题就是在生产过程中存在的各种安全隐患以及一些可以造成安全损失的不稳定要素。对此要提升对整个化工工艺设计的重视，加强对其危险意识的重视，通过科学的方式与手段，对其进行系统的控制，避免各种安全隐患问题的出现，在操作过程中，要尽可能的应用一些具有一定安全性的工艺技术与手段，要避免危险产品的应用，同时，在化工工艺设计中要采取与其相匹配的安全措施。

2.1化工工艺相关物料中存在的安全问题与控制对策

化工工艺在生产过程中要使用不同的原材料与半成品，这些物料应用中都是通过各种不同状态存在的，主要可以分为气态、液态以及固态三种形式。在相关物质具备特定的物质与化学性质与特定的状态之下，才可以判定其是否具有危害。因此，要对一些具有一定危害特征的物质进行详细的分析，对其具体状态进行了解与掌握，进而了解此种物质的稳定性与化学反应，对其毒性进行识别，通过科学的分析与评价，在一定程度上降低各种危险问题发生。

2.2化工工艺设计路线存在的安全问题与控制对策

化工工艺设计中的一种反应会对多种不同的工艺路线产生影响，对此在相关设计过程中，要对其进行综合考量，选择较为合适的生产路线，要尽可能的将各种危害降低到最小。工艺设计要对相关物料以及生产条件与设施等因素进行综合考量，要尽可能的使用一些危害相对较低的物料。同时要通过各种全新的设施与技术手段，降低废气、废水以及废渣的总排放量，要在合理范围之内对其进行回收时候，提升资源的最大利用率，进而避免对环境造成过度的污染。

2.3化工工艺设计中反应设备存在的安全问题与控制对策

化工反应是产品生产过程中最为关键的内容，在实践中主要就是通过各种化学反应获得一定的产物，整个过程在操作过程中存在着诸多的安全性问题，如果不足够的重视，会导致各种安全事物问题的产生，对此在进行相关反应设备的设计与选择过中要进行科学的设计与分析，避免各种问题的出现。在相关化工设计中存在着各种不同种类的化学反应，这也就直接给安全控制与管理问题带来了一定的挑战。同时，在化工反应过程中也存在一定的反应失控危机，也就是说提升对相关反应物的整体反应速度与热效应的控制，是十分重要的。

3结束语

在化工工艺设计过程中，要严格执行相关法律政策，保障操作的标准性，提升整个工艺设计的安全性，加强重视，对设计方案中的漏洞与缺点进行完善，在根本上避免各种事故与问题的产生。熟练掌握相关设计与生产过程中存在的各种安全隐患，保障化工工艺的整体安全性。

作者:孟佳 单位:众一阿美科福斯特惠勒工程有限公司宁夏分公司

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2顶层工艺规划与管理

在三维数字化装配工艺设计与管理系统中进行顶层工艺规划与管理的主要工作包括PBOM的构建、顶层MBOM的构建。（1）PBOM的构建。PBOM是在EBOM的基础上，根据产品的特征和企业的制造能力，对产品的结构进行重组，使之符合企业的生产能力，为生产组织、布局、车间分工提供依据，保证生产的可行性、均衡性和经济性。飞机装配顶层工艺规划过程首先是对产品设计产生的EBOM进行重新组织形成PBOM，主要完成新建工艺组合件和划分工艺路线。PBOM在继承EBOM所有属性（产品结构、三维模型属性信息、3D链接路径信息）的基础上，增加了工艺路线、工艺组合件及备注等属性。首先利用制造资源库中每个单位所属的设备了解单位的生产能力，并在三维环境中查看企业生产单元布局，综合工艺专业类型和制造经济性构建工艺组合件；然后根据零部件类型，确定装配流程，结合各车间的业务分工和现有的任务量确定零部件需要流转的车间，进行工艺路线的划分。（2）顶层MBOM的构建。顶层MBOM由多层次的装配单元和AO编号构成。装配单元是装配件的总称，指在飞机装配过程中，可以独立组装达到工程设计尺寸与技术要求，并作为进一步装配的独立组件、部件或最终整机的一组构件。顶层MBOM构建的主要任务是根据产品的装配约束关系进行装配单元的划分，采用从大部件划分到小组件划分的顺序，将产品划分为若干个装配单元。装配单元是工序划分的基础。在PBOM的基础上，利用三维交互方式查看设计模型，分析装配约束关系，划分工艺分离面，将产品划分为几个大的装配单元，即大部件划分；再对大部件进行装配约束关系分析，在每个装配单元下确定并建立子装配单元；划分子装配体，完成顶层MBOM的构建。

3三维装配工艺设计与仿真

三维装配工艺设计与仿真主要包括底层MBOM构建、装配顺序规划、工装关联以及装配路径规划，并对工艺设计结果进行仿真和优化，将工艺设计结果形成的工艺数据（XML/Excel格式）和仿真文件等发送到工程数据集成管理平台进行统一管理。（1）装配工艺设计。利用数字化装配工艺设计与管理系统的三维可视化环境，针对具体装配单元包含的工序中零组件之间的装配约束关系，进行装配顺序调整，并对装配顺序规划的结果进行爆炸图仿真，及时发现不正确或不合理的工艺过程，进而进行装配顺序调整和优化，图2为某部件的装配工艺设计实例。然后以装配单元为基础建立AO件，并根据工位数量建立多个AO，定义AO代号和名称，确定AO对应装配单元在装配过程中所需要的装配工序，完善装配工序的基本信息，形成装配工艺，并关联各个装配工序的配套零组件、实现的装配约束、配套装配资源等信息。（2）装配工艺优化。飞机零部件尺寸大，精度要求高，装配过程需要协调的部位多，返工困难，为了避免在装配过程中因重点部位的误差叠加而导致装配精度问题的出现，需要在装配工艺准备阶段对装配精度进行预测，并对导致装配精度超差的工艺过程进行优化。直接影响产品装配精度的主要因素包括零件加工误差和产品装配工艺，现有飞机装配精度保证一般是通过测量和协调实现，不能在产品装配生产前实现对产品精度的控制。在MBD技术和数字化装配技术日趋成熟的情况下，为了缩短飞机研制周期，需要将精度控制技术融入装配工艺准备过程，实现基于精度控制的飞机装配工艺优化，确保装配工艺的可靠性。在装配工艺正式前，对产品进行整体装配精度预测（见图3），提前评估各关键特性的工艺能力。由于整体装配精度预测是在零件还未加工的情况下进行的，所以用位置公差（将尺寸公差转化为参考某基准的位置公差）作为输入。基于产品精度MBD模型，利用多维方向偏差搜索算法得出偏差传递路径，用蒙特卡洛算法将输入的位置公差转化为相应的偏差值（偏差值呈正态分布），利用上述的偏差值、传递路径、敏感度等信息来预测关键特性是否超差。在装配精度预测的基础上，通过分析预测结果，确定并优化导致精度超差的工艺因素，最终满足整体装配精度要求。如果预测出关键特性出现超差的情况，可以结合全要素的偏差贡献度分析和实际生产能力评估，确定工艺优化方案。如果该方案需要改变装配顺序、定位基准等工艺内容，则需要再进行装配工艺仿真。通过装配工艺仿真后的工艺优化方案为有效方案。为了避免飞机装配生产线生产瓶颈的出现，在装配工艺设计与仿真阶段，通过工序生产力平衡仿真，可以提前预测生产瓶颈和影响因素。通过对装配工序进行优化，可以在飞机装配生产前实现装配工序生产力平衡。对每个工序进行生产时间估算，评估每条工序任务链的生产时间，并进行生产力平衡，防止因部分工序任务链过长或过短导致生产瓶颈的出现，从而避免生产延误或等待的情况发生。

4三维装配工艺指令的生成与管理

装配工艺指令（AO）是用于规定生产管理单元的完整工艺流程和流程各环节的控制要求及记载生产过程中质量数据的工艺文件。在工程数据集成管理平台中，可获取完整的AO信息以及工艺模板，并自动创建AO。当AO完成审签流程后，系统将自动提取AO中的零组件配套表，将其关联到顶层MBOM结构中形成底层MBOM结构。（1）装配工艺文件编制。每个AO对应一道工序，将工艺组件关联至AO。在AO节点下创建工步，并添加工步属性和描述信息。将工艺组件中的零组件划分至工步，并根据要求将标准件和资源划分至工步。（2）三维工艺信息标注。根据三维信息标注规则，将工艺信息标注在三维仿真动画中，形成具有指导意义的工艺仿真文件。这些工艺信息描述关键的装配尺寸与公差范围、工装和精度要求等生产必需的工艺约束信息，以及在装配动画中无法表达的指导信息。三维工艺信息标注的主要方式包括：颜色、可见性、文本、局部放大等。（3）工艺指令。通过数字化装配工艺设计与管理系统生成AO数据包（Process、SMG、AVI、图片、XML格式的工艺文件等），将AO数据包传到工程数据集成管理平台，利用工程数据集成管理平台的AO编辑器将XML格式的工艺文件生成为AO文件，其余数据作为附件关联到AO，AO实例如图4所示。

5装配工艺知识管理

飞机装配工艺准备所涉及的专业范围广，包含的信息量大，是一种经验性非常强的知识密集型工作。在装配工艺准备过程中，为了实现装配工艺知识的共享和重用，提高设计质量，缩短准备周期和避免设计资源的浪费，需要对装配工艺知识进行建模并构建知识库。飞机装配工艺知识是指在飞机装配工艺准备和实际装配生产过程中形成的，能够用于指导飞机装配工艺规划与仿真的抽象的数据表达。作为飞机三维工艺设计与管理系统的基础数据库，装配工艺知识库主要是存储和管理装配工艺实例、典型工艺模板和制造资源。首先构建3个库的分类结构，定义相应的属性，再将装配工艺实例、典型工艺模板和制造资源等分别放入对应的分类中。将装配工艺实例划分为典型工艺、典型工序和典型工步，并存入装配工艺实例库。典型工艺模版库存储已结构化、参数化的针对典型工艺特点的工艺知识，例如，根据工艺特点不同，将产品分为框类、壁板组件类、地板组件类、管路类和锻件类等，并按照不同类型的装配流程构建装配工艺模板，用于固化装配过程、组织典型装配模板数据。将飞机制造企业的生产资源以装配环境模型、虚拟人体模型、设备模型、工装模型、工具模型等形式进行三维建模，并赋予相应的参数信息，形成飞机制造资源知识。

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2文化产业推动工业设计的发展

做为不断创新产品理念的苹果公司，在2008年就被《财富》杂志评为最受美国欢迎的企业，苹果公司总能使用硅片和软件“不断制造奇迹”，乔布斯深知那时苹果公司不具备在基础技术和商业模式上进行颠覆的能力，所以选择了比较快速的以工业设计为创新点的iMac深受消费者的青睐。苹果公司的发展史表明，工业设计产业已成为战略性新兴产业和先导性产业的重要组成部分，因此可以看出工业创新将为经济发展创造更多的价值。工业设计创新产业作为集艺术文化为一体的创新性产业，在推动我国社会主义创新型国家的进程中起到了至关重要的作用，我们可以通过添加人文元素增添产品的附加值，也可以通过常以产业的发展，挖掘现在工业的发展规律，找出设计导向情感的交叉模式，开拓文化产业发展新的发展空间，推动文化与设计的整体上市。

3文化产业背景下工业设计的未来趋势

文化产业已经成为知识服务于一体的新型产业发展模式，工业发展对解决人类现实生活中遇到的困难就有至关重要的作用，人们所处的环境，需要中国多种文化元素融合到本质创新中去，不仅仅外显为中国创造更应该强调“民族的就是世界的”以民族文化来弥补诸多设计不足，以工业创新历年来创新表现民族底蕴。如今设计行业已成为集科学性和艺术性为一身的新型产业发展模式，我国在大力发展文化创新产业，推动文化科技创新，以文化科技创新作为发展的重要引擎，充分发挥文化与科学技术相互促进的关系，以科技文化带动战略，增强自主创新能力。建立一个高度市场化的科技平台，以工业产品设计作为涵盖科技、文化、设计、多媒体等相关行业的多类平台。

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上海现有的几百家服务于消费类的工业设计公司中,大都不具备具有国际竞争力的自主研发新产品的能力,多数仅停留在简单的仿制和改进阶段。原因是这些公司规模小,研发投入经费有限,产品设计单一,缺乏独立技术支撑的能力,因而始终脱离不了在低价位上挣扎、竞争。现实证明要改变这些状况,因为一般意义上的产学研合作模式已力不从心。产学研合作的高级阶段是产学研联盟,联盟的重要目标之一是合作各方主体在平台合作的基础上构建战略性合作伙伴关系,创造并转移新知识。新知识转移既是合作成果的直接体现,也是产学研合作各方主体的主观要求,其最终目的是实现知识和技术的转化,提升各自的知识和信息水平,提高产学研联盟的合作绩效,实现合作创新。构建上海创意设计公共服务平台的目的就是重点依托高新技术创意产业集聚和高校多学科协同创意的技术力量优势,围绕“联合国创意城市•设计之都”的建设,充分发挥产学研合作联盟的整体优势,在促进创意设计成果转化的同时培养创意设计人才。

2工业设计产学研合作联盟——上海创意设计公共服务平台的建设方案

上海创意设计公共服务平台是集人才培养、产学交流、展示评比、项目合作、成果转化等为一体的新型工业设计产学研合作联盟,体现出以创意转化为主导的产学研联盟特点,是一个面向工业设计(生活消费品等)为主线的以创意转化为主导的创意设计教学和研发机构。上海创意设计公共服务平台具体由教学平台、研发平台和产业化平台组成。

2.1教学平台主要体现在整合高校资源来推动原始创新、集成创新和协同创新,多学科协同创新教学模式是它的主要特色,可以提升创意设计的内涵,实现创意设计的商品化。创意转化的切入点聚焦在创意产品设计及专利产品的开发和研制上。创意过程中分为二个层次:①发散创意思维,是“量”的体现;②深化创意设计,是“质”的飞跃。在第一层次,以集聚各高校为主参与和搭建各类设计竞赛活动。依托上海国际文化创意产业博览会、上海工业博览会打造上海工业设计领域具有权威、价值、产业形态的国际化设计展示、评比的交流赛事,即设立“上海国际工业设计创意设计大赛”,使其成为国内外工业设计领域学术和设计作品交流的国际舞台,成为具有影响力的规模化、产业化并在设计界、产业界具有盛誉的赛事活动,成为上海海纳百川创意都市的名片。在第二层次,以提升产品的创意设计核心竞争力为主,以取得设计发明专利为目的。集聚高校资源,在毕业设计环节,结合高校多学科优势,设立多学科协作的毕业设计联动机制,联合成立由多校专家和业内专家组成的专家指导委员会。指导委员会可根据市场需求和竞赛获奖作品的二次开发,有针对性的毕业设计选题,各相关学科都可根据本学科涉及到的内容展开课题研究,这种并非虚拟的毕业设计研究课题具有非常高的实用价值。在这个过程中,多学科的互补与碰撞,非常容易产生创意灵感的火花,一些概念性设计也可在多学科协同开发下实现其功能,经过整合就极有可能诞生具有市场价值的创意设计专利产品。

2.2研发平台主要体现在以市场需求为导向,集成行业资源,开展创意产品的研发,提升创意设计的价值与作用,引领行业的发展潮流。平台将借鉴发达国家在功能技术产业服务上的建设经验,协调整合上海科技资源,积极展示和提供包括设计、工艺、产品、材料、市场等方面的功能技术产业服务,将平台打造成为各具行业特色的工艺技术检测中心、产品设计论证中心、设计功能体验中心、创意设计展示中心,使其成为技术研发机构、设计机构、设计师、产业管理者、产品制造企业、技术需求企业、产业园区、创意集聚区以及高校的产学研合作平台,这一平台既可服务于高校的实践教学又可服务于广大的社会生产企业,尤其是改变目前中小企业重模仿、轻研发的现状,从整体上提升他们的产品质量和经营内涵,形成系统化的产业服务功能,服务于上海、长三角和全国的产业发展。

2.3产业化平台主要体现在与企业、行业和产业园对接,促使技术转移和创意产品的直接转化。通过成果和展示,向地区辐射。根据上海各高校创意设计类专业的定位,先行联合上海交通大学、同济大学、东华大学、华东理工大学、上海工程技术大学、上海第二工业大学等在工业设计、建筑设计、时尚、服饰、会展、包装设计方面已经具有一定品牌和优势的高校为核心,对接一批行业知名度高的企业。先行试点,积累经验,逐步扩大。平台将建立工业设计工艺技术检测资源数据库,鼓励设计机构和制造企业提供设计产品、建立检测目录。依托张江科技园区和高校联合成立创意产业技术应用中心,参与建立工业产品设计技术标准,引领上海各具行业特色的创意产业技术应用中心的建立和发展;依托上海图书馆建立上海工业设计大型数据存储托管平台;依托上海文化产权交易所建立原创设计交易平台。结合高校文化创意产学发展需求,探索提供网络数据检索的服务。扩大与兄弟省市产业集群的战略合作,集中区域产业资源优势、高校人才优势、行业引领优势、大师工作室品牌优势,为促进设计产业与制造业的结合、功能技术与设计服务水平的提升、实现产业增值提供一个技术特色明显、辐射效应显著的产业服务平台。