計(jì)算機(jī)在化工中的應(yīng)用與進(jìn)展

張秀玲

（長(zhǎng)春金融高等專科學(xué)校現(xiàn)代教育中心，吉林長(zhǎng)春 13001）

世紀(jì)進(jìn)行的計(jì)算機(jī)革命活動(dòng)促使人類社會(huì)逐漸進(jìn)入到信息與文明發(fā)展的時(shí)代。化工產(chǎn)業(yè)是國(guó)民體系的支柱產(chǎn)業(yè)，同時(shí)計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用價(jià)值匪淺，這也使得計(jì)算機(jī)逐漸成為化工體系發(fā)展必不可少的工具與元素。如今，計(jì)算機(jī)技術(shù)已經(jīng)滲透到了化工過程的不同分支領(lǐng)域當(dāng)中，特別是在新時(shí)代，計(jì)算機(jī)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用得到了飛速發(fā)展，是化工行業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

1 計(jì)算機(jī)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀

在化工行業(yè)當(dāng)中，計(jì)算機(jī)技術(shù)得到了廣泛的運(yùn)用，所呈現(xiàn)出來的應(yīng)用價(jià)值也得到了更多人的重視。如今，計(jì)算機(jī)技術(shù)在化工行業(yè)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在化工設(shè)計(jì)、化工生產(chǎn)與教學(xué)等方面，應(yīng)用價(jià)值明顯。

1.1 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的化工設(shè)計(jì)

在進(jìn)行化工設(shè)計(jì)工作時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用效果明顯，其應(yīng)用價(jià)值主要體現(xiàn)在化工模型設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)制圖的過程中，這在一定程度上降低了化工設(shè)計(jì)的難度，使得化工設(shè)計(jì)體系更為直觀和形象[1]。

1.1.1 計(jì)算機(jī)技術(shù)輔助制圖

在化工領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)輔助制圖技術(shù)的起步相對(duì)比較早，如今，在化工設(shè)計(jì)體系內(nèi)，運(yùn)用最多的圖形軟件體系是AutoCAD 系統(tǒng)，其能夠?qū)鹘y(tǒng)的圖板與計(jì)算器進(jìn)行替代，計(jì)算機(jī)技術(shù)能夠結(jié)合化工制圖的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)化工機(jī)械、設(shè)備與工藝流程的圖紙等進(jìn)行繪制，使得圖紙繪制呈現(xiàn)出更強(qiáng)的技術(shù)性，更為生動(dòng)和形象。

1.1.2 化工模擬設(shè)計(jì)

借助計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)行輔助計(jì)算工作能夠使得化工模擬過程更為形象，促使化工設(shè)計(jì)體系的品質(zhì)與效率水平得以提升。模擬設(shè)計(jì)工作的關(guān)鍵是借助數(shù)學(xué)模型來對(duì)化工流程進(jìn)行表現(xiàn)，這些化工流程往往涵蓋著一個(gè)或者多個(gè)單元過程。現(xiàn)在的Aspenplus 和 Pro II 軟件能夠?qū)ξ锪吓c熱量進(jìn)行衡算，也能夠?qū)卧?jì)算過程進(jìn)行優(yōu)化，選擇更優(yōu)的方案，其在化學(xué)工程、制藥與石油等過程中得到了廣泛的應(yīng)用。

1.2 化工企業(yè)監(jiān)控過程

在國(guó)內(nèi)的化工行業(yè)，中小型規(guī)模的企業(yè)比較多，對(duì)化工生產(chǎn)進(jìn)行過程控制方式主要是單回路控制。因?yàn)楣に囅鄬?duì)落后，控制手段水平比較低，運(yùn)行無法長(zhǎng)期維持穩(wěn)定，在這樣的背景下，借助計(jì)算機(jī)的監(jiān)控技術(shù)對(duì)其進(jìn)行技術(shù)改造是非常必要的。計(jì)算機(jī)監(jiān)控技術(shù)主要涵蓋著軟件與硬件兩個(gè)板塊的內(nèi)容。在20世紀(jì)80年代前，計(jì)算機(jī)監(jiān)控體系的硬件主要是對(duì)規(guī)模比較小的回路進(jìn)行控制、對(duì)獨(dú)立性比較強(qiáng)的間歇生產(chǎn)程序進(jìn)行控制，在此基礎(chǔ)上，運(yùn)用穩(wěn)定進(jìn)行生產(chǎn)、精度相對(duì)較高以及能耗比較少的集散系統(tǒng)，將化工企業(yè)信息溝通的范圍逐漸拓展到化工現(xiàn)場(chǎng)控制體系層面，這些系統(tǒng)逐漸在化工企業(yè)得到了普遍運(yùn)用。在化工企業(yè)的自動(dòng)控制體系當(dāng)中，監(jiān)控軟件的應(yīng)用最為普遍，化工監(jiān)控的軟件系統(tǒng)能夠?qū)Σ僮髁鞒痰漠嬅孢M(jìn)行設(shè)計(jì)、對(duì)信號(hào)進(jìn)行采集、進(jìn)行動(dòng)態(tài)報(bào)警等不同類型的工作，使得化工企業(yè)的生產(chǎn)過程被實(shí)時(shí)監(jiān)控。

1.3 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的化工科研與教學(xué)

在教學(xué)與科研體系內(nèi)，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸發(fā)展成為有效的工具與技術(shù)，其應(yīng)用相對(duì)廣泛，經(jīng)常被運(yùn)用在數(shù)據(jù)處理、數(shù)值計(jì)算、仿真與信息檢索等不同的方面，為化工科研活動(dòng)技術(shù)水平的提升奠定了基礎(chǔ)，提高了教學(xué)品質(zhì)。

1.3.1 數(shù)據(jù)信息處理與計(jì)算

在數(shù)據(jù)信息處理以及數(shù)值計(jì)算體系中的軟件系統(tǒng)處于不斷完善的過程中，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理和計(jì)算的效果也得到了全面提升，為數(shù)據(jù)體系的完善奠定了基礎(chǔ)。

1.3.2 化工仿真

仿真是借助系統(tǒng)模型來對(duì)系統(tǒng)本質(zhì)與規(guī)律展開研究與分析以及實(shí)驗(yàn)活動(dòng)，屬于系統(tǒng)性的方法，其能夠?qū)⒈容^傳統(tǒng)的授課內(nèi)容變得更加形象和生動(dòng)，將管道、閥門等化工儀器設(shè)備形象地展示給學(xué)生們，為教學(xué)效率與品質(zhì)的提升奠定了基礎(chǔ)。在化工體系當(dāng)中，計(jì)算機(jī)化工仿真技術(shù)的價(jià)值主要體現(xiàn)在化工教學(xué)與生產(chǎn)實(shí)習(xí)過程中，比如借助動(dòng)態(tài)的數(shù)學(xué)模型對(duì)化工原理進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)操作，借助互動(dòng)的動(dòng)畫來對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)踐操作過程進(jìn)行模擬，從而形成與真實(shí)實(shí)驗(yàn)相同的結(jié)果。在進(jìn)行生產(chǎn)實(shí)習(xí)時(shí)，學(xué)生可以借助計(jì)算機(jī)仿真體系進(jìn)行上機(jī)操作，對(duì)工廠的化工工藝流程進(jìn)行了解，從而深入學(xué)習(xí)并且掌握化工過程的操作原理，強(qiáng)化工藝與工程意識(shí)，提升問題分析與解決能力。

1.3.3 化工信息的檢索

在化工教育體系的信息化過程中，對(duì)網(wǎng)上信息檢索過程進(jìn)行熟悉是基礎(chǔ)性的要求。如今，計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸發(fā)展成為最為全面的信息傳輸工具，是有效的信息載體，借助計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)入到數(shù)據(jù)庫當(dāng)中能夠?qū)Υ蟛糠值幕の墨I(xiàn)與其他信息進(jìn)行獲取。與化工相關(guān)性比較強(qiáng)的資源導(dǎo)航體系當(dāng)中所蘊(yùn)含的化學(xué)資源比較多，側(cè)重點(diǎn)不同，服務(wù)的對(duì)象也存在一定的差異性。如今，各種類型的化工信息檢索網(wǎng)站被創(chuàng)建，網(wǎng)站的訪問人數(shù)攀升，為人們更快地獲取化工信息提供了便利，為化工體系的進(jìn)一步發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

計(jì)算機(jī)技術(shù)在化工領(lǐng)域三個(gè)方面的應(yīng)用，盡管對(duì)象、方法與相應(yīng)的任務(wù)存在一定的差異性，然而也是相互交叉和相通的，能夠相互促進(jìn)和發(fā)展。

2 計(jì)算機(jī)技術(shù)的在化工領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

在21世紀(jì)，化工領(lǐng)域內(nèi)的計(jì)算機(jī)技術(shù)發(fā)展速度得以全面提升，這很大程度上促進(jìn)了化工不同領(lǐng)域的進(jìn)一步發(fā)展。隨著時(shí)間的推移，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用得到了一定的進(jìn)展，其應(yīng)用廣泛力度不斷提升。

2.1 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)化工設(shè)計(jì)應(yīng)用進(jìn)展

計(jì)算機(jī)輔助化工繪圖軟件已經(jīng)能夠?qū)σ?guī)模比較大的化工裝置、三維的實(shí)體模型進(jìn)行設(shè)計(jì)。計(jì)算機(jī)輔助繪圖軟件呈現(xiàn)出的運(yùn)算與繪圖處理能力水平比較高，逐漸被運(yùn)用在國(guó)內(nèi)外的化工設(shè)計(jì)行業(yè)領(lǐng)域的大型工程當(dāng)中。化工計(jì)算模擬設(shè)計(jì)的進(jìn)展體現(xiàn)在如下兩個(gè)不同的層面上：首先，國(guó)內(nèi)外都發(fā)展了創(chuàng)新性的化工應(yīng)用軟件系統(tǒng)，這使得化工設(shè)備設(shè)計(jì)具備了更多的工具，其次，借助Aspen 或Pro/II 等流程模擬的軟件能夠開展二次的開發(fā)工作。

2.2 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的化工生產(chǎn)應(yīng)用進(jìn)展

在新的時(shí)代背景下，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系的發(fā)展促使化工生產(chǎn)的自控體系逐漸發(fā)展成為對(duì)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的自控，但是這樣的生產(chǎn)體系并不在某一個(gè)地方或者國(guó)家。在化工計(jì)算機(jī)控制體系當(dāng)中，系統(tǒng)性的功能并不再僅僅體現(xiàn)在控制層面上，比如化工計(jì)算生產(chǎn)與過程體系技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)是對(duì)企業(yè)當(dāng)中生產(chǎn)與經(jīng)營(yíng)過程中的獨(dú)立存在的子系統(tǒng)，比如自控體系、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、信息管理體系等，借助計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)將其構(gòu)成有機(jī)體系，逐漸形成與不確定和多邊形的生產(chǎn)環(huán)境相適應(yīng)的體系，從而提升化工生產(chǎn)過程的品質(zhì)與效益水平，為化工生產(chǎn)體系的全面發(fā)展提供保障。

2.3 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的化工科研與教學(xué)應(yīng)用進(jìn)展

在進(jìn)行化工科研與教學(xué)活動(dòng)中時(shí)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展主要體現(xiàn)在如下幾個(gè)方面：

（1）對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理以及對(duì)數(shù)值進(jìn)行計(jì)算的軟件系統(tǒng)發(fā)展速度相對(duì)較快，比如對(duì)特種化工生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理的軟件系統(tǒng)開發(fā)，例如用Authorware 開發(fā)的化工原理精餾實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理軟件，對(duì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行過程中可能出現(xiàn)的問題進(jìn)行直觀地映射，并且提前對(duì)其進(jìn)行解決。

（2）計(jì)算機(jī)軟件不再限制于功能比較強(qiáng)大的軟件系統(tǒng)開發(fā)過程中，而是對(duì)解決特定問題的程序進(jìn)行開發(fā)。

（3）計(jì)算機(jī)仿真教學(xué)過程不再停留在化工原理課程與單一性的生產(chǎn)流程上，需要與化工原理等課程知識(shí)以及生產(chǎn)實(shí)習(xí)的流程融合起來發(fā)展成為復(fù)雜程度更高的仿真實(shí)習(xí)體系。

如今，計(jì)算機(jī)技術(shù)整體的發(fā)展速度不斷提升，計(jì)算機(jī)技術(shù)的全球化程度提升使得相關(guān)人員能夠在數(shù)據(jù)庫當(dāng)中對(duì)化工信息進(jìn)行檢索，從而使得化工行業(yè)國(guó)際信息被檢索成為可能，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系的建設(shè)逐漸使得遠(yuǎn)程控制成為可能。此外，計(jì)算機(jī)在化工數(shù)據(jù)信息的采集、故障的診斷與處理事故等方面得到了長(zhǎng)足發(fā)展。

3 計(jì)算機(jī)技術(shù)在化工領(lǐng)域的應(yīng)用展望

3.1 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的化工設(shè)計(jì)

將來，化工CAD 體系的設(shè)計(jì)不再停留在二維或者三維繪圖層面上，而是需要逐漸發(fā)展成為三維形式的集成設(shè)計(jì)體系，也就是將CAD、CAM、CAE 進(jìn)行高度集成。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)體系的基礎(chǔ)上對(duì)專家體系技術(shù)進(jìn)行智能設(shè)計(jì)也是計(jì)算機(jī)模擬設(shè)計(jì)軟件體系的主要發(fā)展方向。

3.2 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的化工生產(chǎn)

在化工生產(chǎn)體系內(nèi)，計(jì)算機(jī)技術(shù)未來的應(yīng)用重點(diǎn)在于人工智能與機(jī)器人技術(shù)；

（1）將計(jì)算機(jī)體系邏輯分析與計(jì)算能力和化工生產(chǎn)體系進(jìn)行緊密結(jié)合從而創(chuàng)建出化工行業(yè)的人工智能系統(tǒng)，其在對(duì)化工知識(shí)進(jìn)行加工與處理過程中發(fā)揮出巨大的作用；

（2）在化工行業(yè)當(dāng)中，機(jī)器人具備比較廣闊的發(fā)展前景，在對(duì)化工生產(chǎn)的工藝流程進(jìn)行熟悉以及對(duì)化工體系的功能進(jìn)行控制的過程中，可以運(yùn)用現(xiàn)代化的智能機(jī)器人，將其替代人員在污染與腐蝕等有害環(huán)境當(dāng)中進(jìn)行相應(yīng)的工作，從而使得化工生產(chǎn)過程的健康程度得以提升。

3.3 基于計(jì)算機(jī)技術(shù)的化工教研與教學(xué)

在進(jìn)行化工科研活動(dòng)的過程中，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行處理以及計(jì)算的軟件體系逐漸朝著職能、綜合與集成等方向發(fā)展。發(fā)揮出計(jì)算機(jī)軟件系統(tǒng)的作用，能夠?qū)χ悄芑哪Ｐ瓦M(jìn)行創(chuàng)建，比如在對(duì)活性炭吸附過程進(jìn)行分析的過程中，所創(chuàng)建的網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)θ玖献陨淼奈章视绊懸蛩剡M(jìn)行模擬。在進(jìn)行教學(xué)實(shí)踐的過程中，計(jì)算機(jī)化工仿真體系能夠得以升級(jí)，智能化體系的開發(fā)程度得以全面提升。計(jì)算機(jī)化工技術(shù)體系的全面發(fā)展能夠?yàn)榛た蒲信c教學(xué)的活動(dòng)創(chuàng)造出更多的機(jī)遇，比如進(jìn)行遠(yuǎn)程計(jì)算和化工教學(xué)或者是進(jìn)行學(xué)術(shù)會(huì)議與探討活動(dòng)等，都是計(jì)算機(jī)化工科研體系發(fā)展的重要方向。

4 結(jié)束語

在國(guó)內(nèi)外化工產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，計(jì)算機(jī)體系的應(yīng)用呈現(xiàn)出根本上的變化趨勢(shì)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用解決了很多化工行業(yè)的難題。計(jì)算機(jī)技術(shù)促使化工行業(yè)的工作人員能夠在進(jìn)行科研、生產(chǎn)、設(shè)計(jì)與教學(xué)活動(dòng)時(shí)完成高品質(zhì)與高效率的工作。此外，計(jì)算機(jī)技術(shù)在化工體系的應(yīng)用范圍處于不斷拓展的過程中，應(yīng)用強(qiáng)度不斷加深，這還需要化工人員的共同努力，為化工行業(yè)的發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。