反滲透、納濾設備CAI的設計

謝智海，寇曉峰，蘇玉軍

（甘肅省膜科學技術研究院，甘肅 蘭州8054 171094）

1 緒論

隨著科學技術的迅猛發展,Revit BIM時代的到來，新型制造業技術不斷涌現并逐漸得到應用和發展，傳統的制造業，通常通過項目評定、分工安排、技術協調、下發圖紙、技術交底、施工、驗收。這種傳統的制造業，常常要配備大量的公共設施、花費大量的時間、最終決定權在領導人手中、評定各抒己見而看不到具體效果的空談商量，這種傳統的方式顯得單一、靈活性小、不能及時的模擬后期會發生什么。CAI的設計結合SOLIDWORKS、Revit BIM、ANSYS等軟件，SOLIDWORKS可以真實的進行虛擬建模、虛擬裝配、干涉檢驗、解決二維的局限、快速尺寸鏈換算、及應力分析功能分析危險部位等；Revit BIM可以實現制造業的快速制造，解決二維的局限而衍生出來的三維技術，一是為了解決信息化而提出的建筑和制造信息系統，二是針對建筑和制造行業需要解決的問題所出現的，主要具有多維、全周期、平臺化、互聯網化、周期短等特點，主要可以體現為解決控難和實現所見非所得；ANSYS主要進行分析內，它是進行網格劃分、受力、大量計算后獲得結果等，可以分析應力、扭矩、彎矩、強度、硬度等；有著相當的直觀性，為使制造業的通俗易懂、形象生動、富有趣味性,使制造業變為快樂中工作,并解決設計考慮的內容多、過程抽象等矛盾，應用Authoware設計反滲透、納濾設備多媒體CAI彌補了不足。

2 CAI設計方案的確定

2.1 設計目標

充分利用計算機輔助設計和裝配，適合工期短、任務緊、設計制造同步進行的形勢，使制造過程變得更加直觀和形象，顯著提高了制造業的實際效果，而且更優于傳統制造業。CAI主要可以解決如下問題：

1）傳統制造中理論和實際嚴重脫節。傳統反滲透、納濾設備的制造過程中成功的解決的一個個存在的問題，完成了一個個的項目，但是花費了大量的時間和提高了成本，而且也存在內容陳舊單一、過細過窄，導致祖國要走上制造強國和實現中華民族偉大復興的責任重大，又限制了制造業的視野，與現實有著較大的差異。

2）未知結果沒有實驗的機會。由于新技術是在不斷的探索終中發展的，實驗會造成大量的費用，沒有實驗總是跟不上發展的速度，而且每一個項目的經費都是有限的，傳統的實驗方法不可能達到要求。為此可以充分利用計算機的虛擬化，顯著達到所需的效果。

3）裝配技術要求降低，傳統的裝配過程需要靠大量的經驗法去完成，新人很難完成，這就造成了用人標準的提高，從而提高了成本，而利用CAI進行設計，即使出現新產品也能保質保量的完成。

4）創新產品不足，設計是為了獲得更好的產品，從而去競爭市場。創新是為了更好的應用，更好的滿足人類的需求，為此可以通過不產生費用的情況下開發新產品，競爭市場，造福員工的同時，激發他們的熱情。

2.2 三維虛擬建模工具的選擇

目前市面上有很多功能強大的三維建模軟件，如Solidworks、PRO/E、UG等。本課題中的三維建模利用Solidworks軟件進行。Solidworks軟件是著名的達索系統下的子公司Solidworks開發的一款三維設計軟件。

3 CAI的設計過程

3.1 多媒體素材的收集和整理

素材是CAI系統的基礎構成要素，是傳統道路向新道路轉變的主要載體。在裝配CAI設計過程中，要反復完善，力求抓住重點進行精準表達，這樣既有重點又不煩瑣。視頻等信息由于素材無法收集而沒有設計，視頻每給項目的虛擬仿真不同，等虛擬建模完成后，運用運動算例，加入各種運動形式，導出視頻可供使用，圖片來源可以有網絡下載和建模軟件導出等獲得，文字由自己輸入，圖片掃描。其中文字輸入花費時間較多，根據功能編寫程序提高效率。

3.2 腳本編寫

腳本編寫重點在裝配工程師難以理解的裝配部分，要加以詳細描述。對于裝配工程師容易理解的部分，描述上可做簡單處理，再從可靠度方面提出要求，例如通過ANSYS分析結構的危險性。針對設計主題設計的完整的腳本，將總體內容分解為各級目錄，整體設計出每個目錄的背景及文字圖片顯示的情景。

3.3 框架設計

傳統的CAI是做教學課件的簡單模式，如今可以引入到項目完成工作中，S設計結構上采用樹形結構或網狀結構的多媒體結構。本CAI以反滲透、納濾工藝設計為基礎，有效地提高裝配工程師的作業積極性和效率，便于理解，并使設計參與到裝配中去，同時也使裝配參與到設計中去，最大限度的完善設計。所以CAI指導安裝的內容要按常規的裝配順序進行合理的分類進行，它從整機到系統，再從系統到零點，結構如圖1所示。

圖1 腳本設計結構圖

3.4 CAI結構

反滲透、納濾設備CAI設計采用樹形結構，按系統進行分類，可以分為反滲透納濾主機系統、反滲透納濾清洗系統、多介質過濾系統、管路平面布置系統、設備平面布置系統5個一級目錄。點擊主機系統一級目錄，可進入主機系統的分類、膜的工作原理、精密過濾器的工作原理、殼的選擇標準、高低壓管路的選擇和清洗部分、高壓泵的選擇、電學自動控制部分7個二級目錄；點擊主機系統的分類一級目錄，可進入按殼的排列分為2+1型、3+2型、1+1+1+1型等等幾個三級目標；如下圖圖片的點擊“如圖XX-----XX”進入二級目錄。其中它的結構采用樹形結構，一級一級查看十分方便。CAI設計流程如圖2所示：

圖2 CAI設計樹形結構

3.5 項目素材填充

將整理好此項目的所有素材添加到系統相應的位置中去。

3.6 現場運行調試

在現場進行調試。

3.7 售后處理

該項工作包括設計人信息、資料、聯系方式、單位信息、地址郵箱等資料，將其自作成演播動畫隨從設備一起在現場播放，既滿足后甲方售后工作的需要，又起到了必要的宣傳工作，但是整個系統從交互方式到演播效果必須自然、優美。

3.8 應用測試

系統完成設計之前需要細致完整的測試，并修改測試中發現的問題，重新完善程序，完成設計。

3.9 完成項目

通過這些過程，此項目基本已經完善，雖然只是簡單的完成了一個項目，但是它的意義非同小可，是祖國多少的同胞每天可以喝上純凈的水，造福人類，讓全國人民每天喝上純凈的水源是我們不屑奮斗的目標。

4 CAI的具體設計內容

4.1 設計首頁

圖3為CAI的動畫首頁。動畫首頁的背景采用了一臺反滲透設備和清澈見底的水域組成，代表了只要反滲透設備經過的地方都是清澈見底的純凈水，富有健康之感和充滿希望，以成就和無限的希望促使全體員工不懈努力和工作熱情。

圖3 CAI的動畫首頁

4.2 框架及圖標的設計

這一部分為設計的重點，難點所在，就是所謂的“設計程序”所有的頁面顯示都是它的表現，它讓設計和裝配制造變得耳目一新，如圖4和圖5所示。

圖4 框架及圖標的設計

圖5 框架及圖標的設計

4.3 主頁面設計

CAI主頁面效果設計，背景采用了本部分的體統圖片和清澈見底的水域組成，代表了只要反滲透設備經過的地方都是清澈見底的純凈水。包括文字的編輯、圖片載入等在此設計。

5 設計裝配學CAI主要圖標的介紹

在設計本CAI時，充分利用了Authorware的可視化圖標流程編輯方式來設計它的框架。例如交互功能模塊不可缺少，下面就具體來論述交互功能模塊，此外還有框架圖標、擦除圖標、等待圖標。

5.1 交互功能模塊的實現

按鈕交互：設計反滲透、納濾CAI時按鈕交互采用一種交互形式。

熱字交互：設計反滲透、納濾CAI時熱字實現主頁面到圖象頁面之間的跳轉。

熱區交互：設計反滲透、納濾CAI時設置就是采用熱區交互。

5.2 評價及結束語

CAI設計內容全面，多媒體素材豐富，很好的將計算機輔助教學運用到設計裝配一起化的過程中，設計指導裝配時，設計者為老師身份，裝配者為學生身份，當裝配者反映問題時，設計者為學生身份，裝配者為老師身份。同時，還運用了不同的設計方案，將計算機輔助教學運用到枯燥無味的工程項目中，加強了上班的興趣，提高了制造業的效率和質量。