AutoCAD在化學(xué)工程中的應(yīng)用研究

施少敏，楊 倩，王冬明

(1.湖北師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖北 黃石 435002)(2.湖北師范學(xué)院 污染物分析與資源化技術(shù)湖北省重點實驗室，湖北 黃石 435002)

AutoCAD在化學(xué)工程中的應(yīng)用研究

施少敏1,2，楊 倩1，王冬明1

(1.湖北師范大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖北 黃石 435002)(2.湖北師范學(xué)院 污染物分析與資源化技術(shù)湖北省重點實驗室，湖北 黃石 435002)

從計算機輔助設(shè)計軟件在國內(nèi)化工行業(yè)的發(fā)展入手，查閱大量文獻，以文獻計量學(xué)理論為指導(dǎo)，進行了AutoCAD在我國化工發(fā)展歷程中的應(yīng)用研究。基于中國知網(wǎng)數(shù)據(jù)庫，分別從文獻發(fā)表時間、文獻類型、關(guān)鍵詞、文獻來源等幾方面統(tǒng)計分析了大量化工CAD論文，對比現(xiàn)有化工CAD應(yīng)用趨勢，進而著重研究了AutoCAD 在化工機械設(shè)計方面的應(yīng)用前景。

AutoCAD；化工；統(tǒng)計分析

0 前言

在信息時代的背景下，各學(xué)科領(lǐng)域與計算機技術(shù)的結(jié)合愈發(fā)緊密，人類社會的發(fā)展對計算機的依賴程度也越來越高，化學(xué)工程的發(fā)展也不例外。當(dāng)前，計算機技術(shù)在化學(xué)工程中的應(yīng)用已經(jīng)深入到流程模擬、圖形繪制、化工計算等多方面。無論是通用型軟件，還是化學(xué)相關(guān)專業(yè)的專用軟件，多樣的計算機軟件使化學(xué)工程從教學(xué)到應(yīng)用[1]，都更加便捷。在圖形繪制方面，電腦繪圖軟件眾多。當(dāng)前全球使用最廣泛的是美國Autodesk公司開發(fā)的自動計算機輔助設(shè)計軟件——AutoCAD，市場占有率位居全球第一[2]。

本文以我國對化工CAD的探索歷程為主要研究對象，以中國知網(wǎng)收錄的1985～2017年間的相關(guān)文獻為數(shù)據(jù)來源，通過綜合運用文獻計量、詞頻分析等多種學(xué)科及理論，系統(tǒng)分析CNKI檢出文獻的總體結(jié)構(gòu)，對文獻發(fā)表數(shù)量、發(fā)文機構(gòu)、發(fā)表年限等進行統(tǒng)計，分別展開分析。此次檢索以“AutoCAD”為檢索詞，在全文范圍內(nèi)搜索并含“化工”的文獻，結(jié)果顯示相關(guān)文獻的起止年限為1985～2017年。

1 文獻統(tǒng)計

1.1文獻來源

將檢索結(jié)果中的14558篇論文按來源數(shù)據(jù)庫分類，得到文獻類型分布如下：

期刊文獻5135篇(中國學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版總庫4962篇、特色期刊173篇)、博士碩士論文9129篇(中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫841篇、中國優(yōu)秀碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫8288篇)、會議文獻189篇(中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫161篇、國際會議論文全文數(shù)據(jù)庫28篇)和報紙文獻105篇(中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫)。

1.2發(fā)表年度

利用中國知網(wǎng)的分組瀏覽功能，將搜索結(jié)果按年份分布，并將檢索的結(jié)果整理成表1并繪制成折線圖，即圖1.

表1 化工CAD論文發(fā)表數(shù)量統(tǒng)計

圖1 化工CAD論文發(fā)表時間-發(fā)表數(shù)量關(guān)系圖

1.3研究層次

中國知網(wǎng)用戶可以通過研究層次分組查到相關(guān)的國家政策研究，工程技術(shù)應(yīng)用成果，行業(yè)技術(shù)指導(dǎo)等，實現(xiàn)對整個學(xué)科領(lǐng)域全局的了解[3]。表3是對各研究層次發(fā)表論文數(shù)量的統(tǒng)計。

表2 不同研究層次對應(yīng)發(fā)文數(shù)量

1.4基金

根據(jù)中國知網(wǎng)分組功能，統(tǒng)計獲得科研基金資助的相關(guān)文獻為1327篇，僅占論文總數(shù)的9.1%。

1.5關(guān)鍵詞詞頻

為了使選取的關(guān)鍵詞能反映知識管理研究熱點，且數(shù)量適中，經(jīng)過適當(dāng)?shù)呐判蛘?，以及同義詞的合并，詞表中總共收錄詞頻[4]不低于70的關(guān)鍵詞24個。

表3 主要關(guān)鍵詞詞頻

1.6主要科研機構(gòu)與團隊

基于CNKI數(shù)據(jù)庫的檢索結(jié)果表明，中國從事AutoCAD在化工方面的研究的機構(gòu)非常多，除大連理工大學(xué)、浙江大學(xué)外，還有重慶大學(xué)、天津大學(xué)、華中科技大學(xué)等。排名靠前的多為國內(nèi)綜合性高校。

2 結(jié)果討論

2.1多樣化的文獻類型提示需要多途徑、多渠道獲取計算機輔助教學(xué)資源

從14549篇化工AutoCAD論文的文獻類型分布來看，博碩士論文以9126篇居第一，占論文總數(shù)的63%，期刊論文以5132篇位居第二，占論文總數(shù)的35%。而會議文獻、報紙文獻合計僅占2%，說明博碩士論文和期刊論文是獲取化工CAD相關(guān)資源的首選，會議文獻和網(wǎng)絡(luò)資源是獲取相關(guān)資料的重要補充。其中會議文獻往往是經(jīng)過篩選、質(zhì)量較高，代表了科學(xué)技術(shù)中的新發(fā)現(xiàn)、新成果、新成就以及學(xué)科發(fā)展趨勢的重要情報源。文獻的數(shù)量說明了相關(guān)學(xué)術(shù)會議不多，相比本科論文而言，博碩士學(xué)位論文的作者大多都跟隨導(dǎo)師參與過自身學(xué)科與專業(yè)領(lǐng)域中較為前沿和重要的課題，在論文寫作過程中也有更為豐富的基礎(chǔ)知識和文獻閱讀量。因此這類論文的分布情況更能反映學(xué)科的發(fā)展動向，在本文中，我國化工AutoCAD博碩士論文的選題方向因此能夠基本反映出當(dāng)前化工AutoCAD高層次研究的某種偏向。

2.2AutoCAD在化工中的應(yīng)用經(jīng)歷了三個階段

根據(jù)所得論文數(shù)量與論文發(fā)表時間(排除2017年)的曲線圖分析，從1985年國內(nèi)發(fā)表第一篇關(guān)于AutoCAD(化工方面)的論文開始的25年間，處于我國化工CAD研究與應(yīng)用快速發(fā)展階段，這一階段期間相關(guān)論文發(fā)表數(shù)量逐年增長，于2009年達到頂峰，論文產(chǎn)出1141篇。說明在AutoCAD與化工行業(yè)結(jié)合進行應(yīng)用的早期，廣大學(xué)者積極開展計算機輔助設(shè)計的理論與實踐研究，科研成果豐碩，論文發(fā)表數(shù)量攀升迅速，極大的促進了計算機輔助設(shè)計在化學(xué)工程中的應(yīng)用。緊接著的6年(2009～2013年)，每年論文產(chǎn)出呈現(xiàn)波動態(tài)勢，但幅度不大，波動范圍在1101～1249篇之間。此后以2013年為起點，論文發(fā)表數(shù)量逐年減少，該階段化工AutoCAD的研究出現(xiàn)滑坡，說明開展計算機輔助設(shè)計的研究可能由于創(chuàng)新程度不高而遭遇了發(fā)展瓶頸。也許正如某些作者所言，AutoCAD在化學(xué)工程中的發(fā)展方向在于網(wǎng)絡(luò)化、智能化和多媒體化，這可能也是AutoCAD應(yīng)用發(fā)展的重要途徑和思路，我們將拭目以待。

上世紀90年代至21世紀初，改革開放在我國取得全球矚目的光輝成果，這一時期各行各業(yè)都有了長足的發(fā)展，這輝煌的15年時間，也是化工行業(yè)成長最快的時期。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，特別是計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的出現(xiàn)和應(yīng)用，革新了設(shè)計手段和方式，達到一個前所未有的新階段：不再需要圖版，設(shè)計更加靈活機動，減少大量重復(fù)勞動。這樣既節(jié)省了時間，工作效率也得到顯著提高。起初無論是電腦技術(shù)還是AutoCAD軟件的使用，都只有少數(shù)專業(yè)人員才有機會使用和掌握。現(xiàn)在計算機技術(shù)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于AutoCAD，基本實現(xiàn)了設(shè)計手段的現(xiàn)代化。結(jié)合上述這一具備中國特色的發(fā)展歷程來看，也從側(cè)面印證了前文從論文發(fā)表時間總結(jié)而來的AutoCAD軟件在我國化工業(yè)的發(fā)展規(guī)律。

2.3對實際生產(chǎn)的研究比重大，理論基礎(chǔ)研究較少，且缺乏創(chuàng)新

論文研究層次統(tǒng)計表明，相關(guān)研究主要集中在工程技術(shù)(自科)和基礎(chǔ)與應(yīng)用基礎(chǔ)研究(自科)，分別占比67.5%、17.5% ，合計占論文總數(shù)的85% 。

其中工程技術(shù)也叫生產(chǎn)技術(shù)，顧名思義是應(yīng)用于實際工業(yè)生產(chǎn)的技術(shù)。人們?yōu)榱烁脑熳匀?，將科學(xué)知識和技術(shù)發(fā)展的研究成果應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，在這一過程中所使用的方法或手段即為工程技術(shù)。而手段與方法的差異，以及造成結(jié)果的不同，將工程技術(shù)衍生出各種不同的形態(tài)。而應(yīng)用基礎(chǔ)研究包含于應(yīng)用研究，屬于其中的一種理論性研究工作。應(yīng)用基礎(chǔ)研究有明確的研究方向，在其基礎(chǔ)上可在短時間內(nèi)獲得工業(yè)技術(shù)的突破[5]。 也就是說對化工AutoCAD的研究最主要的一方面是針對工業(yè)實際生產(chǎn)技術(shù)方面的研究，尤其是對設(shè)備、工藝的研究，而化工AutoCAD軟件正是研究設(shè)備與工藝必不可少的現(xiàn)代繪制工具。而應(yīng)用基礎(chǔ)研究層面，從上述解釋中可以看到，這方面的研究主要是在已有研究成果基礎(chǔ)上的“改造”和“突破”。就是說當(dāng)前化工AutoCAD的理論研究難有創(chuàng)新突破，大多研究仍追尋著前人的研究成果。

2.4基金資助強度和范圍不大，基金論文比偏低

由于AutoCAD技術(shù)對于工程技術(shù)而言，只是一種輔助工具。并且作為一款計算機軟件，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，已經(jīng)達到一個較為完備的程度，在實際生產(chǎn)的應(yīng)用中難以有創(chuàng)新性的突破。而作為學(xué)術(shù)科研的研究對象，化工CAD這一課題更顯單薄。僅就調(diào)差問卷的結(jié)果來看，其相關(guān)課程在化學(xué)工程與工藝專業(yè)中，也并未得到足夠的重視。從統(tǒng)計結(jié)果來看，也僅有9.1%的論文獲得基金資助，還有許多研究成果并未獲得基金支持。這一現(xiàn)象從某種程度上表明了，“AutoCAD在化學(xué)工程中的應(yīng)用”這一研究主題，在研究水平和質(zhì)量方面，有待提高。

2.5科研貢獻主要來自國內(nèi)綜合性高校

排名前20的研究機構(gòu)多為國內(nèi)985、211綜合性高等院校，是目前我國化工CAD研究的主要貢獻力量。但AutoCAD作為更具實際應(yīng)用性能的工具軟件，在成產(chǎn)前線的科研人員應(yīng)當(dāng)更多的投入對該課題的研究，在理論與實踐中找到平衡。

2.6教學(xué)是研究的敲門磚，教學(xué)研究還需加強

從整個關(guān)鍵詞詞頻的分布來看，AutoCAD技術(shù)的研究重點仍在軟件本身的優(yōu)化設(shè)計上，尤其是AutoCAD的二次開發(fā)。對AutoCAD教學(xué)的研究相對較少。而AutoCAD作為化工專業(yè)的一門課程，實際上對于學(xué)生畢業(yè)后從事工作是一項非常有幫助技能。盡管AutoCAD有簡單易學(xué)的優(yōu)點，適合使用者自學(xué)鉆研。但在校期間若能更好的獲得指導(dǎo)性學(xué)習(xí)，對今后掌握該軟件，進行更深層次的應(yīng)用和研究將大有裨益，對教學(xué)研究的投入將對未來該研究方向的發(fā)展起到促進作用。

3 小結(jié)

傳統(tǒng)CAD軟件主要應(yīng)用在產(chǎn)品的詳細設(shè)計階段，作為一個實體造型工具，在化工產(chǎn)品生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用。但通過研究，我發(fā)現(xiàn)市場的需求越來越廣泛，用戶需求越來越趨向于個性化。未來AutoCAD在化學(xué)工程中的應(yīng)用趨勢在于該軟件的二次開發(fā)，利用二次開發(fā)工具或數(shù)據(jù)接口功能，將各類行業(yè)特殊技術(shù)研制成AutoCAD系統(tǒng)的各類設(shè)計程序，使設(shè)計更具針對性，從而提高生產(chǎn)效率，縮短化工車間的投產(chǎn)周期。

另外由于本文使用的文獻計量法雖然是一種定量方法,但其數(shù)據(jù)收集基于不同的數(shù)據(jù)庫，有時候甚至需要人工錄入。本文借助中國知網(wǎng)本身的數(shù)據(jù)分組功能，但中國知網(wǎng)并不是文獻計量法搜集數(shù)據(jù)的唯一渠道，借用不同的數(shù)據(jù)庫，得到的數(shù)據(jù)結(jié)果一定會不同。并且僅就中國知網(wǎng)這一數(shù)據(jù)庫而言，在不同時間使用相同的搜索條件，搜索結(jié)果也會有細微的差別。

因此本文僅試圖借助這一較為新穎的方法，粗略的探討國內(nèi)化工AutoCAD的研究趨勢和發(fā)展，以期能為廣大學(xué)者提供新的思路，促進該研究領(lǐng)域的創(chuàng)新能力和科研效率。

[1]黃國波. 《化工制圖》與AutoCAD組合教學(xué)模式探討[J]. 廣州化工, 2011, 39(20): 146～146.

[2]張 波. 基于AutoCAD的客船撤離計算輔助工具的設(shè)計與實現(xiàn)[D]. 上海：上海交通大學(xué)碩士學(xué)位論文, 2014.

[3]張 黎, 王立克. 高校圖書館基于CNKI的科技查新研究[J]. 科技風(fēng), 2010, (17): 251～ 260.

[4]馬費成, 張 勤. 國內(nèi)外知識熱點研究——基于詞頻的統(tǒng)計分析[J]. 情報學(xué)報, 2006, (4): 163～171.

[5]吳 曼. 基于科學(xué)計量的知識生產(chǎn)與技術(shù)開發(fā)時間關(guān)聯(lián)分析[D]. 北京：中國科學(xué)技術(shù)信息研究所碩士學(xué)位論文, 2013.

Abstract: Guided by the relevant bibliometrics theory, research on application of AutoCAD in chemical engineering is carried out through the development of computer aided design software in the domestic chemical industry. And based on the CNKI’s database, this paper performs a comprehensively bibliometric analysis on a large number of chemical CAD papers, with the perspectives of the issued time, the type of papers, the key words , the source of literature and so on. Then the trend of existing chemical CAD application is contrasted to study more on the application prospect of AutoCAD in chemical machinery design application.

Keywords: AutoCAD; chemical industry; statistical analysis

ResearchonapplicationofAutoCADinchemicalengineering

SHI Shao-min1，2，YANG Qian1，WANG Dong-ming1

(1.College of Chemistry and Chemical Engineering, Hubei Normal University, Huangshi, Hubei, 435002)(2.Hubei Key Laboratory of Pollutant Analysis & Reuse Technology, Hubei Normal University, Huangshi 435002, China)

O6-1

A

2096-3149(2017)03- 0017-05

10.3969/j.issn.2096-3149.2017.03.004

2017—03—21

湖北省教育廳科學(xué)研究計劃指導(dǎo)性項目(No．B2016157)

施少敏(1980— )，女，湖北孝感人，研究方向為無機配位化學(xué).