發(fā)電設(shè)計技術(shù)的智能化發(fā)展探究

周凱 黃永軍

摘? 要：文章分析了發(fā)電設(shè)計行業(yè)數(shù)字化、智能化的現(xiàn)狀，結(jié)合行業(yè)特點和實際情況提出了從數(shù)字化設(shè)計高階發(fā)展和人工智能技術(shù)應(yīng)用兩個方面努力發(fā)展發(fā)電設(shè)計技術(shù)的智能化，并對不同方面的發(fā)展方向進行了詳細的分析和論述，并對數(shù)字化設(shè)計技術(shù)對整個發(fā)電建設(shè)行業(yè)的作用進行了分析闡述，說明了智能化設(shè)計發(fā)展的必要性和必然性。

關(guān)鍵詞：發(fā)電設(shè)計;設(shè)計技術(shù);數(shù)字化;智能化

中圖分類號：TP391.7? ? ? ?文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）25-0155-02

Abstract： This paper analyzes the present situation of digitization and intelligence in power generation design industry， and puts forward the development of intelligent power generation design technology from two aspects： the high-order development of digital design and the application of artificial intelligence technology. In addition， the development directions of different aspects are analyzed and discussed in detail， the effect of digital design technology on the whole power generation construction industry is analyzed and expounded， and the necessity and necessity of intelligent design development are explained.

Keywords： power generation design; design technology; digitization; intelligence

1 概述

近年來隨著云技術(shù)、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、移動互聯(lián)網(wǎng)和人工智能技術(shù)地不斷成熟，智能化已經(jīng)滲入到我們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€層面，智能化已成為社會發(fā)展的必然趨勢。特別是“中國制造2025”戰(zhàn)略的提出，國內(nèi)開始全面推廣應(yīng)用以綠色、智能、協(xié)同為特征的先進設(shè)計技術(shù)，把制造業(yè)的智能化設(shè)計技術(shù)發(fā)展推向了一個新的高潮。對發(fā)電設(shè)計行業(yè)來說也迎來了一個新的發(fā)展周期，發(fā)電設(shè)計技術(shù)的智能化就在前方。

2 發(fā)電設(shè)計現(xiàn)狀分析

發(fā)電設(shè)計行業(yè)也在歷史的潮流中不斷發(fā)展，經(jīng)歷了圖板畫圖到電腦制圖再到數(shù)字化設(shè)計的發(fā)展之路，但目前三維數(shù)字化協(xié)同設(shè)計技術(shù)仍在不斷發(fā)展和完善的過程中，仍處于數(shù)字化設(shè)計的初級階段。經(jīng)過近20年的探索和發(fā)展，目前發(fā)電數(shù)字化設(shè)計技術(shù)成果顯著，三維建模、協(xié)同設(shè)計、軟件分析計算、快速出圖都大大簡化了發(fā)電工程設(shè)計的工作量，帶來了極大的效率和質(zhì)量收益。但手動建模，人工布置，計算、分析、出圖每一樣工作都以人為中心，不同專業(yè)數(shù)字化程度不一，不同軟件間數(shù)據(jù)交互困難，無法形成一個完整的數(shù)字化鏈條，這些都是急需我們不斷努力解決的問題，也再次印證了我們?nèi)蕴幱跀?shù)字化設(shè)計技術(shù)發(fā)展的初級階段。

那如何實現(xiàn)發(fā)電設(shè)計技術(shù)的智能化發(fā)展？我們要在數(shù)字化設(shè)計的高階發(fā)展和人工智能技術(shù)應(yīng)用兩個方面不斷實現(xiàn)技術(shù)突破，才能實現(xiàn)智能化設(shè)計的目標。

3 數(shù)字化設(shè)計的高階發(fā)展

在數(shù)字化設(shè)計的高級階段，我們要解決初級階段遇到的全部問題，通過協(xié)調(diào)全面發(fā)展、多專業(yè)一體化、設(shè)計標準規(guī)則數(shù)據(jù)化、設(shè)計過程自動化，實現(xiàn)真正的數(shù)字化設(shè)計。

3.1 協(xié)調(diào)全面發(fā)展

發(fā)電數(shù)字化設(shè)計包含十幾個不同的專業(yè)，而不同專業(yè)數(shù)字化設(shè)計發(fā)展的不平衡已成為制約發(fā)電數(shù)字化設(shè)計技術(shù)發(fā)展的突出問題。雖然工藝系統(tǒng)及電控系統(tǒng)數(shù)字化設(shè)計平臺和三維布置數(shù)字化設(shè)計平臺已基本成熟，但運煤、除灰、暖通、建筑、結(jié)構(gòu)、總圖等專業(yè)仍處在電腦繪圖的階段;另外專業(yè)內(nèi)的數(shù)字化設(shè)計發(fā)展也不平衡，工藝專業(yè)系統(tǒng)設(shè)計、分析計算、提資配合等方面的數(shù)字化發(fā)展相對滯后，無法形成一個整體的發(fā)電數(shù)字化設(shè)計技術(shù)解決方案。

因此要實現(xiàn)高階的數(shù)字化設(shè)計，首先必須要協(xié)調(diào)各專業(yè)全面發(fā)展自己的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)，不斷補齊各專業(yè)的空白和短板，形成一個全面發(fā)展、有機協(xié)調(diào)的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)整體方案。

3.2 多專業(yè)一體化

上面提到了要實現(xiàn)全面的數(shù)字化設(shè)計協(xié)調(diào)發(fā)展，分散獨立的模式就帶來了信息孤島的問題，一個完善的、良好的設(shè)計技術(shù)方案不會是一個零散的、毫無組織的結(jié)構(gòu)。為此在高級階段我們要打造一個組織緊密、數(shù)據(jù)貫通的數(shù)字化設(shè)計體系，打通不同專業(yè)、不同流程、不同功能之間的信息壁壘，實現(xiàn)數(shù)據(jù)在體系內(nèi)的自由流通和靈活處理，從而真正實現(xiàn)多專業(yè)一體化的數(shù)字化設(shè)計，全面提高數(shù)字化設(shè)計的數(shù)據(jù)利用效率。

3.3 標準、規(guī)范數(shù)據(jù)化

現(xiàn)階段我們的數(shù)字化設(shè)計技術(shù)手段仍然和CAD一樣，只是一種缺乏靈魂的設(shè)計出圖工具，其關(guān)鍵就是缺少數(shù)據(jù)化標準和規(guī)范地驅(qū)動。設(shè)計標準和規(guī)范是設(shè)計的根本，是我們所有設(shè)計過程都要遵循的原則，我們可以將設(shè)計標準和規(guī)范進行數(shù)據(jù)化解讀，形成一個結(jié)構(gòu)化的標準規(guī)范數(shù)據(jù)庫，這樣通過軟件程序就可以自動解讀設(shè)計的理念和標準，實現(xiàn)設(shè)計過程的自動化。

3.4 設(shè)計過程自動化

標準和規(guī)范的數(shù)據(jù)化給我們提供了設(shè)計過程自動化的基礎(chǔ)條件，原來需要人來完成的管道布置、模型建立和計算分析，在數(shù)據(jù)化規(guī)則庫地驅(qū)動下，再配合專業(yè)的知識庫，軟件程序就可以判斷設(shè)計要素、分析計算結(jié)果、掌控空間布局，從而實現(xiàn)程序自動布置、建模和計算。當然這一過程不會一蹴而就，需要從點到面逐步開展，先從局部的管道自動布置、自動建模開始，慢慢擴大使用范圍和深度，最終實現(xiàn)全面的設(shè)計過程自動化。

4 前沿智能技術(shù)的應(yīng)用

智能化的發(fā)展取決于對設(shè)計本質(zhì)的理解和模擬，而人工智能、大數(shù)據(jù)、云計算等前沿智能技術(shù)為我們提供了模擬的最佳工具。

4.1 人工智能技術(shù)實現(xiàn)設(shè)計過程自動化

人工智能是用于模擬、延伸和擴展人的智能的技術(shù)，通過人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機器深度學(xué)習技術(shù)，借助專家系統(tǒng)技術(shù)在知識上的強大處理能力，可以較好的支持自動化處理功能，實現(xiàn)設(shè)計過程自動化;可以模擬人的設(shè)計思維，實現(xiàn)設(shè)計過程智能化;可以提供強大的人機交互功能，實現(xiàn)人與人工智能的完美結(jié)合。

4.2 機器深度學(xué)習和大數(shù)據(jù)技術(shù)實現(xiàn)智能化方案分析

發(fā)電設(shè)計技術(shù)是一門需要案例分析的學(xué)科，除了標準、規(guī)則的驅(qū)動外，豐富的案例經(jīng)驗也是設(shè)計中必不可少的思想源泉。電力設(shè)計院經(jīng)過幾十年的發(fā)展，積累了成百上千的工程案例，這是一個巨大的寶藏，等待著我們?nèi)ラ_發(fā)利用。機器深度學(xué)習和大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展給了我們一把打開這一寶藏的鑰匙，大數(shù)據(jù)可以把海量的工程案例按需求進行整理分析，為機器深度學(xué)習提供源源不斷的素材，機器深度學(xué)習技術(shù)則把這些案例逐一進行深度剖析，學(xué)習其中的原則、方式、特點、優(yōu)勢、劣勢等原來需要設(shè)計人員學(xué)習的內(nèi)容。通過深度學(xué)習的人工智能可以掌握成千上萬工程案例的精髓，其遠超人類的存儲和分析能力，可以輕松實現(xiàn)智能化的工程方案分析，實現(xiàn)智能方案創(chuàng)造、智能方案分析、智能方案評價、智能方案調(diào)整。

4.3 云計算技術(shù)提供強大算力

上面提到的無論是以人工智能為基礎(chǔ)的設(shè)計過程自動化還是以機器深度學(xué)習和大數(shù)據(jù)技術(shù)為基礎(chǔ)的智能化方案分析，都需要巨大計算能力為前提，而云計算就能提供很好的解決方案。云計算擁有時間、空間和資源層面上的極度靈活性，可以隨時隨地獲得大規(guī)模的運算能力，能夠很好地解決未來智能化設(shè)計所需要的算力問題，因此未來無論是采用公有云、私有云或者是混合云，云平臺的打造都將成為智能化設(shè)計不可缺少的一環(huán)。

5 數(shù)字化技術(shù)的機遇分析

隨著發(fā)電行業(yè)不斷的深入發(fā)展，數(shù)字化設(shè)計是其發(fā)展的必然，同時也得到了行業(yè)普遍的認可?；谠O(shè)計院的角度來分析，數(shù)字化設(shè)計未來發(fā)展的前景，并不可能充分體現(xiàn)在設(shè)計自身。主要以數(shù)字化設(shè)計成果為依托，為電廠的全生命周期提供增值服務(wù)。隨著數(shù)字化設(shè)計的快速發(fā)展，此時設(shè)計院的業(yè)務(wù)也將會發(fā)生變化，其業(yè)務(wù)范圍將會延伸到設(shè)計兩端去?；诋斍暗陌l(fā)展形勢來看，數(shù)字化技術(shù)將會被應(yīng)用于電廠數(shù)字化運維、以及EPC總承包項目領(lǐng)域，并在此領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。數(shù)字化設(shè)計在EPC項目中的運用，為其提供了精細化的設(shè)計，以及其他方面的業(yè)務(wù)，例如信息化管理、數(shù)據(jù)模型分析等，極大的提高了工程的效率，同時對于降低其生產(chǎn)成本發(fā)揮著重要的作用。但是在實際的應(yīng)用過程中，仍然存在需要解決和提高的問題，集中體現(xiàn)在以下方面內(nèi)容：其一，當各方面需求不夠明確的情況下，致使其在實際的應(yīng)用過程中，不能夠有針對性的開展工作。因此，設(shè)計者在設(shè)計之前，需要對EPC中的每個模塊進行綜合方面的考慮，必須做好全方位的統(tǒng)籌規(guī)劃。根據(jù)其各個模塊的所需數(shù)據(jù)類型、內(nèi)容等信息，做好設(shè)計前期的準備工作，可預(yù)先在管理平臺上進行部署，將當前這些相關(guān)數(shù)據(jù)信息進行完整保存，以此來提供后續(xù)的服務(wù)。其二，流水線各方技術(shù)分布不均勻，由于該技術(shù)存在這一方面的瑕疵，致使其工作難以順利的推進。例如，如若設(shè)備廠家僅僅是單純的將設(shè)備圖紙信息提供給設(shè)計院，但是沒有提供詳細而具有兼容接口的設(shè)備三維模型。此時設(shè)計院的工作量將會大幅度增加，并且需要承擔當前這部分工作。同時，隨著設(shè)備數(shù)量的增加，設(shè)計院的工作量也將會呈現(xiàn)幾何級增長。基于此情況下，設(shè)計院要根據(jù)當前的實際情況，積極帶動流水線上各方，順應(yīng)數(shù)字化設(shè)計的發(fā)展，建立完善的數(shù)字化管理體制。

6 結(jié)束語

綜上所述，隨著科學(xué)技術(shù)快速的發(fā)展，新興的人工智能技術(shù)、數(shù)字化技術(shù)、云技術(shù)的出現(xiàn)，為發(fā)電設(shè)計技術(shù)的發(fā)展注入了全新的發(fā)展動力?；谥T多先進的技術(shù)支持，發(fā)電設(shè)計技術(shù)必然會實現(xiàn)智能化發(fā)展。但當前這一目標的實現(xiàn)不是一蹴而就的，需要漫長的道路進行探索和鉆研。在發(fā)電設(shè)計技術(shù)的發(fā)展過程中，要不斷進行探索，汲取國外先進的技術(shù)及經(jīng)驗，善于總結(jié)歷來研究的成果，全面深化數(shù)字化設(shè)計技術(shù)。并在此基礎(chǔ)上，高效結(jié)合前沿智能技術(shù)，進而實現(xiàn)發(fā)電設(shè)計技術(shù)的智能化發(fā)展目標。

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