淺談工業(yè)設(shè)計(jì)在石油裝備設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

廖陽(yáng)陽(yáng)，鞏超

（北京理工大學(xué)，北京 100081）

1 工業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)于石油裝備設(shè)計(jì)的重要性

傳統(tǒng)石油裝備設(shè)計(jì)制造過程中，多以滿足石油裝備自身功能性需求為目標(biāo)開展設(shè)計(jì)，導(dǎo)致設(shè)計(jì)在制造周期中占比小。同時(shí)石油裝備智能化、數(shù)字化也成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展的趨勢(shì)。但在石油裝備設(shè)計(jì)中，單一追求裝備智能化、數(shù)字化，卻淡化了社會(huì)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)變化、人機(jī)交互發(fā)展以及大眾審美提升等因素。因此，在石油裝備設(shè)計(jì)中，需要以創(chuàng)新整合思維為核心，審視社會(huì)、經(jīng)濟(jì)等因素，結(jié)合現(xiàn)有科技技術(shù)，以工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科為基礎(chǔ)，整合設(shè)計(jì)資源，對(duì)石油裝備的功能及形式進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。從而提升石油的開采效率，兼顧提升石油產(chǎn)業(yè)的社會(huì)效益以及經(jīng)濟(jì)效益，貫徹落實(shí)自主創(chuàng)新的核心理念。

2 工業(yè)設(shè)計(jì)推進(jìn)石油裝備創(chuàng)新整合設(shè)計(jì)

2.1 石油裝備設(shè)計(jì)資源創(chuàng)新整合

現(xiàn)有設(shè)計(jì)周期中，設(shè)計(jì)者會(huì)基于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究方式，利用現(xiàn)有分散的設(shè)計(jì)資源進(jìn)行調(diào)研，選擇與需求相配合的設(shè)計(jì)資源對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行具體形式創(chuàng)新設(shè)計(jì)。但是，由于設(shè)計(jì)資源在前期調(diào)研過程中整合性低、邏輯性差，同時(shí)設(shè)計(jì)資源形式單一，未參考社會(huì)、操作者以及經(jīng)濟(jì)等設(shè)計(jì)資源，因此，導(dǎo)致調(diào)研產(chǎn)出結(jié)果邏輯性差且缺乏創(chuàng)新性。工業(yè)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新整合思維可以在前期調(diào)研時(shí)，幫助設(shè)計(jì)者整合出設(shè)計(jì)資源之間的邏輯關(guān)系，將用戶、環(huán)境、經(jīng)濟(jì)以及社會(huì)等非裝備資源進(jìn)行綜合權(quán)衡，幫助設(shè)計(jì)者找到需求的創(chuàng)新點(diǎn)。設(shè)計(jì)資源整合創(chuàng)新可以幫助設(shè)計(jì)從單一的以環(huán)境功能等裝備資源對(duì)需求設(shè)計(jì)，提升到環(huán)境、用戶、功能等資源進(jìn)行發(fā)散，找到真正的設(shè)計(jì)痛點(diǎn)，從而進(jìn)行創(chuàng)新設(shè)計(jì)。

2.2 石油裝備設(shè)計(jì)流程創(chuàng)新整合

傳統(tǒng)石油設(shè)計(jì)中，技術(shù)人員會(huì)承擔(dān)工業(yè)設(shè)計(jì)師的作用，分析出設(shè)計(jì)要求，選擇合理的結(jié)構(gòu)對(duì)石油裝備進(jìn)行設(shè)計(jì)。雖然設(shè)計(jì)能滿足設(shè)計(jì)要求，但產(chǎn)品質(zhì)量層次不一，且需要大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，延長(zhǎng)設(shè)計(jì)周期的同時(shí)，增加設(shè)計(jì)成本。工業(yè)設(shè)計(jì)強(qiáng)調(diào)產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程邏輯性，即合理的設(shè)計(jì)管理能縮短設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)周期、減少設(shè)計(jì)成本。在具體設(shè)計(jì)階段中，通過整合設(shè)計(jì)需求點(diǎn)以及裝備功能的邏輯關(guān)系，分析市場(chǎng)相似裝備、裝備場(chǎng)景以及用戶特點(diǎn)等步驟，將設(shè)計(jì)周期重點(diǎn)前移。通過數(shù)字化分析模擬，整合調(diào)研信息以及分析模擬結(jié)果，即時(shí)反饋、調(diào)整裝備造型結(jié)構(gòu)，提升設(shè)計(jì)合理性，保證裝備設(shè)計(jì)質(zhì)量。

3 工業(yè)設(shè)計(jì)在石油裝備設(shè)計(jì)的主要應(yīng)用及其意義

3.1 石油裝備的人性化設(shè)計(jì)

石油裝備數(shù)字化發(fā)展趨勢(shì)中，智能化遠(yuǎn)程操控已經(jīng)代替了傳統(tǒng)的石油裝備操控方式，因此，人機(jī)交互設(shè)計(jì)的好壞也大大地影響了石油開采效率。智能化遠(yuǎn)程操控可以高效地將測(cè)控、開采等信息量化反饋予操作者，而信息與操作者之間的信息交換介質(zhì)便是人機(jī)交互的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。通常石油裝備設(shè)計(jì)中以操作室的形式實(shí)現(xiàn)對(duì)石油裝備的遠(yuǎn)程操控，但淡化了內(nèi)部的人機(jī)交互界面空間的邏輯性、效率性以及經(jīng)濟(jì)性。通過人性化的設(shè)計(jì)，使得信息以符合操作者認(rèn)知習(xí)慣的方式傳遞以操作者，而操作者也能通過有效的交互界面以及交互空間設(shè)計(jì)對(duì)石油裝備進(jìn)行操作。同時(shí)，利用創(chuàng)新整合的設(shè)計(jì)思維，將信息資源進(jìn)行整合分類，合理分布在用戶與裝備交互的合理環(huán)節(jié)，提升信息傳遞的高效性。有效的裝備人機(jī)性設(shè)計(jì)能大大提升石油裝備的效率以及安全。

3.2 石油裝備的綠色設(shè)計(jì)

在社會(huì)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的大背景下，石油開采過程中更注重對(duì)環(huán)境的保護(hù)，因此建立高效化、科學(xué)化、經(jīng)濟(jì)化以及綠色化相融合的石油裝備已經(jīng)成為迫在眉睫的問題。綠色設(shè)計(jì)的理念貫穿石油裝備設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)合理高效的回收裝置將廢料以及可再次循環(huán)部件進(jìn)行回收減少環(huán)境污染，達(dá)到保護(hù)環(huán)境的目的。像游梁式抽油機(jī)系統(tǒng)綠色設(shè)計(jì)中，增加廢料回收裝置，減少了廢料排放以及環(huán)境污染。選擇合理的綠色材料，考慮社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)綠色設(shè)計(jì)及應(yīng)用。通過綠色設(shè)計(jì)建立更加完善的設(shè)計(jì)評(píng)估體系，在滿足能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的同時(shí)，也兼顧社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益等因素。

3.3 石油裝備的穩(wěn)健性設(shè)計(jì)

在石油裝備設(shè)計(jì)中，在設(shè)計(jì)階段考慮裝備的質(zhì)量穩(wěn)定性，運(yùn)用穩(wěn)健性設(shè)計(jì)的質(zhì)量、成本、效益函數(shù)關(guān)系，分析出最高效的設(shè)計(jì)參數(shù)搭配，運(yùn)用先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)，在設(shè)計(jì)開發(fā)階段就對(duì)裝備進(jìn)行檢驗(yàn)。即在設(shè)計(jì)周期中，合理整合創(chuàng)新設(shè)計(jì)流程，增加設(shè)計(jì)制造效率。降低設(shè)計(jì)成本與研發(fā)周期，提升裝備效益。設(shè)計(jì)出最佳搭配參數(shù)的裝備，使裝備在最合理成本條件下，輸出裝備最高效的穩(wěn)健性。

3.4 石油裝備的智能化設(shè)計(jì)

技術(shù)與時(shí)代的變革推動(dòng)者石油裝備設(shè)計(jì)智能化升級(jí)，石油裝備設(shè)計(jì)智能化已成為設(shè)計(jì)趨勢(shì)。遠(yuǎn)程操控技術(shù)以及人工智能等技術(shù)能幫助石油裝備在功能的實(shí)現(xiàn)上多元化，提升工作效益的同時(shí)，增加用戶使用的安全性。當(dāng)前，各國(guó)爭(zhēng)相競(jìng)爭(zhēng)的海底海床石油能源開采設(shè)備，便采用了遠(yuǎn)距離智能識(shí)別操控技術(shù)，通過設(shè)計(jì)使裝備在海床表面能智能識(shí)別能源與周邊物體的區(qū)別，進(jìn)而進(jìn)行能源采集實(shí)現(xiàn)功能。同時(shí)，把裝備智能化能增加產(chǎn)業(yè)鏈上游效益的層次性、多元性，提升產(chǎn)業(yè)整體的經(jīng)濟(jì)效益以及石油產(chǎn)業(yè)鏈整體的社會(huì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

石油裝備產(chǎn)業(yè)鏈上游設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)是決定整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)，因此，設(shè)計(jì)的質(zhì)量往往決定了中下游環(huán)節(jié)的市場(chǎng)、效益等環(huán)節(jié)。工業(yè)設(shè)計(jì)學(xué)科的介入提高石油裝備設(shè)計(jì)具體有以下優(yōu)勢(shì)：（1）提高石油裝備設(shè)計(jì)的整體的設(shè)計(jì)水平，達(dá)到設(shè)計(jì)出高水平、高質(zhì)量、高效率的石油裝備的同時(shí)，兼顧裝備的社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益。（2）通過運(yùn)用工業(yè)設(shè)計(jì)中創(chuàng)新整合的思維方式，可以幫助石油裝備產(chǎn)業(yè)鏈在上游設(shè)計(jì)階段就規(guī)劃好整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的模式，增加產(chǎn)業(yè)鏈之間的關(guān)聯(lián)性、邏輯性，提升產(chǎn)業(yè)鏈的社會(huì)效益。