第二章計(jì)算機(jī)在設(shè)計(jì)中的應(yīng)用計(jì)算機(jī)用于工程設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)具有程序化或自動(dòng)化運(yùn)行速度快顯示出智能化特征計(jì)算機(jī)用于化工設(shè)計(jì)的發(fā)展過程（20世紀(jì)）50年代：計(jì)算機(jī)進(jìn)入化工設(shè)計(jì)過程始于1955年，當(dāng)時(shí)，主要用于化工單元過程的計(jì)算。60年代：凱洛格公司于1963年開發(fā)了第一個(gè)化工流程模擬軟件，實(shí)現(xiàn)了全流程的物料和能量衡算。這一期間，開始出現(xiàn)化工專業(yè)軟件公司。計(jì)算機(jī)用于化工設(shè)計(jì)的發(fā)展過程（20世紀(jì)）70年代：基于計(jì)算機(jī)圖形學(xué)的CAD方法用于化工設(shè)備和工廠設(shè)計(jì)；過程控制CAD進(jìn)入實(shí)用階段。80年代：化工過程設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了流程拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，物性計(jì)算，過程穩(wěn)態(tài)模擬、動(dòng)態(tài)模擬和優(yōu)化的CAD集成軟件工具；3D實(shí)體模型法用于化工設(shè)備和工廠的設(shè)計(jì)。90年代：基于高性能PC和GUI集成化環(huán)境得到了普及應(yīng)用，虛擬工廠設(shè)計(jì)方法進(jìn)入實(shí)用階段。21世紀(jì)的發(fā)展趨勢：虛擬工廠設(shè)計(jì)方法成為標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)今計(jì)算機(jī)在化工設(shè)計(jì)中的應(yīng)用可被稱為：化工CAD（計(jì)算機(jī)輔助化工設(shè)計(jì)）ComputerAidedDesigninChemicalEngineering常見化學(xué)化工應(yīng)用軟件數(shù)據(jù)處理桌面工具科學(xué)計(jì)算化工模擬流體力學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)量子化學(xué)ChemOffice，ChemSketch，ChemWindowOrigin，ExcelMatlab，Mathematica，Mathcad，MapleAspen，ProII，ChemCAD，AutoPlantFluent，CFX，PHOENICSChemKinMaterialStudio，Gaussion，VASP分子模擬概述概念：利用理論方法與計(jì)算技術(shù)，模擬或仿真分子的微觀結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)等微觀現(xiàn)象，從而得到宏觀性質(zhì)。應(yīng)用：領(lǐng)域非常廣泛，包括生物醫(yī)藥、催化、高分子、微電子及微機(jī)械、力學(xué)及物理學(xué)、化學(xué)化工、地質(zhì)礦產(chǎn)等等化工中的主要應(yīng)用（1）復(fù)雜體系的相平衡（2）微孔界質(zhì)和相介面性質(zhì)（3）蛋白質(zhì)在溶液中的穩(wěn)定性基本方法：量子力學(xué)方法（QM，QuantumMechanics）分子力學(xué)方法（MM，MolecularMechanics），F(xiàn)orceField分子動(dòng)力學(xué)方法（MD，MolecularDynamics）蒙特卡羅方法（MC，MonteCarlo）分子模擬軟件目前分子模擬軟件的種類較多,各有各的優(yōu)點(diǎn)和用途。以下簡單介紹一些主流的分子模擬軟件的用途。（1）MaterialsStudioAccelrys公司專為材料科學(xué)領(lǐng)域開發(fā)的新一代材料計(jì)算軟件。它能方便地建立3D分子模型,深入分析有機(jī)晶體、無機(jī)晶體、無定形材料以及聚合物,可以在催化劑、聚合物、固體化學(xué)、結(jié)晶學(xué)、晶粉衍射以及材料特性等材料科學(xué)研究領(lǐng)域進(jìn)行性質(zhì)預(yù)測、聚合物建模和X射線衍射模擬,操作靈活方便,并且能夠最大限度地運(yùn)用網(wǎng)絡(luò)資源。GAMESS-UK(分子電子結(jié)構(gòu)計(jì)算軟件)Genebrowser(生物技術(shù)、基因治療資源導(dǎo)航)Glide(分子對(duì)接程序)GROMOS(通用分子動(dòng)力學(xué)軟件包)(部分免費(fèi))HyperChem(分子模擬)InterprobeChemicalServices(分子模型化軟件)Jmol(分子可視化軟件)(免費(fèi))MacroModel(分子力學(xué)計(jì)算程序)MARDIGRAS和CORMA(弛豫矩陣分析)(免費(fèi))MCPRO(用于蛋白質(zhì)和核酸的蒙特卡羅模擬軟件)MDRANGE(分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算ionranges)(免費(fèi))MDynaMix(分子動(dòng)力學(xué)計(jì)算軟件)(免費(fèi))MOE(分子模擬應(yīng)用環(huán)境、方法開發(fā)平臺(tái))MOLMOL(生物大分子3D結(jié)構(gòu)分析和顯示、NMR結(jié)構(gòu)解析)(免費(fèi))3DMolecularDesigns(蛋白質(zhì)及其他3D分子物理模型快速成型技術(shù))（2）其他一些分子模擬軟件化工CAD概述概念：利用計(jì)算機(jī)輔助完成化工設(shè)計(jì)過程中的各項(xiàng)工作。內(nèi)容分類：

根據(jù)其對(duì)象和內(nèi)容可分為四大領(lǐng)域：計(jì)算機(jī)輔助過程設(shè)計(jì)（CAPD）

ComputerAidedProcessDesign計(jì)算機(jī)輔助過程控制設(shè)計(jì)（CAPCD）

ComputerAidedProcessControlDesign計(jì)算機(jī)輔助過程設(shè)備設(shè)計(jì)（CAPED）

ComputerAidedProcessEquipmentDesign計(jì)算機(jī)輔助過程工廠設(shè)計(jì)（CAPPD）

ComputerAidedProcessPlantDesign計(jì)算機(jī)輔助過程設(shè)計(jì)（CAPD）化工過程設(shè)計(jì)：指針對(duì)于化學(xué)工業(yè)和與化學(xué)相關(guān)的過程工業(yè)生產(chǎn)中進(jìn)行的化學(xué)過程與物理過程的設(shè)計(jì)。區(qū)別幾個(gè)概念：化工設(shè)計(jì)、化工廠設(shè)計(jì)、化工過程設(shè)計(jì)、化工工藝設(shè)計(jì)：化工設(shè)計(jì)是泛稱，在不同場合可分別指化工廠設(shè)計(jì)、化工過程設(shè)計(jì)和化工工藝設(shè)計(jì)，其內(nèi)涵最廣，意義不是十分明確。化工廠設(shè)計(jì)化工過程設(shè)計(jì)（核心）化工廠房建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)總圖設(shè)計(jì)，….等非工藝部分設(shè)計(jì)化工工藝設(shè)計(jì)（核心）公用工程設(shè)計(jì)、外管設(shè)計(jì)，…等（化工設(shè)計(jì)）計(jì)算機(jī)輔助過程設(shè)計(jì)（CAPD）內(nèi)容建立可行的工藝流程拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算物質(zhì)的化學(xué)和物理性質(zhì)進(jìn)行過程的物料、能量衡算過程運(yùn)行狀態(tài)仿真模擬設(shè)備工藝計(jì)算(確定設(shè)備的工藝條件參數(shù))過程運(yùn)行特性分析(靈敏度、操作彈性分析)過程參數(shù)優(yōu)化設(shè)計(jì)文檔的編繪計(jì)算輔助過程設(shè)計(jì)（CAPD）軟件工具過程模擬系統(tǒng)或者流程模擬系統(tǒng)，是一類綜合性計(jì)算機(jī)軟件。美國ASPENTech公司的ASPEN系列軟件包AspenOnev7.3

AspenPlus，AspenProperties，AspenEnergyAnalyzer，AspenHysys等。美國SimSci公司開發(fā)的ProII

。美國ChemStations公司開發(fā)的ChemCAD。美國WinSimInc.公司開發(fā)的DesignII青島科技大學(xué)（青島化工學(xué)院）等單位聯(lián)合開發(fā)的ECSS（EngineeringChemistrySimulationSystem）計(jì)算機(jī)輔助過程控制設(shè)計(jì)（CAPCD）內(nèi)容：過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，控制方案，并進(jìn)行系統(tǒng)控制性能的仿真模擬。儀表和自控項(xiàng)目的施工設(shè)計(jì)

對(duì)每個(gè)具體的測控點(diǎn)進(jìn)行儀表選型、儀表回路圖繪制、安裝圖繪制和材料統(tǒng)計(jì)等。控制科學(xué)與工程自動(dòng)控制專業(yè)計(jì)算機(jī)輔助過程控制設(shè)計(jì)（CAPCD）工具軟件：針對(duì)于化工過程控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)ASPENTech公司的Dynamics&ModulerSimSci公司的DYNSIMHoneywell公司的UniSimMatLab公司的Simulink計(jì)算機(jī)輔助過程設(shè)備設(shè)計(jì)（CAPED）內(nèi)容：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的選型設(shè)計(jì)

根據(jù)過程設(shè)計(jì)提出的設(shè)備工藝條件參數(shù)，選擇適用結(jié)構(gòu)和規(guī)格的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，設(shè)計(jì)設(shè)備安裝方式。非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備的機(jī)械設(shè)計(jì)

機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)械性能設(shè)計(jì)、加工工藝設(shè)計(jì)、安裝方式設(shè)計(jì)。軟件工具：美國Autodesk公司的AutoCAD美國PTC公司（參數(shù)技術(shù)公司）的Pro/Engineer（Pro/E）其他許多機(jī)械設(shè)計(jì)軟件，如UG、CATIA等過程裝備與控制專業(yè)計(jì)算機(jī)輔助過程工廠設(shè)計(jì)（CAPPD）內(nèi)容：設(shè)備布置設(shè)計(jì)（EquipmentArrangement）

設(shè)備在三維空間的合理布置。配管設(shè)計(jì)（Piping）管道及管件的規(guī)格選擇和在3維空間的合理布置，管段的加工圖。鋼結(jié)構(gòu)支架、平臺(tái)設(shè)計(jì)（SteelStructure）工廠的可視化模型（Visualization）計(jì)算機(jī)輔助過程工廠設(shè)計(jì)軟件工具：美國INTERGRAPH公司開發(fā)的PDS（PlantDesignSystem）

PDS是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行軟件，它采用Client-Server工作模式，即數(shù)據(jù)和模型放置在服務(wù)器上，設(shè)計(jì)者在客戶機(jī)上工作。

INTERGRAPH又推出了PDS的最新升級(jí)產(chǎn)

SmartPlant3D5.0英國AVEVA公司（原CADCentre公司）開發(fā)的PDMS（PlantDesignManagementSystem）美國BENTLEY公司（原屬美國REBIS公司）開發(fā)的AutoPlant

運(yùn)行在AutoCAD平臺(tái)上的工廠設(shè)計(jì)軟件。該軟件可在真實(shí)的三維環(huán)境下進(jìn)行設(shè)計(jì)，模型建立過程智能性強(qiáng)，符合設(shè)計(jì)人員思維習(xí)慣。INTERGRAPH公司開發(fā)的CADWorxAutoDesk公司的AutoCADPlant3D（PlantDesignSuite）

AutoPlant簡介AutoPLANT是全球使用最廣泛的基于AutoCAD的工廠設(shè)計(jì)軟件，新版本完全兼容64位AutoCAD、Windows和MicrosoftOffice。

AutoPLANT產(chǎn)品包括用于管道、設(shè)備、等角圖、電纜管道和鋼架設(shè)計(jì)的規(guī)格驅(qū)動(dòng)三維設(shè)計(jì)工具，以及用于儀表和布線、數(shù)據(jù)表及工藝儀表流程圖的二維工藝設(shè)計(jì)應(yīng)用程序。新版產(chǎn)品的許多全新增強(qiáng)功能可進(jìn)一步簡化工作流程、改善信息共享和工程內(nèi)容管理、降低風(fēng)險(xiǎn)、促進(jìn)更有效的變更管理，從而帶來更高質(zhì)量的項(xiàng)目。既能在主機(jī)數(shù)據(jù)庫斷開的情況下以“公文包模式”運(yùn)行，又能以可在各種規(guī)模項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)之間共享信息的“項(xiàng)目