利用数字化模型完成项目

在游乐园中，穿梭在高楼大厦之间的虚拟高速飞行吸引着广大的游客。巴斯夫的设计师们则把虚拟现实应用于真实的项目设计之中。虚拟现实技术能够把一台流程设备的所有数据建成一个三维模型，从而可以对设计进行优化改进，对流程设备的制造、调试和试车都有很大的帮助。

流程设备设计方案模拟运行了5min后，运行工程师就发现了设计中的两个问题：一处管道与地面基础之间的间距太小，另一处管道支架在维修时很难接触到。巴斯夫公司合成硝酸生产厂厂长Robert Lenz先生说：“像这一类的错误过去只能在流程设备的装配时才能发现，并且需要付出很大的代价才能解决。”他所领导的生产厂是德国路德维希斯港巴斯夫工业基地的一个标杆性企业，因此巴斯夫公司工程设计中心也首次在他们的流程设备规划设计中采用了虚拟现实技术，展示了这一设计工具能够实现的各种用途。三维的图像，VR虚拟现实技术部门的负责人Ralf Buchse先生用两台投影仪投射到6m2屏幕上的三维图像，显现了所设计流程设备的真实面貌。跟着哈利波特的魔法棒，您可以在乱麻般的流程设备管道网络中穿行，可以随时进入到反应釜、分馏塔和锅炉内部进行仔细观察，而此时流程设备安装场地上的建筑工人也许正在浇注混凝土。Buchse先生说：“虚拟现实的结果对每一个用户来说都是不同的。”利用Design Review，也就是把CAD设计的结果转换成为数字模型介绍给用户已经是一个很多人都非常熟悉的工具了。流程设备的设计者和使用者可以在这虚拟的模型中发现设计中的不足和错误，而不是到流程设备最终装配时才发现这些缺陷。他们也可以根据这些模拟研究流程设备的维护保养方案，并把确定下来的维护保养方案告诉流程设备的维修工人。但是，三维激光扫描的虚拟现实能够完成更多的事情，它可以对现有的流程设备进行扫描并形成三维图像。激光扫描仪一步步地扫描全部流程设备，把一切细节都以点状数据群的方式记录下来。点状数据群的信息量很高，使得流程设备中的各个零部件，例如阀门和仪表盘都清晰可见。由此而生成的三维图像可以大大地方便安全技术专家和维护保养专家今后的工作。代替生产工人每日每夜地在流程设备中穿梭，办公室的工程技术人员现在可以在虚拟现实的图像中采集所有安全生产的数据，并对保障安全的仪器仪表和设备进行维护。“这种VR虚拟现实模型在有关设备故障的分析中提供了讨论、分析的公共基础。”管道部门的负责人Frank-Michael Korgitzsch博士强调说。

“我们的中期计划是对所有的流程生产设备都建立一个虚拟现实的模型，以便能够迅速开始对流程设备的改进和扩展。”
——Frank－Michael Korgitzsch博士，巴斯夫公司管道部门负责人

从聚苯乙烯模型到三维模型

有了这一模型，可以很快地、简单方便地完成流程设备的验收检测，尤其是在管道安装工程中的验收测试。“在传统的管道安装验收中，一般需要25天的时间。”Korgitzsch先生解释说。若管道数量达到了流程设备的平均数3000根，则管道验收的总时间长达120天。在使用了这一新的设计工具之后，可以在一个画面中完成两倍或者三倍数量的管道检测验收。

在过去的一年里，巴斯夫公司工程师的设计工作有了很大的变化。2008年引进的3D可视化设计软件的使用目前达到了最高峰，创新性的新技术完全取代了利用聚苯乙烯塑料制造没有管道的设备模型。早在十年前，每一套流程设备在正式生产之前还需要制造一个1:25的塑料模型，详细地表示清楚各个细节，从梯子、盛放化学药品的容器，直至高耸入云的分馏塔。过去人们一直认为塑料模型能够使人对流程设备有真实的感受。后来有了CAE软件系统，利用这一设计工具使人们能够汇聚更多人的智慧。“虚拟现实技术使塑料模型退出了历史舞台。”Buchse先生说。耸立在生产现场的流程设备没有任何问题，不会因缺少事先的模型而出现管道连接不上的错误、出现分馏塔太小的问题。要想对现有的流程设备进行技术改造、扩大其生产能力，依靠原来的塑料模型是不可能的，还需要付出很多的时间了解所有微小的调整给流程设备带来的变化。因此，Korgitzsch和Buchse先生在努力为流程设备一生的虚拟现实努力：“我们的中期规划是实现所有流程设备任何时候当前状况的可视化。 ”

成功地完成了实用测试

在大型流程设备规划设计时经常用到的一个词就是虚拟现实。巴斯夫公司合成硝酸生产厂的代理厂长Robert Lenz先生在其工作中使用了虚拟现实技术，并在我刊记者的采访中讲述了自己的看法。

PROCESS：您认为三维虚拟现实技术的使用效果如何？

Lenz：这一数字化模型准确地反应了设备建成后的真实情况。根据这一模型，我们在流程设备的规划设计阶段就能清楚许多问题，给我们的管理团队以极大的帮助。2009年4月，我们成功地建立了一个移动式的虚拟现实技术工作站，在流程设备建成之前就开始了员工的技术培训。未来，我们还希望完成PDMS三维工厂设计。

PROCESS：这一数字化模型对员工的工作有哪些改变？

Lenz：我们在这一数字化模型中嵌入了大量的数据，其中包括分馏塔的名称和任务，以及管道中输送物的种类等。此外，各种仪器仪表的数据和信息也都集成到这一模型之中。由此，我们的员工可以直接获取有关的技术资料和维护保养信息，例如分馏塔的横截面图像和设备验收时拍摄的照片。

PROCESS：您会继续使用该技术吗？

Lenz：我们计划在整个流程设备的寿命周期内使用这一模型。保持这一模型始终处于最新的实际状态是不太容易，但这在之后的设备改造和技术改进方面是非常有意义的。流程设备规划设计时的可视化不仅是技术现代化的表现，而且要在设备的整个使用过程中模拟所有的生产流程。