羅資琴

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系，甘肅蘭州730060）

工程技術(shù)

三維引擎在工業(yè)裝置中的應(yīng)用

羅資琴

（蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院石油化學(xué)工程系，甘肅蘭州730060）

對(duì)大數(shù)據(jù)和三維引擎以及大數(shù)據(jù)與三維引擎的關(guān)系進(jìn)行了介紹，探討了三維引擎在工業(yè)裝置中的應(yīng)用，重點(diǎn)對(duì)三維引擎制作出的工業(yè)裝置較傳統(tǒng)方式的區(qū)別與優(yōu)勢進(jìn)行了詳細(xì)分析。

大數(shù)據(jù)；工業(yè)裝置；三維引擎；虛擬仿真

引言

大數(shù)據(jù)一詞誕生于20世紀(jì)90年代末，是由美國NASA研究人員創(chuàng)造的，自產(chǎn)生以來很長時(shí)間內(nèi)都是一個(gè)籠統(tǒng)而吸引人的概念[1]。隨著社會(huì)的進(jìn)步和人類生活水平的不斷提高，經(jīng)過21世紀(jì)前十年的發(fā)展，大數(shù)據(jù)一詞很快占據(jù)了社會(huì)發(fā)展的大部分行業(yè)，躋身當(dāng)今社會(huì)主流詞匯行列。緊接著美國《紐約時(shí)報(bào)》和《華爾街日報(bào)》將此內(nèi)容作為封面文章進(jìn)行了專題報(bào)道，隨后http://www.whitehouse.gov網(wǎng)站對(duì)此也作了專題報(bào)道。并且廣泛出現(xiàn)在國內(nèi)一些主流媒體及互聯(lián)技術(shù)知識(shí)講座中，被多家證券公司寫進(jìn)了投資推薦報(bào)告[2]。大數(shù)據(jù)是指在采用先進(jìn)管理方式的情況下而擁有更高的策劃力、觀察力和流程優(yōu)化能力的巨量、百般化和高增長率的社會(huì)各行各業(yè)信息產(chǎn)業(yè)。了解大數(shù)據(jù)應(yīng)用價(jià)值的人都清楚大數(shù)據(jù)對(duì)每個(gè)人的重要性相當(dāng)于人類對(duì)火的使用，并且與如今同樣擁有革命意義的發(fā)展性和創(chuàng)新性科學(xué)技術(shù)一起，揭開人類社會(huì)新未來的帷幕。然而在這次巨大的變革中，三維引擎技術(shù)作為這次變革中舉足輕重的技術(shù)，得到了快速的發(fā)展和完善。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，三維引擎技術(shù)在工業(yè)裝置中得到了廣泛應(yīng)用，過去簡單而又普通的生產(chǎn)車間現(xiàn)場情況瀏覽，從根本上已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)人們對(duì)工業(yè)裝置三維生產(chǎn)車間現(xiàn)場的表現(xiàn)需要，對(duì)三維系統(tǒng)擁有的圖片清晰性、聲音逼真性、控制靈活性等有了很高的要求[3]。用戶更喜歡像打游戲一樣在人機(jī)交互的可視化界面下精確而又靈活地控制工業(yè)裝置的三維場景，使各種形式的操作可視化，從而使裝置設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行等過程均在三維模擬環(huán)境中進(jìn)行[4]。在工業(yè)裝置行業(yè)中隨著三維引擎技術(shù)的廣泛應(yīng)用以及人們對(duì)視覺要求的不斷提高，三維場景的復(fù)雜度也在增大[5]。針對(duì)傳統(tǒng)方式效率低下及開發(fā)復(fù)雜的問題，提出了基于三維引擎技術(shù)開發(fā)工業(yè)裝置可視化系統(tǒng)的方法。重點(diǎn)介紹大數(shù)據(jù)和三維引擎，并對(duì)三維引擎制作出的工業(yè)裝置較傳統(tǒng)方式的區(qū)別與優(yōu)勢行詳細(xì)分析。

1 大數(shù)據(jù)

隨著社會(huì)的進(jìn)步和人類生活水平的不斷提高，眾多的商業(yè)活動(dòng)、經(jīng)濟(jì)決策以及其他生產(chǎn)制造行業(yè)中對(duì)技術(shù)的改進(jìn)均越來越多地依靠大數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確分析而進(jìn)行，再不是過去那種單純的只憑經(jīng)驗(yàn)和直覺[6]。因此大數(shù)據(jù)一詞越來越被人們重視和關(guān)注，并且更多地流行在國內(nèi)一些主流媒體及互聯(lián)技術(shù)知識(shí)講座中，被國金證券、國泰君安、銀河證券等多家證券公司寫進(jìn)了投資推薦報(bào)告。

在這個(gè)科技發(fā)達(dá)，信息流通，人們之間交流越來越密切，生活也越來越方便的高速發(fā)展的社會(huì)，大數(shù)據(jù)技術(shù)正是這個(gè)高科技時(shí)代的產(chǎn)物。在如今這個(gè)科技飛速發(fā)展的信息劃時(shí)代，大數(shù)據(jù)離我們的生活并不遙遠(yuǎn)，它與我們的生活息息相關(guān)，伴隨著我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的各個(gè)方面[7]。大數(shù)據(jù)正在以不可阻攔的磅礴氣勢與當(dāng)代同樣具有革命意義的最新科技進(jìn)步技術(shù)（如納米技術(shù)、生物工程、全球化等）一起揭開人類社會(huì)新未來的帷幕。

2 三維引擎

然而工業(yè)裝置作為傳統(tǒng)的實(shí)體型行業(yè)，似乎與大數(shù)據(jù)這一主流詞匯沒有絲毫關(guān)系，但事實(shí)并非如此。對(duì)巨量數(shù)據(jù)進(jìn)行歸類保存和分析處理是大數(shù)據(jù)最核心的價(jià)值，與現(xiàn)有的其它具有革新意義的技術(shù)相比較，大數(shù)據(jù)具有四大特點(diǎn)：數(shù)據(jù)體量巨大，類型繁多，價(jià)值密度低，處理速度快。如今連接物品與網(wǎng)絡(luò)的物聯(lián)網(wǎng)、超大規(guī)模的云計(jì)算、將移動(dòng)通信和互聯(lián)網(wǎng)結(jié)合的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、由車輛位置、速度和路線等信息構(gòu)成的車聯(lián)網(wǎng)、在較廣范圍內(nèi)可以使用的便攜式電話終端移動(dòng)電話、以觸摸屏作為基本輸入設(shè)備的方便攜帶的平板電腦、由硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)組成的一種獨(dú)立運(yùn)行完成特定功能的個(gè)人計(jì)算機(jī)，還有布置在全球每個(gè)地區(qū)和角落的千式百樣的微型化、數(shù)字化、智能化傳感器，等等，這些都是數(shù)據(jù)的采集或記載的方式[8]。由此可見今天的工業(yè)仿真正是大數(shù)據(jù)的一種，自工業(yè)仿真技術(shù)出現(xiàn)以來，計(jì)算機(jī)世界的數(shù)字大門就為工業(yè)行業(yè)開啟了一道數(shù)字大門，也正是在這扇大門顛覆了人們以前所有認(rèn)知習(xí)慣和工作方式。通常所說的引擎是指發(fā)動(dòng)機(jī)的最重要部分，世界上第一個(gè)引擎是1680年由英國一位科學(xué)家發(fā)明的，而在引擎中最主要的部件就是氣缸，它是整個(gè)設(shè)備的動(dòng)力來源。所謂三維引擎，是借用了機(jī)械工業(yè)的同名術(shù)語，或者說是對(duì)特定應(yīng)用的一種抽象概念，在三維工業(yè)仿真的編寫中，引擎指用于控制所有工業(yè)裝置功能的主程序。

3 引用三維引擎制作出的工業(yè)裝置較傳統(tǒng)方式的區(qū)別與優(yōu)勢

利用三維引擎制作的工業(yè)裝置也可以叫做工業(yè)裝置仿真，屬于工業(yè)仿真的一個(gè)分支。其誕生之后對(duì)于傳統(tǒng)行業(yè)的影響主要可以歸納為五點(diǎn)：1）改變了傳統(tǒng)的工作匯報(bào)方式；2）改變了傳統(tǒng)產(chǎn)品營銷手段；3）改變了傳統(tǒng)的工藝制作流程；4）改善了客戶對(duì)于產(chǎn)品認(rèn)知渠道；5）打通了客戶對(duì)產(chǎn)品的及時(shí)回饋通道。

第一，傳統(tǒng)的工作匯報(bào)方式，大多數(shù)是以紙稿加報(bào)告人宣講的方式來完成的。如圖1所示，為傳統(tǒng)的工作匯報(bào)方式現(xiàn)場圖。這種回報(bào)方式里面牽涉到很多信息溝通的問題，例如：如果描述的概念比較抽象，那么就很難用語言描述；如果報(bào)告人本身的敘述能力有限，就不能準(zhǔn)確匯報(bào)材料內(nèi)容；假如領(lǐng)導(dǎo)人與匯報(bào)人的知識(shí)層面不同，就會(huì)出現(xiàn)對(duì)于同一描述問題有著不同理解的現(xiàn)象等等[9]。這一系列問題最終都將會(huì)導(dǎo)致匯報(bào)工作不到位問題的發(fā)生。而用三維引擎制作出來的工業(yè)裝置具有直觀，細(xì)節(jié)可視、可放大，工作流程可虛擬演示等特點(diǎn)，可以很好地彌補(bǔ)了上述溝通中存在的問題。

第二，關(guān)于產(chǎn)品的實(shí)際效果和預(yù)期，傳統(tǒng)的匯報(bào)只能根據(jù)傳統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)做出一個(gè)推導(dǎo)性的預(yù)期，具體的實(shí)際回饋結(jié)果只能等到產(chǎn)品正式上線之后才能及時(shí)得到反饋[10]。而三維引擎則可以將這一直觀的效果在作報(bào)告之前就先給客戶提前使用，再配以現(xiàn)在一些較為成熟的模擬器，使得客戶得到非常逼真的實(shí)體感受，從而給出具體的意見。這一效果為產(chǎn)品匯報(bào)提供了非常具有實(shí)際意義的數(shù)據(jù)支持，也為領(lǐng)導(dǎo)作出更進(jìn)一步的決斷提供了可靠支持，如圖2所示，為三維引擎制作出的工作匯報(bào)方式現(xiàn)場圖。

圖1 傳統(tǒng)的工作匯報(bào)方式現(xiàn)場圖

圖2 三維引擎制作出的工作匯報(bào)方式現(xiàn)場圖

第三，傳統(tǒng)工業(yè)裝置的制作流程是以制作方為導(dǎo)向的單線制作流程。整個(gè)生產(chǎn)線在設(shè)計(jì)圖紙定稿之后就會(huì)固定下來，再也不可發(fā)生更改了，如圖3傳統(tǒng)工業(yè)裝置制作的車間生產(chǎn)線現(xiàn)場圖所示。這使得客戶在最終得到產(chǎn)品之后，根本沒法選擇，只能被動(dòng)接受這一現(xiàn)狀，如果想進(jìn)行更換只能是等下一代的產(chǎn)品出來之后重新選擇購買[11]。而三維引擎可以將產(chǎn)品先制作出來給用戶進(jìn)行虛擬體驗(yàn)，對(duì)于不足之處可以進(jìn)行虛擬改裝，直到客戶有一個(gè)滿意度比較高的評(píng)價(jià)之后才算設(shè)計(jì)完成，最后推向生產(chǎn)線。不但為企業(yè)節(jié)省了開銷成本，也為投資者降低了市場風(fēng)險(xiǎn)。

第四，“沒有賣不出的產(chǎn)品，只有不會(huì)賣東西的銷售人”一直是箍在每一個(gè)營銷人員頭上的緊箍咒。其實(shí)無論產(chǎn)品做得如何完美，仍會(huì)有不能適應(yīng)市場的時(shí)候。諾基亞和摩托羅拉就是一個(gè)很好的例子。其實(shí)對(duì)于傳統(tǒng)的營銷人員來說，最痛苦的事情就是明明知道客戶想要什么，卻無法改變產(chǎn)品來滿足客戶的需求，白白流失了大量的客戶[12]。而用三維引擎虛擬出來的數(shù)字化產(chǎn)品，不但為營銷人員打通了這一通道，并且大大拓寬了營銷人員的銷售手段。如圖4三維引擎制作虛擬數(shù)字化產(chǎn)品的過程圖所示。由于是數(shù)字化虛擬產(chǎn)品，我們能將它放置到每一個(gè)數(shù)字終端中去，比方說網(wǎng)頁、移動(dòng)終端、車在媒體，電子墻等。

圖3 傳統(tǒng)工業(yè)裝置制作的車間生產(chǎn)線現(xiàn)場圖

圖4 三維引擎制作虛擬數(shù)字化產(chǎn)品的過程圖

4 結(jié)論

所謂大數(shù)據(jù)是指在采用先進(jìn)管理方式的情況下而擁有更高的策劃力、觀察力和流程優(yōu)化能力的巨量、百般化和高增長率的社會(huì)各行各業(yè)信息產(chǎn)業(yè)。所謂三維引擎，是借用了機(jī)械工業(yè)的同名術(shù)語，或者說是對(duì)特定應(yīng)用的一種抽象概念，在三維工業(yè)仿真的編寫中，引擎指用于控制所有工業(yè)裝置功能的主程序[14]。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，大數(shù)據(jù)一詞越來越多地被提及。三維引擎技術(shù)作為大數(shù)據(jù)的變革中最重要的技術(shù)之一得到了快速發(fā)展和完善，并在作為傳統(tǒng)實(shí)體型行業(yè)的工業(yè)裝置中得到了廣泛應(yīng)用。利用三維引擎制作的工業(yè)裝置也可以叫做工業(yè)裝置仿真，而工業(yè)仿真正是大數(shù)據(jù)的一種，自工業(yè)仿真技術(shù)的出現(xiàn)就為工業(yè)行業(yè)開啟了一道數(shù)字大門，并且隨著三維引擎技術(shù)的發(fā)展其在工業(yè)裝置中的應(yīng)用也不斷深入[15]。本文對(duì)大數(shù)據(jù)和三維引擎以及大數(shù)據(jù)與三維引擎的關(guān)系進(jìn)行了介紹，探討了三維引擎在工業(yè)裝置中的應(yīng)用，重點(diǎn)對(duì)三維引擎制作出的工業(yè)裝置較傳統(tǒng)方式的區(qū)別與優(yōu)勢進(jìn)行了詳細(xì)分析，可知三維引擎在工業(yè)裝置中的應(yīng)用順應(yīng)大數(shù)據(jù)時(shí)代的發(fā)展需求，也是對(duì)工業(yè)裝置業(yè)一次改良和革新[16]。

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（編輯：王璐）

App lication of 3D Engine in Industrial Installation

Luo Ziqin
(Department of Petroleum and Chem ical Engineering,Lanzhou Petrochem ical Polytechnic,Lanzhou Gansu 730060)

The big data and 3D engine and relationship between big data and 3D engine are introduced.The application of 3D engine in industrial equipment is discussed,and the differences of industrial equipmentwith 3D engine from traditionalmodes and advantages of itare analyzed in detail.

big data;industrial device;3D engine;virtual simulation

TP391

A

2095-0748(2016)23-0032-03

10.16525/j.cnki.14-1362/n.2016.23.15

2016-11-26

甘肅省2012年科技支撐計(jì)劃-工業(yè)類科技基金，項(xiàng)目名稱：石油化工企業(yè)三維應(yīng)急演練系統(tǒng)，項(xiàng)目編號(hào)：1204 GKCA004

羅資琴（1966—），女，河南商城人，工程碩士，畢業(yè)于天津大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，副教授，研究方向：石油化工，現(xiàn)就職于蘭州石化職業(yè)技術(shù)學(xué)院。