Ieguvumi:
- Spēja izmantot AI konceptuālajā dizainā kā ideju pavairotāju, lai ģenerētu alternatīvus procesa maršrutus, blokshēmu un PFD melnrakstu
- Spēja uztvert kļūdas mākslīgā intelekta uzmetumā, manuāli pārbaudot materiāla bilances ieejas-izejas kopsummu
- Spēja saprast, ka PFD/P&ID drošības elementi (drošības vārsts, bloķēšana, vadība) ir nepārņemami inženiertehniskie lēmumi.
Kad rodas jauna iekārta vai ražošanas līnija, viss sākas ar domu: "Kā es varu ražot šo produktu no šīs izejvielas, ar šo jaudu, droši un ekonomiski?" Process, kas pārvērš šo jautājumu par konkrētu dizainu, ir procesa projektēšana (inženieriski nosaka posmus, aprīkojumu un plūsmas no izejmateriāla līdz produktam). Dizains sākas no aptuvenas blokshēmas; Pēc tam tā ir detalizēta ar PFD (procesa plūsmas diagramma — parāda galveno aprīkojumu, plūsmas un pamatnosacījumus) un detalizētāku P&ID (cauruļvadu un instrumentu diagramma — diagramma, kurā parādītas visas caurules, vārsti, instrumenti un vadības cilpas). Šajā nodaļā jūs uzzināsiet, kā izmantot mākslīgo intelektu kā ideju pavairotāju, salīdzināšanas un rasēšanas rīku konceptuālās izstrādes sākumposmā; Bet mēs uzzināsim, kāpēc jums pašam jānosaka dizaina drošība un precizitāte.
Agrīna projektēšana ir jautājums par "daudzu iespēju izsijāšanu ar inženiertehnisko spriedumu". Šeit mākslīgais intelekts ir spēcīgs: tas ierosina alternatīvus procesa ceļus, atgādina vienas vienības darbību (vienu pamata procesa posmu, piemēram, destilāciju, siltuma apmaiņu, filtrēšanu), kas jāaizstāj ar citu, tas nosaka materiālu bilances kontūru, izveido aprīkojuma sarakstu. Bet katrs ieteikums jums ir jāfiltrē atbilstoši fizikas, drošības un ekonomijas principiem.
Soli pa solim AI atbalsts konceptuālajā dizainā
1. Noskaidrojiet problēmu un ierobežojumus. Jauda, tīrība, izejvielas, produkta specifikācija, drošība un vides ierobežojumi. Nedodot tos AI, vēlamais dizains paliek gaisā.
2. Ģenerējiet procesa maršruta opcijas. Jautājiet AI par dažādiem reakcijas/atdalīšanas ceļiem uz vienu un to pašu produktu: "Kādi ir plusi/mīnusi, ražojot šo produktu, izmantojot ceļu A (augsta temperatūra, viens reaktors) un ceļu B (katalītisks, divi posmi)?" Tas paātrina prāta vētru.
3. Blokshēma un PFD skice. AI var ievietot ievades/izvades komplektus, galveno aprīkojumu un plūsmas secību teksta kontūrā. Jūs to iemiesojat zīmēšanas rīkā.
4. Iepriekšēja materiālu un enerģijas bilance. AI izveido līdzsvara sistēmu, kuras pamatā ir masas saglabāšana. Materiālu līdzsvars - sistēmā ienākošās un izejošās masas izlīdzināšana saskaņā ar nezūdamības likumu - vienmēr tiek kontrolēta manuāli: in = out + akumulācija.
5. Iekārtas un plūsmas saraksts. AI izveido konsekventu iekārtu etiķešu un plūsmas numuru kontūru; Atgādina standarta nomenklatūru (piemēram, E-101 siltummainis, P-101 sūknis).
6. Karoga riski agri. Pajautājiet AI: "Kādi drošības/vides riski šajā maršrutā ir būtiski?" Jautājot, jūs iegūsit agrīnu bīstamības sarakstu, taču tas nevar aizstāt HAZOP.
Padoms. Sākotnējā izstrādē izmantojiet mākslīgo intelektu, nevis lai "atrastu vienu pareizo atbildi", bet gan lai "atgādinātu man par iespējām, par kurām es neesmu domājis". Tā lielākā vērtība ir tā, ka tas priekšplānā izvirza alternatīvu vai risku, kuru esat neievērojis.
Materiālu līdzsvars: vienmēr pārbaudīts ar roku
AI izveidotais līdzsvara ietvars izskatās pievilcīgs, taču tas bieži vien nesakrīt vai aizmirst sānu plūsmu. Ja vienādojums masas ienākšana = masa iziešana nav spēkā, dizains ir kļūdains pirmajā solī. Katrai sastāvdaļai ir jāsaglabā atsevišķs atlikums (komponentu bilance) un kopējais atlikums. Kad jūs sakāt AI — tabulā norādiet katras plūsmas komponentus un kopsummu, kā arī parādiet ievades un izvades kopsummu, jūsu kontrole kļūst vieglāka, taču jūs joprojām pārbaudāt galīgo kopsummu.
Uzmanību: AI var uzrādīt materiāla bilanci kā "aptuveni"; Ķīmijas inženierijā līdzsvars vai nu pastāv, vai ne. 2% “zaudējumi” bieži vien ir aizmirsts blakusprodukts, attīrīšanas plūsma vai kļūda — tas tiek atrasts, nevis ignorēts.
trīs mini futrāļi
1. gadījums — alternatīva maršruta izpēte. Viena komanda plānoja ražot starpposma ķīmisko vielu vienā posmā augstā temperatūrā. Uz jautājumu par alternatīvu, YZ atgādināja divpakāpju katalītisko maršrutu; Kad komanda to novērtēja, viņi atklāja, ka enerģijas patēriņš varētu samazināties par aptuveni 25%. Lēmums atkal tika pieņemts, izmantojot eksperimentus un simulācijas, bet iespēja tika apspriesta, pateicoties AI.
2. gadījums — konstatēta bilances kļūda. YZ uzstādīja PFD iegrimi 1000 kg/stundā, bet kopējās plūsmas sasniedza 1050 kg/stundā. Inženieris pamanīja, ka AI divreiz skaitīja pārstrādes plūsmu. Bez manuālas līdzsvara kontroles šī kļūda tiks izplatīta visos turpmākajos lielumos.
3. gadījums — agrīna riska pazīme. YZ atzīmēja, ka šķīdinātāja reģenerācijas projektā zemas uzliesmošanas temperatūras plūsma tika savākta tvertnē tuvu atmosfērai, norādot uz sprādzienbīstamas atmosfēras risku. Komanda agri mainīja dizainu; Šis risks jau būtu novērsts nākamajā HAZOP, taču agrīnais brīdinājums atpirka laiku.
Četras kopējamas veidnes
1) Procesa maršruta salīdzinājums:
Jūsu loma: vecākais procesu projektēšanas inženieris.Produkts: [produkts], jauda: [tonnas/gadā], tīrība: [%], izejviela: [izejviela].Ieteikt vismaz 3 dažādus procesa ceļus uz šo produktu. Katrai no tām: galvenās vienības darbības, aptuvenie darbības apstākļi, izcili drošības/vides riski, relatīvā enerģijas un izmaksu tendence (augsta/vidēja/zema). Precīza skaitļa pielāgošana; skaidri iezīmē neskaidrības.
2) Materiālu līdzsvara skelets:
Iestatiet provizorisku materiālu bilances TABULU šādai barībai un produktam. Parādiet komponentu plūsmas ātrumus un kopējo katras plūsmas ātrumu atsevišķā kolonnā. Pierakstiet atsevišķi ievades kopsummu un kopējo izlaidi un aprēķiniet starpību. Ja starpība nav nulle, atzīmējiet, kuras plūsmas varbūt trūkst/pārmērīga. Barība: [plūsmas ātrums un sastāvs]. Produkta specifikācija: [specifikācija]. Šis ir melnraksts; Galīgo bilanci pārbaudīšu manuāli.
3) Aprīkojuma saraksta projekts:
No šī PFD apraksta izriet aprīkojuma saraksts: etiķete (piemēram, E-101), tips, misija, paredzamais izmēru diapazons un kritiskais dizaina parametrs. Lietojiet standarta nosaukumu piešķiršanas konvenciju. Atzīmējiet izmērus kā "provizoriskā tāme, kas jāpārbauda detalizētajā projektā". Ņemiet vērā visus neskaidros jautājumus.PFD definīcija: [plūsmas un aprīkojuma apraksts]
4) Agrīna riska pārbaude:
Uzskaitiet drošības un vides riskus, kas novēroti šī procesa sākuma (konceptuālajā) stadijā: ugunsgrēks/sprādziens, toksicitāte, spiediens, eksotermija, atkritumi. Šī ir PROvizoriska skenēšana un neaizstāj oficiālo HAZOP. Īsi paskaidrojiet, kāpēc atzīmējāt katru risku. Maršruts: [apraksts]
Vāja uzvedne / spēcīga uzvedne
Vāja uzvedne:
Izstrādājiet man etanola ražošanas procesu.
Bez konteksta: jauda, izejviela (biomasa vai etilēns?), tīrība, ierobežojumi nav skaidri. AI dod vispārīgu recepti, reālam dizainam tā nav noderīga.
Spēcīga uzvedne:
Jūsu loma: procesu projektēšanas inženieris. Uzdevums: konceptuāls PFD DRAFT.Produkts: 99,5% tīrības etanols, 50 000 tonnas/gadā. Izejviela: etilēna hidratācija. Ierobežojums: minimālais ūdens patēriņš, svarīga siltuma integrācija. Norādiet: (1) blokshēmu, (2) galvenās vienības darbības un secību, (3) aptuvenos darbības apstākļus, (4) nenovērstos riskus. Atzīmējiet skaitļus kā "provizorisks novērtējums, kas jāpārbauda ar simulāciju/eksperimentu". Manuāli pārbaudīšu materiālu bilanci; Rādīt kopsummas atsevišķi.
Atšķirība ir skaidra: produkts, jauda, maršruts, ierobežojums un “pārbaudāmais” ietvars pārvērš rezultātu faktiskā dizaina skicē.
PFD un P&ID: AI robeža
dokumentu
Mērķis
AI palīdzība
cilvēka lēmums
blokshēma
raupja plūsma
variants, kārtot
Maršruta izvēle
PFD
Galvenais aprīkojums + stāvoklis
melnraksts, saraksts
Izmērs, bilances apstiprinājums
P&ID
caurule, vārsts, instruments
atgādinājums par simboliku
Vadības/drošības dizains
Materiālu līdzsvars
masu saglabāšana
skeleta galds
Pilnīga pārbaude
Aprīkojuma saraksts
inventārs
Etiķete, formāts
Tehniskā specifikācija
Uzmanību: AI var ieteikt teksta P&ID kontūru, bet ne īstu P&ID; ietver drošības vārstus, bloķētājus, vadības cilpas un drošības instrumentus. Tie ir drošībai būtiski lēmumi, un tie ir jāizstrādā un jāapstiprina kompetentam inženierim.
Biežas kļūdas
- Turpināt, nepārbaudot materiālu bilanci. Nestabils līdzsvars izjauc visu izmēru noteikšanu.
- Domājot, ka AI maršruta ieteikums ir "labākais". Ieteikumi ir iespējas; Izvēle tiek veikta, izmantojot eksperimentus, simulācijas un ekonomiku.
- P&ID drošības aspektu atstāšana AI ziņā. Drošības vārsts, bloķēšana un vadības konstrukcija nav nododama.
- Dizaina pieprasīšana, nenorādot nekādu jaudu vai ierobežojumus. Uzvedne bez konteksta nodrošina vispārīgu un bezjēdzīgu rezultātu.
- Kļūdaina sākotnējā riska pārbaude oficiālajam HAZOP. Agrīna pārbaude ir noderīga, bet neaizstāj HAZOP.
Rezumējot
AI konceptuālā procesu izstrādē; Tas ir jaudīgs palīgs, kas atgādina par alternatīviem maršrutiem, sastāda blokshēmas un PFD, veido materiālu bilances sistēmu un norāda uz agrīniem riskiem. Taču P&ID materiālu bilances, maršruta izvēles, izmēra un drošības aspektu pārbaude ir cilvēku ziņā. AI reizina opcijas; Inženieris izsijā, pārbauda un paraksta.
Lietojumprogrammas uzdevums
Izvēlieties produktu (piemēram, šķīdinātāja atgūšanu). Importējiet 3 maršrutus no AI, izmantojot veidni "Apstrādāt maršrutu salīdzināšanu". Pēc tam atlasiet maršrutu, iestatiet provizorisku bilanci, izmantojot veidni "materiālu bilances skelets", un manuāli pārbaudiet kopējos ieejas un izejas rādītājus. Ja tas nedarbojas, uzziniet, kāpēc.
kontrolsaraksts
- [ ] Es skaidri norādīju AI jaudu, tīrību, izejvielas un ierobežojumus.
- [ ] Es salīdzināju vismaz 3 maršrutus un izdarīju izvēli, pamatojoties uz inženiertehnisko spriedumu.
- [ ] Es manuāli pārbaudīju materiālu bilances kopējo ieejas un izejas vērtību.
- [ ] PFD/P&ID drošības elementus izstrādāju pats, nepārsūtot tos.
- [ ] Es atzīmēju AI skaitļus kā "provizorisku prognozi, kas jāpārbauda".