三维引擎在工业装置中的应用

罗资琴

（兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州730060）

工程技术

三维引擎在工业装置中的应用

罗资琴

（兰州石化职业技术学院石油化学工程系，甘肃兰州730060）

对大数据和三维引擎以及大数据与三维引擎的关系进行了介绍，探讨了三维引擎在工业装置中的应用，重点对三维引擎制作出的工业装置较传统方式的区别与优势进行了详细分析。

大数据；工业装置；三维引擎；虚拟仿真

引言

大数据一词诞生于20世纪90年代末，是由美国NASA研究人员创造的，自产生以来很长时间内都是一个笼统而吸引人的概念[1]。随着社会的进步和人类生活水平的不断提高，经过21世纪前十年的发展，大数据一词很快占据了社会发展的大部分行业，跻身当今社会主流词汇行列。紧接着美国《纽约时报》和《华尔街日报》将此内容作为封面文章进行了专题报道，随后http://www.whitehouse.gov网站对此也作了专题报道。并且广泛出现在国内一些主流媒体及互联技术知识讲座中，被多家证券公司写进了投资推荐报告[2]。大数据是指在采用先进管理方式的情况下而拥有更高的策划力、观察力和流程优化能力的巨量、百般化和高增长率的社会各行各业信息产业。了解大数据应用价值的人都清楚大数据对每个人的重要性相当于人类对火的使用，并且与如今同样拥有革命意义的发展性和创新性科学技术一起，揭开人类社会新未来的帷幕。然而在这次巨大的变革中，三维引擎技术作为这次变革中举足轻重的技术，得到了快速的发展和完善。

随着社会的进步和计算机科学技术的发展，三维引擎技术在工业装置中得到了广泛应用，过去简单而又普通的生产车间现场情况浏览，从根本上已经无法实现人们对工业装置三维生产车间现场的表现需要，对三维系统拥有的图片清晰性、声音逼真性、控制灵活性等有了很高的要求[3]。用户更喜欢像打游戏一样在人机交互的可视化界面下精确而又灵活地控制工业装置的三维场景，使各种形式的操作可视化，从而使装置设计、制造、运行等过程均在三维模拟环境中进行[4]。在工业装置行业中随着三维引擎技术的广泛应用以及人们对视觉要求的不断提高，三维场景的复杂度也在增大[5]。针对传统方式效率低下及开发复杂的问题，提出了基于三维引擎技术开发工业装置可视化系统的方法。重点介绍大数据和三维引擎，并对三维引擎制作出的工业装置较传统方式的区别与优势行详细分析。

1 大数据

随着社会的进步和人类生活水平的不断提高，众多的商业活动、经济决策以及其他生产制造行业中对技术的改进均越来越多地依靠大数据的准确分析而进行，再不是过去那种单纯的只凭经验和直觉[6]。因此大数据一词越来越被人们重视和关注，并且更多地流行在国内一些主流媒体及互联技术知识讲座中，被国金证券、国泰君安、银河证券等多家证券公司写进了投资推荐报告。

在这个科技发达，信息流通，人们之间交流越来越密切，生活也越来越方便的高速发展的社会，大数据技术正是这个高科技时代的产物。在如今这个科技飞速发展的信息划时代，大数据离我们的生活并不遥远，它与我们的生活息息相关，伴随着我们日常生产生活的各个方面[7]。大数据正在以不可阻拦的磅礴气势与当代同样具有革命意义的最新科技进步技术（如纳米技术、生物工程、全球化等）一起揭开人类社会新未来的帷幕。

2 三维引擎

然而工业装置作为传统的实体型行业，似乎与大数据这一主流词汇没有丝毫关系，但事实并非如此。对巨量数据进行归类保存和分析处理是大数据最核心的价值，与现有的其它具有革新意义的技术相比较，大数据具有四大特点：数据体量巨大，类型繁多，价值密度低，处理速度快。如今连接物品与网络的物联网、超大规模的云计算、将移动通信和互联网结合的移动互联网、由车辆位置、速度和路线等信息构成的车联网、在较广范围内可以使用的便携式电话终端移动电话、以触摸屏作为基本输入设备的方便携带的平板电脑、由硬件系统和软件系统组成的一种独立运行完成特定功能的个人计算机，还有布置在全球每个地区和角落的千式百样的微型化、数字化、智能化传感器，等等，这些都是数据的采集或记载的方式[8]。由此可见今天的工业仿真正是大数据的一种，自工业仿真技术出现以来，计算机世界的数字大门就为工业行业开启了一道数字大门，也正是在这扇大门颠覆了人们以前所有认知习惯和工作方式。通常所说的引擎是指发动机的最重要部分，世界上第一个引擎是1680年由英国一位科学家发明的，而在引擎中最主要的部件就是气缸，它是整个设备的动力来源。所谓三维引擎，是借用了机械工业的同名术语，或者说是对特定应用的一种抽象概念，在三维工业仿真的编写中，引擎指用于控制所有工业装置功能的主程序。

3 引用三维引擎制作出的工业装置较传统方式的区别与优势

利用三维引擎制作的工业装置也可以叫做工业装置仿真，属于工业仿真的一个分支。其诞生之后对于传统行业的影响主要可以归纳为五点：1）改变了传统的工作汇报方式；2）改变了传统产品营销手段；3）改变了传统的工艺制作流程；4）改善了客户对于产品认知渠道；5）打通了客户对产品的及时回馈通道。

第一，传统的工作汇报方式，大多数是以纸稿加报告人宣讲的方式来完成的。如图1所示，为传统的工作汇报方式现场图。这种回报方式里面牵涉到很多信息沟通的问题，例如：如果描述的概念比较抽象，那么就很难用语言描述；如果报告人本身的叙述能力有限，就不能准确汇报材料内容；假如领导人与汇报人的知识层面不同，就会出现对于同一描述问题有着不同理解的现象等等[9]。这一系列问题最终都将会导致汇报工作不到位问题的发生。而用三维引擎制作出来的工业装置具有直观，细节可视、可放大，工作流程可虚拟演示等特点，可以很好地弥补了上述沟通中存在的问题。

第二，关于产品的实际效果和预期，传统的汇报只能根据传统的经验做出一个推导性的预期，具体的实际回馈结果只能等到产品正式上线之后才能及时得到反馈[10]。而三维引擎则可以将这一直观的效果在作报告之前就先给客户提前使用，再配以现在一些较为成熟的模拟器，使得客户得到非常逼真的实体感受，从而给出具体的意见。这一效果为产品汇报提供了非常具有实际意义的数据支持，也为领导作出更进一步的决断提供了可靠支持，如图2所示，为三维引擎制作出的工作汇报方式现场图。

图1 传统的工作汇报方式现场图

图2 三维引擎制作出的工作汇报方式现场图

第三，传统工业装置的制作流程是以制作方为导向的单线制作流程。整个生产线在设计图纸定稿之后就会固定下来，再也不可发生更改了，如图3传统工业装置制作的车间生产线现场图所示。这使得客户在最终得到产品之后，根本没法选择，只能被动接受这一现状，如果想进行更换只能是等下一代的产品出来之后重新选择购买[11]。而三维引擎可以将产品先制作出来给用户进行虚拟体验，对于不足之处可以进行虚拟改装，直到客户有一个满意度比较高的评价之后才算设计完成，最后推向生产线。不但为企业节省了开销成本，也为投资者降低了市场风险。

第四，“没有卖不出的产品，只有不会卖东西的销售人”一直是箍在每一个营销人员头上的紧箍咒。其实无论产品做得如何完美，仍会有不能适应市场的时候。诺基亚和摩托罗拉就是一个很好的例子。其实对于传统的营销人员来说，最痛苦的事情就是明明知道客户想要什么，却无法改变产品来满足客户的需求，白白流失了大量的客户[12]。而用三维引擎虚拟出来的数字化产品，不但为营销人员打通了这一通道，并且大大拓宽了营销人员的销售手段。如图4三维引擎制作虚拟数字化产品的过程图所示。由于是数字化虚拟产品，我们能将它放置到每一个数字终端中去，比方说网页、移动终端、车在媒体，电子墙等。

图3 传统工业装置制作的车间生产线现场图

图4 三维引擎制作虚拟数字化产品的过程图

4 结论

所谓大数据是指在采用先进管理方式的情况下而拥有更高的策划力、观察力和流程优化能力的巨量、百般化和高增长率的社会各行各业信息产业。所谓三维引擎，是借用了机械工业的同名术语，或者说是对特定应用的一种抽象概念，在三维工业仿真的编写中，引擎指用于控制所有工业装置功能的主程序[14]。随着科学技术的发展，大数据一词越来越多地被提及。三维引擎技术作为大数据的变革中最重要的技术之一得到了快速发展和完善，并在作为传统实体型行业的工业装置中得到了广泛应用。利用三维引擎制作的工业装置也可以叫做工业装置仿真，而工业仿真正是大数据的一种，自工业仿真技术的出现就为工业行业开启了一道数字大门，并且随着三维引擎技术的发展其在工业装置中的应用也不断深入[15]。本文对大数据和三维引擎以及大数据与三维引擎的关系进行了介绍，探讨了三维引擎在工业装置中的应用，重点对三维引擎制作出的工业装置较传统方式的区别与优势进行了详细分析，可知三维引擎在工业装置中的应用顺应大数据时代的发展需求，也是对工业装置业一次改良和革新[16]。

[1]张继开.三维图形引擎技术研究[D].北京：北方工业大学，2004.

[2]杨成杰，田宜平，吴冲龙，等.三维引擎在水利水电工程可视化中的应用[J].中国农村水利水电，2010(4):151-154.

[3]水电水利工程施工导流设计导则：DL/T 5114—2000[S].北京：中国电力出版社，2001.

[4]马天舒.浅析大数据背景下的广电行业[J].有线电视技术，2013 (4):126-128.

[5]张建.兴业银行的大数据应用之道[J].中国农村金融，2015(2): 33-34.

[6]苟小龙.信令监测系统迎接大数据时代的到来[J].通信世界，2013 (20):52.

[7]朱建平,章贵军,刘晓葳.大数据时代下数据分析理念的辨析[J].统计研究，2014(2):10-17.

[8]吴蓓,刘海光.浅析大数据时代的信息安全[J].计算机光盘软件与应用，2013(15):155-156.

[9]刘彤.用大数据把握城市交通——手机大数据在济南公交的应用[J].人民公交，2014(10):43-45.

[10]朱靖翔.基于内存计算的钢铁价格预测算法研究[D].沈阳：东华大学，2014.

[11]赵金明.大数据时代的高清视频监控存储[J].中国铁路，2013(4): 81-82.

[12]王元卓,靳小龙,程学旗.网络大数据:现状与展望[J].计算机学报，2013(6):1 125-1 138.

[13]陈冰.被“云”改变的生活[J].新民周刊，2013(9):26-30.

[14]王波，吴子玉.大数据时代精准营销模式研究[J].经济师，2013(5): 14-16.

[15]崔熙琳.大数据时代背景下图书馆文化资源建设思考——以中国地质图书馆为例[J].管理观察，2014(13):17-19.

[16]沈金波，吴红.大数据环境下的信息应用研究[J].企业导报，2013 (17):186-187.

（编辑：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

甘肃省2012年科技支撑计划-工业类科技基金，项目名称：石油化工企业三维应急演练系统，项目编号：1204 GKCA004

罗资琴（1966—），女，河南商城人，工程硕士，毕业于天津大学化学工程专业，副教授，研究方向：石油化工，现就职于兰州石化职业技术学院。