浅谈工业设计在石油装备设计中的应用

廖阳阳，巩超

（北京理工大学，北京 100081）

1 工业设计对于石油装备设计的重要性

传统石油装备设计制造过程中，多以满足石油装备自身功能性需求为目标开展设计，导致设计在制造周期中占比小。同时石油装备智能化、数字化也成为产业发展的趋势。但在石油装备设计中，单一追求装备智能化、数字化，却淡化了社会经济结构变化、人机交互发展以及大众审美提升等因素。因此，在石油装备设计中，需要以创新整合思维为核心，审视社会、经济等因素，结合现有科技技术，以工业设计学科为基础，整合设计资源，对石油装备的功能及形式进行创新设计。从而提升石油的开采效率，兼顾提升石油产业的社会效益以及经济效益，贯彻落实自主创新的核心理念。

2 工业设计推进石油装备创新整合设计

2.1 石油装备设计资源创新整合

现有设计周期中，设计者会基于传统设计的研究方式，利用现有分散的设计资源进行调研，选择与需求相配合的设计资源对产品进行具体形式创新设计。但是，由于设计资源在前期调研过程中整合性低、逻辑性差，同时设计资源形式单一，未参考社会、操作者以及经济等设计资源，因此，导致调研产出结果逻辑性差且缺乏创新性。工业设计的创新整合思维可以在前期调研时，帮助设计者整合出设计资源之间的逻辑关系，将用户、环境、经济以及社会等非装备资源进行综合权衡，帮助设计者找到需求的创新点。设计资源整合创新可以帮助设计从单一的以环境功能等装备资源对需求设计，提升到环境、用户、功能等资源进行发散，找到真正的设计痛点，从而进行创新设计。

2.2 石油装备设计流程创新整合

传统石油设计中，技术人员会承担工业设计师的作用，分析出设计要求，选择合理的结构对石油装备进行设计。虽然设计能满足设计要求，但产品质量层次不一，且需要大量实验验证，延长设计周期的同时，增加设计成本。工业设计强调产品设计流程逻辑性，即合理的设计管理能缩短设计设计周期、减少设计成本。在具体设计阶段中，通过整合设计需求点以及装备功能的逻辑关系，分析市场相似装备、装备场景以及用户特点等步骤，将设计周期重点前移。通过数字化分析模拟，整合调研信息以及分析模拟结果，即时反馈、调整装备造型结构，提升设计合理性，保证装备设计质量。

3 工业设计在石油装备设计的主要应用及其意义

3.1 石油装备的人性化设计

石油装备数字化发展趋势中，智能化远程操控已经代替了传统的石油装备操控方式，因此，人机交互设计的好坏也大大地影响了石油开采效率。智能化远程操控可以高效地将测控、开采等信息量化反馈予操作者，而信息与操作者之间的信息交换介质便是人机交互的设计重点。通常石油装备设计中以操作室的形式实现对石油装备的远程操控，但淡化了内部的人机交互界面空间的逻辑性、效率性以及经济性。通过人性化的设计，使得信息以符合操作者认知习惯的方式传递以操作者，而操作者也能通过有效的交互界面以及交互空间设计对石油装备进行操作。同时，利用创新整合的设计思维，将信息资源进行整合分类，合理分布在用户与装备交互的合理环节，提升信息传递的高效性。有效的装备人机性设计能大大提升石油装备的效率以及安全。

3.2 石油装备的绿色设计

在社会能源结构转型的大背景下，石油开采过程中更注重对环境的保护，因此建立高效化、科学化、经济化以及绿色化相融合的石油装备已经成为迫在眉睫的问题。绿色设计的理念贯穿石油装备设计，通过设计合理高效的回收装置将废料以及可再次循环部件进行回收减少环境污染，达到保护环境的目的。像游梁式抽油机系统绿色设计中，增加废料回收装置，减少了废料排放以及环境污染。选择合理的绿色材料，考虑社会经济效益，实现绿色设计及应用。通过绿色设计建立更加完善的设计评估体系，在满足能源结构转型的同时，也兼顾社会效益、经济效益等因素。

3.3 石油装备的稳健性设计

在石油装备设计中，在设计阶段考虑装备的质量稳定性，运用稳健性设计的质量、成本、效益函数关系，分析出最高效的设计参数搭配，运用先进的实验技术，在设计开发阶段就对装备进行检验。即在设计周期中，合理整合创新设计流程，增加设计制造效率。降低设计成本与研发周期，提升装备效益。设计出最佳搭配参数的装备，使装备在最合理成本条件下，输出装备最高效的稳健性。

3.4 石油装备的智能化设计

技术与时代的变革推动者石油装备设计智能化升级，石油装备设计智能化已成为设计趋势。远程操控技术以及人工智能等技术能帮助石油装备在功能的实现上多元化，提升工作效益的同时，增加用户使用的安全性。当前，各国争相竞争的海底海床石油能源开采设备，便采用了远距离智能识别操控技术，通过设计使装备在海床表面能智能识别能源与周边物体的区别，进而进行能源采集实现功能。同时，把装备智能化能增加产业链上游效益的层次性、多元性，提升产业整体的经济效益以及石油产业链整体的社会效益。

4 结语

石油装备产业链上游设计环节是决定整个产业链的核心环节，因此，设计的质量往往决定了中下游环节的市场、效益等环节。工业设计学科的介入提高石油装备设计具体有以下优势：（1）提高石油装备设计的整体的设计水平，达到设计出高水平、高质量、高效率的石油装备的同时，兼顾装备的社会效益、经济效益以及环境效益。（2）通过运用工业设计中创新整合的思维方式，可以帮助石油装备产业链在上游设计阶段就规划好整个产业链的模式，增加产业链之间的关联性、逻辑性，提升产业链的社会效益。