反渗透、纳滤设备CAI的设计

谢智海，寇晓峰，苏玉军

（甘肃省膜科学技术研究院，甘肃 兰州8054 171094）

1 绪论

随着科学技术的迅猛发展,Revit BIM时代的到来，新型制造业技术不断涌现并逐渐得到应用和发展，传统的制造业，通常通过项目评定、分工安排、技术协调、下发图纸、技术交底、施工、验收。这种传统的制造业，常常要配备大量的公共设施、花费大量的时间、最终决定权在领导人手中、评定各抒己见而看不到具体效果的空谈商量，这种传统的方式显得单一、灵活性小、不能及时的模拟后期会发生什么。CAI的设计结合SOLIDWORKS、Revit BIM、ANSYS等软件，SOLIDWORKS可以真实的进行虚拟建模、虚拟装配、干涉检验、解决二维的局限、快速尺寸链换算、及应力分析功能分析危险部位等；Revit BIM可以实现制造业的快速制造，解决二维的局限而衍生出来的三维技术，一是为了解决信息化而提出的建筑和制造信息系统，二是针对建筑和制造行业需要解决的问题所出现的，主要具有多维、全周期、平台化、互联网化、周期短等特点，主要可以体现为解决控难和实现所见非所得；ANSYS主要进行分析内，它是进行网格划分、受力、大量计算后获得结果等，可以分析应力、扭矩、弯矩、强度、硬度等；有着相当的直观性，为使制造业的通俗易懂、形象生动、富有趣味性,使制造业变为快乐中工作,并解决设计考虑的内容多、过程抽象等矛盾，应用Authoware设计反渗透、纳滤设备多媒体CAI弥补了不足。

2 CAI设计方案的确定

2.1 设计目标

充分利用计算机辅助设计和装配，适合工期短、任务紧、设计制造同步进行的形势，使制造过程变得更加直观和形象，显著提高了制造业的实际效果，而且更优于传统制造业。CAI主要可以解决如下问题：

1）传统制造中理论和实际严重脱节。传统反渗透、纳滤设备的制造过程中成功的解决的一个个存在的问题，完成了一个个的项目，但是花费了大量的时间和提高了成本，而且也存在内容陈旧单一、过细过窄，导致祖国要走上制造强国和实现中华民族伟大复兴的责任重大，又限制了制造业的视野，与现实有着较大的差异。

2）未知结果没有实验的机会。由于新技术是在不断的探索终中发展的，实验会造成大量的费用，没有实验总是跟不上发展的速度，而且每一个项目的经费都是有限的，传统的实验方法不可能达到要求。为此可以充分利用计算机的虚拟化，显著达到所需的效果。

3）装配技术要求降低，传统的装配过程需要靠大量的经验法去完成，新人很难完成，这就造成了用人标准的提高，从而提高了成本，而利用CAI进行设计，即使出现新产品也能保质保量的完成。

4）创新产品不足，设计是为了获得更好的产品，从而去竞争市场。创新是为了更好的应用，更好的满足人类的需求，为此可以通过不产生费用的情况下开发新产品，竞争市场，造福员工的同时，激发他们的热情。

2.2 三维虚拟建模工具的选择

目前市面上有很多功能强大的三维建模软件，如Solidworks、PRO/E、UG等。本课题中的三维建模利用Solidworks软件进行。Solidworks软件是著名的达索系统下的子公司Solidworks开发的一款三维设计软件。

3 CAI的设计过程

3.1 多媒体素材的收集和整理

素材是CAI系统的基础构成要素，是传统道路向新道路转变的主要载体。在装配CAI设计过程中，要反复完善，力求抓住重点进行精准表达，这样既有重点又不烦琐。视频等信息由于素材无法收集而没有设计，视频每给项目的虚拟仿真不同，等虚拟建模完成后，运用运动算例，加入各种运动形式，导出视频可供使用，图片来源可以有网络下载和建模软件导出等获得，文字由自己输入，图片扫描。其中文字输入花费时间较多，根据功能编写程序提高效率。

3.2 脚本编写

脚本编写重点在装配工程师难以理解的装配部分，要加以详细描述。对于装配工程师容易理解的部分，描述上可做简单处理，再从可靠度方面提出要求，例如通过ANSYS分析结构的危险性。针对设计主题设计的完整的脚本，将总体内容分解为各级目录，整体设计出每个目录的背景及文字图片显示的情景。

3.3 框架设计

传统的CAI是做教学课件的简单模式，如今可以引入到项目完成工作中，S设计结构上采用树形结构或网状结构的多媒体结构。本CAI以反渗透、纳滤工艺设计为基础，有效地提高装配工程师的作业积极性和效率，便于理解，并使设计参与到装配中去，同时也使装配参与到设计中去，最大限度的完善设计。所以CAI指导安装的内容要按常规的装配顺序进行合理的分类进行，它从整机到系统，再从系统到零点，结构如图1所示。

图1 脚本设计结构图

3.4 CAI结构

反渗透、纳滤设备CAI设计采用树形结构，按系统进行分类，可以分为反渗透纳滤主机系统、反渗透纳滤清洗系统、多介质过滤系统、管路平面布置系统、设备平面布置系统5个一级目录。点击主机系统一级目录，可进入主机系统的分类、膜的工作原理、精密过滤器的工作原理、壳的选择标准、高低压管路的选择和清洗部分、高压泵的选择、电学自动控制部分7个二级目录；点击主机系统的分类一级目录，可进入按壳的排列分为2+1型、3+2型、1+1+1+1型等等几个三级目标；如下图图片的点击“如图XX-----XX”进入二级目录。其中它的结构采用树形结构，一级一级查看十分方便。CAI设计流程如图2所示：

图2 CAI设计树形结构

3.5 项目素材填充

将整理好此项目的所有素材添加到系统相应的位置中去。

3.6 现场运行调试

在现场进行调试。

3.7 售后处理

该项工作包括设计人信息、资料、联系方式、单位信息、地址邮箱等资料，将其自作成演播动画随从设备一起在现场播放，既满足后甲方售后工作的需要，又起到了必要的宣传工作，但是整个系统从交互方式到演播效果必须自然、优美。

3.8 应用测试

系统完成设计之前需要细致完整的测试，并修改测试中发现的问题，重新完善程序，完成设计。

3.9 完成项目

通过这些过程，此项目基本已经完善，虽然只是简单的完成了一个项目，但是它的意义非同小可，是祖国多少的同胞每天可以喝上纯净的水，造福人类，让全国人民每天喝上纯净的水源是我们不屑奋斗的目标。

4 CAI的具体设计内容

4.1 设计首页

图3为CAI的动画首页。动画首页的背景采用了一台反渗透设备和清澈见底的水域组成，代表了只要反渗透设备经过的地方都是清澈见底的纯净水，富有健康之感和充满希望，以成就和无限的希望促使全体员工不懈努力和工作热情。

图3 CAI的动画首页

4.2 框架及图标的设计

这一部分为设计的重点，难点所在，就是所谓的“设计程序”所有的页面显示都是它的表现，它让设计和装配制造变得耳目一新，如图4和图5所示。

图4 框架及图标的设计

图5 框架及图标的设计

4.3 主页面设计

CAI主页面效果设计，背景采用了本部分的体统图片和清澈见底的水域组成，代表了只要反渗透设备经过的地方都是清澈见底的纯净水。包括文字的编辑、图片载入等在此设计。

5 设计装配学CAI主要图标的介绍

在设计本CAI时，充分利用了Authorware的可视化图标流程编辑方式来设计它的框架。例如交互功能模块不可缺少，下面就具体来论述交互功能模块，此外还有框架图标、擦除图标、等待图标。

5.1 交互功能模块的实现

按钮交互：设计反渗透、纳滤CAI时按钮交互采用一种交互形式。

热字交互：设计反渗透、纳滤CAI时热字实现主页面到图象页面之间的跳转。

热区交互：设计反渗透、纳滤CAI时设置就是采用热区交互。

5.2 评价及结束语

CAI设计内容全面，多媒体素材丰富，很好的将计算机辅助教学运用到设计装配一起化的过程中，设计指导装配时，设计者为老师身份，装配者为学生身份，当装配者反映问题时，设计者为学生身份，装配者为老师身份。同时，还运用了不同的设计方案，将计算机辅助教学运用到枯燥无味的工程项目中，加强了上班的兴趣，提高了制造业的效率和质量。