受流程工业生产效率提升、操作安全保障与产业智能化转型的迫切需求驱动，管道及仪表流程图（P&ID）正从静态设计图纸，逐步演变为承载海量知识的动态载体，但由于P&ID数据非结构化程度高、符号信息密集、绘图规范风格不统一，其智能化数字化落地面临系统性难题，阻碍了图纸信息自动提取，形成了碎片化数据生态。随着计算机视觉、图神经网络、知识图谱和多模态大模型的发展，AI正推动P&ID从“可看”走向“可计算”：从识别符号、文本和连接管线，到重建工艺拓扑与控制逻辑，再到支撑自动审图、智能问答、危险与可操作性分析（HAZOP）、P&ID生成、三维建模和数字孪生。中国科学院大连化学物理研究所周吉彬副研究员和叶茂研究员在ENG. Chem. Eng.上发表综述，沿“感知-认知-应用”全技术路线，系统地梳理了人工智能驱动P&ID智能解析的现有技术体系，剖析了当前技术瓶颈，并展望了未来发展方向。

从图纸元素到工程知识：P&ID智能解析全流程

文章第二部分聚焦P&ID图纸底层数字化技术，搭建了 “图像预处理-元素识别-语义关联-拓扑重建” 的完整技术链路。首先介绍了P&ID图纸分区、符号/ 管线/文字三大基础组成与标准化建模思路；接着梳理了二值化、形态学、分块等各类图像预处理手段，解决扫描图纸失真、杂乱问题；然后分三大模块对比图形、文字、管线的传统算法与深度学习识别方案，涵盖目标检测、图像分割、Transformer、OCR、图神经网络等主流模型，分析了各方案适配场景与优劣；最后阐述了图文匹配、全局工艺拓扑重建技术，打通离散识别元件到连通可计算工艺图的关键环节，为上层语义推理、工程应用提供标准化结构化数据基础。

从结构化图纸到工程任务：P&ID智能应用拓展

本部分围绕结构化P&ID数据展开各类工程落地应用研究。首先介绍了基于P&ID构建知识图谱，依托知识图谱实现图纸自然语言问答、跨维度工艺语义推理；其次阐述了图纸自动校验体系，分层完成图形识别纠错、工程逻辑自查、行业安全规范合规检测，同时梳理了AI辅助HAZOP风险分析的相关研究；接着介绍P&ID生成技术，包括基于流程文本补全控制结构、从自然语言描述生成结构化P&ID，并总结 了“生成- 仿真-修正” 闭环的设计思路；最后说明P&ID作为数字孪生核心拓扑骨架，可支撑工厂仿真建模、故障智能处置、操作人员虚拟培训、能耗优化等运维场景，完整展示了结构化P&ID在化工设计、工程施工与生产运维全流程的实用价值。

从算法验证到工程可信：关键挑战与发展方向

当前AI赋能P&ID技术仍存在五大核心难题：一是工业图纸标注数据稀缺、符号长尾分布、跨图纸风格差异大，模型泛化能力不足；二是管线识别困难，局部图像信息难以推导完整物料流向和控制回路，视觉识别与化工工程逻辑存在断层；三是生成式模型输出仅为概率结果，无法天然满足物料衡算、安全联锁等硬性工程约束；四是现有模型多停留在图像表层匹配，缺少化工机理支撑的因果风险推理能力；五是企业数据孤岛且标准不统一、缺少人机协同闭环等产业集成壁垒。

针对前述各类瓶颈，作者提出了完整发展路径：感知层搭建多源工业数据集，采用自监督、少样本学习缓解数据短缺；认知层融合图神经网络与行业标准化本体，提升工艺拓扑重建可靠性；应用层构建 “生成 -仿真-人工校验” 闭环架构，结合知识图谱实现合规安全推理。作者指出， P&ID智能化是融合算法、化工标准与工业数据的系统性工程，依靠多学科协同可逐步实现成熟工业级智能系统，助力流程工业全生命周期的数字化升级。

图1.人工智能驱动的管道及仪表流程图智能解析形成的一套体系化“感知-认知-应用”技术路线图。

图2.P&ID典型组成要素，直观展示工艺设备、仪表阀门、实线物料管、虚线信号管、文本标注等基础绘图单元，阐明了 P&ID 底层语义构成。

图3.自动布线系统中的管线拓扑集构建流程与最优管道路径设计算法。

（来源：EngineeringJournals微信公众号）

相关论文信息：https://journal.hep.com.cn/fcse/EN/10.1007/s11705-026-2685-z