基于API 規(guī)范的組合梁構(gòu)件預套料軟件開發(fā)

衛(wèi)旭敏，張 強，張傳榮，陳 程，杜洋洋，陳懷琪

[1.中海福陸重工有限公司，廣東 珠海 519050;2.海洋石油工程(珠海)有限公司，廣東 珠海 519050]

基于API規(guī)范的組合梁構(gòu)件預套料軟件開發(fā)

衛(wèi)旭敏1，張 強1，張傳榮1，陳 程2，杜洋洋2，陳懷琪1

[1.中海福陸重工有限公司，廣東 珠海 519050;2.海洋石油工程(珠海)有限公司，廣東 珠海 519050]

基于美國石油學會(API) 規(guī)范對組合梁預制的要求和Visual Basic(VB) 編程語言，通過型鋼排版原理構(gòu)建組合梁排版算法模型，編寫完成了一套集合材料估算和套料校核的軟件BYMAX 1.0。該軟件主要功能分為兩部分，第一部分可以對組合梁的采辦用量進行估算，實現(xiàn)采辦過程的標準化;第二部分在AutoCAD二次開發(fā)的基礎(chǔ)之上構(gòu)建預套料模塊，并通過生成的套料排版圖實現(xiàn)對第一部分估算結(jié)果的校核，保證采辦工作的準確性，提高文件校核工作的效率。

海洋工程；管理信息系統(tǒng)；材料管理；二次開發(fā)；預套料

0 引 言

組合梁形式是海洋工程組塊平臺常見的一種結(jié)構(gòu)形式。在結(jié)構(gòu)設計中，該結(jié)構(gòu)形式鋼板用量較高，多以主梁形式呈現(xiàn)，是工程項目預制的一個主體內(nèi)容。當前，多數(shù)海洋工程生產(chǎn)企業(yè)在組合梁采辦用量估算中都缺乏一套標準化的做法。目前針對于組合梁形式的套料以及采辦工作的研究較少，以工藝研究為主，對于管理和預制方面的研究尚處于初級階段[1]。海洋石油工程(青島)公司通過制作排版圖進行材料估算。學思軟件公司基于SigmaNest開發(fā)了矩形零件套料算法。這些研究和方法均在一定程度上解決了組合梁構(gòu)件材料估算的問題。但傳統(tǒng)的處理方式以人員的經(jīng)驗為基礎(chǔ)，通過繁瑣的排版圖形式進行評估。該工作方式效率不足，材料估算優(yōu)化度有待提高。因此，一套智能化的預套料軟件對于組合梁構(gòu)件的處理具有積極的意義。

本文以組合梁套料原理為基礎(chǔ)，在美國石油學會(API)規(guī)范要求的基礎(chǔ)上設計了一套針對組合梁腹板和翼板的排序模型，并利用差分邏輯對排序模型進行切分而獲得排版數(shù)據(jù)。在軟件中加入套料模塊，通過調(diào)用AutoCAD，將套料的結(jié)果顯示在模型空間內(nèi)，并對桿件進行自動編號和分類，便于工程人員對料單數(shù)據(jù)進行審核。

1 功能設計及輸入端設置

編寫的軟件名為BYMAX 1.0，其設計思路建立在Visual Basic (VB) 6.0強大的界面設計能力和后臺良好的數(shù)據(jù)算法邏輯能力的基礎(chǔ)上，調(diào)用了EXCEL和AutoCAD兩個軟件分別承擔數(shù)據(jù)呈現(xiàn)和套料圖展現(xiàn)的功能。內(nèi)置算法模型采用型鋼套料的原理進行設計，在獲取輸入數(shù)據(jù)后，自動生成估算結(jié)果。另一方面，AutoCAD將調(diào)用數(shù)據(jù)并自動生成排版圖，給出零件號得到套料結(jié)果。最后，將兩者結(jié)果進行數(shù)據(jù)比對，滿足要求則輸出采辦文件。具體的設計邏輯如圖1所示。

圖1 軟件設計邏輯Fig.1 Design logic

軟件輸入端構(gòu)建了與TEKLA的料單輸出接口，可基于三維模型輸出NC文件導入BYMAX 1.0軟件。同時，在沒有構(gòu)建模型的情況下，依然可以通過EXCEL數(shù)據(jù)文本輸入完成輸入端的構(gòu)建。此外，設計了鋼板購買的區(qū)域范圍，可以針對不同采購商的生產(chǎn)能力進行參數(shù)修改。默認情況為多數(shù)采購情況的數(shù)據(jù)。界面設計如圖2所示。

圖2 軟件操作界面Fig. 2 Software interface

以某批次組合梁采辦需求為例，以數(shù)據(jù)表形式完成輸入端數(shù)據(jù)導入。具體的數(shù)據(jù)表如圖3所示。

圖3 某批次組合梁數(shù)據(jù)輸入表Fig.3 Example of input sheets

2 算法模型

2.1 套料模型原理

采用型鋼套料模型的基本原理[2]，將組合梁的翼板及腹板等價為型鋼單元，通過翼板和腹板進行分類套排。其基本原理如下。

對于腹板情況，同一組合梁規(guī)格的腹板寬度均一致，長度最大取L，各組合梁腹板的所有長度數(shù)據(jù)依次為L1，L2，…，Ln。將L1，L2，…，Ln求和，Lsum=L1+L2+…+Lx，當Lsum>L時，跳過該Lx數(shù)據(jù)，將Lx后的數(shù)據(jù)加入到Lsum中。類似進行排除。只要加入的長度數(shù)據(jù)使得Lsum>L則跳過該數(shù)據(jù)，將下一個數(shù)據(jù)加入Lsum中，直到循環(huán)將所有的數(shù)據(jù)篩選完畢。一個求和循環(huán)完成后，將其值歸值到一個數(shù)列進行保存，同時其中的長度數(shù)據(jù)元素全部歸零，下一次循環(huán)將跳過已經(jīng)歸零的長度數(shù)據(jù)。一次次循環(huán)之后，直到所有的數(shù)據(jù)歸零，即結(jié)束算法。組合梁翼緣板同樣為等寬度長條，其排版原理類似。同時，考慮單根組合梁分為上下翼緣板，即其數(shù)量將做2倍處理。

2.2 代碼分析

組合梁排版模型的構(gòu)建包括兩個步驟。第一步，基于型鋼的排版原理和滿足API規(guī)范要求的組合梁信息，先對翼板或者腹板設置一個固定的長度限額來進行初步的組合拼接，完成長度方向的排料。其代碼可以通過如下命令完成[3]：

For H = 1 To P

sum = 0

hh = 0

If xlSheet.Cells(H + 1, n + 7) > 0 Then

’數(shù)據(jù)大于零則進入循環(huán)

G = G + 1

For l = 1 To P

sum = sum + xlSheet.Cells(l + 1, n + 7)

If sum >Lmax - sur Then ’拼接總和超出則扣除這一數(shù)據(jù)

sum = sum - xlSheet.Cells(l + 1, n + 7)

Else

If sum > 0 And xlSheet.Cells(l + 1, n + 7) <> 0 Then

hh = hh + 1

xlBook.Worksheets(3).Cells(hh + 20 * (n - 1), G) = sum

End If

xlSheet.Cells(l + 1, n + 7) = 0 ’歸零將該數(shù)據(jù)劃出循環(huán)

End If

Next

xlSheet.Cells(G + 100, n + 7) = sum

Select Case sum ’差分邏輯通過一個select選擇對預排版進行分類

Case Is < mur

mm = mm + 1

L3(mm) = mur

Case Is < = 8000

mm = mm + 1

L3(mm) = sum

Case Is < = 10000

nn = nn + 1

L4(nn) = sum

Case Is < = Lmax - sur

kk = kk + 1

L5(kk) = sum

End Select

End If

Next

第二步，在寬度方向上，根據(jù)輸入端的設計值，進行寬度區(qū)域割分，獲得寬度的劃分數(shù)據(jù)。

W2 = mm * W(n) ’W(n)為寬度方向的劃分值

Select Case W2

Case Is > M(n) ’M(n)為單個件的高度

B = W2 Mod M(n)

P1 = (W2 - B) / M(n)

If B < miur Then ’miur為寬度最小設定值

S2 = miur

Else

S2 = B + xur

End If

Case Is > = miur

S2 = W2 + xur

Case Else

S2 = miur

End Select

3 結(jié)果輸出

結(jié)果輸出分為兩個部分：第一部分是采辦料單文件自動生成；第二部分是套料圖輸出。第一部分的輸出結(jié)果通過套料圖進行校核，以便確認料單結(jié)果是否滿足要求。經(jīng)過項目的實踐運用，第二部分的校核功能與料單結(jié)果均可以保持一致性，因此實際上第一部分的料單可直接用于采辦流程。第二部分的套料結(jié)果可作為輔助的文件給予校核人員參閱，并快速下達提交版本的正式文件，加快了采辦文件的提交速度。

3.1 采辦文件輸出

通過內(nèi)置算法模型以及輸入端數(shù)據(jù)獲得了初步的材料采辦數(shù)據(jù)結(jié)果。初步結(jié)果仍需要進行進一步的轉(zhuǎn)移處理，以達到工程文件版式的要求。本文以本公司的料單文件為模板做出最后的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)。該批次的最終采辦輸出數(shù)據(jù)結(jié)果[4]如圖4所示(以16 mm厚度和DH36材質(zhì)采辦結(jié)果為例)。

圖4 組合梁數(shù)據(jù)輸出Fig.4 Example of output sheets

3.2 套料圖校核

通過在VB中調(diào)用AutoCAD[5]，將計算中的數(shù)據(jù)遞歸到CAD中，并進行繪圖，得到排版的最終結(jié)果，完成所有材質(zhì)和厚度的鋼板套料過程。在CAD中通過布局來對各類采辦鋼板進行區(qū)分，方便校核人員進行查閱。圖5是本次輸出結(jié)果的一類型鋼板套料圖的展示。經(jīng)過與EXCEL中的輸出數(shù)據(jù)比對，發(fā)現(xiàn)結(jié)果滿足要求。

圖5 某批次組合梁套料示意圖Fig.5 Example of nesting drawing

4 結(jié) 語

本文以滿足API規(guī)范的組合梁采辦套料為研究對象，通過構(gòu)建排版模型并基于VB語言來實現(xiàn)算法，對組合梁的用料采辦進行計算分析，得到采辦用料的清單。該清單經(jīng)過CAD套料圖進行校核，保證材料采辦的合理性和準確性。編寫的BYMAX 1.0能夠有效解決組合梁采辦人工用時長、采辦數(shù)據(jù)不夠精準等問題，且能夠快速準確地完成工程文件的制作并加快料單下放的流程進度，有利于工程項目的有序推進，實現(xiàn)了采辦信息化的要求。同時，相較于傳統(tǒng)做法，該方法為加工設計組合梁采辦設計提供了一套標準化的操作方法。在工程項目的實踐中，呈現(xiàn)出設計文件制作簡單高效、校核環(huán)節(jié)快速省時的特點。此外，由于合理的采辦量控制和準確的文檔編輯，該工作對于進度和成本控制也具有積極的意義。

[1] American Petroleum Institute. API RP-582. Welding guidelines[S]. 2009.

[2] 龍哲. 板材自動套料算法研究的現(xiàn)狀及應用實例[J]. 造船技術(shù), 2008(1): 16.

[3] Stephens R. Visual Basic 2008編程參考手冊[M]. 北京：清華大學出版社，2009.

[4] 單振清. 基于VB的動態(tài)報表技術(shù)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應用, 2009(1): 12.

[5] 王艷慧, 曹紅杰, 張學莊. 基于VB的AutoCAD二次開發(fā)[J]. 四川測繪，2000, 23(3)：116.

SoftwareDevelopmentofPre-NestingforCompositeBeam-SteelBasedonAPIStandards

WEI Xu-ming1, ZHANG Qiang1, ZHANG Chuan-rong1, CHEN Cheng2, DU Yang-yang2, CHEN Huai-qi1

[1.COOEC-FLUORHeavyIndustriesCo.,Ltd.,Zhuhai,Guangdong519050,China;2.OffshoreOilEngineering(Zhuhai)Co.,Ltd.,Zhuhai,Guangdong519050,China]

Based on the requirements from American Petroleum Institute (API) standards and a theory of pre-nesting for section steel, a calculation model of pre-nesting for composite beam-steel is given by the Visual Basic (VB) computer language. The software of purchase and pre-nesting is then developed, which is named BYMAX 1.0. The main functions can be summarized as below. The first part is to calculate the size and number of steel plates with a smart and high-speed process. And the second part is to check the results and to show the nesting pictures by calling AutoCAD. This part can guarantee the accuracy of the previously obtained results.

ocean engineering; management information system; materials management; secondary development; pre-nesting

2016-09-25

衛(wèi)旭敏(1986—)，男，工程師，主要從事海洋工程建造技術(shù)方面的研究。

TU391

A

2095-7297(2016)06-0389-04