基于API 規范的組合梁構件預套料軟件開發

衛旭敏，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規范的組合梁構件預套料軟件開發

衛旭敏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，實現采辦過程的標準化;第二部分在AutoCAD二次開發的基礎之上構建預套料模塊，并通過生成的套料排版圖實現對第一部分估算結果的校核，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；材料管理；二次開發；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構形式。在結構設計中，該結構形式鋼板用量較高，多以主梁形式呈現，是工程項目預制的一個主體內容。當前，多數海洋工程生產企業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件材料估算的問題。但傳統的處理方式以人員的經驗為基礎，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件的處理具有積極的意義。

本文以組合梁套料原理為基礎，在美國石油學會(API)規范要求的基礎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據。在軟件中加入套料模塊，通過調用AutoCAD，將套料的結果顯示在模型空間內，并對桿件進行自動編號和分類，便于工程人員對料單數據進行審核。

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據算法邏輯能力的基礎上，調用了EXCEL和AutoCAD兩個軟件分別承擔數據呈現和套料圖展現的功能。內置算法模型采用型鋼套料的原理進行設計，在獲取輸入數據后，自動生成估算結果。另一方面，AutoCAD將調用數據并自動生成排版圖，給出零件號得到套料結果。最后，將兩者結果進行數據比對，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，在沒有構建模型的情況下，依然可以通過EXCEL數據文本輸入完成輸入端的構建。此外，設計了鋼板購買的區域范圍，可以針對不同采購商的生產能力進行參數修改。默認情況為多數采購情況的數據。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，以數據表形式完成輸入端數據導入。具體的數據表如圖3所示。

圖3 某批次組合梁數據輸入表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據依次為L1，L2，…，Ln。將L1，L2，…，Ln求和，Lsum=L1+L2+…+Lx，當Lsum>L時，跳過該Lx數據，將Lx后的數據加入到Lsum中。類似進行排除。只要加入的長度數據使得Lsum>L則跳過該數據，將下一個數據加入Lsum中，直到循環將所有的數據篩選完畢。一個求和循環完成后，將其值歸值到一個數列進行保存，同時其中的長度數據元素全部歸零，下一次循環將跳過已經歸零的長度數據。一次次循環之后，直到所有的數據歸零，即結束算法。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，即其數量將做2倍處理。

2.2 代碼分析

組合梁排版模型的構建包括兩個步驟。第一步，基于型鋼的排版原理和滿足API規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

’數據大于零則進入循環

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據

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 ’歸零將該數據劃出循環

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，根據輸入端的設計值，進行寬度區域割分，獲得寬度的劃分數據。

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 結果輸出

結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。第一部分的輸出結果通過套料圖進行校核，以便確認料單結果是否滿足要求。經過項目的實踐運用，第二部分的校核功能與料單結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

通過內置算法模型以及輸入端數據獲得了初步的材料采辦數據結果。初步結果仍需要進行進一步的轉移處理，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據呈現。該批次的最終采辦輸出數據結果[4]如圖4所示(以16 mm厚度和DH36材質采辦結果為例)。

圖4 組合梁數據輸出Fig.4 Example of output sheets

3.2 套料圖校核

通過在VB中調用AutoCAD[5]，將計算中的數據遞歸到CAD中，并進行繪圖，得到排版的最終結果，完成所有材質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分，方便校核人員進行查閱。圖5是本次輸出結果的一類型鋼板套料圖的展示。經過與EXCEL中的輸出數據比對，發現結果滿足要求。

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

4 結 語

本文以滿足API規范的組合梁采辦套料為研究對象，通過構建排版模型并基于VB語言來實現算法，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、采辦數據不夠精準等問題，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，實現了采辦信息化的要求。同時，相較于傳統做法，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，呈現出設計文件制作簡單高效、校核環節快速省時的特點。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狀及應用實例[J]. 造船技術, 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的動態報表技術[J]. 數字技術與應用, 2009(1): 12.

[5] 王艷慧, 曹紅杰, 張學莊. 基于VB的AutoCAD二次開發[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

衛旭敏(1986—)，男，工程師，主要從事海洋工程建造技術方面的研究。

TU391

A

2095-7297(2016)06-0389-04