管道空視圖焊點自動創建及預制口和安裝口的智能判斷

梁亞棟，李 凱，劉三軍，劉國棟

(中國五環工程有限公司，湖北 武漢 430223)

在PDMS三維管道設計完成后，可以抽出管道空視圖(見圖1)及管道材料信息空視圖(見圖2)中的焊縫，沒有區分哪些焊縫可以提前預制，哪些焊縫用于后期安裝。材料列表只給出了預制的材料和安裝材料信息，沒有更進一步地區分哪些材料可以在工廠預制，哪些材料需要現場安裝。當前，很多化工類項目都采用EPC總承包管理模式，按照項目的關鍵線路計劃，管道的施工安裝對項目的按期完工具有重要影響。因此，如果能夠根據工程進度的需要，合理安排管道材料按期到達現場，并在施工圖上自動標注出預制口和安裝口，開展管道預制工作，將會有效保證管道安裝工作的按期完成。

目前，對于某公司完成的空視圖，施工單位需要結合每張圖，根據以往項目的經驗，對空視圖上的焊點進行判斷，采用手工統計的方式，既費時又費力。本文主要結合某公司完成的EPC項目管道焊接施工數據，通過數據分析，總結出相關的規則，自主開發出基于PDMS三維設計平臺的一款軟件。該軟件能批量判斷管道空視圖上的焊點哪些為預制口、安裝口，進而通過這些數據衍生，為空視圖上的管道材料分類，區分哪些為可以提前預制的材料，哪些為后期安裝的材料，與材料管理軟件系統進行有效結合，實現管道材料的精細化管理，為項目管道施工提供信息化數據支撐。

1 對某項目焊接記錄數據的分析

結合某項目焊接記錄數據，組織設計人員和施工技術人員對施工焊接記錄數據進行分析(見表1、表2),結合現場管道施工焊接的經驗，初步總結得出空視圖焊縫劃分預制口和安裝口的原則，交給軟件開發人員。

表1 施工數據記錄表(部分1)

表2 施工數據記錄表(部分2)

軟件開發人員結合計算機編程的可行性對劃分原則進行具體分析，與施工技術人員進行反復溝通和修正，形成符合計算機編程可行性的最終原則，如下描述：

“管道在裝置交界處的第一個焊口為安裝口，以便于分界處的管道對口;預制的管道不能過長(<12m)(不銹鋼管供貨長度按6m考慮，碳鋼合金鋼管按8m或是9m考慮),以便于運輸;穿越兩層樓面的直管段應預留安裝口”等共計15條規則。

根據規則，整理出程序邏輯圖(見圖3)，進而開發成軟件。將規則按照其執行過程分為豎向規則和環向規則，先用豎向規則確定單個管件的焊縫型式，再用環形規則對整個管系進行分析，修正個別焊縫型式,以適應管系要求。

圖3 程序邏輯圖

2 預制口和安裝口智能判斷軟件開發及使用

因為焊縫的區分比較復雜，其中涉及到多個材質區分、設備類型區分、管道界區區分等在設計過程中定義復雜多變的因素，采用正則表達式去處理這些配置信息是一種非常好的方式(見圖4)。

圖4 采用正則表達式處理的配置信息

在軟件開發時，充分結合PDMS現有功能，對PDMS各模塊做如下配置及操作。

2.1 Paragon模塊配置

元件庫中新建元件類，元件的外形即為PDMS中顯示的焊縫外形。新增兩個描述，分別對應預制口和安裝口的描述。新建/WELD等級，在DESIGN模塊新增焊縫時，所有焊縫全指向新建的這個等級(見圖5)。

圖5 PDMS焊縫等級(部分)

采用/WELD等級增加的焊點會存在如下缺點：每經過一個焊點，均涉及一次等級切換，這就可能導致空視圖中一根管道里面出現很多材質分界標注。

有兩種方法可解決這個問題：一是設置等級分界(SPECBREAK)級別為BRAN，這樣就不會標注同一個branch內的等級分界;另外一種是在每一個管道等級中加入WELD，所有管道焊縫都指向自己的管道等級。

2.2 Isodraft模塊配置

進入Isodraft模塊，設置空視圖配置文件，增加焊縫顯示信息(見圖6)。

圖6 option文件設置

2.3 Design模塊操作

將已經開發完成的程序保存到pmllib目錄下，使用設置的命令調出工具界面(見圖7)。

圖7 軟件主界面

通過ADD、REMOVE按鈕添加需要設置焊縫的管道，點擊CONTROL/CREATE開始添加焊縫。圖8為軟件正在為管道添加焊縫時的進度顯示，通常需要40 min左右完成一個中等裝置的管道焊縫添加工作。

圖8 軟件運行界面

通過操作，可以將某個層次下的所有焊點輸出到EXCEL中，施工相關專業人員檢查所有焊點，在表格里進行修改完成后，再將表格重新導入PDMS。

3 對智能劃分軟件生成數據的測試

焊縫添加完成后，可以標記所有焊縫信息，用于測試分析，以下圖形是軟件生成的焊縫標記圖。

3.1 幾種工況管道焊縫標記圖

圖9中，20、21、23、24號焊縫穿過樓板管道增加焊縫，設置為安裝口，圖中F.W表示現場安裝口，S.W表示預制焊接口。

圖9 穿樓板管道焊縫標記圖

圖10中，15、23、33、37號焊縫位于不同平面管道，設置為安裝口。

圖10 跨平面管道焊縫標記圖

圖11中，11、12、13 號焊縫為長管道焊縫，設置為安裝口。

圖11 長管道焊縫標記圖

3.2 添加焊縫管道空視圖示例

帶焊縫信息管道空視圖(局部)見圖12。

圖12 帶焊縫信息管道空視圖(局部)

3.3 實際預制焊縫數據與軟件生成數據比對

該裝置現場實際預制焊縫數據統計見表3。軟件生成預制焊縫數據統計見表4。

表3 現場實際焊縫數據統計表

表4 軟件生成焊縫數據統計

對比兩個表格，有一定的差異性，造成這些差異的原因主要有三方面:一是軟件采用的劃分原則不盡全面；二是現場人員判斷和統計焊點存在一定的失誤；三是焊縫的類型判斷從某種意義上說并沒有絕對的對錯，只有合理性差異。

4 有關預制材料和安裝材料的分析

通過管件的焊縫信息，可以將管件區分為預制材料和現場安裝材料，將預制材料和現場安裝材料單獨列出，導入材料管理系統，用于材料請購和催交；同時，將導出的材料輸入到PCMS(Piping Construction Manage System)中，用于后期管道預制和安裝工作的開展，真正實現管道材料從設計、采購到施工的精細化管理。

5 結語

經過該軟件的開發，能夠在設計階段將空視圖中的焊接口標注為預制口和安裝口，為后期管道施工預制工作的開展創造好條件，減少了施工技術人員手工統計預制口和安裝口的工作量，提高了工效；并對空視圖中的材料標注了預制材料和安裝材料，能夠有效對EPC項目的管道材料實現精細化管理，保證現場施工的有序開展。