衛(wèi)旭敏，張 強(qiáng)，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(yù)套料軟件開(kāi)發(fā)

衛(wèi)旭敏1，張 強(qiáng)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(guó)石油學(xué)會(huì)(API) 規(guī)范對(duì)組合梁預(yù)制的要求和Visual Basic(VB) 編程語(yǔ)言，通過(guò)型鋼排版原理構(gòu)建組合梁排版算法模型，編寫(xiě)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(duì)組合梁的采辦用量進(jìn)行估算，實(shí)現(xiàn)采辦過(guò)程的標(biāo)準(zhǔn)化;第二部分在AutoCAD二次開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)之上構(gòu)建預(yù)套料模塊，并通過(guò)生成的套料排版圖實(shí)現(xiàn)對(duì)第一部分估算結(jié)果的校核，保證采辦工作的準(zhǔn)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(kāi)發(fā)；預(yù)套料

0 引 言

組合梁形式是海洋工程組塊平臺(tái)常見(jiàn)的一種結(jié)構(gòu)形式。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(xiàng)目預(yù)制的一個(gè)主體內(nèi)容。當(dāng)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(biāo)準(zhǔn)化的做法。目前針對(duì)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(duì)于管理和預(yù)制方面的研究尚處于初級(jí)階段[1]。海洋石油工程(青島)公司通過(guò)制作排版圖進(jìn)行材料估算。學(xué)思軟件公司基于SigmaNest開(kāi)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(wèn)題。但傳統(tǒng)的處理方式以人員的經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)，通過(guò)繁瑣的排版圖形式進(jìn)行評(píng)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(yù)套料軟件對(duì)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(guó)石油學(xué)會(huì)(API)規(guī)范要求的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了一套針對(duì)組合梁腹板和翼板的排序模型，并利用差分邏輯對(duì)排序模型進(jìn)行切分而獲得排版數(shù)據(jù)。在軟件中加入套料模塊，通過(guò)調(diào)用AutoCAD，將套料的結(jié)果顯示在模型空間內(nèi)，并對(duì)桿件進(jìn)行自動(dòng)編號(hào)和分類，便于工程人員對(duì)料單數(shù)據(jù)進(jìn)行審核。

1 功能設(shè)計(jì)及輸入端設(shè)置

編寫(xiě)的軟件名為BYMAX 1.0，其設(shè)計(jì)思路建立在Visual Basic (VB) 6.0強(qiáng)大的界面設(shè)計(jì)能力和后臺(tái)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(gè)軟件分別承擔(dān)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(jìn)行設(shè)計(jì)，在獲取輸入數(shù)據(jù)后，自動(dòng)生成估算結(jié)果。另一方面，AutoCAD將調(diào)用數(shù)據(jù)并自動(dòng)生成排版圖，給出零件號(hào)得到套料結(jié)果。最后，將兩者結(jié)果進(jìn)行數(shù)據(jù)比對(duì)，滿足要求則輸出采辦文件。具體的設(shè)計(jì)邏輯如圖1所示。

圖1 軟件設(shè)計(jì)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(dǎo)入BYMAX 1.0軟件。同時(shí)，在沒(méi)有構(gòu)建模型的情況下，依然可以通過(guò)EXCEL數(shù)據(jù)文本輸入完成輸入端的構(gòu)建。此外，設(shè)計(jì)了鋼板購(gòu)買的區(qū)域范圍，可以針對(duì)不同采購(gòu)商的生產(chǎn)能力進(jìn)行參數(shù)修改。默認(rèn)情況為多數(shù)采購(gòu)情況的數(shù)據(jù)。界面設(shè)計(jì)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(dǎo)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(jià)為型鋼單元，通過(guò)翼板和腹板進(jìn)行分類套排。其基本原理如下。

對(duì)于腹板情況，同一組合梁規(guī)格的腹板寬度均一致，長(zhǎng)度最大取L，各組合梁腹板的所有長(zhǎng)度數(shù)據(jù)依次為L(zhǎng)1，L2，…，Ln。將L1，L2，…，Ln求和，Lsum=L1+L2+…+Lx，當(dāng)Lsum>L時(shí)，跳過(guò)該Lx數(shù)據(jù)，將Lx后的數(shù)據(jù)加入到Lsum中。類似進(jìn)行排除。只要加入的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)使得Lsum>L則跳過(guò)該數(shù)據(jù)，將下一個(gè)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(gè)求和循環(huán)完成后，將其值歸值到一個(gè)數(shù)列進(jìn)行保存，同時(shí)其中的長(zhǎng)度數(shù)據(jù)元素全部歸零，下一次循環(huán)將跳過(guò)已經(jīng)歸零的長(zhǎng)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(zhǎng)條，其排版原理類似。同時(shí)，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(gè)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(duì)翼板或者腹板設(shè)置一個(gè)固定的長(zhǎng)度限額來(lái)進(jìn)行初步的組合拼接，完成長(zhǎng)度方向的排料。其代碼可以通過(guò)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(jìn)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(guò)一個(gè)select選擇對(duì)預(yù)排版進(jìn)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(shè)計(jì)值，進(jìn)行寬度區(qū)域割分，獲得寬度的劃分?jǐn)?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(gè)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(shè)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(gè)部分：第一部分是采辦料單文件自動(dòng)生成；第二部分是套料圖輸出。第一部分的輸出結(jié)果通過(guò)套料圖進(jìn)行校核，以便確認(rèn)料單結(jié)果是否滿足要求。經(jīng)過(guò)項(xiàng)目的實(shí)踐運(yùn)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(shí)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(dá)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(guò)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(jìn)行進(jìn)一步的轉(zhuǎn)移處理，以達(dá)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(guò)在VB中調(diào)用AutoCAD[5]，將計(jì)算中的數(shù)據(jù)遞歸到CAD中，并進(jìn)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(guò)程。在CAD中通過(guò)布局來(lái)對(duì)各類采辦鋼板進(jìn)行區(qū)分，方便校核人員進(jìn)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(guò)與EXCEL中的輸出數(shù)據(jù)比對(duì)，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(yǔ)

本文以滿足API規(guī)范的組合梁采辦套料為研究對(duì)象，通過(guò)構(gòu)建排版模型并基于VB語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)算法，對(duì)組合梁的用料采辦進(jìn)行計(jì)算分析，得到采辦用料的清單。該清單經(jīng)過(guò)CAD套料圖進(jìn)行校核，保證材料采辦的合理性和準(zhǔn)確性。編寫(xiě)的BYMAX 1.0能夠有效解決組合梁采辦人工用時(shí)長(zhǎng)、采辦數(shù)據(jù)不夠精準(zhǔn)等問(wèn)題，且能夠快速準(zhǔn)確地完成工程文件的制作并加快料單下放的流程進(jìn)度，有利于工程項(xiàng)目的有序推進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了采辦信息化的要求。同時(shí)，相較于傳統(tǒng)做法，該方法為加工設(shè)計(jì)組合梁采辦設(shè)計(jì)提供了一套標(biāo)準(zhǔn)化的操作方法。在工程項(xiàng)目的實(shí)踐中，呈現(xiàn)出設(shè)計(jì)文件制作簡(jiǎn)單高效、校核環(huán)節(jié)快速省時(shí)的特點(diǎn)。此外，由于合理的采辦量控制和準(zhǔn)確的文檔編輯，該工作對(duì)于進(jìn)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(dòng)套料算法研究的現(xiàn)狀及應(yīng)用實(shí)例[J]. 造船技術(shù), 2008(1): 16.

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

[4] 單振清. 基于VB的動(dòng)態(tài)報(bào)表技術(shù)[J]. 數(shù)字技術(shù)與應(yīng)用, 2009(1): 12.

[5] 王艷慧, 曹紅杰, 張學(xué)莊. 基于VB的AutoCAD二次開(kāi)發(fā)[J]. 四川測(cè)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