基于API 规范的组合梁构件预套料软件开发

卫旭敏，张 强，张传荣，陈 程，杜洋洋，陈怀琪

[1.中海福陆重工有限公司，广东 珠海 519050;2.海洋石油工程(珠海)有限公司，广东 珠海 519050]

基于API规范的组合梁构件预套料软件开发

卫旭敏1，张 强1，张传荣1，陈 程2，杜洋洋2，陈怀琪1

[1.中海福陆重工有限公司，广东 珠海 519050;2.海洋石油工程(珠海)有限公司，广东 珠海 519050]

基于美国石油学会(API) 规范对组合梁预制的要求和Visual Basic(VB) 编程语言，通过型钢排版原理构建组合梁排版算法模型，编写完成了一套集合材料估算和套料校核的软件BYMAX 1.0。该软件主要功能分为两部分，第一部分可以对组合梁的采办用量进行估算，实现采办过程的标准化;第二部分在AutoCAD二次开发的基础之上构建预套料模块，并通过生成的套料排版图实现对第一部分估算结果的校核，保证采办工作的准确性，提高文件校核工作的效率。

海洋工程；管理信息系统；材料管理；二次开发；预套料

0 引 言

组合梁形式是海洋工程组块平台常见的一种结构形式。在结构设计中，该结构形式钢板用量较高，多以主梁形式呈现，是工程项目预制的一个主体内容。当前，多数海洋工程生产企业在组合梁采办用量估算中都缺乏一套标准化的做法。目前针对于组合梁形式的套料以及采办工作的研究较少，以工艺研究为主，对于管理和预制方面的研究尚处于初级阶段[1]。海洋石油工程(青岛)公司通过制作排版图进行材料估算。学思软件公司基于SigmaNest开发了矩形零件套料算法。这些研究和方法均在一定程度上解决了组合梁构件材料估算的问题。但传统的处理方式以人员的经验为基础，通过繁琐的排版图形式进行评估。该工作方式效率不足，材料估算优化度有待提高。因此，一套智能化的预套料软件对于组合梁构件的处理具有积极的意义。

本文以组合梁套料原理为基础，在美国石油学会(API)规范要求的基础上设计了一套针对组合梁腹板和翼板的排序模型，并利用差分逻辑对排序模型进行切分而获得排版数据。在软件中加入套料模块，通过调用AutoCAD，将套料的结果显示在模型空间内，并对杆件进行自动编号和分类，便于工程人员对料单数据进行审核。

1 功能设计及输入端设置

编写的软件名为BYMAX 1.0，其设计思路建立在Visual Basic (VB) 6.0强大的界面设计能力和后台良好的数据算法逻辑能力的基础上，调用了EXCEL和AutoCAD两个软件分别承担数据呈现和套料图展现的功能。内置算法模型采用型钢套料的原理进行设计，在获取输入数据后，自动生成估算结果。另一方面，AutoCAD将调用数据并自动生成排版图，给出零件号得到套料结果。最后，将两者结果进行数据比对，满足要求则输出采办文件。具体的设计逻辑如图1所示。

图1 软件设计逻辑Fig.1 Design logic

软件输入端构建了与TEKLA的料单输出接口，可基于三维模型输出NC文件导入BYMAX 1.0软件。同时，在没有构建模型的情况下，依然可以通过EXCEL数据文本输入完成输入端的构建。此外，设计了钢板购买的区域范围，可以针对不同采购商的生产能力进行参数修改。默认情况为多数采购情况的数据。界面设计如图2所示。

图2 软件操作界面Fig. 2 Software interface

以某批次组合梁采办需求为例，以数据表形式完成输入端数据导入。具体的数据表如图3所示。

图3 某批次组合梁数据输入表Fig.3 Example of input sheets

2 算法模型

2.1 套料模型原理

采用型钢套料模型的基本原理[2]，将组合梁的翼板及腹板等价为型钢单元，通过翼板和腹板进行分类套排。其基本原理如下。

对于腹板情况，同一组合梁规格的腹板宽度均一致，长度最大取L，各组合梁腹板的所有长度数据依次为L1，L2，…，Ln。将L1，L2，…，Ln求和，Lsum=L1+L2+…+Lx，当Lsum>L时，跳过该Lx数据，将Lx后的数据加入到Lsum中。类似进行排除。只要加入的长度数据使得Lsum>L则跳过该数据，将下一个数据加入Lsum中，直到循环将所有的数据筛选完毕。一个求和循环完成后，将其值归值到一个数列进行保存，同时其中的长度数据元素全部归零，下一次循环将跳过已经归零的长度数据。一次次循环之后，直到所有的数据归零，即结束算法。组合梁翼缘板同样为等宽度长条，其排版原理类似。同时，考虑单根组合梁分为上下翼缘板，即其数量将做2倍处理。

2.2 代码分析

组合梁排版模型的构建包括两个步骤。第一步，基于型钢的排版原理和满足API规范要求的组合梁信息，先对翼板或者腹板设置一个固定的长度限额来进行初步的组合拼接，完成长度方向的排料。其代码可以通过如下命令完成[3]：

For H = 1 To P

sum = 0

hh = 0

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

’数据大于零则进入循环

G = G + 1

For l = 1 To P

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

If sum >Lmax - sur Then ’拼接总和超出则扣除这一数据

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 ’归零将该数据划出循环

End If

Next

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

Select Case sum ’差分逻辑通过一个select选择对预排版进行分类

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，在宽度方向上，根据输入端的设计值，进行宽度区域割分，获得宽度的划分数据。

W2 = mm * W(n) ’W(n)为宽度方向的划分值

Select Case W2

Case Is > M(n) ’M(n)为单个件的高度

B = W2 Mod M(n)

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

If B < miur Then ’miur为宽度最小设定值

S2 = miur

Else

S2 = B + xur

End If

Case Is > = miur

S2 = W2 + xur

Case Else

S2 = miur

End Select

3 结果输出

结果输出分为两个部分：第一部分是采办料单文件自动生成；第二部分是套料图输出。第一部分的输出结果通过套料图进行校核，以便确认料单结果是否满足要求。经过项目的实践运用，第二部分的校核功能与料单结果均可以保持一致性，因此实际上第一部分的料单可直接用于采办流程。第二部分的套料结果可作为辅助的文件给予校核人员参阅，并快速下达提交版本的正式文件，加快了采办文件的提交速度。

3.1 采办文件输出

通过内置算法模型以及输入端数据获得了初步的材料采办数据结果。初步结果仍需要进行进一步的转移处理，以达到工程文件版式的要求。本文以本公司的料单文件为模板做出最后的数据呈现。该批次的最终采办输出数据结果[4]如图4所示(以16 mm厚度和DH36材质采办结果为例)。

图4 组合梁数据输出Fig.4 Example of output sheets

3.2 套料图校核

通过在VB中调用AutoCAD[5]，将计算中的数据递归到CAD中，并进行绘图，得到排版的最终结果，完成所有材质和厚度的钢板套料过程。在CAD中通过布局来对各类采办钢板进行区分，方便校核人员进行查阅。图5是本次输出结果的一类型钢板套料图的展示。经过与EXCEL中的输出数据比对，发现结果满足要求。

图5 某批次组合梁套料示意图Fig.5 Example of nesting drawing

4 结 语

本文以满足API规范的组合梁采办套料为研究对象，通过构建排版模型并基于VB语言来实现算法，对组合梁的用料采办进行计算分析，得到采办用料的清单。该清单经过CAD套料图进行校核，保证材料采办的合理性和准确性。编写的BYMAX 1.0能够有效解决组合梁采办人工用时长、采办数据不够精准等问题，且能够快速准确地完成工程文件的制作并加快料单下放的流程进度，有利于工程项目的有序推进，实现了采办信息化的要求。同时，相较于传统做法，该方法为加工设计组合梁采办设计提供了一套标准化的操作方法。在工程项目的实践中，呈现出设计文件制作简单高效、校核环节快速省时的特点。此外，由于合理的采办量控制和准确的文档编辑，该工作对于进度和成本控制也具有积极的意义。

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

[2] 龙哲. 板材自动套料算法研究的现状及应用实例[J]. 造船技术, 2008(1): 16.

[3] Stephens R. Visual Basic 2008编程参考手册[M]. 北京：清华大学出版社，2009.

[4] 单振清. 基于VB的动态报表技术[J]. 数字技术与应用, 2009(1): 12.

[5] 王艳慧, 曹红杰, 张学庄. 基于VB的AutoCAD二次开发[J]. 四川测绘，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

卫旭敏(1986—)，男，工程师，主要从事海洋工程建造技术方面的研究。

TU391

A

2095-7297(2016)06-0389-04