基于PCMS系统结构专业材料预测的应用研究

吴 涛，曹纪慧，沈 彬，田 真，石 海

（海洋石油工程（青岛）有限公司，山东 青岛 266520）

引言

PCMS（Project Construction Management System）是一个多软件集成系统。系统由两部分组成，一部分是美国Intergraph公司旗下的Smart Yard产品，该产品提供了用于生产管理的软件SPC、数据中心SPF和材料管理软件SPM。该软件支持系统管理员高度定制，以符合不同公司的业务灵活、多样的管理。另一部分是海洋石油工程（青岛）有限公司PCMS实施团队自主开发的推广应用软件，数据处理或者数据导入脚本和数据可视化网站，主要目的是为系统集成、数据展示和推广应用。

MDS为海上油气处理平台的多专业支架，此支架需要预制，原材料为钢板或型钢，需要在加工设计阶段套料，施工阶段进行下料，预制而成。由于在本项目中MDS安装与否将制约管线，电仪的安装，因此在业主材料供货不及时的情况下，对MDS的原材料进行预测，提供MDS可预制清单成为亟需解决的问题。MDS材料预测属于结构专业中复杂的材料预测问题，具有一定代表性，本文所提供的应用案例也可为后续其他结构专业材料预测的问题解决过程中提供思路。

1 应用方案

生产管理系统数据采集的核心是工作包的创建、材料预测和工作量反馈，不同施工阶段有不同种类的工作包。本案例涉及下料和预制两类工作包。工作包中工作量信息由加工设计数据整理后导入，材料信息由材料到货数据整理后导入。

1.1 加工设计数据导入

加工设计数据即两个工作阶段所需的材料需求清单。下料阶段的材料清单中一条记录为一张钢板或者一根型钢，由多个属性描述系统运行所需要的信息。下料阶段的加工数据格式如表1所示。

表1 下料加工设计数据

预制阶段的材料清单中一条记录为下料后具有独立编号的杆件，由多个属性描述系统运行所需要的信息。预制阶段的加工数据格式如表2所示。

表2 预制加工设计数据

在Excel模板完成数据整理后，使用加设数据导入脚本处理成 .xml文件使用数据中心SPF进行导入。

1.2 材料到货数据导入

下料阶段的材料到货信息为原材料入库信息，根据钢板和型钢实际入库情况完成录入。预制阶段的材料到货信息为半成品入库信息，该入库在现实中并没有实体入库，而是为实现预制阶段材料预测而采用虚拟入库的方式。半成品入库的数据来源于半成品处理脚本以下料数据属性“NestingList”为依据拆分完成，具体技术原理将在第三章中详细讲解。两个阶段的入库操作皆在材料管理软件SPM中完成。

1.3 工作包的创建与执行

加设数据导入后，由现场施工方在生产管理软件SPC中创建下料工作包，工作包的工作量大约在一周左右，工作量的单位为钢板或者型钢。每项工作量将生成“预测”和“下料”两个工作步骤。SPC将调用访问 SPM的访问接口依据材料唯一编码“IdentCode”进行材料匹配，如果库存不满足，将标识出该项材料。如果该项材料库存满足，将执行预留操作，即冻结该材料只能用于此工作包。在工作包中将库存满足的工作量的“预测”工作步骤打钩，表示该工作量材料满足。预制工作包工作量单位为下料后的杆件，工作步骤为“组对”，“焊接”，“检验”，等待数据处理完成预测工作。

1.4 数据处理

工作包执行后，通过数据中心SPF生成半成品杆件状态跟踪报表，报表的每行记录为工作步骤，每列属性为该工作步骤隶属杆件的属性。该报表输出格式为Excel，使用半成品处理脚本读入该表，处理后下料工作包中材料预留的记录将按照“NestingList”属性值以杆件独立编号拆分成多行，生成可供SPM读取的格式进行虚拟入库。此时预制工作包可进行预测工作，以此判断MDS所需的杆件是否齐全来判断MDS是否有料。报表定制和半成品处理脚本开发将在第三章详细介绍。

2 重点技术原理分析

2.1 报表定制

从 SPF 2016 R1版本开始，Smart Plant Foundation软件提供了Report Administration模块，管理员可通过该模块自定义报表。报表记录单位可分为工作包、杆件、工作步骤三个层级，每个层级可通过Schema中定义的关联关系跨级遍历属性，形成平铺的报表，报表输出格式可以为 .xml、.xls等常用格式。本案例中起先采用系统Excel的 .xls默认格式，发现当报表超过65 535行以外的记录无法输出。为改进此问题，在系统中新增 .xlsx格式模板，最多可输出104万行，能够满足企鹅项目的需求。报表配置中可为属性增加筛选条件，过滤不必要的数据，提高报表生成速度。在此基础上定制半成品状态跟踪报表，配置主要界面如图1所示。

图1 报表定制示意

2.2 半成品处理脚本开发

本脚本采用 Python语言开发，集成在PCMS-PLUS网站后台，前台采用HTML5和Django开发框架。每次处理报表时，脚本识别出已经反馈“预测”这个工作步骤完成时间的下料数据，将“NestingList”属性值拆分。例如“P20758-01-S1:1,P20758-01-S3:1”，将被拆分为两条记录，如表3。

同时填充杆件独立编号、杆件数量及其他系统所需属性，以Excel文件输出，然后在SPM中进行虚拟入库，此时原材料充足，具备下料条件的MDS预制杆件已经进入库存，预制工作包进行预测后即可判断出哪些杆件缺料。

3 测试结果分析

MDS预制工作包预测结果，如图2所示，杆件标识为叹号即为原材料短缺。该杆件的属性“ParentID”的值即为预制后的MDS编号，如果“ParentID”值相同的所有杆件都有料，则该MDS可以下料预制，否则不具备下料条件。

图2 材料预测示例界面

4 结语

本文中的案例能够解决在原材料紧缺时，如何通过系统进行结构专业MDS的材料预测，从而为施工提供指导，优化施工路径，提高施工效率。该案例可推广到结构专业其他构件和施工阶段，具有一定的通用性。