管道空視圖焊點(diǎn)自動創(chuàng)建及預(yù)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(huán)工程有限公司，湖北 武漢 430223)

在PDMS三維管道設(shè)計(jì)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(qū)分哪些焊縫可以提前預(yù)制，哪些焊縫用于后期安裝。材料列表只給出了預(yù)制的材料和安裝材料信息，沒有更進(jìn)一步地區(qū)分哪些材料可以在工廠預(yù)制，哪些材料需要現(xiàn)場安裝。當(dāng)前，很多化工類項(xiàng)目都采用EPC總承包管理模式，按照項(xiàng)目的關(guān)鍵線路計(jì)劃，管道的施工安裝對項(xiàng)目的按期完工具有重要影響。因此，如果能夠根據(jù)工程進(jìn)度的需要，合理安排管道材料按期到達(dá)現(xiàn)場，并在施工圖上自動標(biāo)注出預(yù)制口和安裝口，開展管道預(yù)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(jié)合每張圖，根據(jù)以往項(xiàng)目的經(jīng)驗(yàn)，對空視圖上的焊點(diǎn)進(jìn)行判斷，采用手工統(tǒng)計(jì)的方式，既費(fèi)時又費(fèi)力。本文主要結(jié)合某公司完成的EPC項(xiàng)目管道焊接施工數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)分析，總結(jié)出相關(guān)的規(guī)則，自主開發(fā)出基于PDMS三維設(shè)計(jì)平臺的一款軟件。該軟件能批量判斷管道空視圖上的焊點(diǎn)哪些為預(yù)制口、安裝口，進(jìn)而通過這些數(shù)據(jù)衍生，為空視圖上的管道材料分類，區(qū)分哪些為可以提前預(yù)制的材料，哪些為后期安裝的材料，與材料管理軟件系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，實(shí)現(xiàn)管道材料的精細(xì)化管理，為項(xiàng)目管道施工提供信息化數(shù)據(jù)支撐。

1 對某項(xiàng)目焊接記錄數(shù)據(jù)的分析

結(jié)合某項(xiàng)目焊接記錄數(shù)據(jù)，組織設(shè)計(jì)人員和施工技術(shù)人員對施工焊接記錄數(shù)據(jù)進(jìn)行分析(見表1、表2),結(jié)合現(xiàn)場管道施工焊接的經(jīng)驗(yàn)，初步總結(jié)得出空視圖焊縫劃分預(yù)制口和安裝口的原則，交給軟件開發(fā)人員。

表1 施工數(shù)據(jù)記錄表(部分1)

表2 施工數(shù)據(jù)記錄表(部分2)

軟件開發(fā)人員結(jié)合計(jì)算機(jī)編程的可行性對劃分原則進(jìn)行具體分析，與施工技術(shù)人員進(jìn)行反復(fù)溝通和修正，形成符合計(jì)算機(jī)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(yù)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(yùn)輸;穿越兩層樓面的直管段應(yīng)預(yù)留安裝口”等共計(jì)15條規(guī)則。

根據(jù)規(guī)則，整理出程序邏輯圖(見圖3)，進(jìn)而開發(fā)成軟件。將規(guī)則按照其執(zhí)行過程分為豎向規(guī)則和環(huán)向規(guī)則，先用豎向規(guī)則確定單個管件的焊縫型式，再用環(huán)形規(guī)則對整個管系進(jìn)行分析，修正個別焊縫型式,以適應(yīng)管系要求。

圖3 程序邏輯圖

2 預(yù)制口和安裝口智能判斷軟件開發(fā)及使用

因?yàn)楹缚p的區(qū)分比較復(fù)雜，其中涉及到多個材質(zhì)區(qū)分、設(shè)備類型區(qū)分、管道界區(qū)區(qū)分等在設(shè)計(jì)過程中定義復(fù)雜多變的因素，采用正則表達(dá)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(dá)式處理的配置信息

在軟件開發(fā)時，充分結(jié)合PDMS現(xiàn)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(yīng)預(yù)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(diǎn)會存在如下缺點(diǎn)：每經(jīng)過一個焊點(diǎn)，均涉及一次等級切換，這就可能導(dǎo)致空視圖中一根管道里面出現(xiàn)很多材質(zhì)分界標(biāo)注。

有兩種方法可解決這個問題：一是設(shè)置等級分界(SPECBREAK)級別為BRAN，這樣就不會標(biāo)注同一個branch內(nèi)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(jìn)入Isodraft模塊，設(shè)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(shè)置

2.3 Design模塊操作

將已經(jīng)開發(fā)完成的程序保存到pmllib目錄下，使用設(shè)置的命令調(diào)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(shè)置焊縫的管道，點(diǎn)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(jìn)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(yùn)行界面

通過操作，可以將某個層次下的所有焊點(diǎn)輸出到EXCEL中，施工相關(guān)專業(yè)人員檢查所有焊點(diǎn)，在表格里進(jìn)行修改完成后，再將表格重新導(dǎo)入PDMS。

3 對智能劃分軟件生成數(shù)據(jù)的測試

焊縫添加完成后，可以標(biāo)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(biāo)記圖。

3.1 幾種工況管道焊縫標(biāo)記圖

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

圖9 穿樓板管道焊縫標(biāo)記圖

圖10中，15、23、33、37號焊縫位于不同平面管道，設(shè)置為安裝口。

圖10 跨平面管道焊縫標(biāo)記圖

圖11中，11、12、13 號焊縫為長管道焊縫，設(shè)置為安裝口。

圖11 長管道焊縫標(biāo)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(shí)際預(yù)制焊縫數(shù)據(jù)與軟件生成數(shù)據(jù)比對

該裝置現(xiàn)場實(shí)際預(yù)制焊縫數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表3。軟件生成預(yù)制焊縫數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)見表4。

表3 現(xiàn)場實(shí)際焊縫數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表

表4 軟件生成焊縫數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

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(xiàn)場人員判斷和統(tǒng)計(jì)焊點(diǎn)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(guān)預(yù)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(qū)分為預(yù)制材料和現(xiàn)場安裝材料，將預(yù)制材料和現(xiàn)場安裝材料單獨(dú)列出，導(dǎo)入材料管理系統(tǒng)，用于材料請購和催交；同時，將導(dǎo)出的材料輸入到PCMS(Piping Construction Manage System)中，用于后期管道預(yù)制和安裝工作的開展，真正實(shí)現(xiàn)管道材料從設(shè)計(jì)、采購到施工的精細(xì)化管理。

5 結(jié)語

經(jīng)過該軟件的開發(fā)，能夠在設(shè)計(jì)階段將空視圖中的焊接口標(biāo)注為預(yù)制口和安裝口，為后期管道施工預(yù)制工作的開展創(chuàng)造好條件，減少了施工技術(shù)人員手工統(tǒng)計(jì)預(yù)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(biāo)注了預(yù)制材料和安裝材料，能夠有效對EPC項(xiàng)目的管道材料實(shí)現(xiàn)精細(xì)化管理，保證現(xiàn)場施工的有序開展。