基于EXCEL VBA提高船舶壓載水系統設計效率和準確率的方法

張少華，鄭德康，蔡 鳴

（青島雙瑞海洋環境工程股份有限公司，山東青島 266101）

0 引言

在船舶壓載水系統的設計工作中，通常需要根據不同船型選擇合適大小的設備，這些選型工作屬于簡單、重復勞動，耗費設計人員較多的時間和精力，影響設計人員的工作效率和準確率。長期從事簡單、重復的勞動還會使設計人員疲憊不堪，無法專注于重要的創新性工作。

因此，筆者認為推進設計工作的自動化和智能化是提高設計人員工作效率和準確率的可行方式之一，將部分可通過軟件或公式實現自動化計算與選型的工作進行軟件/程序開發，從而代替人工執行簡單、重復的勞動。由此，不僅可將設計人員從簡單重復勞動中解放出來，還可以提高工作效率，降低人為錯誤發生的概率[4]。

1 推進設計工作自動化方法

為實現計算或選型工作的自動化，目前有2種可行性較高的方法：

1）在市場上找1家專業軟件公司進行合作開發。此法的優點是成品軟件的人機交互界面較友好，功能也較為強大。

2）是結合EXCEL強大的數據處理能力自行開發。EXCEL內置的運算公式以及VBA的功能非常強大，可以實現大量數據的存儲、管理和自動調用?；贓XCEL VBA的特點，結合目前青島雙瑞海洋環境工程股份有限公司（以下簡稱“青島雙瑞”）壓載水產品的高度標準化，可自行開發制作一個智能輔助設計程序來實現設備的自動選型計算和自動關聯圖紙等功能。

經調研分析，筆者認為從投入產出比的角度來看，顯然使用EXCEL VBA進行開發更符合實際。首先不會因為聘請專業公司造成額外的經費負擔，其次基于EXCEL VBA開發的程序在功能方面完全可以滿足目前的使用需求[5]。

由于青島雙瑞的壓載水產品已實現設備型號和設備外形圖的高度標準化，因此基于EXCEL VBA開發的程序不僅可以通過設計規范進行自動選型，還可以查找所篩選出的設備圖紙，從而進一步實現設備圖紙的自動生成。

2 基于EXCEL VBA進行壓載水產品的自動選型軟件開發

以青島雙瑞船舶壓載水處理系統的選型設計為例，對于EXCEL程序開發過程進行詳細說明。船舶壓載水處理系統是專門針對船舶壓載水進行處理的設備[1]，由于船舶類型、尺寸及功能不同，船舶壓載水艙的總艙容、壓載泵的數量和流量均不相同，因此壓載水處理系統在設計階段即需按照具體項目壓載泵的參數進行針對性設計[2]。

2.1 利用EXCEL VBA實現設備的智能選型

表1列舉了幾款主流船舶對壓載水處理系統最大處理量的需求。

從表1數據可以看出：不同船型的壓載泵容量和數量對壓載水處理系統的大小和型號有著決定性影響。青島雙瑞的壓載水產品已經形成了多個型號，每個型號對應不同的處理量范圍。

根據表1和表2可知：當壓載泵參數為1 000 m3/h×2臺 時，應 選 擇BC-1000×2或 者BC-2000×1的設備并提供圖號為YZSCLSB-A或YZSCLSB-C的圖冊給客戶；當壓載泵參數為2 000 m3/h×2臺 時，應 選 擇BC-2000×2或 者BC-4000×1的設備并提供圖號為YZSCLSB-C或YZSCLSB-G的圖冊給客戶。其他型號的選型邏輯依此類推。

表1 主流船舶的壓載水系統最大處理量

表2 青島雙瑞壓載水處理設備的部分型號和最大處理量

基于以上選型邏輯，可在EXCEL中編制如圖1所示的input、output界面。

圖1 EXCELSheet 1中編制的INPUT及OUPUT界面

通過編制公式和代碼實現如下功能：填入INPUT項中的3項輸入參數后，在綠色輸出欄將自動計算出壓載水的設備型號并自動篩選出設備圖冊圖號。

為實現上述功能，需要先建立如圖2所示的設備型號與設備圖冊圖號一一對應的數據庫。可對壓載水設備按壓載泵流量和數量進行自動選型[6]。

圖2 EXCELSheet2中制作的演示用簡易數據庫

綜上所述，在標準庫成熟、選型規則清晰的情況下，使用EXCEL輔助進行自動選型，可以大幅節省設計時間，并且在軟件得到驗證后將選型錯誤率降低為0。

2.2 利用EXCEL VBA進行圖紙的智能篩選

設備圖冊圖號與壓載水設備型號一一對應，但實際上該圖冊是由多張設備圖紙合成的，表3為壓載水設備圖冊中包含的部分圖紙。

在圖1中C2單元格內編制如下數組公式：

=INDEX(Sheet2!B2:B8,MATCH(0,0/(Sheet2!A2:A8>=(Sheet1!B2*Sheet1!B3)),))

在圖1中D2單元格內編制如下數組公式：

=INDEX(Sheet2!C2:C8,MATCH(0,0/(Sheet2!A2:A8>=(Sheet1!B2*Sheet1!B3)),))

將圖1中B2和B3中輸入的數值同圖2中A2:A8的數據逐個比較，而后取大于圖1中B2×B3數據的最小值；按此值在圖2的B2:B8以及C2:C8中進行篩選，并在圖1的C2和D2中返回相應值。由此，

表3 壓載水設備圖冊中包含的部分圖紙

將表3中的設備圖紙ELECTROLYSIS-A、FILTER-A、TROANALYZER-A、FLOW METER-A和VALVES-A自動篩選出來，并合成設備圖冊YZSCLSB-A，實現圖紙的自動生成。然而，僅依靠EXCEL VBA無法實現圖紙的自動生成，因此進行思路轉換：首先用EXCEL VBA將需要的圖紙篩選出來并全部打開，而后借助PDF內部的合并命令將圖紙整合為完整圖紙。

為了實現此功能，首先參照2.1節中所述思路，在圖3的B2～B6中編制公式，以便將各個設備的圖紙按一定規則篩選出來。最終篩選結果如圖3所示。

圖3 EXCEL Sheet4中制作的壓載水設備篩選界面

在執行完上述步驟后，將圖號為ELECTROLYSIS-A、FILTER-A、TRO ANALYZER-A、FLOW METER-A和VALVES-A的所有設備圖紙打開，并合為圖冊YZSCLSB-A。

首先，在EXCEL中使用繪圖命令繪制圖3所示“導出認可圖”按鈕，而后右鍵點擊此按鈕選擇指定宏，打開圖4所示的代碼編輯界面，并在此界面中輸入如下代碼[3]：

圖4 EXCEL中制作宏代碼編輯界面

這段代碼可以打開圖3中C2～C6的圖紙，被篩選出來的圖紙將被全部打開，而后在PDF中點擊合并文件命令；出現圖5界面后，在此界面上選擇“添加打開的文件”命令即可將所有已打開的圖紙合并為1本完整的圖冊。

圖5 PDF的合并文件命令界面

3 結論

通過以上方法，成功解決人工選型耗時耗力、易出錯的問題，可使設計人員從簡單乏味的工作中解放出來，更加專注于思考如何改善設計品質、提高產品生命力。本文研究的方法提供了另外一種避免人為錯誤的思路，即將有可能發生人為錯誤的環節盡量交由軟件或自動程序去實現，減少人工干預過程，不能交由軟件或程序去實現的部分則需要建立相應的檢查清單，要求設計人員按清單逐條逐項進行檢查。

未來，在大數據和AI人工智能的基礎上，計算機輔助設計將發揮更重要的作用。