基于EXCEL VBA提高船舶压载水系统设计效率和准确率的方法

张少华，郑德康，蔡 鸣

（青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司，山东青岛 266101）

0 引言

在船舶压载水系统的设计工作中，通常需要根据不同船型选择合适大小的设备，这些选型工作属于简单、重复劳动，耗费设计人员较多的时间和精力，影响设计人员的工作效率和准确率。长期从事简单、重复的劳动还会使设计人员疲惫不堪，无法专注于重要的创新性工作。

因此，笔者认为推进设计工作的自动化和智能化是提高设计人员工作效率和准确率的可行方式之一，将部分可通过软件或公式实现自动化计算与选型的工作进行软件/程序开发，从而代替人工执行简单、重复的劳动。由此，不仅可将设计人员从简单重复劳动中解放出来，还可以提高工作效率，降低人为错误发生的概率[4]。

1 推进设计工作自动化方法

为实现计算或选型工作的自动化，目前有2种可行性较高的方法：

1）在市场上找1家专业软件公司进行合作开发。此法的优点是成品软件的人机交互界面较友好，功能也较为强大。

2）是结合EXCEL强大的数据处理能力自行开发。EXCEL内置的运算公式以及VBA的功能非常强大，可以实现大量数据的存储、管理和自动调用。基于EXCEL VBA的特点，结合目前青岛双瑞海洋环境工程股份有限公司（以下简称“青岛双瑞”）压载水产品的高度标准化，可自行开发制作一个智能辅助设计程序来实现设备的自动选型计算和自动关联图纸等功能。

经调研分析，笔者认为从投入产出比的角度来看，显然使用EXCEL VBA进行开发更符合实际。首先不会因为聘请专业公司造成额外的经费负担，其次基于EXCEL VBA开发的程序在功能方面完全可以满足目前的使用需求[5]。

由于青岛双瑞的压载水产品已实现设备型号和设备外形图的高度标准化，因此基于EXCEL VBA开发的程序不仅可以通过设计规范进行自动选型，还可以查找所筛选出的设备图纸，从而进一步实现设备图纸的自动生成。

2 基于EXCEL VBA进行压载水产品的自动选型软件开发

以青岛双瑞船舶压载水处理系统的选型设计为例，对于EXCEL程序开发过程进行详细说明。船舶压载水处理系统是专门针对船舶压载水进行处理的设备[1]，由于船舶类型、尺寸及功能不同，船舶压载水舱的总舱容、压载泵的数量和流量均不相同，因此压载水处理系统在设计阶段即需按照具体项目压载泵的参数进行针对性设计[2]。

2.1 利用EXCEL VBA实现设备的智能选型

表1列举了几款主流船舶对压载水处理系统最大处理量的需求。

从表1数据可以看出：不同船型的压载泵容量和数量对压载水处理系统的大小和型号有着决定性影响。青岛双瑞的压载水产品已经形成了多个型号，每个型号对应不同的处理量范围。

根据表1和表2可知：当压载泵参数为1 000 m3/h×2台 时，应 选 择BC-1000×2或 者BC-2000×1的设备并提供图号为YZSCLSB-A或YZSCLSB-C的图册给客户；当压载泵参数为2 000 m3/h×2台 时，应 选 择BC-2000×2或 者BC-4000×1的设备并提供图号为YZSCLSB-C或YZSCLSB-G的图册给客户。其他型号的选型逻辑依此类推。

表1 主流船舶的压载水系统最大处理量

表2 青岛双瑞压载水处理设备的部分型号和最大处理量

基于以上选型逻辑，可在EXCEL中编制如图1所示的input、output界面。

图1 EXCELSheet 1中编制的INPUT及OUPUT界面

通过编制公式和代码实现如下功能：填入INPUT项中的3项输入参数后，在绿色输出栏将自动计算出压载水的设备型号并自动筛选出设备图册图号。

为实现上述功能，需要先建立如图2所示的设备型号与设备图册图号一一对应的数据库。可对压载水设备按压载泵流量和数量进行自动选型[6]。

图2 EXCELSheet2中制作的演示用简易数据库

综上所述，在标准库成熟、选型规则清晰的情况下，使用EXCEL辅助进行自动选型，可以大幅节省设计时间，并且在软件得到验证后将选型错误率降低为0。

2.2 利用EXCEL VBA进行图纸的智能筛选

设备图册图号与压载水设备型号一一对应，但实际上该图册是由多张设备图纸合成的，表3为压载水设备图册中包含的部分图纸。

在图1中C2单元格内编制如下数组公式：

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

在图1中D2单元格内编制如下数组公式：

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

将图1中B2和B3中输入的数值同图2中A2:A8的数据逐个比较，而后取大于图1中B2×B3数据的最小值；按此值在图2的B2:B8以及C2:C8中进行筛选，并在图1的C2和D2中返回相应值。由此，

表3 压载水设备图册中包含的部分图纸

将表3中的设备图纸ELECTROLYSIS-A、FILTER-A、TROANALYZER-A、FLOW METER-A和VALVES-A自动筛选出来，并合成设备图册YZSCLSB-A，实现图纸的自动生成。然而，仅依靠EXCEL VBA无法实现图纸的自动生成，因此进行思路转换：首先用EXCEL VBA将需要的图纸筛选出来并全部打开，而后借助PDF内部的合并命令将图纸整合为完整图纸。

为了实现此功能，首先参照2.1节中所述思路，在图3的B2～B6中编制公式，以便将各个设备的图纸按一定规则筛选出来。最终筛选结果如图3所示。

图3 EXCEL Sheet4中制作的压载水设备筛选界面

在执行完上述步骤后，将图号为ELECTROLYSIS-A、FILTER-A、TRO ANALYZER-A、FLOW METER-A和VALVES-A的所有设备图纸打开，并合为图册YZSCLSB-A。

首先，在EXCEL中使用绘图命令绘制图3所示“导出认可图”按钮，而后右键点击此按钮选择指定宏，打开图4所示的代码编辑界面，并在此界面中输入如下代码[3]：

图4 EXCEL中制作宏代码编辑界面

这段代码可以打开图3中C2～C6的图纸，被筛选出来的图纸将被全部打开，而后在PDF中点击合并文件命令；出现图5界面后，在此界面上选择“添加打开的文件”命令即可将所有已打开的图纸合并为1本完整的图册。

图5 PDF的合并文件命令界面

3 结论

通过以上方法，成功解决人工选型耗时耗力、易出错的问题，可使设计人员从简单乏味的工作中解放出来，更加专注于思考如何改善设计品质、提高产品生命力。本文研究的方法提供了另外一种避免人为错误的思路，即将有可能发生人为错误的环节尽量交由软件或自动程序去实现，减少人工干预过程，不能交由软件或程序去实现的部分则需要建立相应的检查清单，要求设计人员按清单逐条逐项进行检查。

未来，在大数据和AI人工智能的基础上，计算机辅助设计将发挥更重要的作用。