SmartPlant P&ID中PipeRun屬性導(dǎo)入數(shù)據(jù)表的快速構(gòu)建

■ 勝寶旺寰球工程有限公司 潘磊 祝濤 劉育嘉

1.研究背景

近年來，數(shù)字化交付成為國內(nèi)外工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域涌現(xiàn)的新型業(yè)務(wù)之一。數(shù)字化交付為智慧工廠提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，數(shù)字化交付的快速發(fā)展，符合“工業(yè)4.0”和“中國智造2015”的整體趨勢。?？怂箍礟PM的SmartPlant系列軟件是數(shù)字化交付平臺的典型代表，其設(shè)計(jì)理念是以數(shù)據(jù)為中心，有別于傳統(tǒng)的圖形輔助設(shè)計(jì)軟件。但到目前為止，SmartPlant相關(guān)的應(yīng)用研究尤其是二次開發(fā)方面的研究仍然較少。SmartPlant P&ID是工藝系統(tǒng)專業(yè)數(shù)字化交付的常用軟件，其開放有豐富的接口，用戶可以進(jìn)行個(gè)性化的二次開發(fā)。

VBA，英文全稱為Visual Basic Application，是依附于軟件的VB開發(fā)環(huán)境，其作為VB程序語言的衍生物，廣泛存在于Microsoft Office、AutoCAD等常用的工程設(shè)計(jì)軟件環(huán)境中。依附于微軟的Office組件Excel中的VBA也可稱為Excel_VBA。

數(shù)字化交付中，管道屬性需要批量導(dǎo)入工程數(shù)據(jù)庫，但現(xiàn)有的導(dǎo)入方法或軟件都要求對導(dǎo)入的數(shù)據(jù)進(jìn)行屬性映射，構(gòu)建符合導(dǎo)入模板格式的屬性數(shù)據(jù)表。

構(gòu)建符合導(dǎo)入模板格式的屬性數(shù)據(jù)表存在以下兩個(gè)難題：

（1）每個(gè)項(xiàng)目的種子文件不一樣，管線屬性及其命名也各不相同。而在SmartPlant用于屬性管理的組件Data Dictionary Manager中并不能將元件屬性導(dǎo)出或另存為可編輯的文檔，這為屬性的映射帶來了很大的不便；

（2）各家工程公司的設(shè)計(jì)文件模板如管道特性表均與導(dǎo)入模板結(jié)構(gòu)不同，需要轉(zhuǎn)換。常規(guī)的轉(zhuǎn)換過程是在Excel中將管道特性表通過復(fù)制、粘貼等手段，重新排版成數(shù)據(jù)導(dǎo)入表模板的格式，這種過程較費(fèi)時(shí)，也容易出錯(cuò)，且涉及傳統(tǒng)設(shè)計(jì)習(xí)慣中的代號如“ATM”、“AMB”、“FV”等，與數(shù)據(jù)導(dǎo)入的要求相悖，需要人工核對、轉(zhuǎn)換成數(shù)字型式的數(shù)據(jù)，方能成功導(dǎo)入工程數(shù)據(jù)庫。

而在數(shù)字化交付的不同階段，為了保證數(shù)字化交付的工程數(shù)據(jù)與項(xiàng)目設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)相一致，并滿足設(shè)計(jì)協(xié)同的要求，數(shù)據(jù)一次性精確地完成導(dǎo)入并不現(xiàn)實(shí)，往往需要重復(fù)多次執(zhí)行導(dǎo)入，相應(yīng)的排版工作就要反復(fù)多次，帶來不小的工作量。

因此，通過二次開發(fā)，編寫出能夠快速而準(zhǔn)確地提取出PipeRun屬性的程序，并實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)文件到符合導(dǎo)入模板格式的PipeRun屬性數(shù)據(jù)表之間的快速轉(zhuǎn)換，具有很高的實(shí)用價(jià)值。

2.開發(fā)思路和原理

本文的總體思路是運(yùn)用VBA程序語言，在Excel內(nèi)建的VBE環(huán)境下，對SmartPlant P&ID進(jìn)行二次開發(fā)，通過接口訪問數(shù)據(jù)庫，獲取對象屬性，用以構(gòu)建導(dǎo)入模板，并對管道特性表Excel文檔按映射規(guī)則自動(dòng)處理，最終生成可供屬性導(dǎo)入的PipeRun屬性數(shù)據(jù)表。

開發(fā)原理如下：

（1）通過對LLAMA庫的引用，建立到數(shù)據(jù)庫的連接。訪問一個(gè)PipeRun對象，獲取所有的屬性名稱，并將這些屬性名稱全部輸出到Excel表中；

（2）在Excel中，根據(jù)項(xiàng)目統(tǒng)一規(guī)定選取獲得的PipeRun屬性，建立映射，構(gòu)建PipeRun的合規(guī)屬性表；

（3）分別將傳統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)文件與PipeRun合規(guī)屬性表賦予索引值，并將兩個(gè)文件不同的索引值建立映射，以關(guān)聯(lián)兩表；

（4）通過VBA編程，以索引值的映射關(guān)系為依據(jù)，將傳統(tǒng)的管道設(shè)計(jì)文件自動(dòng)轉(zhuǎn)換成PipeRun屬性數(shù)據(jù)表。

通過以上步驟，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)入模板與數(shù)據(jù)庫的屬性映射和屬性導(dǎo)入數(shù)據(jù)表的快速構(gòu)建。

3.源代碼與注釋

以下的代碼編譯，需要在工程中引用SmartPlant P&ID Logical Model Automation（llama.dll）和Microsoft Scripting Runtime（scrrun.dll）兩 個(gè)庫文件，如圖1所示。

3.1 PipeRun屬性的抽取

（1）定義字符串常量，確定用作媒介的PipeRun對象：

在SmartPlant P&ID軟件中，在當(dāng)前項(xiàng)目中打開任一圖紙，選中任一PipeRun作為媒介對象，在右側(cè)屬性窗口中，找到SP_ID屬性，將其SP_ID的值復(fù)制到代碼中。如：

Private Const CONST_SPID_PipeRun As String = “A53EC6D17 E684078A9D091E37E2BD510”

（2）定義數(shù)據(jù)庫對象，并建立到工程數(shù)據(jù)庫的連接：

Dim datasource As LMADataSource

在連接執(zhí)行前，需注意DRAWING MANAGER中的項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫要與選作媒介的PipeRun對象所在的數(shù)據(jù)庫保持一致。

（3）定 義PipeRun對 象，并用GetPipeRun方法獲取用作媒介的PipeRun對象：Dim objPipeRun As LMPipeRun Set objPipeRun =datasource.GetPipeRun(CONST_SPID_PipeRun)

（4）定義屬性對象，并遍歷objPipeRun的屬性，若屬性值非空，則將屬性名稱存入動(dòng)態(tài)數(shù)組：

ReDim Attrs(1 To objPipeRun.Attributes.Count)

Dim objAttribute As LMAAttribute

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For Each objAttribute In objPipeRun.Attributes

If objAttribute.Value <> “” Then

Attrs(i) = objAttribute.Name

i = i + 1

End if

Next

（5）獲取ObjPipeRun的非空屬性的名稱后，將其存放的數(shù)組寫入當(dāng)前活動(dòng)的Excel文檔。

ActiveSheet.Range(“A2”).Resize(i, 1) = WorksheetFunction.Transpose(Attrs)

3.2 篩選合規(guī)屬性

在本文的試驗(yàn)中，采用了一個(gè)技巧，可以快速地挑選出項(xiàng)目數(shù)字化交付統(tǒng)一規(guī)定中規(guī)定的管道屬性表，即將媒介PipeRun對象的屬性按照統(tǒng)一規(guī)定的管道屬性表逐一賦值，使其成為一個(gè)形式上符合交付要求的屬性完備的PipeRun對象。所賦值無需準(zhǔn)確，保證相應(yīng)屬性非空即可，因其屬性值在后期的導(dǎo)入中均可再次覆蓋。

通過對PipeRun對象屬性的抽取，得到了PipeRun對象的全部非空屬性的名稱，其中除PipeRun類型從父類型繼承來的屬性外，其余非空屬性均是項(xiàng)目統(tǒng)一規(guī)定要求必須輸入的屬性，即合規(guī)屬性。圖1中顯示該項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫的PipeRun類型具有42個(gè)非空屬性，本研究只涉及對統(tǒng)一規(guī)定要求的屬性，對獲取的屬性進(jìn)行快速挑選后，即可確定全部數(shù)據(jù)導(dǎo)入相關(guān)的屬性。至此已獲得了PipeRun類型的全部合規(guī)屬性，將它們作為基本要素，根據(jù)設(shè)計(jì)者的習(xí)慣和經(jīng)驗(yàn)，在Excel中編輯、排版后，即可得到屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)入映射表的模板，如圖2所示。

值得一提的是，若在程序中不設(shè)非空屬性的限定條件，則會(huì)得到該項(xiàng)目中PipeRun類型的全部343個(gè)屬性名稱，可用于其它的二次開發(fā)過程，但這對于本研究獲取合規(guī)屬性是具有一定難度的。

3.3 Excel文檔的映射重排

在構(gòu)建了PipeRun屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)入模板并實(shí)現(xiàn)了模板與項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫相關(guān)屬性的準(zhǔn)確映射之后，還需要將現(xiàn)有的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)文件管道特性表，按導(dǎo)入模板的格式和設(shè)定進(jìn)行規(guī)整，方能得到可供導(dǎo)入的PipeRun屬性數(shù)據(jù)表。這里需要解決兩個(gè)問題：“列條目的映射重排”和“特殊值的重新設(shè)定”。

列條目的映射重排，指的是將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)格式的管道特性表以列為單位，與PipeRun屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)入模板中的各列相關(guān)聯(lián)，并按后者格式重新排版。本研究采用的是索引碼映射法，即為PipeRun屬性導(dǎo)入模板和管道特性表，各自以列為單位設(shè)定一套索引碼，并將導(dǎo)入模板的索引碼填入管道特性表中對應(yīng)的列，這樣即得到了兩個(gè)文檔索引碼的關(guān)聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了相應(yīng)列的映射（如圖3所示），第7行中各列單元格中即為PipeRun屬性數(shù)據(jù)導(dǎo)入模板對應(yīng)列的索引碼。

隨后的自動(dòng)化重排代碼與注釋如下：

Dim Sht As Worksheet, ShtNew As Worksheet ‘\聲 明 兩個(gè)工作表對象變量

Dim i(), j(), k As Integer ‘\聲明動(dòng)態(tài)數(shù)組變量和循環(huán)條件變量

Set Sht = ActiveSheet ‘\設(shè)定當(dāng)前工作表為源表

Set ShtNew = Sheets.Add ‘\設(shè)定一個(gè)新建的工作表作為目標(biāo)表

圖1 Excel_VBA工程引用的庫文件

圖2 抽取的PipeRun對象非空屬性

圖3 包含索引碼映射的傳統(tǒng)設(shè)計(jì)形式管道特性表

圖4 自動(dòng)轉(zhuǎn)換格式后得到的管道特性表

圖5 可用作導(dǎo)入的PipeRun屬性數(shù)據(jù)表（局部）

i = Application.Transpose(Application.Transpose(Sht.Range("A6:Y6"))) ‘\將索引值裝入數(shù)組

j = Application.Transpose(Application.Transpose(Sht.Range("A7:Y7"))) ‘\將索引值裝入數(shù)組

Sht.Rows("1:5").UnMerge ‘\取消表頭區(qū)域合并單元格，避免合并單元格對重排版的干擾

For k = 1 To 25 ‘\對k變量所指定范圍內(nèi)的管道特性表列按兩套索引碼映射關(guān)系進(jìn)行重排版

Sht.Columns(i(k)).Copy

ShtNew.Range("A1").Offset(0, j(k) - 1).PasteSpecial ' (xlPasteValues)

Next k

程序運(yùn)行后，得到重排的管道特性表，各列數(shù)據(jù)符合導(dǎo)入模板的次序，如圖4所示。

但表中還存在很多特殊值，如“ATM”、“AMB”、“FV”、“液體”等，這些特殊值不符合數(shù)據(jù)導(dǎo)入對于語言或數(shù)據(jù)類型的要求，需要處理成英文或Select List Entry中事先定義好的形式。本研究對這些特殊值的處理方法，是通過定義VBA字典，用Replace方法實(shí)現(xiàn)批量查找替換的。至此得到了可用作導(dǎo)入的PipeRun屬性數(shù)據(jù)表，如圖5所示。

4.結(jié)論與展望

本文運(yùn)用Excel_VBA程序語言，通過對SmartPlant P&ID的LLAMA庫文件的引用，連接了項(xiàng)目數(shù)據(jù)庫，并抽取了期望的PipeRun類型屬性名稱，用以構(gòu)建數(shù)據(jù)導(dǎo)入模板；又通過索引碼映射法對管道特性表的Excel文檔進(jìn)行了自動(dòng)化重排和批量查找替換，最終生成了可用作導(dǎo)入的PipeRun屬性數(shù)據(jù)表。在后續(xù)的項(xiàng)目中，我們將構(gòu)建好的PipeRun屬性數(shù)據(jù)表實(shí)現(xiàn)了導(dǎo)入，一次性導(dǎo)入了整個(gè)項(xiàng)目3000余個(gè)PipeRun的工程數(shù)據(jù)，并在之后的升版中，重復(fù)導(dǎo)入了幾次，每次均運(yùn)用本研究所開發(fā)的快速構(gòu)建方法，該項(xiàng)目SmartPlant P&ID元件工程數(shù)據(jù)導(dǎo)入工作的效率和準(zhǔn)確性均得到了極大提高。

Excel_VBA程序語言是一個(gè)成熟的程序語言，其與?？怂箍礟PM官方推薦用于SmartPlant P&ID的二次開發(fā)語言VB具有很高的相似性，同時(shí)Excel_VBA開發(fā)環(huán)境集成于Excel，無需部署，隨手可得。使用Excel_VBA進(jìn)行二次開發(fā)，也便于同Excel文檔進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。對于工程公司開展數(shù)字化交付業(yè)務(wù)的實(shí)際情況來說，二次開發(fā)的成果并非是商業(yè)化軟件，主要是本公司內(nèi)項(xiàng)目應(yīng)用，則利用Excel_VBA進(jìn)行SmartPlant P&ID二次開發(fā)非常方便。如二次開發(fā)后需要加強(qiáng)保密或商業(yè)化應(yīng)用，可以再轉(zhuǎn)到VB平臺封裝。

從工程設(shè)計(jì)軟件的橫向考慮，AutoCAD作為傳統(tǒng)工程設(shè)計(jì)常用軟件，也支持VBA開發(fā)環(huán)境，AutoCAD與SmartPlant P&ID軟件通過VBA進(jìn)行協(xié)同，也是一個(gè)未來值得探索的課題。

本研究僅聚焦于快速構(gòu)建PipeRun的屬性導(dǎo)入表，而該項(xiàng)目要求PID上的所有元件都完成數(shù)據(jù)導(dǎo)入。本文的研究思路和方法還可以運(yùn)用到設(shè)備類型、儀表類型乃至Label類型對象的屬性導(dǎo)入工作之中。

SmartPlant P&ID的LLAMA庫文件還有很多強(qiáng)大的方法可供二次開發(fā)使用，其中包括LMAutomationUtil、PIDAutomation和PLAICE等庫文件。隨著“中國制造2025”的澎湃大潮和數(shù)字化交付業(yè)務(wù)的開展，面向SmartPlant P&ID的二次開發(fā)必將如雨后春筍般地蓬勃發(fā)展。