基于Excel VBA的電梯部件非標設計系統(tǒng)

李英杰，殷藝嘉，張 盼

（奧的斯電梯（中國）有限公司，天津 300457）

0 引言

電梯在日常生活中的應用是非常廣泛的，為了滿足不同客戶群體的需求，電梯產(chǎn)品的非標比率也越來越高[1]。為了更快速地響應越來越多客戶定制化非標需求，實現(xiàn)快速設計目的、提升公司產(chǎn)能、提高產(chǎn)品交付能力、適應市場的激烈競爭態(tài)勢，依據(jù)當前公司的實際設計情況，結合標準產(chǎn)品配置設計技術、模塊化技術與參數(shù)化設計技術。相較于其他的電梯非標設計系統(tǒng)[2]，本文設計研發(fā)的系統(tǒng)將非標電梯產(chǎn)品部件劃分為標準產(chǎn)品固定配置部件、參數(shù)化設計系列部件和非標參數(shù)定制化系列部件3大部分，這些部件分別按產(chǎn)品配置設計、參數(shù)化設計、模塊系列化選配處理，處理后電梯子系統(tǒng)為標準組合在一起形成單臺電梯的物料BOM。此外，通過VBA編程將前端銷售錄入的整機參數(shù)自動載入，結合標準的參數(shù)化訂單及編制的非標訂單可自動導出電梯的物料BOM清單，實現(xiàn)了電梯非標產(chǎn)品的自動化設計。此系統(tǒng)已在公司各產(chǎn)品的非標電梯合同中批量試用和驗證，實現(xiàn)了非標電梯的快速設計。

1 非標設計系統(tǒng)的分析

面向訂單的電梯設計流程，基本原則是依據(jù)客戶訂單的需求，結合企業(yè)的標準產(chǎn)品先進行系統(tǒng)計算，然后針對無法按照標準配置的結構模塊進行人工非標處理，這樣的處理方式造成人工成本高，工作效率低下[3]。針對公司目前非標設計的現(xiàn)狀進行分析，發(fā)現(xiàn)非標合同中重復性的非標設計工作占到公司總發(fā)運臺量的75%~80%，非標比例較大，由于大多數(shù)的非標設計均為人工非標處理，易出現(xiàn)人為設計錯誤，產(chǎn)生質(zhì)量問題。而這些合同的非標需求主要集中在轎廂尺寸的長、寬、高尺寸變化、額外裝修超重標準配置范圍、開門尺寸（開門高、開門寬）的變更、轎門系統(tǒng)的變更、單開門改為貫通門、轎廂圍壁材質(zhì)變化、轎底裝修預留厚度等等。針對這些種類的非標需求，可以采用模塊系列化技術、參數(shù)化設計技術相結合方式進行非標設計。轎廂系統(tǒng)3個方向的尺寸參數(shù)變化，主要涉及轎壁排布變化、轎頂、轎底、裝飾吊頂?shù)耐庑纬叽缱兓m用于模塊系列化進行處理；而轎架方面的變化則較為復雜，涉及外轎底框架、下梁、上梁、側(cè)梁、防護欄等部件變化，適合于參數(shù)化的自動設計；開門尺寸的變化主要涉及門楣裝配、操縱盤圍壁、左右前壁和轎門系統(tǒng)的尺寸及位置的變換，也較為適用于模塊系列化進行處理。

基于上述的詳盡分析提出一種結合標準產(chǎn)品固定配置設計（標準設計訂單）、非標模塊化技術與參數(shù)化設計技術的總體設計思路（非標參數(shù)化設計訂單）。將非標電梯產(chǎn)品部件劃分為3大模塊：標準產(chǎn)品固定配置部件、參數(shù)化設計部件、非標模塊化系列部件；這些部件分別按產(chǎn)品配置設計、參數(shù)化設計、模塊化選配處理，處理后再以合同非標BOM表的形式組合在一起形成每臺電梯的投產(chǎn)物料BOM清單。標準配置部件主要是一些通用的電梯配件如：T型導軌、導軌支架、曳引鋼絲繩∕鋼帶、曳引機、限速器∕漲緊等；這些部件主要依照其使用條件進行自動配置設計[4]。參數(shù)化設計部件通過參數(shù)化進行自動設計，主要包含轎底架、上轎底、立柱、頂部吊掛、轎頂?shù)炔考?。模塊系列化部件主要依據(jù)參數(shù)進行模塊配置設計，主要包含轎廂、轎門、門橫梁、前壁板、操縱壁等[5]。而對于前述分析傳統(tǒng)的非標設計均有人工處理的種種不足，應減少人工參與，利用非標設計系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的人工錄入電梯參數(shù)及手工編寫B(tài)OM清單，則需要此系統(tǒng)自動化程度高，更加智能?？紤]增加非標設計系統(tǒng)自動載入整機參數(shù)及自動導出電梯BOM清單的功能，將電梯整機參數(shù)先由公司的MOF系統(tǒng)導出電梯參數(shù)系統(tǒng)文件，利用該系統(tǒng)的載入?yún)?shù)功能（Load MOF）將參數(shù)名稱對應的參數(shù)值導入非標設計系統(tǒng)，這些參數(shù)會參與電梯部件的選型及參數(shù)的計算，最后利用自動導出BOM功能（Run）導出部件BOM清單，完成此部件的非標設計工作。

2 選用Excel軟件平臺

比較Excel軟件和3D軟件，選用Excel作為本項目開發(fā)的平臺，主要從以下幾個方面考慮。

（1）3D軟件大部分僅使用于產(chǎn)品的研發(fā)階段，在實際發(fā)運合同的非標設計并不需要大量的應用。

（2）公司歷史遺留下來的資料大多是二維平面圖紙、掃描圖紙資源，缺少對應的參數(shù)化、模塊化的3D模型。

（3）采用3D軟件平臺，具有開發(fā)周期長、成本高、不易維護和移植應用于其他梯型中等諸多劣勢[6]。

（4）Excel軟件的巨大優(yōu)勢：其自身內(nèi)置了大量的數(shù)學函數(shù)，具有強大的實時計算和邏輯判斷功能，計算速度快且高效，并集成VBA二次開發(fā)工具，由用戶自定義開發(fā)等[7]。Excel作為一款優(yōu)秀的開放式開發(fā)平臺，為非標設計系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了必要的技術條件。

3 非標設計系統(tǒng)的構建與實現(xiàn)

非標電梯產(chǎn)品的設計，可依據(jù)部件的屬性不同可分別采用配置設計、模塊化配置設計、參數(shù)化設計方法進行處理[5]。針對通用部件的配置設計，可借助企業(yè)現(xiàn)有的自動配置設計系統(tǒng)完成。而針對合同個性化要求部件，可采用非標模塊化與參數(shù)化及標準配置相結合方式解決，利用非標設計系統(tǒng)自動載入電梯參數(shù)，通過ODS選擇電梯選用的部件（包括標準部件與非標部件），自動生成實際投產(chǎn)物料BOM，此BOM既包含標準配置的部件，同時也包含非標參數(shù)化設計的部件，將其自動生成的物料BOM整合至企業(yè)現(xiàn)有東大系統(tǒng)及ERP系統(tǒng)中。

3.1 模塊化配置設計模塊的構建

系統(tǒng)非標模塊化是基于非標系列化、通用化邏輯而建立的，因而其思路遵循以下步驟。

（1）制定非標規(guī)則和劃分系列化范圍

非標規(guī)則和系列化范圍是實現(xiàn)通用化的非標部件的建立的根本依據(jù)，通過建立起相對完善非標規(guī)則和系列化范圍，才能達到應對大量非標需求的目的。通過對目前最常見的非標類型（轎廂加高，轎廂凈寬、凈深變化，開門尺寸變化，額外裝修重超標）進行系統(tǒng)分析，建立了相關非標設計規(guī)則和非標系列化范圍（如：轎廂高度系列范圍、轎廂深度變化規(guī)則等）。以轎頂為例，制定標準設計與非標設計的適用范圍，圖1所示為轎頂標準的適用范圍，圖2所示為非標設計的適用范圍。

圖1 標準設計適用范圍

圖2 非標設計適用范圍

（2）根據(jù)系列化范圍創(chuàng)建相應的非標部件

依據(jù)非標系列化的規(guī)劃范圍，逐步創(chuàng)建非標部件。按照目前最常見的非標類型創(chuàng)建系列模塊化部件（如：轎廂左、右前壁、門燈橫梁、轎廂壁板、轎門、廳門、吊頂、轎頂?shù)认嚓P部件）。對于滿足標準設計選件條件的部件，無需非標設計按照標準配置標準部件件號處理即可。對不滿足標準設計而滿足非標設計適用范圍，按照部件件號-合同號的方式處理。以轎頂部件為例，標準設計不滿足門口偏置的非標項，而非標設計范圍可滿足，所以，非標設計系統(tǒng)跑出部件件號-合同號的形式（圖3），以表示與標準部件的不同。

圖3 非標部件

3.2 自動載入電梯參數(shù)的實現(xiàn)

電梯參數(shù)是電梯設計的基礎，以往的電梯設計往往是手動錄入?yún)?shù)。這樣不但會耗費非標設計的時間，而且人工錄入的疏忽也會增加參數(shù)錯誤的風險，最終導致整臺電梯或部分功能不符合客戶的要求，造成產(chǎn)品質(zhì)量反饋。通過MOF系統(tǒng)得到目標合同電梯的參數(shù)，基于Excel的VBA程序，增加宏文件（Load MOF）對自動錄入?yún)?shù)的功能進行VBA編程。設計者只需要點擊LOAD MOF按鈕，系統(tǒng)自動回利用中間input文件抓取MOF系統(tǒng)的電梯參數(shù)，在非標ODS中找到對應的電梯參數(shù)名稱并賦值，從而實現(xiàn)從MOF系統(tǒng)電梯參數(shù)到非標設計系統(tǒng)的自動導入功能，如圖4所示。

圖4 電梯參數(shù)自動導入

實現(xiàn)自動載入?yún)?shù)編程代碼如下：

3.3 自動生成部件BOM的實現(xiàn)

系統(tǒng)的核心是開發(fā)基于Excel的VBA程序，增加宏文件Run，如圖5所示，對設計規(guī)則進行運算與處理，實現(xiàn)參數(shù)化自動設計，生成適用于指導供應商生產(chǎn)的非標部件參數(shù)BOM。在生成最終部件參數(shù)BOM前，需要建立此部件的基礎BOM，即該部件全部的參數(shù)BOM（以轎頂為例），根據(jù)電梯參數(shù)滿足標準設計還是非標設計范圍，來判定哪些部件非標處理。綜合標準固定配置部件、標準參數(shù)化部件及非標設計部件（件號-合同號的命名形式），設計者只需要點擊Run按鈕，系統(tǒng)就會最終自動生成該部件的BOM，如圖6所示。

圖5 基礎BOM表

圖6 部件BOM表

實現(xiàn)自動生成BOM清單的編程代碼如下：

4 結束語

為應對非標需求的快速設計，減少人工非標設計的時間，降低由于人工處理的疏忽帶來參數(shù)錄入及部件BOM清單的錯誤風險，本文提出了一種結合標準產(chǎn)品配置設計、模塊化技術與參數(shù)化設計技術的快速設計方案，并借助Excel平臺結合VBA二次開發(fā)工具成功地構建了可自動載入電梯參數(shù)，自動生成非標電梯快速設計系統(tǒng)，實現(xiàn)了電梯的快速自動化設計。目前此系統(tǒng)已在公司實際合同中投入使用并已驗證其正確性，其優(yōu)越性明顯，能有效提高設計效率，自動化程度高，提高公司產(chǎn)能，減少工作失誤，易于維護，開發(fā)成本低，可方便在不同梯型中切換應用，為企業(yè)提供一種快速應對市場需求變化的設計思路。