VBA結(jié)合Excel在施工進(jìn)度橫道圖制圖軟件開發(fā)中的應(yīng)用研究

黃遠(yuǎn)澤，程振

（中水東北勘測設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長春 130021）

0 引言

施工進(jìn)度計(jì)劃是建設(shè)項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容，也是安排各類資源計(jì)劃的主要依據(jù)和控制性文件，而橫道圖是施工總進(jìn)度計(jì)劃表示方法之一。目前，建設(shè)項(xiàng)目尤其是水利水電項(xiàng)目在設(shè)計(jì)階段的施工進(jìn)度橫道圖大多數(shù)采用CAD 直接繪圖，過程繁瑣，且重復(fù)工作量大，目前市場上也有少數(shù)橫道圖CAD 繪圖軟件，但這些軟件要么主要適用實(shí)施階段的計(jì)劃安排，要么功能有限無法滿足設(shè)計(jì)階段需求。本文旨在探索依托Excel強(qiáng)大的數(shù)據(jù)、圖表功能，采用VBA 進(jìn)行二次開發(fā)，以滿足設(shè)計(jì)需要。

1 VBA 結(jié)合Excel 的優(yōu)勢

水利水電行業(yè)在施工總進(jìn)度設(shè)計(jì)過程中，橫道圖制圖常規(guī)采用AutoCAD 繪圖標(biāo)注、Excel 輔助計(jì)算分析，在計(jì)算分析時(shí)，因需要將設(shè)計(jì)的工程量、橫道圖時(shí)間段以數(shù)據(jù)形式再次輸入Excel 中，操作繁瑣重復(fù)，且無法避免對方案的調(diào)整，需要耗費(fèi)大量時(shí)間，無法滿足目前設(shè)計(jì)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需求，探索更高效的設(shè)計(jì)手段勢在必行。

采用Microsoft Office Excel 內(nèi)嵌的Visual Basic for Application（簡稱VBA）進(jìn)行設(shè)計(jì)工具二次開發(fā)，可以讓Excel 更加自動(dòng)化[1]。VBA 有自己的IDE 集成開發(fā)環(huán)境，用戶可以通過“工具”菜單選擇“宏”，選擇VB 編輯器來打開VBA 的集成開發(fā)環(huán)境。在IDE 中，用戶可以創(chuàng)建、修改、運(yùn)行、編輯和調(diào)試自己的軟件。VBA具有自身的函數(shù)庫，編寫代碼時(shí)可以調(diào)用，也可以根據(jù)已有函數(shù)和相關(guān)變量來自定義可以滿足特定要求的新函數(shù)，根據(jù)需求還可以聲明調(diào)用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的API函數(shù)或接口。

VBA 結(jié)合Excel 不僅簡單、方便、高效，還可以定義自己的界面、窗體、按鈕，達(dá)到形象、直觀的目的。依托Excel 強(qiáng)大的數(shù)據(jù)、圖表功能，采用VBA進(jìn)行二次開發(fā)探索研發(fā)一款符合水利水電行業(yè)設(shè)計(jì)習(xí)慣的施工進(jìn)度橫道圖制圖軟件，可以減少人力投入，提高設(shè)計(jì)效率，滿足行業(yè)設(shè)計(jì)需求。

2 軟件功能及流程

開發(fā)該軟件的主要目的是解放設(shè)計(jì)人員的雙手，讓設(shè)計(jì)人員將大部分精力放在施工總進(jìn)度計(jì)劃安排的構(gòu)思上，具體的計(jì)算及繪圖交給軟件進(jìn)行。

1）數(shù)據(jù)輸入界面

為了讓設(shè)計(jì)人員快速入手，將常用的橫道圖格式移植到Excel 的Sheet1 中，設(shè)置工程項(xiàng)目、工程量、分年工程量及逐年列，并且將工期年數(shù)、分幅出圖、進(jìn)度平移等參數(shù)化，讓軟件對不同工程具有通用性；使用復(fù)制、刪除、插入行列命令編寫代碼，形成不同項(xiàng)目的施工進(jìn)度橫道圖界面框架[2]。由于各工程項(xiàng)目差異性大，工程項(xiàng)目、工程量的輸入只能逐條輸入或者從工程量表中鏈接。

2）橫道圖線條設(shè)計(jì)

按水電行業(yè)設(shè)計(jì)習(xí)慣，橫道圖不光用線條表示，還需在線條上標(biāo)注日強(qiáng)度，所以在各項(xiàng)目對應(yīng)的行、相應(yīng)計(jì)劃施工時(shí)段涉及的單元格內(nèi)自動(dòng)計(jì)算日強(qiáng)度是研究重點(diǎn)。日強(qiáng)度為工程量除以施工時(shí)段的天數(shù)，施工時(shí)段的天數(shù)涉及的單元格可用填充顏色標(biāo)記。因Excel 中無統(tǒng)計(jì)填充顏色單元格數(shù)量的函數(shù)或命令，需用VBA自行定義COUNTCOLORIIF函數(shù)[3]，該函數(shù)在此次軟件開發(fā)中起到了關(guān)鍵作用，在單元格內(nèi)引用該函數(shù)編輯日強(qiáng)度的公式，然后將含公式的單元格復(fù)制到各項(xiàng)目行施工時(shí)段涉及的單元格，即可完成橫道圖線條的設(shè)計(jì)。

3）主要項(xiàng)目強(qiáng)度累計(jì)計(jì)算

施工進(jìn)度橫道圖中常需繪制土方開挖、石方開挖、土石方填筑、混凝土澆筑等強(qiáng)度曲線，因此，自動(dòng)計(jì)算上述項(xiàng)目累計(jì)強(qiáng)度也是軟件開發(fā)研究的關(guān)鍵。

軟件開發(fā)中采用自定義上述主要項(xiàng)目的關(guān)鍵字如“土方明挖，土方開挖”“方填筑，石填筑，方回填，石護(hù)坡”，利用VBA 中Like 命令編寫代碼，逐行檢索并按分類標(biāo)記不同的顏色，之后用IF語句逐行判斷并編寫累計(jì)求和代碼來完成強(qiáng)度累計(jì)計(jì)算。

4）自動(dòng)繪圖

水電行業(yè)施工進(jìn)度橫道圖的表示形式為在線條上部端頭標(biāo)注日強(qiáng)度，因此，為了圖形美觀，用Excel 的行表示時(shí)，每一個(gè)項(xiàng)目頭最好用3 行表示，線條居中繪制在中間行，上部行編輯公式標(biāo)注強(qiáng)度，此3 行通過行高、邊框線設(shè)置實(shí)現(xiàn)1 行的打印效果。

為了使軟件具有自動(dòng)化和通用性，在Excel 工作簿中另建1 個(gè)Sheet2，每3 行對應(yīng)界面Sheet1 的1行，并按出圖效果設(shè)置格式，利用循環(huán)語句將界面Sheet1 中的逐行數(shù)據(jù)在Sheet2 每隔3 行寫入。利用Excel 自帶的“條件格式”功能將每行的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成線條。強(qiáng)度曲線采用結(jié)合Excel 柱形圖編寫ChartObjects 參數(shù)控制代碼生成[4]。

最后通過調(diào)用不同工程的工期、項(xiàng)目頭行數(shù)等參數(shù)，編寫行列復(fù)制、刪除、插入，以及單元格格式設(shè)置、Sheet 復(fù)制代碼形成每個(gè)工程的施工進(jìn)度橫道圖，以圖片格式可插入AutoCAD，供套用圖框、添加說明等后續(xù)處理。

5）軟件功能

此次開發(fā)的軟件具有工程量匯總、強(qiáng)度累計(jì)、制作強(qiáng)度曲線圖、繪制施工總進(jìn)度橫道圖并標(biāo)注線條強(qiáng)度、分期分幅出圖、進(jìn)度線條批量平移（含部分項(xiàng)目跨停工時(shí)段平移）等功能。工程名、項(xiàng)目頭、工程量及單位、進(jìn)度線條需手動(dòng)操作錄入或設(shè)計(jì)，后續(xù)的計(jì)算及制圖由軟件自動(dòng)進(jìn)行。計(jì)算完成后，軟件將圖面整理存儲(chǔ)成Excel（工程名+日期.xlsx，自動(dòng)存儲(chǔ)在軟件所在文件夾）文件格式，此文件打開時(shí)軟件不需要注冊，供下游設(shè)計(jì)人員直接使用；并在后臺(tái)復(fù)制成圖片以便插入AutoCAD 標(biāo)準(zhǔn)圖框中，滿足質(zhì)量管理體系流程運(yùn)行要求。軟件目前可運(yùn)算最長工期為20 年，精度為0.5 個(gè)月。

軟件共建立了Sheet1（界面）、Sheet2（繪圖）、Sheet3（成圖）表單（Sheet），其中Sheet1 為主要操作界面，共設(shè)置“初始化”“計(jì)算”“成圖”等3 個(gè)按鈕。

3 軟件應(yīng)用

該軟件在西藏金河勒珠水電站工程中得到了良好應(yīng)用，并依托該項(xiàng)目，軟件功能得到了很多優(yōu)化和提升。

3.1 項(xiàng)目概況

工程位于西藏自治區(qū)昌都市卡若鎮(zhèn)乃帕村金河上游約5.3 km 處，下游距離昌都市察雅縣吉塘鎮(zhèn)19.9 km（河道距離），昌都縣城關(guān)鎮(zhèn)為昌都地區(qū)行署及縣政府所在地。工程是瀾滄江右岸一級支流金河下游河段規(guī)劃六級開發(fā)方案的第四級電站，上游接多瓦水電站，下游依次為瓦托水電站、金河水電站。

項(xiàng)目的開發(fā)任務(wù)為發(fā)電，大壩為常態(tài)混凝土雙曲拱壩，最大壩高144 m，壩頂高程為3 452 m，水庫總庫容約1.11×108m3。引水發(fā)電系統(tǒng)布置于右岸山體內(nèi)，引水系統(tǒng)為一洞四機(jī)，尾水系統(tǒng)為單機(jī)單洞布置形式，地下廠房采用首部開發(fā)方式。電站總裝機(jī)容量為120 MW，保證出力為20 MW，多年平均發(fā)電量為5.32×108kW·h。工程規(guī)模為大（2）型，工程等別為Ⅱ等。

3.2 工期安排

考慮到籌建期的右岸上壩交通洞長達(dá)約2.0 km，只能單工作面施工；大壩最大開挖高度約236 m，大壩最大壩高144 m；每年只有3—11 月具有澆筑室外混凝土的氣候條件及高原施工降效等因素，經(jīng)分析計(jì)算，安排施工總進(jìn)度為籌建期12 個(gè)月、工程總工期96 個(gè)月。施工準(zhǔn)備工期從第一年的1月初開始，到第三年2 月末，直線工期為26 個(gè)月；主體工程施工工期從第三年的3 月初至第八年的11 月末首批機(jī)組發(fā)電，工期為69 個(gè)月；工程完建期為1 個(gè)月。

3.3 施工總進(jìn)度橫道圖設(shè)計(jì)

在預(yù)可行性研究階段，施工總進(jìn)度橫道圖設(shè)計(jì)采用的是行業(yè)內(nèi)常規(guī)做法，即Excel 輔助計(jì)算分析、AutoCAD 標(biāo)注繪圖方法。需要將在AutoCAD中以項(xiàng)目頭為行、工期每半個(gè)月為列，畫出200 行（約200 個(gè)項(xiàng)目頭）、192 列（工期96 個(gè)月×2）的網(wǎng)格，然后手動(dòng)輸入工程項(xiàng)目、單位、工程量、第幾年、季度、月等名稱和數(shù)量，對應(yīng)每個(gè)項(xiàng)目頭，設(shè)計(jì)出施工時(shí)段橫道圖，然后在Excel 中計(jì)算出相應(yīng)的項(xiàng)目施工強(qiáng)度，并在AutoCAD 中進(jìn)行標(biāo)注，完成所有項(xiàng)目頭的施工時(shí)段橫道圖設(shè)計(jì)、強(qiáng)度計(jì)算和標(biāo)注后，還需進(jìn)行主要項(xiàng)目如土方開挖、石方明挖、石方暗挖、土石方填筑、混凝土澆筑的累計(jì)強(qiáng)度計(jì)算、強(qiáng)度曲線繪制，最后在AutoCAD 中手動(dòng)畫出施工總進(jìn)度表。計(jì)算量很大，繪制過程十分繁瑣，更重要的是，隨著設(shè)計(jì)的深入，大部分工程量會(huì)發(fā)生多次修改，每次修改都需要重復(fù)上述步驟進(jìn)行計(jì)算和圖紙繪制。

施工總進(jìn)度橫道圖中的施工強(qiáng)度、強(qiáng)度曲線是水利水電項(xiàng)目施工組織設(shè)計(jì)的重要參數(shù)，沒有相關(guān)成果，后續(xù)的工作無法開展，而施工組織設(shè)計(jì)又是編制整個(gè)項(xiàng)目投資的重要依據(jù)，所以施工總進(jìn)度橫道圖制約著整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)展。在水工專業(yè)提出工程量后，雖然施工設(shè)計(jì)人員加班加點(diǎn)趕工，首次成果也花費(fèi)了15 d 左右，后續(xù)每次隨工程量調(diào)整設(shè)計(jì)成果的計(jì)算都需要3 d 以上，這給施工專業(yè)不足2 個(gè)月的設(shè)計(jì)周期帶來了巨大的挑戰(zhàn)?；诖?，設(shè)計(jì)人員依托項(xiàng)目進(jìn)行了軟件研發(fā)，旨在將設(shè)計(jì)過程的重復(fù)又有規(guī)律的工作程序化，以節(jié)約時(shí)間，提高效率。

在可行性研究階段，軟件已基本成型，將原來AutoCAD 發(fā)揮的功能全部融入到了Excel 中，而且依托項(xiàng)目不斷優(yōu)化，軟件具備了程序化、標(biāo)準(zhǔn)化、通用化的特點(diǎn)。工程項(xiàng)目、單位、工程量直接從水工工程量資料提供單中復(fù)制粘貼，對應(yīng)每個(gè)項(xiàng)目頭的施工時(shí)段橫道圖設(shè)計(jì)，采用內(nèi)置公式拖拽單元格的方式，自動(dòng)完成了相應(yīng)的強(qiáng)度計(jì)算、強(qiáng)度曲線繪制，并生成了和以前形式相同的施工總進(jìn)度表。首次計(jì)算成果僅花費(fèi)不到5 d，后續(xù)隨工程量的修改成果計(jì)算耗時(shí)不足1 d，為施工專業(yè)保質(zhì)保量按時(shí)完成任務(wù)贏得了大量時(shí)間。

目前，該軟件在引綽濟(jì)遼，西藏康卓水電站、山西垣曲及30 多個(gè)抽蓄等眾多工程中得到了成功應(yīng)用，提高效率約3倍，相關(guān)成果也順利通過了審查。

4 結(jié)語

此次軟件的開發(fā)研究是依托實(shí)際項(xiàng)目進(jìn)行的，并在實(shí)際應(yīng)用中不斷完善，親和性、實(shí)用性、交互性、通用性強(qiáng)，可極大地減少重復(fù)工作，節(jié)約了時(shí)間。但目前軟件仍然存在一些尚未解決的問題，比如無法自動(dòng)生成關(guān)鍵線路，需在AutoCAD中手動(dòng)繪制，而且Excel 對同一成果每次自動(dòng)生成的圖片橫縱比例均有細(xì)微的差別，導(dǎo)致在工程后續(xù)處理中出現(xiàn)重復(fù)工作。隨著技術(shù)的發(fā)展，軟件會(huì)在工程的實(shí)際應(yīng)用中得到不斷的改進(jìn)和優(yōu)化，相關(guān)難題能夠得到圓滿的解決。