| 标题 | 利用变形栈及VBA快速进行大型电子设备成本分析 |
| 范文 | 关堂新 摘要：文章讨论了了产品结构树及VBA在产品数据统计中的应用。文章基于结构树的层次结构，提出了变形栈算法。首先，对结构树报表进行层次标识；其次，在标识的基础上构造出一个变形栈，用于保留历史层级的数据，在计算时仅回溯栈，大大简化了计算。文中利用某大型雷达的结构对算法进行了验证。最后，给出了该算法的应用分析。 关键词：结构树；VBA；变形栈统计 中图分类号：TP311 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2018）27-0207-02 大型电子设备的研制生产是一个大型团队的协同过程。大型电子设备是按系统[1]与分系统组织的，每个分系统由一个分团队完成，每个分系统中又由部件组成，每个部件又由元器件组成。由于项目设计的继承性要求，每个部件又有可能包含若干子部件甚至是分系统。这种嵌套性往往很深。 大型电子设备的物理形态是结构树。结构树在产品生产的物料准备、工艺准备、人员分配中起着基础的作用。 1 大型电子设备结构树特点 结构树，又称产品结构树（Product Structure Tree， PST）[2]，是描述某一产品的物料组成及各部分文件组成的层次结构树状图，是PDM（Product Data Management）、BOM（Bill of Material）及ERP（Enterprise Resource Plan）的基础[3]。大型电子设备的结构树相当复杂。 首先，大型电子设备的元器件往往多达几万个甚至是十几万个。另外，大型电子设备的元器件种类也很多。 其次，大型电子设备的结构树层次多样。结构树是一种树状的层次结构。 最后，结构树与电子设备的物理结构是紧密联系的。结构树上的各个树叶、节点是的顺序关系、包含关系、数量、具体功能等均不可改變。 2 PDM系统中特殊性需求分析 大型的企业级的产品管理一般是PDM，CAPP及ERP等相互协调共同配合完成的。主要功能是由专用程序实现的。实际上，客户对PDM及结构树的使用需求是多种多样的，很难用一个固定的软件全部实现。 产品的管理需求是多种多样的，时时变化的；有些需求是极为特殊的。因此，电子产品的设计者、维护者应基于PDM、ERP基础，特别是结构树进行二次开发，解决产品生产、销售过程中的各种个案问题。 3 利用VBA和结构树实现特殊需求 在现有PDM系统中均支持统计报表的输出。因此，二次开发者可以基于统计报表进行分析。如现有的PDM都支持Excel报表输出的方式。这就为我们提供了一个可以进行二次开发实现特定功能的接口。 VBA（Visual Basic for Applications）是微软开发出来的在其桌面应用程序中执行通用的自动化（OLE）编程语言。VBA主要作用是扩展Windows应用程序的功能，可以快速实现复杂的逻辑，大大提升了Excel等的数据处理能力，满足工作中的特殊要求。 VBA是VB的子集，是面向对象的编程方法在Office上的实现。Office中所有的组件都进行了面向对象的封装。其中所有的组件及其功能都可以用VBA对象实现。 大型电子设备的每个子设备处于结构树的节点或叶子上。在组织生产上，需要做的工作是审核每个子设备的物料是否齐备，需要统计出各个设备的加工时间及整机的齐套时间；在成本分析上，需要统计出每个子设备的成本，需要统计出整个系统的成本；在对外报价上需要给出每个器件的价格组成、利润率等。因而，根据需要，对结构树进行相应的分析是极为重要的。 我们可以将特定产品或设备的结构树生成报表，并可下载到本地。利用VBA处理报表，可对结构树进行针对性、轻型化的、及时分析。 4 利用VBA和结构树统计某型雷达元器件数量及费用 产品结构树的分析基础性工作是各组成器件的数量统计。图1为某型雷达的结构树报表（局部）。报表的第一列为器材的标识，第二列为器材的技术状态，第三列为型号或规格（外购件），第四列则为该型器材的数量。 在组织生产时，如果要制造一套散热器模块，需要备料的数量是[1×25×4×5=500]只，散热模块器的仅有4层嵌套。 结构树为树型逻辑，数据结构中对树的遍历算法。在此，还需要对其进行改造方可以使用，改造的原则是模拟人工统计的流程。 基于人工的统计算法如下： 1） 顺序访问第一条记录，记下装入的数量； 2） 分析出该条记录所处的层级； 3） 向上回溯，直到需要统计的层级（如当前为四级，则需要向上向三、二、一级回溯），记下各层级的装入数量； 4） 将回溯的装入数量与本级别数量的依次乘起来，作为本级元器件的备料数； 5） 移向下一条记录，重复1）～4）步，直到全部结束。 有的产品有多达十几层嵌套。本产品中有30000多个器件（记录），按每个记录平均4层嵌套计算，则整机统计要做120000次乘法。不仅是乘法，统计过程还须进行递归处理，这将是一个极大的工作负担。因此，需要进行自动化处理。 为了方便报表的VBA自动化处理，可先对报表做适当改动。如图-1中的报表没有标明层次，如在处理中每次都计算层级，会增加计算负荷。因此，需要对表单初始化，利用标识列中的空格数量可判定某条记录的层级，如图2所示。 自动化处理的另一个工作是变形栈的设计。栈是一种后进先出的数据结构，利用栈可以保存2）、3）两步的记录数量。显然，这个栈也不是标准的栈。栈顶和栈底不是固定不变的，如统计整机的装入数量，则栈底保存的数一定是1；否则栈底是需要统计的部件的层级，其数量应设为1。这是一个“变形栈”，除了访问顺序是后进先出外，其他的均是不定的。这种做的好处是，在整个处理过程中只需要一个栈，大大节省处理资源，提高计算速度。 考虑到数组对随机访问的支持，“变形栈”载体采用数组，栈顶及栈底访问均采用索引方式，如图-3所示。采用数组访问的一个缺点是数组的大小固定，数组的大小可以利用层级来确定，如层级为7，则数组的大小只要大于7即可，数组应初始化为全1。 如果投产1台发射机，统计其下的块的数量，则将栈顶设为5即可，需要的数量为3?1?5?4=60。在统计到某个元器件时，将该元器件的数量填入到其层级对应的数组中去替换原有值即可，此后该值在栈中保持不变直到遇到下一个层级为1的元器件。这样，在计算元器件数量时，仅回溯栈即可。 结合上述，自动化处理流程综合如下： 1） 初始化。给结构树报表增加一列，该列保存对应元器件的层级； 2） 根据初始化结果，取最大层级号，并以此号定义數组容量，其中元素初始化为1； 3） 将拟统计的元器件号的层级号作为栈底标识，并以此为起点向下遍历； 4） 将当前处理的元器件层级号作栈顶，将元器件的数量写入栈顶替代原来数值； 5） 自当前栈顶向当前栈底回溯，并将所有元素相乘，得到的结果为当前元器件的数量； 6） 重复3）～5）步，直到遇到层级号大于等于栈底层级号的元器件。 说明，如果作整机统计，则栈底的层级是永远0；栈顶将根据元器件的层级随机改变，循环到整个结构树结束。 图4为对某雷达进行的外购器件数量及费用统计（节选）结果。该雷达总层级为，元器件设计记录30000余行，整个计算过程小于5分钟。 5 结束语 本文算法已在某产品上得到验证，可以统计出外购件、外协件、标准件的数量及费用。该方法对于大型电子设备的生产、销售及定价办法起着直接的指导作用。本文针对产品生产过程中的需求的多样性，在利用VBA和结构树报表解决工作过程中的特殊需求方面做了初步探索。 参考文献： [1] 中华人民共和国国防科学技术委员会.GjB74A-1998军用地面雷达通用规范[Z]，1998. [2] GB/Z 18727-2002 企业应用产品数据管理（PDM）实施规范北京[Z].中国标准出版社， 2002. [3] 罗鸿.ERP原理设计实施[M].4版.北京：电子工业出版社，2016，3. [4] John Green， Stephen Bullen， Rob Bvey， Excel 2007 VBA参考大全[M].ExcelHome，译.北京：人民邮电出版社，2016.3. [通联编辑：闻翔军] |
| 随便看 |
|
科学优质学术资源、百科知识分享平台，免费提供知识科普、生活经验分享、中外学术论文、各类范文、学术文献、教学资料、学术期刊、会议、报纸、杂志、工具书等各类资源检索、在线阅读和软件app下载服务。