Excel + VBA für Ingenieure

Transkript

1 Excel + VBA für Ingenieure

2 Harald Nahrstedt Excel + VBA für Ingenieure Programmieren erlernen und technische Fragestellungen lösen 5. Auflage

3 Harald Nahrstedt Möhnesee, Deutschland ISBN DOI / ISBN (ebook) Die Deutsche Nationalbibliothek verzeichnet diese Publikation in der Deutschen Nationalbibliografie; detaillierte bibliografische Daten sind im Internet über abrufbar. Springer Vieweg Das Buch erschien bis zur 4. Auflage unter dem Titel Excel + VBA für Maschinenbauer im gleichen Verlag. Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH 2005, 2008, 2011, 2014, 2017 DasWerk einschließlichallerseinerteileist urheberrechtlichgeschützt.jedeverwertung, die nicht ausdrücklich vom Urheberrechtsgesetz zugelassen ist, bedarf der vorherigen Zustimmung des Verlags. Das gilt insbesondere für Vervielfältigungen, Bearbeitungen, Übersetzungen, Mikroverfilmungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Die Wiedergabe von Gebrauchsnamen, Handelsnamen, Warenbezeichnungen usw. in diesem Werk berechtigt auch ohne besondere Kennzeichnung nicht zu der Annahme, dass solche Namen im Sinne der Warenzeichenund Markenschutz-Gesetzgebung als frei zu betrachten wären und daher von jedermann benutzt werden dürften. Der Verlag, die Autoren und die Herausgeber gehen davon aus, dass die Angaben und Informationen in diesem Werk zum Zeitpunkt der Veröffentlichung vollständig und korrekt sind. Weder der Verlag noch die Autoren oder die Herausgeber übernehmen, ausdrücklich oder implizit, Gewähr für den Inhalt des Werkes, etwaige Fehler oder Äußerungen. Der Verlag bleibt im Hinblick auf geografische Zuordnungen und Gebietsbezeichnungen in veröffentlichten Karten und Institutionsadressen neutral. Gedruckt auf säurefreiem und chlorfrei gebleichtem Papier. Springer Vieweg ist Teil von Springer Nature Die eingetragene Gesellschaft ist Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH Die Anschrift der Gesellschaft ist: Abraham-Lincoln-Strasse 46, Wiesbaden, Germany

4 V Vorwort zur 5. Auflage Warum dieses Buch Jeder Anwender eines Office-Pakets, bzw. einer Anwendung daraus, bekommt ohne zusätzliche Anschaffungskosten eine Entwicklungsumgebung für VBA (Visual Basic for Application). Von allen Office-Anwendungen wird insbesondere die Anwendung Excel im Ingenieurbereich vielfach eingesetzt, oft auch ohne Kenntnisse der Entwicklungsmöglichkeiten. Sie hat sich, so wie es die Werkzeuge Bleistift und Rechenschieber auch einmal geschafft haben, einen festen Platz als Arbeitswerkzeug im Ingenieurwesen, und nicht nur dort, erobert. Was liegt also näher, die Möglichkeiten von VBA unter Excel an Beispielen aus der Praxis darzustellen. Ziel dieses Buches ist es, sowohl dem Ingenieurstudenten als auch dem praktizierenden Ingenieur Wege und Möglichkeiten der Entwicklung eigener Programme zu zeigen. Die dargestellten Beispiele können mit den vermittelten Kenntnissen aus diesem Buch weiter ausgebaut und den vorhandenen Praxisproblemen angepasst werden. Hilfen dazu befinden sich auch auf meiner Website. Mit dieser inzwischen fünften Auflage bestätigt sich dieses Konzept. Versionen Die erste Auflage wurde mit der Version Microsoft Office Excel 2002 begonnen und mit der Version Microsoft Office Excel 2003 beendet. Die zweite und dritte Auflage wurden mit der Office Version 2007 erstellt. Der vierten Auflage lag die Version 2010 zugrunde. Diese Auflage wurde mit der Version 2016 überarbeitet und ergänzt. Ich übernehme keine Haftung für Folgen die sich aus dem Einsatz der Programmcodes ergeben. Zum Aufbau Das erste Kapitel gibt eine Einführung in VBA, in die Handhabung der Entwicklungsumgebung und ist auch für Autodidakten gut geeignet. In den nachfolgenden fünfzehn Kapiteln finden Sie ausgesuchte Anwendungsbeispiele aus verschiedenen Ingenieurbereichen. Neben einer grundlegenden Einführung in das jeweilige Thema, werden die Schritte von der Erstellung des Algorithmus bis zur Anwendung anschaulich wiedergegeben. Einzelne Kapitel wurden teilweise ergänzt und ein weiteres Kapitel Projektmanagement kam hinzu. Auf meiner Homepage werden weitere Bereiche, Anwendungen und Hinweise laufend ergänzt. Danksagung Ich danke all denen im Hause Springer-Vieweg, die stets im Hintergrund wirkend, zum Gelingen dieses Buches beigetragen haben. Ein besonderer Dank gilt dem Lektorat Maschinenbau und seinem Cheflektor Thomas Zipsner, der mir geduldig mit vielen wichtigen und richtigen Ratschlägen in allen fünf Auflagen half, den für den Leser richtigen Weg einzuschlagen. An den Leser Dieses Buch soll auch zum Dialog zwischen Autor und Leser auffordern. Daher finden Sie sowohl auf der Homepage des Verlages wie auch auf der Homepage des Autors ein Forum für ergänzende Programme, Anregungen und Kommentare. Möhnesee, März 2017 Harald Nahrstedt

5 VII Inhaltsverzeichnis 1 Einführung in VBA Die VBA Entwicklungsumgebung Der Visual Basic-Editor Projekt und Projekt-Explorer Der Objektkatalog Das Eigenschaftsfenster Die Direkt-, Lokal- und Überwachungsfenster Objekte, Anwendungen, Formulare und Module Objekte, allgemein Anwendungen und Makros Steuerelemente in Anwendungen Formulare und Steuerelemente Module Die Syntax von VBA Konventionen Prozeduren und Funktionen Datentypen für Konstante und Variable Parameterlisten Benutzerdefinierte Aufzähl-Variable Benutzerdefinierte Datentypen Operatoren und Standardfunktionen Strukturen für Prozedurabläufe Geltungsbereiche Fehlerbehandlung in Prozeduren Algorithmen und ihre Darstellung Der Algorithmus Top-Down-Design Flussdiagramm Struktogramm Aktivitätsdiagramm Objekte unter Excel Application-Objekt Workbook-Objekte Worksheet-Objekte Range-Objekte Zeilen und Spalten... 40

6 VIII Inhaltsverzeichnis Zellen und Zellbereiche Objektvariable Eigene Klassen und Objekte Klassendiagramm Sequenzdiagramm Definition einer Klasse Konstruktor und Destruktor Instanziierung von Objekten Das Arbeiten mit Objekten Objektlisten Vererbung Events und eigene Objekte Aktionen unter Excel Neue Excel-Anwendung starten Der Excel-Anwendung einen Namen geben Dem Excel-Arbeitsblatt (Tabelle) einen Namen geben In der Excel-Anwendung ein neues Arbeitsblatt anlegen Dem Projekt und dem Arbeitsblatt einen Namen geben Prozeduren mit Haltepunkten testen Codefenster teilen Symbolleiste für den Schnellzugriff ergänzen Makros aus dem Menübereich Add-In aufrufen Berechnungsprozeduren als Add-In nutzen Eigene Funktionen schreiben und pflegen Zugriff auf die Objekte des aktiven VBA-Projekts Hilfsprozeduren Listenfeld mit mehreren Spalten Die ShowModal-Eigenschaft eines Formulars DoEvents einsetzen Wartezeiten in Prozeduren planen Zyklische Jobs konstruieren Informationen zum Datentyp Berechnungen aus der Statik Kräfte im Raum Kräfte in Tragwerken Biegeträger Berechnungen aus der Dynamik Massenträgheitsmomente Mechanische Schwingungen

7 Inhaltsverzeichnis IX 4 Festigkeitsberechnungen Hauptspannungen eines zusammengesetzten Biegeträgers Die Anwendung der Monte-Carlo-Methode auf ein Biegeproblem Objektorientiertes Bestimmungssystem Klassen und ihre Objekte Polymorphie Vererbung Berechnungen von Maschinenelementen Volumenberechnung nach finiten Elementen Durchbiegung von Achsen und Wellen Technische Statistik und Wahrscheinlichkeitsrechnung Gleichverteilung und Klassen Normalverteilung Probabilistische Simulation Wirtschaftliche Berechnungen Maschinenbelegung nach Johnson Optimale Losgröße Berechnungen aus der Strömungslehre Rotation von Flüssigkeiten Laminare Strömung in zylindrischen Rohren Berechnungen aus der Thermodynamik Nichtstationäre Wärmeströmung durch eine Wand Der Carnot sche Kreisprozess für ideale Gase Allgemeine Zustandsgleichung für Gase und Gasgemische Isochore Zustandsänderung Isobare Zustandsänderung Isotherme Zustandsänderung Adiabatische Zustandsänderung Der Carnot sche Kreisprozess Berechnungen aus der Elektrotechnik Spannungen und Ströme in Gleichstromleitungen Rechnen mit komplexen Zahlen Gesamtwiderstand einer Wechselstromschaltung Berechnungen aus der Regelungstechnik Der PID-Regler Fuzzy-Regler

8 X Inhaltsverzeichnis 12 Berechnungen aus der Fertigungstechnik Stauchen eine spanlose Formgebung Drehen eine spanende Formgebung Die belastungsoptimale Pressverbindung Berechnungen aus der Antriebstechnik Ermittlung der Zahnflankentragfähigkeit geradverzahnter Stirnräder Lagerreaktionen beim Schneckengetriebe Technische Dokumentation mit Excel Aufteilung von Informationen Beziehungen zwischen Informationen Verknüpfungen mit Objekten Technische Darstellungen Visualisierung von Daten Das Steuerelement TreeView Control HTML XML Animationen Shape-Bewegungen als Grundlage Ein Zylinder-Modell Ein Motor-Modell Projektmanagement Ein Portfolio erstellen Kriterien-Gewichtungsverfahren Vergleich von Plan- und Istwerten im Wasserfalldiagramm Entscheidungen nach dem Pareto-Prinzip treffen Mit Treemap zur Mustererkennung Literaturverzeichnis Sachwortverzeichnis Technik Sachwortverzeichnis Excel + VBA