過程控制教學軟件開發(fā)論文
工業(yè)工程專業(yè)學生在專業(yè)課學習中存在大量的數(shù)據(jù)繁瑣計算及各種統(tǒng)計圖表繪制，利用手工完成這些工作會耗費學生很大精力，從而不能把學習重點放在對方法的理解和運用上。使用基于Excel平臺下的VBA語言開發(fā)出了可用在《生產(chǎn)計劃與控制》及《質(zhì)量管理學》教學中的軟件，利用軟件實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的處理及繪圖過程，學生還可以實時修改參數(shù)來分析比較不同參數(shù)對結(jié)果的影響，有利于學生對教學內(nèi)容的進一步掌握。
1 概述
工業(yè)工程專業(yè)課教學中，會經(jīng)常涉及到數(shù)據(jù)統(tǒng)計、圖表繪制等雖然理論比較簡單但過程繁瑣的知識點，這時往往希望借助相關(guān)軟件來完成。目前，國內(nèi)外工業(yè)工程領(lǐng)域應(yīng)用到的軟件很多，典型的包括企業(yè)管理軟件ERP，統(tǒng)計軟件SPSS、數(shù)學和數(shù)值分析軟件Mathematica，仿真軟件Witness等等，每個軟件在使用時都需要操作者專門來學習，對于解決課程教學過程中的問題顯得工作量過大，而且正版軟件價格高昂，對于教學單位來說購置滿足各門課需求的軟件會產(chǎn)生非常大的費用，因此開發(fā)一款實用簡單的軟件來協(xié)助教學工作就顯得尤為重要。
Excel擁有強大的數(shù)據(jù)處理功能，在記錄、計算方面具有巨大優(yōu)勢，并且Excel的操作簡易，它綁定了功能強大的VBA開發(fā)語言，可以實現(xiàn)大量復(fù)雜操作的自動化。VBA開發(fā)語言還提供了豐富的控件和完備的語言系統(tǒng)，開發(fā)者可以根據(jù)自己的需要創(chuàng)建VBA應(yīng)用程序，本次軟件開發(fā)就是運用Excel中的VBA作為編程語言。
2 軟件功能設(shè)計
使用Excel平臺下的VBA作為開發(fā)語言，使得軟件能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：
2.1 定量預(yù)測
定量預(yù)測的方法很多，如時間序列預(yù)測法、回歸分析預(yù)測法等。本次為了配合教學過程，需求預(yù)測功能實現(xiàn)了移動平均法和指數(shù)平滑法這兩種最常用的預(yù)測方法，操作過程只需要對原始的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù)進行輸入或?qū)耄缓蠼o出指令，即可得到預(yù)測結(jié)果，包括預(yù)測參數(shù)、預(yù)測方程、預(yù)測值以及趨勢圖等。
2.2 過程統(tǒng)計控制
應(yīng)用過程統(tǒng)計控制是需要進行繁瑣的數(shù)據(jù)處理以及圖表繪制工作，而且控制圖的種類有很多，在此利用Excel作為輸入工具，用戶只需進行簡單的數(shù)據(jù)輸入或?qū)耄溆嗟墓ぷ鞫加绍浖䜩硗瓿伞Ｓ脩舾鶕?jù)需要選擇控制圖的類型，軟件便可對數(shù)據(jù)進行自動處理，生成相應(yīng)的控制圖，還可以生成報表并進行打印。
3 軟件過程及功能介紹
3.1 系統(tǒng)主界面
啟動Excel后，系統(tǒng)會進入歡迎界面，歡迎界面上有兩個按鈕，點擊“進入系統(tǒng)”按鈕則進入系統(tǒng)主界面，進入系統(tǒng)后，用戶可根據(jù)需要點擊對應(yīng)的功能按鈕來選擇相應(yīng)的功能進行操作，點擊“退出”按鈕則會退出系統(tǒng)并關(guān)閉Excel。
3.2 需求預(yù)測
3.2.1 數(shù)據(jù)錄入
點擊主界面上的“定量需求預(yù)測”按鈕會進入需求預(yù)測主界面，此界面要求進行原始數(shù)據(jù)的錄入，數(shù)據(jù)可以兩種方式進入系統(tǒng)，當選擇直接輸入時，在界面提供的表格中直接輸入期號及各期數(shù)據(jù)，當已經(jīng)有錄入好的數(shù)據(jù)時可點擊“導入數(shù)據(jù)”按鈕，選擇相應(yīng)的數(shù)據(jù)文件即可。
3.2.2 預(yù)測方法選擇
系統(tǒng)設(shè)計了兩種最常用的預(yù)測方法：移動平均法和指數(shù)平滑法，當選擇移動平均法時出現(xiàn)圖1(a)所示的界面，選擇指數(shù)平滑法時出現(xiàn)圖1(b)所示的界面。
“移動平均期數(shù)n”：輸入每次移動平均所包含的實際值的個數(shù)。
“指數(shù)平滑系數(shù)α”：進行指數(shù)平滑法預(yù)測時用戶需要輸入的參數(shù)，其中α值介于0和1之間。
“預(yù)測長度T”：在原始數(shù)據(jù)期數(shù)的基礎(chǔ)上用戶想要預(yù)測的時間長度。
3.2.3 預(yù)測結(jié)果顯示
預(yù)測參數(shù)選擇完成后，點擊“開始計算”按鈕，即開始計算規(guī)定預(yù)測長度內(nèi)的預(yù)測值，所得預(yù)測結(jié)果如圖2所示，移動平均法或指數(shù)平滑法的預(yù)測方程系數(shù)均可以顯示在界面上。
該案例的預(yù)測方程為：
Yt=34130.4+2356T
預(yù)測值為Y(1)=36486，Y(3)=41198，在此界面中還可查看到各期的預(yù)測值，此時只需點擊“查看數(shù)據(jù)表”按鈕即可。
3.3 過程統(tǒng)計控制
過程統(tǒng)計控制主界面如圖3，在該圖中選擇所需控制圖類型，選定后點擊“確定”按鈕即可進入過程統(tǒng)計控制的操作界面，在此界面上用戶可完成相應(yīng)控制圖的數(shù)據(jù)處理及圖表繪制工作，輸入數(shù)據(jù)或?qū)霐?shù)據(jù)后，點擊“開始”按鈕，會彈出一個輸入框，要求輸入子組樣本大小，正確輸入之后，系統(tǒng)便開始自動處理數(shù)據(jù)和繪制圖表，得到的控制圖如圖4所示。
完成這些操作后，系統(tǒng)會運行得到用戶所需的控制圖。如果想要清除數(shù)據(jù)點擊“清除”按鈕即可。點擊“返回主界面”按鈕后可回到控制圖選擇的界面，同樣的方法可以得到所需的各種控制圖。
4 結(jié)論
需求預(yù)測是工業(yè)工程專業(yè)《生產(chǎn)計劃與控制》課程中計算量較大的一個章節(jié)，傳統(tǒng)方法都要進行大量的手工計算，而該軟件在學生學習完相應(yīng)理論后，對各種預(yù)測方法有了確實的理解，對各種參數(shù)的賦值也能基本掌握的前提下，大大節(jié)約了繁瑣的計算時間，同時利用該軟件可以修改其中的預(yù)測參數(shù)，比較各種不同方案預(yù)測結(jié)果的差異，讓學生把大部分精力放在對預(yù)測結(jié)果的合理性分析，有助于他們?nèi)蘸蠊ぷ髦姓_選擇預(yù)測方法及預(yù)測參數(shù)。過程統(tǒng)計控制是《質(zhì)量管理學》中的內(nèi)容，需要學生掌握各種統(tǒng)計圖的繪制，利用該軟件便于學生有更多的時間對各種統(tǒng)計圖的差異進行比較分析，也可直觀地了解每一種統(tǒng)計圖的使用范圍。
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