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過程控制教學軟體開發論文

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工業工程專業學生在專業課學習中存在大量的資料繁瑣計算及各種統計圖表繪製,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。使用基於Excel平臺下的VBA語言開發出了可用在《生產計劃與控制》及《質量管理學》教學中的軟體,利用軟體實現了對資料的處理及繪圖過程,學生還可以實時修改引數來分析比較不同引數對結果的影響,有利於學生對教學內容的進一步掌握。

過程控制教學軟體開發論文

1 概述

工業工程專業課教學中,會經常涉及到資料統計、圖表繪製等雖然理論比較簡單但過程繁瑣的知識點,這時往往希望藉助相關軟體來完成。目前,國內外工業工程領域應用到的軟體很多,典型的包括企業管理軟體ERP,統計軟體SPSS、數學和數值分析軟體Mathematica,模擬軟體Witness等等,每個軟體在使用時都需要操作者專門來學習,對於解決課程教學過程中的問題顯得工作量過大,而且正版軟體價格高昂,對於教學單位來說購置滿足各門課需求的軟體會產生非常大的費用,因此開發一款實用簡單的軟體來協助教學工作就顯得尤為重要。

Excel擁有強大的資料處理功能,在記錄、計算方面具有巨大優勢,並且Excel的操作簡易,它綁定了功能強大的VBA開發語言,可以實現大量複雜操作的自動化。VBA開發語言還提供了豐富的控制元件和完備的語言系統,開發者可以根據自己的需要建立VBA應用程式,本次軟體開發就是運用Excel中的VBA作為程式語言。

2 軟體功能設計

使用Excel平臺下的VBA作為開發語言,使得軟體能夠實現以下功能:

2.1 定量預測

定量預測的方法很多,如時間序列預測法、迴歸分析預測法等。本次為了配合教學過程,需求預測功能實現了移動平均法和指數平滑法這兩種最常用的預測方法,操作過程只需要對原始的歷史統計資料進行輸入或匯入,然後給出指令,即可得到預測結果,包括預測引數、預測方程、預測值以及趨勢圖等。

2.2 過程統計控制

應用過程統計控制是需要進行繁瑣的資料處理以及圖表繪製工作,而且控制圖的種類有很多,在此利用Excel作為輸入工具,使用者只需進行簡單的資料輸入或匯入,其餘的工作都由軟體來完成。使用者根據需要選擇控制圖的型別,軟體便可對資料進行自動處理,生成相應的控制圖,還可以生成報表並進行列印。

3 軟體過程及功能介紹

3.1 系統主介面

啟動Excel後,系統會進入歡迎介面,歡迎介面上有兩個按鈕,點選“進入系統”按鈕則進入系統主介面,進入系統後,使用者可根據需要點選對應的功能按鈕來選擇相應的功能進行操作,點選“退出”按鈕則會退出系統並關閉Excel。

3.2 需求預測

3.2.1 資料錄入

點選主介面上的“定量需求預測”按鈕會進入需求預測主介面,此介面要求進行原始資料的錄入,資料可以兩種方式進入系統,當選擇直接輸入時,在介面提供的表格中直接輸入期號及各期資料,當已經有錄入好的資料時可點選“匯入資料”按鈕,選擇相應的資料檔案即可。

3.2.2 預測方法選擇

系統設計了兩種最常用的預測方法:移動平均法和指數平滑法,當選擇移動平均法時出現圖1(a)所示的介面,選擇指數平滑法時出現圖1(b)所示的.介面。

“移動平均期數n”:輸入每次移動平均所包含的實際值的個數。

“指數平滑係數α”:進行指數平滑法預測時使用者需要輸入的引數,其中α值介於0和1之間。

“預測長度T”:在原始資料期數的基礎上使用者想要預測的時間長度。

3.2.3 預測結果顯示

預測引數選擇完成後,點選“開始計算”按鈕,即開始計算規定預測長度內的預測值,所得預測結果如圖2所示,移動平均法或指數平滑法的預測方程係數均可以顯示在介面上。

該案例的預測方程為:

Yt=34130.4+2356T

預測值為Y(1)=36486,Y(3)=41198,在此介面中還可檢視到各期的預測值,此時只需點選“檢視資料表”按鈕即可。

3.3 過程統計控制

過程統計控制主介面如圖3,在該圖中選擇所需控制圖型別,選定後點擊“確定”按鈕即可進入過程統計控制的操作介面,在此介面上使用者可完成相應控制圖的資料處理及圖表繪製工作,輸入資料或匯入資料後,點選“開始”按鈕,會彈出一個輸入框,要求輸入子組樣本大小,正確輸入之後,系統便開始自動處理資料和繪製圖表,得到的控制圖如圖4所示。

完成這些操作後,系統會執行得到使用者所需的控制圖。如果想要清除資料點選“清除”按鈕即可。點選“返回主介面”按鈕後可回到控制圖選擇的介面,同樣的方法可以得到所需的各種控制圖。

4 結論

需求預測是工業工程專業《生產計劃與控制》課程中計算量較大的一個章節,傳統方法都要進行大量的手工計算,而該軟體在學生學習完相應理論後,對各種預測方法有了確實的理解,對各種引數的賦值也能基本掌握的前提下,大大節約了繁瑣的計算時間,同時利用該軟體可以修改其中的預測引數,比較各種不同方案預測結果的差異,讓學生把大部分精力放在對預測結果的合理性分析,有助於他們日後工作中正確選擇預測方法及預測引數。過程統計控制是《質量管理學》中的內容,需要學生掌握各種統計圖的繪製,利用該軟體便於學生有更多的時間對各種統計圖的差異進行比較分析,也可直觀地瞭解每一種統計圖的使用範圍。