過程控制教學軟件開發論文
工業工程專業學生在專業課學習中存在大量的數據繁瑣計算及各種統計圖表繪制，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語言開發出了可用在《生產計劃與控制》及《質量管理學》教學中的軟件，利用軟件實現了對數據的處理及繪圖過程，學生還可以實時修改參數來分析比較不同參數對結果的影響，有利于學生對教學內容的進一步掌握。
1 概述
工業工程專業課教學中，會經常涉及到數據統計、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軟件來完成。目前，國內外工業工程領域應用到的軟件很多，典型的包括企業管理軟件ERP，統計軟件SPSS、數學和數值分析軟件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生非常大的費用，因此開發一款實用簡單的軟件來協助教學工作就顯得尤為重要。
Excel擁有強大的數據處理功能，在記錄、計算方面具有巨大優勢，并且Excel的操作簡易，它綁定了功能強大的VBA開發語言，可以實現大量復雜操作的自動化。VBA開發語言還提供了豐富的控件和完備的語言系統，開發者可以根據自己的需要創建VBA應用程序，本次軟件開發就是運用Excel中的VBA作為編程語言。
2 軟件功能設計
使用Excel平臺下的VBA作為開發語言，使得軟件能夠實現以下功能：
2.1 定量預測
定量預測的方法很多，如時間序列預測法、回歸分析預測法等。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數據進行輸入或導入，然后給出指令，即可得到預測結果，包括預測參數、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數據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據輸入或導入，其余的工作都由軟件來完成。用戶根據需要選擇控制圖的類型，軟件便可對數據進行自動處理，生成相應的控制圖，還可以生成報表并進行打印。
3 軟件過程及功能介紹
3.1 系統主界面
啟動Excel后，系統會進入歡迎界面，歡迎界面上有兩個按鈕，點擊“進入系統”按鈕則進入系統主界面，進入系統后，用戶可根據需要點擊對應的功能按鈕來選擇相應的功能進行操作，點擊“退出”按鈕則會退出系統并關閉Excel。
3.2 需求預測
3.2.1 數據錄入
點擊主界面上的“定量需求預測”按鈕會進入需求預測主界面，此界面要求進行原始數據的錄入，數據可以兩種方式進入系統，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據，當已經有錄入好的數據時可點擊“導入數據”按鈕，選擇相應的數據文件即可。
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)所示的界面，選擇指數平滑法時出現圖1(b)所示的界面。
“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。
“指數平滑系數α”：進行指數平滑法預測時用戶需要輸入的參數，其中α值介于0和1之間。
“預測長度T”：在原始數據期數的基礎上用戶想要預測的時間長度。
3.2.3 預測結果顯示
預測參數選擇完成后，點擊“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系數均可以顯示在界面上。
該案例的預測方程為：
Yt=34130.4+2356T
預測值為Y(1)=36486，Y(3)=41198，在此界面中還可查看到各期的預測值，此時只需點擊“查看數據表”按鈕即可。
3.3 過程統計控制
過程統計控制主界面如圖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計控制的操作界面，在此界面上用戶可完成相應控制圖的數據處理及圖表繪制工作，輸入數據或導入數據后，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，系統便開始自動處理數據和繪制圖表，得到的控制圖如圖4所示。
完成這些操作后，系統會運行得到用戶所需的控制圖。如果想要清除數據點擊“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，而該軟件在學生學習完相應理論后，對各種預測方法有了確實的理解，對各種參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，同時利用該軟件可以修改其中的預測參數，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，有助于他們日后工作中正確選擇預測方法及預測參數。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制，利用該軟件便于學生有更多的時間對各種統計圖的差異進行比較分析，也可直觀地了解每一種統計圖的使用范圍。
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