过程控制教学软件开发

　　工业工程专业学生在专业课学习中存在大量的数据繁琐计算及各种统计图表绘制，利用手工完成这些工作会耗费学生很大精力，从而不能把学习重点放在对方法的理解和运用上。使用基于Excel平台下的VBA语言开发出了可用在《生产计划与控制》及《质量管理学》教学中的软件，利用软件实现了对数据的处理及绘图过程，学生还可以实时修改参数来分析比较不同参数对结果的影响，有利于学生对教学内容的进一步掌握。

　　1 概述

　　工业工程专业课教学中，会经常涉及到数据统计、图表绘制等虽然理论比较简单但过程繁琐的知识点，这时往往希望借助相关软件来完成。目前，国内外工业工程领域应用到的软件很多，典型的包括企业管理软件ERP，统计软件SPSS、数学和数值分析软件Mathematica，仿真软件Witness等等，每个软件在使用时都需要操作者专门来学习，对于解决课程教学过程中的问题显得工作量过大，而且正版软件价格高昂，对于教学单位来说购置满足各门课需求的软件会产生非常大的费用，因此开发一款实用简单的软件来协助教学工作就显得尤为重要。

　　Excel拥有强大的数据处理功能，在记录、计算方面具有巨大优势，并且Excel的操作简易，它绑定了功能强大的VBA开发语言，可以实现大量复杂操作的自动化。VBA开发语言还提供了丰富的控件和完备的语言系统，开发者可以根据自己的需要创建VBA应用程序，本次软件开发就是运用Excel中的VBA作为编程语言。

　　2 软件功能设计

　　使用Excel平台下的VBA作为开发语言，使得软件能够实现以下功能：

　　2.1 定量预测

　　定量预测的方法很多，如时间序列预测法、回归分析预测法等。本次为了配合教学过程，需求预测功能实现了移动平均法和指数平滑法这两种最常用的预测方法，操作过程只需要对原始的历史统计数据进行输入或导入，然后给出指令，即可得到预测结果，包括预测参数、预测方程、预测值以及趋势图等。

　　2.2 过程统计控制

　　应用过程统计控制是需要进行繁琐的数据处理以及图表绘制工作，而且控制图的种类有很多，在此利用Excel作为输入工具，用户只需进行简单的数据输入或导入，其余的工作都由软件来完成。用户根据需要选择控制图的类型，软件便可对数据进行自动处理，生成相应的控制图，还可以生成报表并进行打印。

　　3 软件过程及功能介绍

　　3.1 系统主界面

　　启动Excel后，系统会进入欢迎界面，欢迎界面上有两个按钮，点击“进入系统”按钮则进入系统主界面，进入系统后，用户可根据需要点击对应的功能按钮来选择相应的功能进行操作，点击“退出”按钮则会退出系统并关闭Excel。

　　3.2 需求预测

　　3.2.1 数据录入

　　点击主界面上的“定量需求预测”按钮会进入需求预测主界面，此界面要求进行原始数据的录入，数据可以两种方式进入系统，当选择直接输入时，在界面提供的表格中直接输入期号及各期数据，当已经有录入好的数据时可点击“导入数据”按钮，选择相应的数据文件即可。

　　3.2.2 预测方法选择

　　系统设计了两种最常用的预测方法：移动平均法和指数平滑法，当选择移动平均法时出现图1(a)所示的界面，选择指数平滑法时出现图1(b)所示的界面。

　　“移动平均期数n”：输入每次移动平均所包含的实际值的个数。

　　“指数平滑系数α”：进行指数平滑法预测时用户需要输入的参数，其中α值介于0和1之间。

　　“预测长度T”：在原始数据期数的基础上用户想要预测的时间长度。

　　3.2.3 预测结果显示

　　预测参数选择完成后，点击“开始计算”按钮，即开始计算规定预测长度内的预测值，所得预测结果如图2所示，移动平均法或指数平滑法的预测方程系数均可以显示在界面上。

　　该案例的预测方程为：

　　Yt=34130.4+2356T

　　预测值为Y(1)=36486，Y(3)=41198，在此界面中还可查看到各期的预测值，此时只需点击“查看数据表”按钮即可。

　　3.3 过程统计控制

　　过程统计控制主界面如图3，在该图中选择所需控制图类型，选定后点击“确定”按钮即可进入过程统计控制的操作界面，在此界面上用户可完成相应控制图的数据处理及图表绘制工作，输入数据或导入数据后，点击“开始”按钮，会弹出一个输入框，要求输入子组样本大小，正确输入之后，系统便开始自动处理数据和绘制图表，得到的控制图如图4所示。

　　完成这些操作后，系统会运行得到用户所需的控制图。如果想要清除数据点击“清除”按钮即可。点击“返回主界面”按钮后可回到控制图选择的界面，同样的方法可以得到所需的各种控制图。

　　4 结论

　　需求预测是工业工程专业《生产计划与控制》课程中计算量较大的一个章节，传统方法都要进行大量的手工计算，而该软件在学生学习完相应理论后，对各种预测方法有了确实的理解，对各种参数的赋值也能基本掌握的前提下，大大节约了繁琐的计算时间，同时利用该软件可以修改其中的预测参数，比较各种不同方案预测结果的差异，让学生把大部分精力放在对预测结果的合理性分析，有助于他们日后工作中正确选择预测方法及预测参数。过程统计控制是《质量管理学》中的内容，需要学生掌握各种统计图的绘制，利用该软件便于学生有更多的时间对各种统计图的差异进行比较分析，也可直观地了解每一种统计图的使用范围。

　　作者：王昀睿 曹春玲 来源：中小企业管理与科技·中旬刊 2015年2期