基于Excel的預(yù)測(cè)及過(guò)程控制教學(xué)軟件開(kāi)發(fā)

王昀睿 曹春玲

摘要：工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)學(xué)生在專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)中存在大量的數(shù)據(jù)繁瑣計(jì)算及各種統(tǒng)計(jì)圖表繪制，利用手工完成這些工作會(huì)耗費(fèi)學(xué)生很大精力，從而不能把學(xué)習(xí)重點(diǎn)放在對(duì)方法的理解和運(yùn)用上。使用基于Excel平臺(tái)下的VBA語(yǔ)言開(kāi)發(fā)出了可用在《生產(chǎn)計(jì)劃與控制》及《質(zhì)量管理學(xué)》教學(xué)中的軟件，利用軟件實(shí)現(xiàn)了對(duì)數(shù)據(jù)的處理及繪圖過(guò)程，學(xué)生還可以實(shí)時(shí)修改參數(shù)來(lái)分析比較不同參數(shù)對(duì)結(jié)果的影響，有利于學(xué)生對(duì)教學(xué)內(nèi)容的進(jìn)一步掌握。

關(guān)鍵詞：軟件 Excel 需求預(yù)測(cè) 過(guò)程統(tǒng)計(jì)控制

1 概述

工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)課教學(xué)中，會(huì)經(jīng)常涉及到數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、圖表繪制等雖然理論比較簡(jiǎn)單但過(guò)程繁瑣的知識(shí)點(diǎn)，這時(shí)往往希望借助相關(guān)軟件來(lái)完成。目前，國(guó)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(jì)軟件SPSS、數(shù)學(xué)和數(shù)值分析軟件Mathematica，仿真軟件Witness等等，每個(gè)軟件在使用時(shí)都需要操作者專(zhuān)門(mén)來(lái)學(xué)習(xí)，對(duì)于解決課程教學(xué)過(guò)程中的問(wèn)題顯得工作量過(guò)大，而且正版軟件價(jià)格高昂，對(duì)于教學(xué)單位來(lái)說(shuō)購(gòu)置滿(mǎn)足各門(mén)課需求的軟件會(huì)產(chǎn)生非常大的費(fèi)用，因此開(kāi)發(fā)一款實(shí)用簡(jiǎn)單的軟件來(lái)協(xié)助教學(xué)工作就顯得尤為重要。

Excel擁有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能，在記錄、計(jì)算方面具有巨大優(yōu)勢(shì)，并且Excel的操作簡(jiǎn)易，它綁定了功能強(qiáng)大的VBA開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，可以實(shí)現(xiàn)大量復(fù)雜操作的自動(dòng)化。VBA開(kāi)發(fā)語(yǔ)言還提供了豐富的控件和完備的語(yǔ)言系統(tǒng)，開(kāi)發(fā)者可以根據(jù)自己的需要?jiǎng)?chuàng)建VBA應(yīng)用程序，本次軟件開(kāi)發(fā)就是運(yùn)用Excel中的VBA作為編程語(yǔ)言。

2 軟件功能設(shè)計(jì)

使用Excel平臺(tái)下的VBA作為開(kāi)發(fā)語(yǔ)言，使得軟件能夠?qū)崿F(xiàn)以下功能：

2.1 定量預(yù)測(cè)

定量預(yù)測(cè)的方法很多，如時(shí)間序列預(yù)測(cè)法、回歸分析預(yù)測(cè)法等。本次為了配合教學(xué)過(guò)程，需求預(yù)測(cè)功能實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)平均法和指數(shù)平滑法這兩種最常用的預(yù)測(cè)方法，操作過(guò)程只需要對(duì)原始的歷史統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行輸入或?qū)?，然后給出指令，即可得到預(yù)測(cè)結(jié)果，包括預(yù)測(cè)參數(shù)、預(yù)測(cè)方程、預(yù)測(cè)值以及趨勢(shì)圖等。

2.2 過(guò)程統(tǒng)計(jì)控制

應(yīng)用過(guò)程統(tǒng)計(jì)控制是需要進(jìn)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(lèi)有很多，在此利用Excel作為輸入工具，用戶(hù)只需進(jìn)行簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)輸入或?qū)?，其余的工作都由軟件?lái)完成。用戶(hù)根據(jù)需要選擇控制圖的類(lèi)型，軟件便可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行自動(dòng)處理，生成相應(yīng)的控制圖，還可以生成報(bào)表并進(jìn)行打印。

3 軟件過(guò)程及功能介紹

3.1 系統(tǒng)主界面

啟動(dòng)Excel后，系統(tǒng)會(huì)進(jìn)入歡迎界面，歡迎界面上有兩個(gè)按鈕，點(diǎn)擊“進(jìn)入系統(tǒng)”按鈕則進(jìn)入系統(tǒng)主界面，進(jìn)入系統(tǒng)后，用戶(hù)可根據(jù)需要點(diǎn)擊對(duì)應(yīng)的功能按鈕來(lái)選擇相應(yīng)的功能進(jìn)行操作，點(diǎn)擊“退出”按鈕則會(huì)退出系統(tǒng)并關(guān)閉Excel。

3.2 需求預(yù)測(cè)

3.2.1 數(shù)據(jù)錄入

點(diǎn)擊主界面上的“定量需求預(yù)測(cè)”按鈕會(huì)進(jìn)入需求預(yù)測(cè)主界面，此界面要求進(jìn)行原始數(shù)據(jù)的錄入，數(shù)據(jù)可以?xún)煞N方式進(jìn)入系統(tǒng)，當(dāng)選擇直接輸入時(shí)，在界面提供的表格中直接輸入期號(hào)及各期數(shù)據(jù)，當(dāng)已經(jīng)有錄入好的數(shù)據(jù)時(shí)可點(diǎn)擊“導(dǎo)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(cè)方法選擇

系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩種最常用的預(yù)測(cè)方法：移動(dòng)平均法和指數(shù)平滑法，當(dāng)選擇移動(dòng)平均法時(shí)出現(xiàn)圖1（a）所示的界面，選擇指數(shù)平滑法時(shí)出現(xiàn)圖1（b）所示的界面。

“移動(dòng)平均期數(shù)n”：輸入每次移動(dòng)平均所包含的實(shí)際值的個(gè)數(shù)。

“指數(shù)平滑系數(shù)α”：進(jìn)行指數(shù)平滑法預(yù)測(cè)時(shí)用戶(hù)需要輸入的參數(shù)，其中α值介于0和1之間。

“預(yù)測(cè)長(zhǎng)度T”：在原始數(shù)據(jù)期數(shù)的基礎(chǔ)上用戶(hù)想要預(yù)測(cè)的時(shí)間長(zhǎng)度。

3.2.3 預(yù)測(cè)結(jié)果顯示

預(yù)測(cè)參數(shù)選擇完成后，點(diǎn)擊“開(kāi)始計(jì)算”按鈕，即開(kāi)始計(jì)算規(guī)定預(yù)測(cè)長(zhǎng)度內(nèi)的預(yù)測(cè)值，所得預(yù)測(cè)結(jié)果如圖2所示，移動(dòng)平均法或指數(shù)平滑法的預(yù)測(cè)方程系數(shù)均可以顯示在界面上。

該案例的預(yù)測(cè)方程為：

Yt=34130.4+2356T

預(yù)測(cè)值為Y（1）=36486，Y（3）=41198，在此界面中還可查看到各期的預(yù)測(cè)值，此時(shí)只需點(diǎn)擊“查看數(shù)據(jù)表”按鈕即可。

3.3 過(guò)程統(tǒng)計(jì)控制

過(guò)程統(tǒng)計(jì)控制主界面如圖3，在該圖中選擇所需控制圖類(lèi)型，選定后點(diǎn)擊“確定”按鈕即可進(jìn)入過(guò)程統(tǒng)計(jì)控制的操作界面，在此界面上用戶(hù)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(diǎn)擊“開(kāi)始”按鈕，會(huì)彈出一個(gè)輸入框，要求輸入子組樣本大小，正確輸入之后，系統(tǒng)便開(kāi)始自動(dòng)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(huì)運(yùn)行得到用戶(hù)所需的控制圖。如果想要清除數(shù)據(jù)點(diǎn)擊“清除”按鈕即可。點(diǎn)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(cè)是工業(yè)工程專(zhuān)業(yè)《生產(chǎn)計(jì)劃與控制》課程中計(jì)算量較大的一個(gè)章節(jié)，傳統(tǒng)方法都要進(jìn)行大量的手工計(jì)算，而該軟件在學(xué)生學(xué)習(xí)完相應(yīng)理論后，對(duì)各種預(yù)測(cè)方法有了確實(shí)的理解，對(duì)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(jì)算時(shí)間，同時(shí)利用該軟件可以修改其中的預(yù)測(cè)參數(shù)，比較各種不同方案預(yù)測(cè)結(jié)果的差異，讓學(xué)生把大部分精力放在對(duì)預(yù)測(cè)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(cè)方法及預(yù)測(cè)參數(shù)。過(guò)程統(tǒng)計(jì)控制是《質(zhì)量管理學(xué)》中的內(nèi)容，需要學(xué)生掌握各種統(tǒng)計(jì)圖的繪制，利用該軟件便于學(xué)生有更多的時(shí)間對(duì)各種統(tǒng)計(jì)圖的差異進(jìn)行比較分析，也可直觀地了解每一種統(tǒng)計(jì)圖的使用范圍。

參考文獻(xiàn)：

[1]李懷祖.生產(chǎn)計(jì)劃與控制[M].中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社，2010.

[2]韓福榮，劉源張.現(xiàn)代質(zhì)量管理學(xué)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

[3]包鳳達(dá)，李竹寧.Excel在管理技術(shù)中的應(yīng)用于拓寬[M].清華大學(xué)出版社，2010.

[4]唐永洪.Excel軟件在質(zhì)量管理統(tǒng)計(jì)分析中的應(yīng)用[J].中國(guó)市場(chǎng)，2010（23）.

[5]呂杰.Excel VBA在質(zhì)量控制圖中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2009（12）.

作者簡(jiǎn)介：

王昀睿（1971-），女，陜西耀縣人，講師，主要從事機(jī)械制造自動(dòng)化及工業(yè)工程方向的研究。