對基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的分析

宗奕錦 徐克林

摘 要：基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，可有效提高仿真效率，改善仿真效果?；诖耍疚氖紫群喴U述了基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的構(gòu)成，強(qiáng)調(diào)了系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢。其次，重點(diǎn)從“應(yīng)用流程及要點(diǎn)”、“應(yīng)用方式”兩方面出發(fā)，對系統(tǒng)的應(yīng)用問題進(jìn)行了總結(jié)與歸納。

關(guān)鍵詞：QUEST；灰色質(zhì)量預(yù)測算法；仿真系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）11-0015-02

0 前言

DENEB-QUEST（以下簡稱QUEST）本質(zhì)為三維數(shù)字化仿真工具，可面向?qū)ο髮?shí)現(xiàn)對離散事件的仿真，以可視化的形式，展示物體的二維圖像以及三維模型，使用戶可根據(jù)仿真結(jié)果，對物體的性能進(jìn)行評(píng)估。以QUEST為基礎(chǔ)，建立灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)，可有效改善系統(tǒng)性能。

1 基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

1.1 上層與下層結(jié)構(gòu)

本系統(tǒng)中，下層含有QUEST的Unix圖形工作站，上層含有Windows平臺(tái)的PC機(jī)。上述設(shè)置方式，能夠有效滿足系統(tǒng)性能的發(fā)揮需求。本系統(tǒng)所具備的仿真、圖像顯示功能，均需借助底層含有QUEST的Unix圖形工作站而實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)上層的PC機(jī)，功能主要在于對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，并對系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況進(jìn)行管理。系統(tǒng)的上層與下層之間，可通過QUESTBCL接口以及SCL接口實(shí)現(xiàn)通信，使數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康牡靡赃_(dá)成。

1.2 結(jié)構(gòu)優(yōu)化方式

為提高基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的應(yīng)用水平，對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化是關(guān)鍵。本系統(tǒng)中，下層Unix圖形工作站圖形仿真是否流暢，是決定系統(tǒng)應(yīng)用效果的主要因素。對此，可采用SGI的Octan，對圖形工作站進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保仿真流暢。為提高系統(tǒng)功能的完善性，建議將BCL、SCL以及CDLL三種功能納入至系統(tǒng)中，使其功能得以拓展。各功能中，BCL可有效實(shí)現(xiàn)對QUEST中數(shù)據(jù)的批量處理，降低數(shù)據(jù)處理難度。SCL的功能，則在于對模型進(jìn)行預(yù)處理。CDLL的功能，在于支持灰色預(yù)測模塊生成。

2 基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)構(gòu)成情況的設(shè)計(jì)思路

基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)，由QUEST、管理控制平臺(tái)兩部分構(gòu)成，兩者可通過BCL接口以及SCL接口，對數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸。就目前的情況看，QUEST尚未提供直接的質(zhì)量系統(tǒng)仿真方法[1]。為解決上述灰問題，將色質(zhì)量預(yù)測系統(tǒng)與QUEST結(jié)合較為重要。當(dāng)前的QUEST，可支持二次開發(fā)。如將相應(yīng)的用戶屬性添加至QUEST中，可有效增加接口功能，使系統(tǒng)的性能得到拓展，使仿真系統(tǒng)的應(yīng)用價(jià)值得以體現(xiàn)。為確?；赒UEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)性能得以發(fā)揮，本文采用兩層結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)[2]。

2.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)

本課題所設(shè)計(jì)的基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)，共包括“計(jì)劃決策模塊”、“管理控制模塊”、“執(zhí)行模塊”三種，各模塊功能的設(shè)計(jì)方法如下：（1）計(jì)劃決策模塊：“計(jì)劃決策模塊”為灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的主要模塊之一。為確保生產(chǎn)過程能夠順利進(jìn)行，有關(guān)人員需于生產(chǎn)前，對質(zhì)量方針、生產(chǎn)流程等進(jìn)行計(jì)劃?！坝?jì)劃決策模塊”的功能，便在于為上述目的的達(dá)成提供支持。本課題中，該模塊可與CIMS及其他子系統(tǒng)之間相互聯(lián)系，以便于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。（2）管理控制模塊：本系統(tǒng)中，“管理控制模塊”的功能在于采集模型數(shù)據(jù)，并對數(shù)據(jù)的質(zhì)量進(jìn)行分析，為模型仿真過程的實(shí)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。（3）執(zhí)行模塊：該模塊的功能，在于為仿真過程的實(shí)現(xiàn)提供支持。

2.3 系統(tǒng)功能拓展設(shè)計(jì)

（1）BCL設(shè)計(jì)：所謂BCL，指批控制語言。借助該功能，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對QUEST語言的控制。發(fā)出BCL命令后，有關(guān)人員便可借助灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)，對模型進(jìn)行讀取，且可實(shí)現(xiàn)對模型參數(shù)的調(diào)整，使模型運(yùn)行，獲取并查詢仿真結(jié)果，使灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)得以完善。（2）SCL設(shè)計(jì)：所謂SCL，指仿真控制語言。借助該功能，有關(guān)人員可在應(yīng)用QUEST仿真的過程中，對程序化語言進(jìn)行控制。此外，該功能同樣可實(shí)現(xiàn)對建模規(guī)則的控制，從而達(dá)到調(diào)整仿真模型運(yùn)行方式的目的，使仿真效果得以改善。（3）C動(dòng)態(tài)鏈接庫：C動(dòng)態(tài)鏈接庫的功能，在于為SCL語音對C語音的調(diào)取提供便利。借助該功能對灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠有效拓展QUEST功能，提高程序運(yùn)行效率。

3 基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)及應(yīng)用

3.1 基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)

3.1.1 系統(tǒng)執(zhí)行層的實(shí)現(xiàn)

為確保系統(tǒng)功能得以實(shí)現(xiàn)，應(yīng)首先將SCL程序納入至系統(tǒng)程序中。確保工件達(dá)到某一工位時(shí)，SCL命令可隨即執(zhí)行，使生產(chǎn)的過程可順利進(jìn)行。例如：有關(guān)人員可將Quality LX納入至系統(tǒng)中，將其設(shè)置為Numeric型，并將SCL聲明部分設(shè)置為實(shí)型，使執(zhí)行層的功能能夠有效實(shí)現(xiàn)，為灰色質(zhì)量預(yù)測仿真過程的完成奠定基礎(chǔ)。值得注意的是，為提高仿真系統(tǒng)對數(shù)據(jù)的獲取效率，有關(guān)人員同樣應(yīng)將C動(dòng)態(tài)鏈接庫應(yīng)用到系統(tǒng)中，將C-EXECO語句應(yīng)用到SCL中，調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)，使執(zhí)行層的功能得以實(shí)現(xiàn)。為確保執(zhí)行層與管理控制層的數(shù)據(jù)能夠相互傳輸，可借助Socket對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。仿真過程中，有關(guān)人員僅需自客戶端打開端口，便可調(diào)用READ（）語句，對系統(tǒng)進(jìn)行訪問。

3.1.2 管理控制層的實(shí)現(xiàn)

基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)中，管理控制層需能夠采集執(zhí)行層的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，以建立生產(chǎn)模型，為模型仿真的實(shí)現(xiàn)提供保證。本課題所設(shè)計(jì)的仿真系統(tǒng)中，管理控制層屬于中間層。為使系統(tǒng)的仿真功能得以實(shí)現(xiàn)，有關(guān)人員應(yīng)將相應(yīng)仿真算法納入至該層之中。本系統(tǒng)中，管理控制層需借助基于VC6.0的DLL實(shí)現(xiàn)。除灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的核心仿真算法外，該層同樣含有常用的仿真函數(shù)。仿真過程中，有關(guān)人員應(yīng)借助客戶端，調(diào)用Socket通訊函數(shù)，開始仿真過程。本系統(tǒng)的管理控制層，本質(zhì)為執(zhí)行層的服務(wù)器。因此，有關(guān)人員可以以服務(wù)器的方式打開端口，以提高仿真執(zhí)行效率，降低系統(tǒng)的開發(fā)難度，使仿真效果得以改善。

3.1.3 計(jì)劃決策層的實(shí)現(xiàn)

為使系統(tǒng)功能得以拓展，本課題對基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的計(jì)劃決策層實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行了控制。本系統(tǒng)中，計(jì)劃決策層的功能均需借助數(shù)據(jù)共享得以實(shí)現(xiàn)。因此，本課題將Oracle數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到了該層的實(shí)現(xiàn)過程中，為該層數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、傳輸功能的實(shí)現(xiàn)提供了支持。本課題所設(shè)計(jì)的仿真系統(tǒng)中，計(jì)劃決策層的開發(fā)工具，以VB6.0為主。該工具可有效滿足系統(tǒng)的開發(fā)需求，有利于促進(jìn)灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)。計(jì)劃決策層的開發(fā)方式，應(yīng)根據(jù)灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的仿真目的而確定，以確保該層可準(zhǔn)確收集仿真數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)傳輸至管理控制層，使其實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理，使系統(tǒng)的仿真功能得以實(shí)現(xiàn)。

3.2 系統(tǒng)的應(yīng)用流程及要點(diǎn)

3.2.1 系統(tǒng)的應(yīng)用流程

為提高基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的性能，應(yīng)采用以下流程，對系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)用，方法如下：（1）將產(chǎn)品的相關(guān)數(shù)據(jù)輸入至系統(tǒng)之中，利用系統(tǒng)功能，對數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，以便于進(jìn)一步對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，制作仿真模型。（2）制作中心線，根據(jù)模型的建立目的，對警戒線進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置完成后，需借助控制圖展示中心線及警戒線的制作成果。（3）選擇最近點(diǎn)，建立GM（1，N）模型，對模型進(jìn)行分析。（4）對數(shù)據(jù)量進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)數(shù)據(jù)量達(dá)到一定程度時(shí)，應(yīng)對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，并明確中心線與警戒線的位置，實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析。在此流程中，需計(jì)算的參數(shù)，以“單組數(shù)據(jù)平均值”、“多組數(shù)據(jù)平均值”、“極差”、“極差平均值”等為主。（5）重復(fù)建立GM（1，N）模型，結(jié)合控制圖，對模型進(jìn)行分析。

3.2.2 系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)

對控制圖的處理，為基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的應(yīng)用要點(diǎn)。設(shè)計(jì)所用的控制圖中，如存在25個(gè)連續(xù)的點(diǎn)處于線內(nèi)，且存在35個(gè)連續(xù)的點(diǎn)處于線外，則表明系統(tǒng)可能處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。此時(shí)，需對點(diǎn)的波動(dòng)情況進(jìn)行觀察，如點(diǎn)可在控制線內(nèi)隨機(jī)波動(dòng)，且波動(dòng)的過程中，多數(shù)點(diǎn)均圍繞于中心線附近，則可證明系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。當(dāng)點(diǎn)處于線外時(shí)，如7個(gè)連續(xù)的點(diǎn)均處于線的一側(cè)，且各點(diǎn)的走行一致，則表明點(diǎn)的排列呈周期性變化。當(dāng)7個(gè)連續(xù)的點(diǎn)中，3個(gè)或以上數(shù)量的點(diǎn)處于控制線附近，而經(jīng)過灰色預(yù)測的預(yù)測點(diǎn)處于控制線外，則表明系統(tǒng)處于非正常狀態(tài)。一旦出現(xiàn)上述問題，需立即明確原因，并給予處理。

3.3 系統(tǒng)的應(yīng)用方式

3.3.1 企業(yè)應(yīng)用概況

A企業(yè)為管道閥門生產(chǎn)企業(yè)，2017年12月，該企業(yè)將基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)應(yīng)用到了設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的過程中，對閥門進(jìn)行了設(shè)計(jì)。企業(yè)首先收集了閥門的孔徑、直徑等數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，建立了5個(gè)點(diǎn)的GM（1，1）新陳代謝模型。模型建立后，有關(guān)人員對系統(tǒng)的運(yùn)行情況進(jìn)行了觀察，結(jié)果顯示，系統(tǒng)可正常運(yùn)行，故隨即對數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。GM模型中，數(shù)據(jù)必須為正數(shù)，因此，將數(shù)據(jù)輸入至系統(tǒng)前，需對其進(jìn)行+2平移處理。例如：

X（0）=[0.82，1.22，1.32，1.83，1.89]T，可累加生成：

X（1）=[0.82，2.04，3.36，5.19，7.08]T。

上述數(shù)據(jù)處理完成后，應(yīng)將微分方程代入至計(jì)算的過程中，得出X（0）與X（1）的預(yù)測值，為仿真模型的建立提供數(shù)據(jù)支持。

3.3.2 系統(tǒng)應(yīng)用效果

為評(píng)估基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的應(yīng)用效果，企業(yè)于系統(tǒng)應(yīng)用后，對其性能進(jìn)行了評(píng)價(jià)。評(píng)價(jià)結(jié)果顯示，獲取預(yù)測值，并對其進(jìn)行-2平移后，系統(tǒng)可隨即生成粗略的質(zhì)量控制圖，并繪制出相對誤差曲線。通過對圖形及曲線的觀察，有關(guān)人員便可明確灰色預(yù)測是否有效。本企業(yè)的技術(shù)人員通過對圖形及曲線的觀察，未見明顯異常，表明，預(yù)測結(jié)果具有可信度。得到粗略的控制圖后，有關(guān)人員將其應(yīng)用到了閥門生產(chǎn)質(zhì)量的控制過程中。通過對生產(chǎn)結(jié)果的觀察發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用該系統(tǒng)后，閥門的生產(chǎn)效率及生產(chǎn)質(zhì)量明顯提升。表明，基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的應(yīng)用，取得了良好的效果。

4 結(jié)語

綜上所述，本文以QUEST為基礎(chǔ)所設(shè)計(jì)的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)，具有可視化程度高、仿真效率高的優(yōu)勢。將其應(yīng)用到生產(chǎn)過程中，可有效減少產(chǎn)品的質(zhì)量問題，且可使生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品的精密度得以提高。未來，建議有關(guān)領(lǐng)域?qū)⒃撓到y(tǒng)投入應(yīng)用，為自身經(jīng)濟(jì)效益的提升奠定基礎(chǔ)。

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