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        對基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的分析

        2019-06-29 10:36:04宗奕錦徐克林
        中國科技縱橫 2019年11期
        關(guān)鍵詞:仿真系統(tǒng)

        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。基于此,本文首先簡要闡述了基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng)的構(gòu)成,強調(diào)了系統(tǒng)的應(yīng)用優(yōu)勢。其次,重點從“應(yīng)用流程及要點”、“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:TP391.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A 文章編號: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髮崿F(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平臺的PC機。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圖形工作站而實現(xiàn)。系統(tǒng)上層的PC機,功能主要在于對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計,并對系統(tǒng)的整體運行情況進(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,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

        2.1 系統(tǒng)構(gòu)成情況的設(shè)計思路

        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[2]。

        2.2 系統(tǒng)模塊設(shè)計

        本課題所設(shè)計的基于QUEST的灰色質(zhì)量預(yù)測仿真系統(tǒng),共包括“計劃決策模塊”、“管理控制模塊”、“執(zhí)行模塊”三種,各模塊功能的設(shè)計方法如下:(1)計劃決策模塊:“計劃決策模塊”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)行計劃?!坝媱潧Q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現(xiàn)提供支持。

        2.3 系統(tǒng)功能拓展設(shè)計

        (1)BCL設(shè)計:所謂BCL,指批控制語言。借助該功能,系統(tǒng)可實現(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,且可實現(xiàn)對模型參數(shù)的調(diào)整,使模型運行,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: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,該功能同樣可實現(xiàn)對建模規(guī)則的控制,從而達(dá)到調(diào)整仿真模型運行方式的目的,使仿真效果得以改善。(3)C動態(tài)鏈接庫:C動態(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,能夠有效拓展QUEST功能,提高程序運行效率。

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

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

        3.1.1 系統(tǒng)執(zhí)行層的實現(xiàn)

        為確保系統(tǒng)功能得以實現(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,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)置為實型,使執(zhí)行層的功能能夠有效實現(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,為模型仿真的實現(xiàn)提供保證。本課題所設(shè)計的仿真系統(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 計劃決策層的實現(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)的計劃決策層實現(xiàn)方式進(jìn)行了控制。本系統(tǒng)中,計劃決策層的功能均需借助數(shù)據(jù)共享得以實現(xiàn)。因此,本課題將Oracle數(shù)據(jù)庫應(yīng)用到了該層的實現(xiàn)過程中,為該層數(shù)據(jù)存儲、傳輸功能的實現(xiàn)提供了支持。本課題所設(shè)計的仿真系統(tǒng)中,計劃決策層的開發(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)功能實現(xiàn)。計劃決策層的開發(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,使其實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的處理,使系統(tǒng)的仿真功能得以實現(xiàn)。

        3.2 系統(tǒng)的應(yīng)用流程及要點

        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,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,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,當(dāng)數(shù)據(jù)量達(dá)到一定程度時,應(yīng)對各項參數(shù)進(jìn)行計算,并明確中心線與警戒線的位置,實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分析。在此流程中,需計算的參數(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

        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。設(shè)計所用的控制圖中,如存在25個連續(xù)的點處于線內(nèi),且存在35個連續(xù)的點處于線外,則表明系統(tǒng)可能處于正常的運行狀態(tài)。此時,需對點的波動情況進(jìn)行觀察,如點可在控制線內(nèi)隨機波動,且波動的過程中,多數(shù)點均圍繞于中心線附近,則可證明系統(tǒng)能夠正常運行。當(dāng)點處于線外時,如7個連續(xù)的點均處于線的一側(cè),且各點的走行一致,則表明點的排列呈周期性變化。當(dāng)7個連續(xù)的點中,3個或以上數(shù)量的點處于控制線附近,而經(jīng)過灰色預(yù)測的預(yù)測點處于控制線外,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)計與生產(chǎn)的過程中,對閥門進(jìn)行了設(shè)計。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個點的GM(1,1)新陳代謝模型。模型建立后,有關(guān)人員對系統(tǒng)的運行情況進(jìn)行了觀察,結(jié)果顯示,系統(tǒng)可正常運行,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)行了評價。評價結(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)濟效益的提升奠定基礎(chǔ)。

        參考文獻(xiàn)

        [1] 王靜,董文杰,方志耕.基于實用弱化緩沖算子的質(zhì)量成本灰色DGM預(yù)測模型[J].裝備環(huán)境工程,2018,15(07):1-4.

        [2] 馬子驥,唐濤,劉宏立.基于非等間距灰色模型和Elman神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的軌道質(zhì)量預(yù)測[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報,2018,50(05):137-144.

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