對基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的分析

宗奕錦 徐克林

摘 要：基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的應用，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的灰色質量預測仿真系統的構成，強調了系統的應用優勢。其次，重點從“應用流程及要點”、“應用方式”兩方面出發，對系統的應用問題進行了總結與歸納。

關鍵詞：QUEST；灰色質量預測算法；仿真系統

中圖分類號：TP391.9 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）11-0015-02

0 前言

DENEB-QUEST（以下簡稱QUEST）本質為三維數字化仿真工具，可面向對象實現對離散事件的仿真，以可視化的形式，展示物體的二維圖像以及三維模型，使用戶可根據仿真結果，對物體的性能進行評估。以QUEST為基礎，建立灰色質量預測仿真系統，可有效改善系統性能。

1 基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的結構

1.1 上層與下層結構

本系統中，下層含有QUEST的Unix圖形工作站，上層含有Windows平臺的PC機。上述設置方式，能夠有效滿足系統性能的發揮需求。本系統所具備的仿真、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。系統上層的PC機，功能主要在于對數據進行統計，并對系統的整體運行情況進行管理。系統的上層與下層之間，可通過QUESTBCL接口以及SCL接口實現通信，使數據傳輸的目的得以達成。

1.2 結構優化方式

為提高基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的應用水平，對其結構進行優化是關鍵。本系統中，下層Unix圖形工作站圖形仿真是否流暢，是決定系統應用效果的主要因素。對此，可采用SGI的Octan，對圖形工作站進行設計，確保仿真流暢。為提高系統功能的完善性，建議將BCL、SCL以及CDLL三種功能納入至系統中，使其功能得以拓展。各功能中，BCL可有效實現對QUEST中數據的批量處理，降低數據處理難度。SCL的功能，則在于對模型進行預處理。CDLL的功能，在于支持灰色預測模塊生成。

2 基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的設計

2.1 系統構成情況的設計思路

基于QUEST的灰色質量預測仿真系統，由QUEST、管理控制平臺兩部分構成，兩者可通過BCL接口以及SCL接口，對數據進行傳輸。就目前的情況看，QUEST尚未提供直接的質量系統仿真方法[1]。為解決上述灰問題，將色質量預測系統與QUEST結合較為重要。當前的QUEST，可支持二次開發。如將相應的用戶屬性添加至QUEST中，可有效增加接口功能，使系統的性能得到拓展，使仿真系統的應用價值得以體現。為確保基于QUEST的灰色質量預測仿真系統性能得以發揮，本文采用兩層結構對系統進行了設計[2]。

2.2 系統模塊設計

本課題所設計的基于QUEST的灰色質量預測仿真系統，共包括“計劃決策模塊”、“管理控制模塊”、“執行模塊”三種，各模塊功能的設計方法如下：（1）計劃決策模塊：“計劃決策模塊”為灰色質量預測仿真系統的主要模塊之一。為確保生產過程能夠順利進行，有關人員需于生產前，對質量方針、生產流程等進行計劃。“計劃決策模塊”的功能，便在于為上述目的的達成提供支持。本課題中，該模塊可與CIMS及其他子系統之間相互聯系，以便于進行數據傳輸。（2）管理控制模塊：本系統中，“管理控制模塊”的功能在于采集模型數據，并對數據的質量進行分析，為模型仿真過程的實現奠定基礎。（3）執行模塊：該模塊的功能，在于為仿真過程的實現提供支持。

2.3 系統功能拓展設計

（1）BCL設計：所謂BCL，指批控制語言。借助該功能，系統可實現對QUEST語言的控制。發出BCL命令后，有關人員便可借助灰色質量預測仿真系統，對模型進行讀取，且可實現對模型參數的調整，使模型運行，獲取并查詢仿真結果，使灰色質量預測仿真系統得以完善。（2）SCL設計：所謂SCL，指仿真控制語言。借助該功能，有關人員可在應用QUEST仿真的過程中，對程序化語言進行控制。此外，該功能同樣可實現對建模規則的控制，從而達到調整仿真模型運行方式的目的，使仿真效果得以改善。（3）C動態鏈接庫：C動態鏈接庫的功能，在于為SCL語音對C語音的調取提供便利。借助該功能對灰色質量預測仿真系統進行設計，能夠有效拓展QUEST功能，提高程序運行效率。

3 基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的實現及應用

3.1 基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的實現

3.1.1 系統執行層的實現

為確保系統功能得以實現，應首先將SCL程序納入至系統程序中。確保工件達到某一工位時，SCL命令可隨即執行，使生產的過程可順利進行。例如：有關人員可將Quality LX納入至系統中，將其設置為Numeric型，并將SCL聲明部分設置為實型，使執行層的功能能夠有效實現，為灰色質量預測仿真過程的完成奠定基礎。值得注意的是，為提高仿真系統對數據的獲取效率，有關人員同樣應將C動態鏈接庫應用到系統中，將C-EXECO語句應用到SCL中，調用相應的函數，使執行層的功能得以實現。為確保執行層與管理控制層的數據能夠相互傳輸，可借助Socket對系統進行調整。仿真過程中，有關人員僅需自客戶端打開端口，便可調用READ（）語句，對系統進行訪問。

3.1.2 管理控制層的實現

基于QUEST的灰色質量預測仿真系統中，管理控制層需能夠采集執行層的數據，對數據進行處理，以建立生產模型，為模型仿真的實現提供保證。本課題所設計的仿真系統中，管理控制層屬于中間層。為使系統的仿真功能得以實現，有關人員應將相應仿真算法納入至該層之中。本系統中，管理控制層需借助基于VC6.0的DLL實現。除灰色質量預測仿真系統的核心仿真算法外，該層同樣含有常用的仿真函數。仿真過程中，有關人員應借助客戶端，調用Socket通訊函數，開始仿真過程。本系統的管理控制層，本質為執行層的服務器。因此，有關人員可以以服務器的方式打開端口，以提高仿真執行效率，降低系統的開發難度，使仿真效果得以改善。

3.1.3 計劃決策層的實現

為使系統功能得以拓展，本課題對基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的計劃決策層實現方式進行了控制。本系統中，計劃決策層的功能均需借助數據共享得以實現。因此，本課題將Oracle數據庫應用到了該層的實現過程中，為該層數據存儲、傳輸功能的實現提供了支持。本課題所設計的仿真系統中，計劃決策層的開發工具，以VB6.0為主。該工具可有效滿足系統的開發需求，有利于促進灰色質量預測仿真系統功能實現。計劃決策層的開發方式，應根據灰色質量預測仿真系統的仿真目的而確定，以確保該層可準確收集仿真數據，并將數據傳輸至管理控制層，使其實現對數據的處理，使系統的仿真功能得以實現。

3.2 系統的應用流程及要點

3.2.1 系統的應用流程

為提高基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的性能，應采用以下流程，對系統進行應用，方法如下：（1）將產品的相關數據輸入至系統之中，利用系統功能，對數據進行預處理，以便于進一步對數據進行統計，制作仿真模型。（2）制作中心線，根據模型的建立目的，對警戒線進行設置。設置完成后，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，對模型進行分析。（4）對數據量進行統計，當數據量達到一定程度時，應對各項參數進行計算，并明確中心線與警戒線的位置，實現對數據的分析。在此流程中，需計算的參數，以“單組數據平均值”、“多組數據平均值”、“極差”、“極差平均值”等為主。（5）重復建立GM（1，N）模型，結合控制圖，對模型進行分析。

3.2.2 系統的應用要點

對控制圖的處理，為基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的應用要點。設計所用的控制圖中，如存在25個連續的點處于線內，且存在35個連續的點處于線外，則表明系統可能處于正常的運行狀態。此時，需對點的波動情況進行觀察，如點可在控制線內隨機波動，且波動的過程中，多數點均圍繞于中心線附近，則可證明系統能夠正常運行。當點處于線外時，如7個連續的點均處于線的一側，且各點的走行一致，則表明點的排列呈周期性變化。當7個連續的點中，3個或以上數量的點處于控制線附近，而經過灰色預測的預測點處于控制線外，則表明系統處于非正常狀態。一旦出現上述問題，需立即明確原因，并給予處理。

3.3 系統的應用方式

3.3.1 企業應用概況

A企業為管道閥門生產企業，2017年12月，該企業將基于QUEST的灰色質量預測仿真系統應用到了設計與生產的過程中，對閥門進行了設計。企業首先收集了閥門的孔徑、直徑等數據，以數據為基礎，建立了5個點的GM（1，1）新陳代謝模型。模型建立后，有關人員對系統的運行情況進行了觀察，結果顯示，系統可正常運行，故隨即對數據進行了處理。GM模型中，數據必須為正數，因此，將數據輸入至系統前，需對其進行+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。

上述數據處理完成后，應將微分方程代入至計算的過程中，得出X（0）與X（1）的預測值，為仿真模型的建立提供數據支持。

3.3.2 系統應用效果

為評估基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的應用效果，企業于系統應用后，對其性能進行了評價。評價結果顯示，獲取預測值，并對其進行-2平移后，系統可隨即生成粗略的質量控制圖，并繪制出相對誤差曲線。通過對圖形及曲線的觀察，有關人員便可明確灰色預測是否有效。本企業的技術人員通過對圖形及曲線的觀察，未見明顯異常，表明，預測結果具有可信度。得到粗略的控制圖后，有關人員將其應用到了閥門生產質量的控制過程中。通過對生產結果的觀察發現，應用該系統后，閥門的生產效率及生產質量明顯提升。表明，基于QUEST的灰色質量預測仿真系統的應用，取得了良好的效果。

4 結語

綜上所述，本文以QUEST為基礎所設計的灰色質量預測仿真系統，具有可視化程度高、仿真效率高的優勢。將其應用到生產過程中，可有效減少產品的質量問題，且可使生產效率以及產品的精密度得以提高。未來，建議有關領域將該系統投入應用，為自身經濟效益的提升奠定基礎。

參考文獻

[1] 王靜，董文杰，方志耕.基于實用弱化緩沖算子的質量成本灰色DGM預測模型[J].裝備環境工程，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神經網絡的軌道質量預測[J].哈爾濱工業大學學報，2018，50（05）：137-144.