（系统工程专业论文）煤炭分布式智能化质量管理系统的研究与实现.pdf

摘要 摘要 世界经济发展进程加快，信息化、全球化、多极化发展的大趋势十分明显， 而信息化被称为推动现代经济增长的发动机和现代社会发展的均衡器。信息化与 全球化，推动着全球产业分工深化和经济结构调整，改变着世界市场和世界经济 竞争格局，所以全球信息化是世界经济发展的必然趋势。煤炭作为我国基础行业， 其有效供给保证了国家经济和社会发展的需求，也为我国总体经济增长做出了巨 大贡献。2 0 0 6 年我国煤炭产量达2 3 2 5 亿吨，比上年增长8 0 9 ，煤炭消费量 2 3 0 0 亿吨，增长9 2 6 ，规模以上煤炭企业实现利润6 7 7 亿元，同比增长2 5 3 ， 而与此同时，我国煤炭行业信息化建设仍处于相对落后阶段，信息化投入力度仍 然不足，要想使得我国煤炭行业更具有国际竞争力，就必须加快我国煤炭信息化 建设步伐。 本论文以福建煤电股份有限公司为开发背景，介绍了煤炭分布式系统的设 计，并详细介绍了煤炭分布式质量管理系统的设计和实现。该质量管理系统不仅 能够自动读取计重数据，同时可根据公司给各矿点制定的质量标准来自动判断煤 质等级，并让用户自定义汇总相关的统计报表。这套系统不但有效地缩短了统计 人员的工作流程，同时也避免了手工的遗漏和错误，更为重要的是它使得企业上 层部门真正做到了统一规划，统一领导。 最后本文还引入了与质量管理密切相关的动力配煤技术，并在传统线性加权 法配煤基础上加以延伸，首先论证了配煤中成品煤的主要指标与各单煤指标存在 线性相加的理论，进而建立新的优化配煤模型。该模型不仅兼容了传统的线性加 权模型，而且将各单种煤单位运费也作为影响因子加入到目标函数中，同时为各 单煤设定了权重参数，通过调整权重参数，节约优质煤并提高劣质煤的利用率， 从而使得配煤结果更符合实际，更具有操作性。 关键字：质量管理；配煤；分布式 a b s t r a c t a st h er a p i dd e v e l o p m e n to fw o r l de c o n o m y , i n f o r m a t i z a t i o n , g l o b a l i z a t i o n , m u l t i p o l a r i t y a s m e g a t r e n db e c o m em o r ea n d m o r oo b v i o u s w h a t s m o r e ， i n f o r m a t i z a t i o ni sc a l l e dt h ee n g i n et os p e e du pm o d e mw o r l de c o n o m ya n dt h e e q u a l i z e rt oc o o r d i n a t es o c i a ld e v e l o p m e n t i n f o r m a t i z a t i o nt o g e t h e r 、析me c o n o m y g l o b a l i z a t i o n , p u s h e so o b a li n d u s t r yt od i v i d ed e e p l ya n de c o n o m i cs t r u c t u r et o a d j u s t , c h a n g e st h ew o r l dm a r k e ta n dw o r l de c o n o m yc o m p e t i t i v es t r u c t u r e ，w h i c h m a k e sg l o b a li n f o r m a t i z a t i o nb e c o m ei n e v i t a b l et r e n di n t h ew o r l d e c o n o m y d e v e l o p m e n t t h ec o a li sav i t a lb a s i ci n d u s t r yo fc h i n e s ee c o n o m y , a n da l s oa n i m p o r t a n tm a r kf o rc h i n a sn a t i o n a le c o n o m ya n ds o c i e t yl e v e la n ds y n t h e s i ss t r e n g t h i nt h ey e a ro f2 0 0 6 ，t h eo u t p u to fc o a lm i n ei nc h i n ai sa b o u t2 3 2 5b i l l i o nt o n , c o m p a r e dw i t ht h es a m ep e r i o do fl a s ty e a ri n c r e a s eb y8 0 9 a n dt h ec o n s u m p t i o no f c o a li s2 3b i l l i o nt o n , i n c r e a s eb y9 2 6 c o m p a r e dw i n lt h es a m e p e r i o do fl a s ty e a r ， l a r g e s c a l ec o a le n t e r p r i s e sa c h i e v ep r o f i t so f6 7 7b i l l i o ny u a n , i n c r e a s eb y2 5 3 c o m p a r e d 、椭m t h es a m ep e r i o do fl a s t y e a r h o w e v e r , t h e i n f o r m a t i z a t i o n c o n s t r u c t i o no fc o a li n d u s t r yi nc h i n ai ss t i l li nal o wl e v e r , a d d e dw i t hl o w i n v e s t m e n t i ns u m m a r y , s ol o n ga sw es p e e du pt h es t e po fc o a li n f o r m a t i z a t i o ni n c h i n a , i tw i l lb e c o m em o r ea n dm o r ec o m p e t i t i v ei nt h ew o r l d t h i st h e s i st a k e sf u j i a nc o a l - p o w e rl i m i t e dl i a b i l i t yc o m p a n ya s t h e d e v e l o p b a c k g r o u n df o rc o a li n d u s t r y , f i r s t l y , i ti n t r o d u c e st h ed e s i g no ft h ed i s t r i b u t e d a p p l i c a t i o ns y s t e mo fc o a li n d u s t r y , s e c o n d l y , i te x p l a i n sh o wt od e s i g na n d i m p l e m e n tt h eq u a l i t ym a n a g es y s t e m , w h i c hi sas u b s y s t e mo ft h ed i s t r i b u t e d a p p l i c a t i o ns y s t e mo fc o a li n d u s t r y t h eq u a l i t ym a n a g es y s t e mc a nn o to n l ya c q u i r e m e a s u r ed a t ai nm e a s u r ed e p a r t m e n ta u t o m a t i c a l l y , b u td e c i d ew h i c hg r a d eo fq u a l i t y t h ep r o d u c ti sa c c o r d i n gt od o c u m e n t so fe n t e r p r i s e m e a n w h i l e ，w i t hi t su s e r - d e f i n e d s t r u c t u r e ，t h es y s t e ma l s oh a v es t r o n gr e p o r tf u n c t i o n i ti sn o to n l yc u td o w nt h e l a b o ro fs t a t i s t i c i a nb u tp r e v e n te r r o r sb yh a n d w o r k w h a t sm o r e ，i tm a k e su n i f i e d p l a n n i n gt r a n s f o r m e di n t or e a l i t y 一 煤炭分布式智能化质量管理系统的研究与实现 f i n a l l y , t h i st h e s i sd r a w si n t ot e c h n o l o g yo fc o a lb l e n d i n gw h i c hh a v ec l o s e r e l a t i o nw i t hq u a l i t ym a n a g eo fc o a li n d u s t r y t o e x p e n dt h et r a d i t i o n a ll i n e a r w e i g h t e dm o d e lf o rc o a lb l e n d i n g ，t h et h e s i sf i r s tp r o v ei nt h e o r yt h ei n d e xm a r k so f f i n i s h e dp r o d u c to fc o a lb l e n d i n gh a v el i n e a rc o r r e l a t i o nw i t hs i n g l ec o a l sw h i c ht a k e p a r ti nc o a lb l e n d i n g ，a n df u r t h e r m o r e ，i tb u i l d san e wm o d e lf o rc o a lb l e n d i n gw h i c h t a k e sf a r ea si n f l u e n tf a c t o ri n t oo b j e c t i v ef u n c t i o na n d s e tw e i g h tc o e f f i c i e n tf o re v e r y s i n g l ec o a l a sr e s u l t , w ec a ns a v ee x c e l l e n tq u a l i t yc o a la n dm a k eb e s tu s eo ff a u l t y c o a lb ym e a n so fa d j u s tt h ep a r a m e t e ro fw e i g h tc o e f f i c i e n t w h i c hm a k e sc o a l b l e n d i n gb e c o m em o r ep r a c t i c a l k e yw o r d s ：q u a t i t ym a n a g e rc o a lb l e n d i n g ；d i s t r i b u t e d 厦门大学学位论文原创性声明 兹呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立完成的研究成 果。本人在论文写作中参考的其他个人或集体的研究成果，均在 文中以明确方式标明。本人依法享有和承担由此论文产生的权利 和责任。 声明人( 签名) ：为匕旁 砷年7 月厂日 厦门大学学位论文著作权使用声明 本人完全了解厦门大学有关保留、使用学位论文的规定。厦 f - i x 学有权保留并向国家主管部门或其指定机构送交论文的纸 质版和电子版，有权将学位论文用于非赢利目的的少量复制并允 许论文进入学校图书馆被查阅，有权将学位论文的内容编入有关 数据库进行检索，有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密 的学位论文在解密后适用本规定a 本学位论文属于 1 、保密() ，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密( ( 请在以上相应括号内打“4 ”) 作者签名： 导师签名： 日期：砂7 年7 月6 e 1 日期：2 叼年7 月厂日 第一章绪论 1 1 概述 1 1 1 煤炭信息化历程 第一章绪论 煤炭行业的信息化工作开展得比较早，煤炭工业部在1 9 8 4 年就成立了信息中 心。“七五 、“八五 期间，又经历了从一开始建立各级信息中心、搞人才培训、 普及微机应用，到重点进行统计、财务、物资供应、运销等系统的应用和微机拨 号上网、实现点对点通信的过程。当时国内还没有商品化的管理软件，煤炭工业 部计划司、财务司、生产司组织开发了生产调度、计划统计、煤炭储量管理、劳 资管理等应用系统并在行业内加以推广，很大程度上促进了煤炭工业信息化工 作。当时，山西、山东、河南、黑龙江等省，大同、鸡西、抚顺、鹤岗、淮北、 淮南、平朔、开滦、潞安、阳泉、大屯、徐州等矿务局，企业信息化应用都是相 当不错的，比如大同矿务局，当时就上了一套到现在看来也可以称为较完整的煤 炭运销管理系统，当时用的是王安v s l 0 0 机，火车站发送煤炭的地方都设立了远 程终端，实现了从销售计划、销售调度、煤质、煤款回收、销售统计等煤炭运销 业务全过程的管理。事实上，大同、抚顺等矿务局企业的管理业务基本上实现了 计算机化。“九五”初期，煤炭部提出信息系统的开发建设服务于煤炭企业改革总 目标，加强信息基础设施一置信系统的改造，应用系统从单项开发走向系统集 成的目标。当时煤炭行业的整体信息化水平在全国工业部门中应该说处于一种中 上水平。在全国建设“信息高速公路”的浪潮中，根据煤炭工业的具体情况，煤炭 工业部提出建设“煤炭信息公路”的发展计划。经过建设，原国家煤炭工业局机关 网络初具规模，开通了电子邮件、文件传输、信息查询等i n t e m e t 服务。从1 9 9 5 年开始，国有重点煤矿企业大多进行了矿区通信系统的改造，国有重点矿区通信 系统向光纤化、数字化方向发展。仅用5 年的时间，全网交换容量就从3 8 2 万线， 发展n l l o 万线，并拥有1 0 万线的生产调度交换机。网络布局上，具有点多面广 的特点，几乎涵盖了所有采煤省( 区、市) 。5 3 的矿区与公网实现了全自动联 网。网络容量上，现拥有1 1 0 万线交换机容量和遍布矿区的用户电路，矿区同时 还拥有庞大的有线电视网络系统。 煤炭分布式智能化质量管理系统的研究与实现 由于企业管理体系改革的需要，很多单位开发了资金结算系统、固定资产管 理系统、医疗保险管理系统、住房基金管理系统等新应用领域，例如阳泉局的医 疗统筹基金信息管理系统，为全局七万职工建立了医疗账户，实现了八个局属医 院联网，该系统运行后产生了很大的经济效益，降低医药费用8 7 ，节支5 1 5 万 元。 煤炭企业信息化建设的一个重要特点是生产安全监测监控与企业m i s 综合 集成。如神华神东公司、北京矿务局、永夏矿区、兖州南屯煤矿、宁夏灵武局灵 新煤矿、徐州夹河煤矿等都把生产监测、皮带监控、工业电视、选煤厂集中控制 系统和m i s 系统进行集成，可二维、三维动态显示图形和数字信息，达到了较高 的应用水平。特别应该指出的是地方和乡镇矿也涌现出建设和应用比较好的单 位，如商丘市的永城矿务局，登封市的乡镇矿磴槽煤矿等。 随着企业改革的深入发展，电子应用信息系统已成为企业管理的重要手段， 不仅明显减少工作人员，而且带来了明显的直接经济效益。如新汶局的地销煤系 统，一个矿每年从中就可获得直接经济效益6 0 0 余万元，推广后全年全局可增效 益8 0 0 0 万元，该系统已在山东省推广。双鸭山的煤炭销售系统，年增收节支各种 费用达1 1 0 万元。 “九五”后期，由于行业经济低位运行，大量煤炭企业工资发不了，产品卖不 出，煤炭信息化工作基本陷入停滞状态，大批优秀的信息化人才外流。 “十五”以来，随着煤炭工业生产、经济状况好转，企业对信息化建设的热情 也开始回暖，神华、兖矿、平顶山、大屯、新汶、铁法、七台河、淮北、淮南、 晋城、淄博、达竹、开滦、枣庄、平朔等企业信息化水平都较高。 以兖矿和神华为例，兖矿集团在建设矿区计算机网络的基础上，开发了适用 于局矿两级网络应用管理的子系统。包括计划统计、人事干部、劳动工资、保险、 机电设备、生产安全、基本建设、运销、物资、综合电信、专网1 1 4 及话费查询 等。2 0 0 1 年1 2 月8 日成功上线e r p 系统，分别实施了财务会计、财务管理、物料 采购、销售与分销等四个模块。2 0 0 3 年3 月，兖矿启动e r p - - 期项目，该项目也 已于2 0 0 3 年1 1 月6 日顺利上线。兖矿集团所属各单位分别开发了基于网络应用的 综合查询等几十种应用系统。相关矿、处、院、厂等分别不同程度地应用了地测 c a d 、采掘c a d 、建筑c a d 、机制c a d 、c a p p 、p d m 等系统。 2 第一章绪论 兖矿集团八个生产矿井均安装了矿井安全生产监测监控系统，对全矿矿井上 下环境参数和主要生产环节过程进行采集传输处理，部分矿井对井下煤流运输系 统进行集中控制。每个矿井还安装了束管监测系统对井下有害气体进行有效监 测。同时，八个矿井和水泥厂，焦化厂等厂矿处均配置了视频监控系统。六个矿 井洗煤厂分别实施了程度不同的车间集控系统，其中南屯洗煤厂实施了c i m s 系 统。六个发电厂分别实施了d c s 分布式控制系统及d a s 电控数据采集系统。迄今 为止，兖矿的信息化总投入达到六、七千万元人民币。神华集团从1 9 9 6 年开始 信息化建设工作，基本建成从包头一神木一朔州黄骅的连通三省一区，近2 0 0 0 公里的全光纤数字通信信息专网，实现了语音、视频、数字三网合一，并在主要 子公司建设了金财网络工程、综合调度、企业资产管理( e 蝴) 、工程进度和资 源管理( p 3 ) 、铁路运输管理( t i m s ) 等管理系统的建设，取得明显的经济效益 和社会效益。神东大柳塔矿综合自动化改造，达到国内先进水平，进入世界先进 行列，提高工效3 0 。迄今为止，神华集团信息化建设总投入已达6 、7 亿人民币。 1 1 2 煤炭信息化发展和现状 煤炭行业的信息化发展目前处于一种极度不平衡状态，普遍来讲，国有重点 企业的信息化建设情况较好，一般地方小煤矿，信息化建设普遍较差或者没有。 总体来说，煤炭行业的信息化现状是，煤炭企业信息化程度普遍较低，大多 数煤矿仍处于人工统计汇总的阶段，特别是产运销存财业务，大多数企业仍采用 手工处理，加上机构不断调整，职能不断变换，工作人员不能相对稳定，企业的 统计不全或断档，致使统计汇总口径不一，数据不全，信息收集效率不高，统计 过程中人为失误较多，实时监控生产和安全在许多单位还是梦。用人多、机械化 程度低、效率低、安全隐患多，反映了煤炭行业的生产经营缺乏先进的自动化控 制系统，更缺乏先进的管理系统。煤炭行业的信息化，明显存在重投入、轻管理， 重局部、轻整体，重硬件、轻软件的问题。煤炭企业信息化应用水平普遍不高， 尽管在财务、采购、销售等局部环节采用信息技术带来了一定效益，但从企业整 体管理水平和效益提升来讲，信息化的作用远远没有达到预期目标，相反，相当 多的企业基本处于计算机应用初期阶段，运行一个或几个业务系统，企业计算机 应用处于单机应用为主的阶段。由于缺乏整体规划，导致大量“信息孤岛”出现， 3 煤炭分布式智能化质量管理系统的研究与实现 致使无法通过信息化的集成作用支撑企业的管理创新和体制创新，导致煤炭企业 的管理决策水平低下。与此同时，行业专用软件研发也相对滞后，从现有市场情 况分析，适合煤炭行业特点和需求的专用软件比较缺乏。而信息化资金投入严重 不足，i t 技术人员奇缺，信息机构不稳定或职能不明确等，也严重制约着煤炭信 息化的发展。 另一方面，煤炭企业进行信息化建设的热情也是不平衡的，一般企业领导对 通讯系统的建设都比较重视，另外，对财务、销售、物资供应管理、安全生产管 理、劳动工资这些能够很快对企业发挥明显效益的单项应用系统也比较重视，而 对于大型的综合管理信息系统企业一般都较慎重，因为这类系统一上马就需要几 千万元资金，而且实施难度大，系统的成功难以保证。 总之，从整体上来讲，煤炭行业的信息化建设落在了金融、电力、钢铁、石 油、石化、有色、电子等行业的后头i l j 。 1 1 3 煤炭信息化建设难点和问题 目前，我国煤炭企业信息化建设的难点和问题主要有： ( 1 ) 煤炭行业多年以来“统配”思想根深蒂固，缺乏相对先进的管理思想。一 年一度的全国煤炭订货会与不断深化的市场经济显得格格不入，可以作为信息化 建设难度的诠释。 ( 2 ) 煤炭企业多为老企业，管理粗放、包袱沉重、员工素质相对不高、信息 化支出相对较困难、建设资金短缺。特别是由于前几年煤炭行业效益不好，信息 化建设的投入远远不能满足企业信息化发展的要求。 ( 3 ) 企业管理、办公手段落后，管理标准化、规范化水平不高，对信息的收 集、处理、分析、预测和控制很大一部分靠人力进行，既不及时，也难保准确， 工作量巨大。 ( 4 ) 部分单位领导管理部门对本企业信息化建设重视程度不够，无专人负 责，也无具体的信息化发展规划；一些职能部门缺乏整合煤矿整体信息流系统的 信心和观念，无法保证信息技术带来的对传统管理、企业机制等方面的改造。部 分基层单位等、靠、要思想比较严重，只要硬件设备，不关心应用推广。 ( 5 ) 信息自动化建设的基础不完善，监测监控系统缺乏，无法做到信息的自 4 第一章绪论 动生成。 ( 6 ) 各监测监控子系统彼此独立，接口协议五花八门，甚至未提供接口，造 成环境异构，信息异构。各系统之间难以进行信息集成与共享，在矿井内部形成 了以各子系统为单元的信息孤岛。 ( 7 ) 部门之间横向的信息流通不畅，信息反馈迟缓，导致各种生产管理决策 滞后甚至决策失误。 ( 8 ) 缺乏对生产现场采集的安全生产数据进一步分析与融合处理的能力。 ( 9 ) 信息化建设缺乏规划、小打小阉、干干停停的多，按照个大的总体规 划，有步骤、有系统的发展的少。 ( 1 0 ) 信息系统规模失当。许多企业人才和管理水平准备不足，特别是中层 管理人员素质、水平和信息化积极性不高，导致越先进的系统事实上越无法发挥 作用。 ( 1 1 ) 前些年行业困难时期信息化建设基本处于停滞状态，缺乏相应的基础 条件和经验积累，信息化欠账多。 ( 1 2 ) 缺乏适用的商业软件，企业信息化建设经常需要定制开发，信息化成 本高。 ( 1 3 ) 缺乏既懂企业管理又精通信息技术的复合型人才。 企业信息化的关键在于企业的管理基础能否达到信息化的要求，如果企业不 具备综合管理的水平和认识，想使用计算机技术硬性提升其综合管理水平是不可 能的。信息系统需要与之适应的管理基础，同时信息系统又必须能够提升企业的 管理水平。 1 2 福建煤电股份公司信息化现状和需求分析 1 2 1 福建煤电股份公司信息化现状概述 福建煤电股份公司设有一个总公司和9 矿点、3 个发运站。总公司和各矿点、 发运站的机关内使用电信a d s l 构建的企业局域网。另外，总公司处设置有w e b 服务器、邮件服务器等服务器设备。但矿点生产及计重等一线部门却没有联入公 司内部局域网，这使得计重部门通常要将重量信息人为地送到财务、质量检验、 5 煤炭分布式智能化质量管理系统的研究与实现 统计等部门，以便进行相关数据的归口处理。每日领导需要看到的销售报表、生 产报表、质量报表和库存量等分别来自销售部、生产部和统计部，那么各部门人 员必须及时地上交报表，即便是在周末休息时间。这样不仅使得公司的信息反馈 存在时间上的延迟，给领导决策带来不便，同时也使得相关统计人员无法脱身。 1 2 2 福建煤电股份公司信息化建设需求分析 随着互联网的飞速发展和煤炭行业的现代化进程，福建煤电股份公司需从根 本上改变他们的信息化建设焦点，从以往的注重财务，统计等直接可以看到经济 效益的部门渐渐转入到生产、销售一线的信息化建设，特别是软件的开发建设。 通过深入调研公司计重、质检、生产、销售等基层部门，可以将公司信息化建设 主要需求概述如下： ( 1 ) 以总公司机关为中心，各矿点和发运站实现通讯、数据交流的网络化环 境。 ( 2 ) 将各基层数据快速上传到总公司机关，并可及时执行总公司下达文件。 ( 3 ) 实现各基层单位的数据查询。 ( 4 ) 实现相关部门的数据共享和连接，如计重部门和质量检验部门。 1 3 本文的研究意义和主要工作 1 3 1 本文的研究意义 信息化的发展给人类经济和社会带来了深刻的影响，进入2 l 世纪，信息化 对经济社会发展的影响愈加深刻。世界经济发展进程加快，信息化、全球化、多 极化发展的大趋势十分明显。信息化被称为推动现代经济增长的发动机和现代社 会发展的均衡器【2 】。信息化与经济全球化，推动着全球产业分工深化和经济结构 调整，改变着世界市场和世界经济竞争格局。信息化建设带来的影响主要表现在 下面几个方面： ( 1 ) 信息化促进产业结构的调整、转换和升级。电子信息产品制造业、软件 业、信息服务业、通信业、金融保险业等一批新兴产业迅速崛起，传统产业如煤 炭、钢铁、石油、化工、农业在国民经济中的比重日渐下降。信息产业在国民经 6 第一章绪论 济中的主导地位越来越突出。国内外已有专家把信息产业从传统的产业分类体系 中分离出来，称其为农业、工业、服务业之后的“第四产业一。 ( 2 ) 信息化成为推动经济增长的重要手段。信息经济的一个显著特征就是技 术含量高、渗透性强、增值快，可以很大程度上优化对各种生产要素的管理及配 置，从而使各种资源的配置达到最优状态，降低了生产成本，提高了劳动生产率， 扩大了社会的总产量，推动了经济的增长，在信息化过程中，通过加大对信息资 源的投入，可以在一定程度上替代各种物质资源和能源的投入，减少物质资源和 能源的消耗，也改变了传统的经济增长模式。 ( 3 ) 信息化引起生活方式和社会结构的变化。随着信息技术的不断进步，智 能化的综合网络遍布社会各个角落，信息技术正在改变人类的学习方式、工作方 式和娱乐方式。数字化的生产工具与消费终端广泛应用，人类已经生活在一个被 各种信息终端所包围的社会中。信息逐渐成为现代人类生活不可或缺的重要元素 之一。 煤炭作为传统行业，为了在竞争中谋求发展，跟上社会经济发展的步伐，就 不可避免的要进行信息化的建设。相对于其他发达国家而言，信息化建设在我国 发展较晚，虽然我国煤炭信息化建设起步较早，但从整体来言，仍处于比较落后 的地位。又由于我国煤炭信息化建设极其不平衡，国有重点煤炭企业信息化建设 较好，而一些规模较小的煤炭企业信息化建设较差甚至没有。 煤炭质量检验是煤炭行业对煤炭质量管理的主要手段，通过对相关检验项目 的统计汇总，从而得出各矿井不同煤种的质量情况。而煤炭行业的信息化现状是： 信息化程度普遍较低，大多数煤矿仍处于人工统计汇总的阶段，加上机构不断调 整、职能不断变换、工作人员不能相对稳定、企业的统计不全或断档，致使统计 汇总口径不一、数据不全、信息收集效率不高，统计过程中人为失误较多。 针对以上问题，本论文设计了煤炭分布式智能化质量管理系统，它不仅能够 自动读取计量数据，同时可根据公司给各矿点制定的质量标准来自动判断煤质等 级，并让用户自定义汇总相关的统计报表。这套管理系统不但有效地缩短了统计 人员的工作流程，同时也避免了手工的遗漏和错误，更为重要的是它使得企业上 层部门真正做到了统一规划、统一领导。该系统以福建煤电股份公司为背景进行 设计和开发，可适用于其他煤炭行业。 7 煤炭分布式智能化质量管理系统的研究与实现 1 3 2 本文的主要研究内容 煤炭分布式智能化质量管理系统是煤炭分布式系统的一个子系统，首先要对 煤炭分布式系统进行分析和设计，而配煤技术是以煤炭质量检验为基础的，它是 煤炭质量管理系统的理论扩展。本文的主要研究内容如下： ( 1 ) 对煤炭分布式系统进行分析和设计，介绍了煤炭行业的信息化需求并确 定了煤炭分布式系统的技术架构。 ( 2 ) 对煤炭分布式智能化质量管理系统进行分析和设计，确定了其技术架 构。 ( 3 ) 设计并实现了煤炭分布式数据传输。 ( 4 ) 针对煤炭质量和计量的密切关系，实现质量化验和计量的关联。 ( 5 ) 设计并实现了可自定义公式的质量检验汇总报表。 ( 6 ) 设计并实现了根据推理系统自动判定煤质等级。 ( 7 ) 根据传统线性加权配煤方法和配煤导则，提出了新的配煤数学模型，并 对新的配煤模型进行求解。 1 3 3 系统的特色和创新 煤炭分布式应用系统包括煤炭计重系统、煤炭质量管理系统、煤炭生产管理 系统、煤炭销售系统和煤炭查询与决策支持系统。其中煤炭计重系统、煤炭质量 管理系统、煤炭生产管理系统、煤炭销售系统采用c s 模式，煤炭查询与决策支 持系统采用b s 模式。煤炭分布式应用系统整体特色表现如下： ( 1 ) 结合了c s 和b s 的优点，既有c s 的快捷性和安全性，又有b s 的客 户端无平台性，方便出差人员查询业务。 ( 2 ) 采用本地一中央双重数据库。相对于一般c s 模式的直接连接服务器而 言，在网络故障时，本系统可以单机运行，保障业务正常进行。 ( 3 ) 具备本地一中央数据库实时传输功能。考虑到网络故障的情况，为保障 数据的完整性和准确性，必须及时将本地尚未传输的数据及时传输到中央数据 库，即系统具备数据库之间实时传输功能。 煤炭质量管理系统作为煤炭分布式应用系统的子系统，其特色和创新表现如 下： 8 第一章绪论 ( 1 ) 实现了煤炭质量化验和计重的关联。即在质量化验时，系统将自动获取 计重数据。 ( 2 ) 实现了可自定义公式的煤炭检测项目多临界值扣重。检测项目可以设定 多个临界值，并且为每个i 临界值设定自定义公式。 ( 3 ) 灵活的自定义汇总报表。用户可以通过自定义设置，查询汇总出自己需 要的报表。 ( 4 ) 基于标准组的煤质推理判定。系统通过将各单位实际化验记录与公司为 各矿井设定的煤质等级指标进行对比，从而推理判定其所属煤质等级。 最后，本文根据传统线性加权配煤方法和配煤导则，提出了新的配煤数学模 型，该模型不仅兼容了传统的线性加权模型，而且做到配煤过程中尽量节约优质 煤并提高劣质煤的使用率，另外，该模型还考虑了配煤中使用的单煤运费，使得 配煤结果更符合实际。 9 煤炭分布式智能化质量管理系统的研究与实现 第二章分布式应用系统的发展和应用 2 1 分布式应用系统的由来 1 9 5 0 年至1 9 7 0 年期间，企业主要采用大型主机一终端的体系结构，企业应 用系统则采用单一、集中的方式为用户提供资源共享服务。8 0 年代初期，开放 系统与关系型数据库管理系统被企业大量采用，有别于集中式系统，应用程序逻 辑分散在主从两端。随着w i n d o w s 的普及，9 0 年代则是图形化的应用时代， c l i e n t s e r v e r 体系结构也被广泛采用。9 0 年代后期，信息产业出现了分布式对 象技术，应用程序可以分布在不同的系统平台上，通过分布式技术实现异构平台 间对象的相互通信。将企业已有系统集成于分布式系统，可以极大地提高企业应 用系统的扩展性。 2 2 分布式应用系统的发展和应用 在传统的c 1 i e n t s e r v e r 结构中，应用程序逻辑通常分布在客户端和服务器 两端，客户端发出数据资源访问请求，服务器端将结果返回客户端。 c l i e n t s e r v e r 结构的缺陷是，当客户端数目激增时，服务器的性能将会因为无 法进行负载平衡而大大下降。而一旦应用的需求发生变化，客户端和服务器端的 应用程序则都需要修改，这样给应用的维护和升级带来了极大的不便，而且大量 数据的传输也增加了网络的负载。为了解决c 1 i e n t s e r v e r 存在的问题，企业只 有向多层分布式应用转变。 在多层分布式应用中，客户端和服务器之间可以加入一层或多层应用服务程 序，这种程序称为“应用服务器( a p p l i c a t i o ns e r v e r ) 。开发人员可以将企业 应用的商业逻辑放在中间层服务器上，而不是客户端，从而将应用的业务逻辑与 用户界面隔离开，在保证客户端功能的前提下，为用户提供一个瘦的( t h i n ) 界面。 这意味着如果需要修改应用程序代码，则可以只在一处( 中间层服务器上) 修改， 而不用修改成千上万的客户端应用程序。从而使开发人员可以专注于应用系统 核心业务逻辑的分析、设计和开发，简化了企业系统的开发、更新和升级工作， 极大增强了企业应用的伸缩性和灵活性。 1 0 第二章分布式应用系统的发展和应用 当企业需要建立基于w e b 的商业应用系统时，多层分布式体系结构同样提供 了强大优势，为基于w e b 的商业应用提供了“瘦客户一的体系结构，使基于浏览 器的客户可以与i n t r a n e t 资源进行有效交互，并且不需要在客户端进行复杂的 应用配置工作。多层分布式解决方案在异构平台间架起了桥梁，可以使基于w e b 的商业应用与企业已有系统集成在一起。 目前，在我国的企业中，大量采用的还是c l i e n t s e r v e r 体系结构，而在西 方发达国家，企业由传统的应用系统向多层分布式应用系统的转变已经成为业界 主流。相信在我国，多层分布式系统将得到更为广泛的应用。 2 3c l s 和b s 分布式体系 c s 和b i s 是目前流行的设计模式，企业根据自身需要，可选用c s 或b s 或c s 和b s 混合模式，下面介绍下c s 和b s 模式。 2 3 1c s 体系的定义 c s ( c 1 i e n t s e r v e r ) 结构，即大家熟知的客户机和服务器结构。它是软 件系统体系结构，通过它可以充分利用两端硬件环境的优势，将任务合理分配到 c l i e n t 端和s e r v e r 端来实现，降低了系统的通讯开销。目前大多数应用软件系 统都是c 1i e n t s e r v e r 形式的两层结构。 传统的c s 体系结构虽然采用的是开放模式，但这只是系统开发一级的开 放性，在特定的应用中无论是c l i e n t 端还是s e r v e r 端都还需要特定的软件支持。 由于没能提供用户真正期望的开放环境，c s 结构的软件需要针对不同的操作系 统系统开发不同版本的软件，加之产品的更新换代十分快，已经很难适应百台电 脑以上局域网用户同时使用。而且代价高、效率低。 2 3 2b s 体系的定义 b s ( b r o w s e r s e r v e r ) 结构即浏览器和服务器结构。它是随着i n t e r n e t 技术的兴起，对c s 结构的一种变化或者改进的结构。在这种结构下，用户工作 界面是通过w w w 浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端( b r o w s e r ) 实现，由 于主要事务逻辑在服务器端( s e r v e r ) 实现，形成所谓三层3 - t i e r 结构。这样 煤炭分布式智能化质量管理系统的研究与实现 就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护与升级的成本和工作量，降低了 用户的总体成本( t c o ) 。 以目前的技术看，局域网建立b s 结构的网络应用，并通过 i n t e r n e t i n t r a n e t 模式下数据库应用，相对易于把握、成本也是较低的。它是 一次性到位的开发，能实现不同的人员，从不同的地点，以不同的接入方式( 比 如l a n ，w a n ，i n t e r n e t i n t r a h e t 等) 访问和操作共同的数据库；它能有效地保 护数据平台和管理访问权限，服务器数据库也很安全。特别是在j a v a 这样的跨 平台语言出现之后，b s 架构管理软件更是方便、快捷、高效。 2 3 3c s 和e s 的比较 c s 是比较传统的分布式设计模式，尤其在我国，大多数的企业使用的都是 c s 模式，b s 是随着i n t e r n e t 的兴起而逐渐发展起来的，可谓是后起之秀。c s 和b s 各有优势和劣势，概括出来可表现在以下几个方面： ( 1 ) 系统性能性 最简单的c s 体系结构的数据库应用由两部分组成，即客户应用程序和数据 库服务器程序。二者可分别称为前台程序与后台程序。运行数据库服务器程序的 机器，也称为应用服务器。一旦服务器程序被启动，就随时等待响应客户程序发 来的请求；客户应用程序运行在用户自己的电脑上，对应于数据库服务器，可称 为客户电脑，当需要对数据库中的数据进行任何操作时，客户程序就自动地寻找 服务器程序，并向其发出请求，服务器程序根据预定的规则做出应答，送回结果。 c s 的优点是能充分发挥客户p c 的处理能力，很多工作可以在客户端处理后再 提交给服务器，不仅客户端响应速度快，也大大减轻了服务器端的负荷。 在系统的性能方面，b s 占有优势的是其异地浏览和信息采集的灵活性。任 何时间、任何地点、任何系统，只要可以使用浏览器上网，就可以使用b s 系统 的终端。不过，采用b s 结构，客户端只能完成浏览、查询、数据输入等简单功 能，绝大部分工作由服务器承担，这使得服务器的负担很重，而且，由于客户端 使用浏览器，使得网上发布的信息必须是以h t m l 格式为主，其它格式文件多半 是以附件的形式存放。而h t m l 格式文件( 也就是w e b 页面) 不便于编辑修改， 给文件管理带来了许多不便。 1 2 第二章分布式应用系统的发展和应用 ( 2 ) 系统扩展性 采用c l s 架构，要选择适当的数据库平台来实现数据库数据的真正“统一 ， 使分布于两地的数据同步完全交由数据库系统去管理，但逻辑上两地的操作者要 直接访问同一个数据库才能有效实现，有这样一些问题，如果需要建立“实时 的数据同步，就必须在两地间建立实时的通讯连接，保持两地的数据库服务器在 线运行，网络管理工作人员既要对服务器维护管理，又要对客户端维护和管理， 这需要高昂的投资和复杂的技术支持，同时要对系统进行专门的设计来处理分布 式的数据。其次，传统的c s 结构的软件需要针对不同的操作系统系统开发不同 版本的软件，由于产品的更新换代十分快，代价高和低效率使得c l s 已经不能适 应。 b i s 最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何专门的软件。 只要有一台能上网的电脑就能使用，客户端零维护。系统的扩展非常容易，只要 能上网，再由系统管理员分配一个用户名和密码，就可以使用了。甚至可以在线 申请，通过公司内部的安全认证后，不需要人的参与，系统可以自动分配给用户 一个账号进入系统。 ( 3 ) 系统维护性 c l s 系统的各部分模块中有一部分改变，就要关联到其它模块的变动，而系 统的升级则更是麻烦，系统管理员需要将各客户端程序进行升级。b s 与c l s 处 理模式相比，则大大简化了客户端，只要客户端机器能上网就可以。对于b i s 而言，开发、维护等几乎所有工作也都集中在服务器端，当企业对网络应用进行 升级时，只需更新服务器端的软件就可以，这减轻了异地用户系统维护与升级的 成本。如果客户端的软件系统升级比较频繁，那么b s 架构的产品优势明显 所有的升级操作只需要针对服务器进行，这对那些点多面广的应用是很有价值 的。 ( 4 ) 系统安全性 c l s 一般面向相对固定的用户群，对信息安全的控制能力很强。一般高度 机密的信息系统采用c l s 结构适宜。而b s 则略显不足，b i s 结构尤其需要考虑 数据的安全性和服务器的安全性，毕竟现在的网络安全系数并不高。以o a 软件 为例，b i s 结构要实现办公协作过程中复杂的工作流控制与安全性控制，还有很 煤炭分布式智能化质量管理系统的研究与实现 多技术上的难点。因此，当前虽然出现了b s 结构的o a 系统产品，但尚未大范 围推广。 1 4 第三章煤炭分布式应用系统的分析和设计 第三章煤炭分布式应用系统的分析和设计 3 1 煤炭分布式应用系统分析 福建煤电股份有限公司主要业务部门有计重部门、质检部门、销售部门、生 产部门等。其中计重部门的职能是称取重量；质检部门是对相关产品进行化验、 统计分析：销售部门则是制定相关的合同，提供相应的销售报表；生产部门是对 计划掘进生产的煤的完成情况进行统计、审核。煤炭分布式应用系统共分为5 个 子系统：生产子系统、计重子系统、质检子系统、销售子系统、查询与决策支持 子系统。下面详细介绍煤炭企业业务流程和各子系统功能需求。 3 1 1 业务流程 首先由公司机关部门根据对生产、销售数据的分析预测，从而制定出新的生 产计划并交由生产部门执行，生产部门根据销售部j - - j $ o 定的销售合同把实际生产 的煤通过计重部门称取重量并销售，然后由发运站质检部门抽样化验并分类汇总 统计，再将报表送交机关部门审核分析。下面是煤炭企业总体业务流程图： 图3 1 煤炭企业总体业务流程图 1 5 煤炭分布式智能化质量管理系统的研究与实现 3 1 2 功能需求 1 、计重部门功能需求 计重部门不仅是煤炭分布式系统基础数据来源，而且和质检部门、销售部门、 生产部门关系密切，根据计重部门的业务流