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北京交通大学硕士论文专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 摘要 美国著名质量管理专家朱兰( j m j l l r a l l ) 说：2 1 世纪是个“质量 的世纪“。任何产品的质量都是企业永恒的主题，全长淬火钢轨行业 也不例外，特别是在国民经济高速发展、铁路提速、重载化的时代背 景之下更显得异常重要。要提高我国钢轨产品的质量除了加强科技创 新、设备改造、实现专业化以及规模化生产以外，同时更要求增强企 业管理观念，加强质量管理。 本文在对呼和浩特铁路局焊轨段生产管理过程进行全面分析和 研究的基础上，阐述了建立全长淬火钢轨质量管理信息系统的必要 性。 文中详细介绍了管理信息系统的基础理论和技术支持，它是对一 个组织进行全面管理的人和计算机相结合的系统，它综合运用计算机 技术、信息技术、管理技术和决策技术，与现代化的管理思想、方法 和手段结合起来，辅助管理人员进行管理和决策。 本文详细阐述了模糊故障诊断中隶属函数、模糊矩阵和模糊诊断 算子的确定方法，及模糊故障诊断理论在本系统中的应用；而且还将 灰色系统理论应用于对切片平均硬度的预测。针对焊轨段的实际情 况，本课题组将面向对象的语言v i s u a lb 船i c6 o 和数据库s o ls e e r 2 0 0 0 结合研制开发了“提速线路全长淬火钢轨质量管理信息系统”。 文中详细介绍了该系统的运行结构，并且举例演示了该系统的实际运 行效果，重点阐述了该系统的六大功能：信息维护、统计分析、报表 打印、故障诊断、产品质量预测和综合评价。 关键词：质量管理；模糊诊断；灰色预测；s q l s e r v c r 北京交通大学硕士论文 专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 a b s t r a c t ”2 l s tc e l l t u r yi s t l l e c e n t u r yo fq u a l i 何”s a i dj m _ j u m ，af 撕l o u s c x p e ni nq u a l 时m a n a g e m e n t q u a l 时o fa n yp r o d u c ti s t l l ee v e r l a s t i n g t o p i cf o re n t e r p r i s e s ，a i l dt 1 1 ef i l l l - 1 e n 蚰q u e n c l l i l l gr a i l i n d u s 仃yi sn o e x c 印t i o n i ti s o fc x 觚l o r d i n a r y i m p o r t a i l c ee s p e c i a l l yi n a ne r ao f 1 1 i 曲- s p e e dd e v e l o p m e n t 谢t hn a t i o i l a le c o n o m y ，s p e e dr a i s i n go f 删n s a n dh e a v yl o a dr a i l w a y t oi n l p m v et h cq u a l i t yo fo l l rr a j l p r o d u c t s ，t 1 1 e t e r p s e ss h o u l ds t r 吼g t l l e nm em a i l a g c i n e n tc o n c 印t i o n 觚dq u a l 时 c o r l n 0 1a sw e l l 勰e l l h 姐c 锄e n to fs c i e i l t i 丘c 孤dt e c l l i l o l o 窑i c a l i 皿o v a l i o n ， c q u i p m 咖协m s f o r n l a t i o n ，s p e c i a l i z a t i o na n d1 a r 萨s c a l eo f p r o d u c d o n t h i st l l e s i si 曲0 d u c e st 1 1 e s i 趴m c 锄c eo fd e v e l o p i n gaq u a l i t y m 锄g 锄e n ti n f o n n a t i o ns y s t e m ( m h q m i s ) b a s e do naw e l d i n gr a i l p l a n to fh o h e h o t 蹦1 w a yb u r c a u ，o nm eb a s i so fa 1 1 s i d e da n a l y s i s 锄d r e s e a r c h0 nt h ep m d u c d o n - m a n a g 即1 e n t p m c e s so f t l l eb u r e a u mt l l i s m e s i s ，n o to n l y 也eb 船a lt h e o r yo fm i s ( m a l l a g e m 吼t i n f o 肌a t i o ns y s t 锄) i si n 的d u c e di nd e t a i l ，b u ta l s om e t e c l l i l o l o g y m i s l so n em a i l 。c o n l p u t e ru n i t 酣s y s t 锄w m c h m 姐a 百r 培a no 喀柚i z a t i o n ( u n i t ， c o r p o r a t l o no rd 印a r t r n e n t ) a c m s s t l l e - b o a r d m i s 印p l i e ss y n 曲e t i c a l i y c o m p u t e rt e c l l n 0 1 0 9 y i 耐b 肌a t i o nt e c l 】i l o l o g y m a l l a g e m e mt e c l l l l o l o g y a 1 1 d d e c i s i o n m a l 【i n gt c c h n 0 1 0 9 y a n dm i su n i t e sm o d c mi d e a so f m a l l a g e m e n t 趾dm e a l l st o 鹬s i s tm a n a g e r sb ym a m g i n ga l l dm a l 【i n g d e c i s j o n s t l l i st 1 1 e s i ss t i l d i e sm ee s t a b l i s h m e i l to ft h em 锄b e r s l l i pf u i l c t i o n s 锄d t l l em z z ym a t r i xo ff i l z z y f n l td i a 乎l o s i sm e t h o d i ta l s oc o n f i r m sm e f u z z yd i a g n o s i s 画恤n e t i c 叩e r a t o ra n de x p a l i a t e s 恤ea p p l i c a t i o no ft h e f u z z y - f 孤1 td i a 盟o s i st h e o r yi i lm es y s t 锄t h et h e o r yo f l eg r e ys y s t e m i sa p p l i e dt of o r e c a s tt l l ea v e r a g e r i 垂d i t yo f 1 er a i ls l i c e a c c o r d i n 譬t ot h e r e a ls t a t u so fh o h e h o lr a i l w a yb l a u ，m er e s e a r c hg r o u pd e v e l o p st h e 1 i i 北京交通大学硕士论文专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 s y s t e mt h r o u 曲m ea d o p t i o no fm e0 l b j e c t - o r i e n t e dl a n g u a g e ( o o l ) s u a lb a s i c6 0a i l dd a i a b a s es q ls e n ，e r2 0 0 0 h o w1 1 1 eh t h o m i s w o r k si sd e s c r i b e di nd c t a i la n dm ea c t i l a le f f 托“si l l u s t r a t e d t h e r e i n t o s i xc e n t r a l 如r l c t i o n so ft l l i ss y s t e ma r ec x p a t i a t e dp r i n c i p a i l y ，f o ri n s t a i l c e i n f b 肋a t i o nm a i n t e n a n c e ，a n a l y s i s ，r 印o r tp r i n t i n g ，f h l td i a 印o s i s ，q u a l i t y f o r e c a s ta 1 1 dg e n e m le v a l u 撕o n k e yw o r d s ：( 扣a l 糖m a n a g e m 髓t if u z z yd i a 鲈o s i s ；& e yf o r e c 觞t ；v b s q ls e r v e r i v 北京交通大学碰士论文专家决簧理论在淬火钢轨质量管理墨鍪中啦直! ! ! 堕 第一章绪论 1 1 课题研究背景 ( 1 ) 高速铁路的发展适应中国国情 我国地域辽阔，人口众多，资源分布不均，地区经济发展不平衡。 因此，铁路长期以来在中国的交通运输体系中一直起着骨干作用，而 且由于铁路的技术经济特性，铁路事业的发展对中国当前实施可持续 发展具有重要意义。改革开放以后，国民经济快速发展，铁路客货运量 猛增，铁路运输能力全面紧张。为了改善现状，到目前为止，铁路已 经进行了5 次大提速。到2 0 0 0 年，我国铁路总营运里程已达到6 8 0 0 0 公里以上，据铁路规划，2 0 1 0 年，我国将建成铁路营运里程8 7 万公 里。 建设具有中国特色的，可持续发展的、合理的交通运输结构，就 要选择那些对生活危害最少，消耗自然资源最小，运输效益最大的交 通方式，这是由我国的国情所决定的。我国是发展中国家，铁路运输 面临艰巨任务，要依靠科技进步发展铁路，国务院在国家中长期科 学技术发展纲要中已做出客运要高速、货运要重载的决策。要走可 持续的发展道路，从土地资源利用上说，就是要保护和珍惜土地资源 减少甚至消除过度的或不当的土地利用。因为我国人均耕地仅有1 4 亩，节约建设用地显得十分重要。4 道高速公路路基面占地宽2 6 m ，每 公里用地1 0 5 亩：双线高速铁路路基面占地宽为l l m ，每公里用地3 5 亩， 故高速铁路古地为高速公路1 3 左右，发展高速铁路能使土地资源利 用既充分又合理。从能源方面来看：我国石油资源比较紧张，公路和 航空运输耗油量大，每万人公里平均耗油6 0 0 k g 左右，据1 9 8 7 年资料： 铁路内燃机车牵引完成每万吨公里货物周转量的平均耗油为2 5 9 k g ， 而汽车货运每万吨公里油量达5 5 4 8 h ，为铁路的2 1 4 倍，采用高速 电气化铁道，能耗还可进步降低。从环境方面来看：一架喷气式客 机平均每小时排放4 6 8 k g c o 。、6 3 5 k g c 0 、1 5 k g 酸雨，是植被生态遭到 北京交通大学硕士论文专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 破坏和建筑物遭到侵蚀的主要原因，高速电气化铁路基本上消除了粉 尘、油烟和其他废气污染，噪声比高速公路低5 1 0 d b 。据报道，在美 国污染的速度超过了人口增长的速度，5 4 的污染的是由交通运输造 成的，公路运输比非电气化铁路多产生4 倍的污染，比电气化铁路多 产生4 0 倍的污染。发达国家走过了一条“边污染，边治理”的经济与 环境演变关系的道路，为此付出了巨大的代价。 发展高速铁路，有利于促进科技进步，进而推动可持续发展目标 的实现。高速铁路是当代世界铁路的一项具有革命性的科技成就，是 新技术在铁路上的集中体现。它涉及电子、信息、材料、能源、环保 等一系列新技术，特别是高速行车技术集中反映了铁路运输组织、机 车车辆、工程工务、通信等方面的技术成就。高速铁路的核心问题是 要研究解决机车车辆与线路的协调配合，同时要采用现代化信息技术 建成可靠而有效的安全保障体系。最高运行速度2 5 0 一3 0 0 k m h 的高 速铁路在国际上已是成熟技术，但我国现有技术基础和工业水平与之 相比尚存在相当的差距。因此，一方面必须立足于我国的国情，坚持 自力更生精神，努力挖掘潜力，另一方面要加强国际合作提高高速铁 路运输系统的技术水平和管理水平。相信我国建设高速铁路不仅将推 动铁路科技进步，使铁路技术装备组织管理和服务质量面貌一新，而 且也必将有利推动相关产业的技术进步，进而保证国民经济的可持续 发展战略的实旅。“， ( 2 ) 高速铁路用钢轨生产现状 我国交通运输一直以铁路为主，铁路运输担负着全国6 0 9 6 7 0 的 货运总量和5 0 一6 0 的客运总量。重载、高速、信息、安全是铁路科 技的发展方向。机车营运速度的大幅提高，结钢轨的性能、质量提出 了更高的要求。因此，铁路营运的重载和高速也给钢轨生产企业带来 了新的机遇和挑战。 国内6 0 k g m 以上钢轨主要由包钢、攀钢、鞍钢生产。为了满足铁 道部门的需要，各生产企业对原有生产工艺、设备进行了大规模改造， 引进先进设备，开发新产品，主要科技成果有：攀钢经过4 年多的研 北京交通大学硕士论文 专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 究，近日“高强耐磨全长热处理钢轨”通过鉴定，并形成了我国钢铁 企业策一条离线全长热处理工业生产线，生产能力l o 一1 5 万吨，产品 质量与日本相当，投资仅为引进的l 1 0 ；开发了p d 3 高碳微钒热轧轨 和热处理轨，在高负荷、大运量主干线上，特别是磨耗最大的弯道处， 其使用寿命比普通钢轨分别高出5 0 和3 倍以上，其碳含量为 0 7 4 一o 7 8 ，波动很小：还安装了由高压泵站、除鳞控制阀组及除鳞 装置组成的高压水除鳞装置，能顺利、快捷地消除钢坯表面轧痕、凹 坑、划伤等缺陷，表面氧化铁皮除净率高达9 5 。同时改造了加热炉。 鞍钢6 0 k g m 钢轨生产能力扩大到了3 0 万吨水平；推广应用 7 4 s i m n v 高强钢轨；并积极研制开发稀土铌钢轨；从奥地利n u m t e c 公 司引进钢轨行进机，从德国w a g n e r 公司引进锯钻联合机床等，以满足 我国铁路对钢轨的质量要求。包钢对3 座5 0 吨转炉进行了改造，并新 建了1 座8 0 吨转炉，以逐渐淘汰平炉生产。大方坯连铸机于1 9 9 8 年7 月 投产，年产太方坯6 8 万吨轧制钢轨。率先采用了8 0 吨复吹转炉 ，f 炉精炼，成分微调v d 法真空脱气连铸新工艺；国产高压水除 鳞装置系统也于1 9 9 7 年9 月3 日用于钢轨生产；还开发了高强度耐磨钢 轨稀土b n b r e ，已上道1 5 万吨。 尽管我国重轨生产有了长足的进步，但与国外钢轨生产厂家( 日 本的八幡、美国的伯利恒、德国的蒂森、法国的h a g a n g e 、奥地利的 v d e s d a l p i n ed o n a w t t z 等) 比，在生产工艺、装备水平上都存在较大 的差距。由于设备、工艺的差距，我国钢轨的品种、质量与国际高质 量钢轨在指标上有很大的差距，这很难适应我国高速铁路发展的需 要，在国际上参与竞争的能力也较弱，我国钢轨出口数量不大。 为了进一步提高钢轨技术性能，从上世纪八十年代起，中国铁道 科学研究院与部分企业合作研究钢轨全长淬火技术，迄今为止，路内 外已建设钢轨全长淬火生产线近2 0 条年加工钢轨1 0 万余吨。 由于高速铁路用轨的技术条件十分苛刻，因此提高产品质量、生 产出“高强度、高精度、高平直度、高纯净度”的钢轨，是我国钢轨 生产的发展方向。应采取的措施：采取先进的冶炼工艺，控制化学成 北京交通文学硕士论文专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 分，减少夹杂，提高钢水纯净度；开发低合金钢轨；提高钢轨表面质 量和尺寸精度等等。 ( 3 ) 质量观的改变 信息技术、自动化技术和先进制造技术的出现与发展为人类社会 的生产生活带来了翻天覆地的变化，改变着人类所处的环境，同时也 改变着人们的思维模式。信息技术和自动化技术不仅在人类生产的技 术领域中发挥着强大作用，而且渗入到现代化企业的经营管理哲学和 方法中去。面对全球经济一体化的发展趋势，人们正在利用先进技术 改造着企业的生产经营系统，从产品设计、制造、销售以及组织管理 方式等各方面进行革新，以实现在激烈的市场竞争中获胜的目标。在 现代经济技术环境下，作为企业生产经营活动的重要组成部分，质量 管理也面临着重要挑战。 现代的质量概念是建立在“使用者生产者公共社会”利益的三 维空间上的。此外，由于人们经济、文化、生括水平的提高，对产品 的个性化要求越来越高，但是无论怎样，对优质产品的要求是不变的， 而且跟随对产品的性能、价格、功能等方面的要求，对质量的要求也 是越来越高的。所以在新时代里，质量观念的广度和深度都有了变化。 玎 国家技术监督局在国家标准：质量术语( g b t 6 5 8 3 9 4 ) 中将 质量定义为：反映产品或服务满足明确或隐含需要能力的特征和特性 的总和。对于有形产品，需要能力的特征和特性的总和，是指产品质 量的指标：合用性、安全性、可用性、可靠性、维修性、经济性等。 目前，各企业都将产品质量视为反映本企业生产经营状况的主要因 素。为此，各企业均设鼍了独立的职能部门主管自己产品的质量。质 量是一个国家科学技术水平的表征，是一个民族素质的反映，也是企 业的生命。以确定和达到质量需求所必须的职能和活动为目标的质量 管理已经成为了当今企业管理人员研究的一门重要科学。 质量好坏影响产品的使用价值，而且质量是产品经济价值是否可 以实现的关键因素。因此企业质量管理工作与企业的经济利益紧密相 北京交通大学硕士论文 专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研褒 关。尤其是面对经济全球化的发展，不考虑经济利益的产品和质量管 理工作方式是不明智的。面对制造技术的复杂化和企业组织的结构以 及外部协作关系的复杂化，不仅要求降低质量管理工作本身的成本和 投入，而且要求在产品质量的实现过程当中并重的考虑影响产品盈利 可能的质量、成本、性能等方面因素。 ( 4 ) 质量管理工作的不足 一个企业要具有旺盛的生命力，关键在于工业生产技术的进步和 产品质量的提高。企业提高生产率的巨大潜力蕴藏于产品质量之中， 很大程度上企业竞争力在于其是否能够提供高质量的产品服务来塑 造。市场是否接受企业的产品，产品是否能够创造出经济效益，关键 都在于质量。因此，建立一个科学、合理、高效的质量管理信息系统 是企业生产经营活动的重要课题。 改革开放以来，我国企业从发达国家引进了许多先进科学技术和 管理方法并应用到生产实践当中。近2 0 年来，我国企业的生产技术 和管理水平有了很大的提高。但也必须承认，我国工业产品仍然处于 以廉取胜的数量效益型状态，真正以质取胜的国际名牌企业和国际名 牌产品并不多，产品高技术含量和附加值较低，竞争力不强。除了我 国企业的经济技术薄弱这一原因外，国内企业没有建立健全的质量保 证系统也是至关重要原因。 质量管理是企业一切管理工作的核心和基础。抓好质量管理也就 抓住了企业改革与发展和推进经济增长方式转变的“神经”。质量管 理工作的好坏决定了产品质量水平的高低，一些企业质量管理松弛， 产品质量不高，究其原因，主要有五个不适应：一是价值观念的不适 应。质量管理工作是一项着眼于大局和长远利益的基础性工作，它的 基础性决定了不可能用较短的时间来衡量它所产生的经济效益。当 前，相当多数企业只能做到眼前湖口，用一时的经济效益掩盖本质问 题，不从根本上重视质量管理工作。二是思维模式的不适应。一些企 业沿用传统计划经济思维模式和传统做法管理企业，认为企业生产应 讲究“适销对路”、“物美价廉”，质量管理并不能马上创造效益，要 北京交通大学硕士论文专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 解决企业的问题必须先治标，再治本，对加强质量管理适应市场经济 改革与发展的认识不足。三是领导者素质的不适应。一方面一些企 业领导者“人治”的观念比较浓厚，缺乏现代科学管理观念，片面强 调“能人”经济。另一方面，企业干部人事制度改革不到位，一些企 业领导者求“功”心切，短期行为比较严重。特别是当前出现在一些 行业的“价格大战”，使一些企业更加动摇了质量管理工作的信心。 四是投资观念的不适应。企业规模的大小直接决定了企业对质量管理 工作的重视程度，企业规模越小，对质量管理投入的力度也就越小， 越是追求“短、平、快”，一些个体私营企业牺牲“质量”，换取个 人利益的现象尤其严重。五是宏观经济政策的不适应。加强质量管理， 不仅要求经济有“量”的增长，更要有“质”的飞跃。一些经济不发 达和欠发达地区，政府和有关部门在发展地方经济宏观政策制订上侧 重于“量”的积累，导致一些企业片面追求产值数量和规模。朱铬基 总理指出，“质量( 包括品种) 是企业的生命，质量管理是企业管理的 纲，千万不能放松。”加强质量管理，实现经济增长方式由数量效益 型向质量效益型转变，决定着企业在市场竞争中的命运。” 1 2 课题研究的目的和意义 随着我国经济的不断发展，铁路运输必然向高速、重载、安全、 舒适等方向发展，对钢轨强韧化的需求给淬火钢轨的研究应用提供了 广阔的发展前景。 目前，我国生产全长淬火钢轨的企业其产品质量普遍波动范围较 大，这主要是由于管理模式的落后，主要表现在：大多数企业仍以人 工控制为主，少部分采用微机管理。但单元孤立；统计数据不足，质 量相关数据的利用率低下；人员素质普遍较低，质量意识淡薄。这就 导致了：企业各生产部门独自工作，使得企业领导者不能进行全面统 筹，导致企业协作不能最优；统计信息不足，且很难集中，导致企业 北京交通大学硕士论文 专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 领导者难作决策；所有信息不能及时、准确的统计分析，从而导致异 常质量问题不能被及时发现和纠正。 经过各种可得材料的分析知，我国的全长淬火钢轨的生产和质量 管理还基本处在粗放的传统生产和质量管理阶段。全长淬火钢轨的生 产线，还基本上处在半自动或手工操作的阶段，还没有形成自动程度 较高的闭环控制阶段。特别是质量管理还没有形成信息的集成化，还 处在分散、手工作业阶段，基本上是采用“事后检验”模式。这很难 适应中国铁路提速对大量、高质量的全长淬火钢轨的要求。 1 2 1 课题研究的目的 ( 1 ) 呼和浩特铁路局焊轨段简介 呼和浩特铁路局焊轨段是铁道部定点的钢轨焊接、淬火生产企 业，拥有1 条钢轨焊接和4 条钢轨淬火生产线，焊接钢轨年生产能力 6 0 0 公里，全长淬火长钢轨年生产能力6 万吨。主导产品是轨型为 5 0 一7 5 k g m 的2 5 5 0 0 m 全长淬火钢轨，自1 9 8 7 年第条钢轨淬火生产 线投产以来，已经累计生产淬火钢轨6 0 余万吨，占路内专业生产厂 家总产量的4 0 。 ( 2 ) 呼和浩特铁局焊轨段现有全长淬火钢轨的生产状况 以下为呼和浩特铁路局焊轨段的全长淬火钢轨生产线的流程： 剖! h 竺h = h ：| 图1 1 全长淬火钢轨的生产流程圈 北京交通大学硕士论文专家抉策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 虽然自1 9 8 7 年开始推行全面质量管理，并于2 0 0 0 年按照 g b t 1 9 0 0 2 一i s 0 9 0 0 2 ：1 9 9 4 标准要求，建立了质量体系，并且体系覆 盖长钢轨焊接、钢轨淬火、胶接绝缘钢轨和养路机械设备大修的生产、 安装和服务的全过程，但是，全厂的质量管理还停留在手工操作阶段， 无法进行系统的质量管理，从而没有真正的做到全面的质量管理( 全 程的质量管理和全员的参与) 。另外，在当今这个信息快速发展的社 会里，在以信息技术改造传统产业的指导思想下，现有的质量管理系 统就显得滞后了，质量管理信息的集成化已经追在眉睫了。 ( 3 ) 呼和浩特铁局铒轨段现有全长淬火钢轨的生产质量管理存在的缺 点 缺乏全丽质量管理的必要的数据的采集记录和采集方法。这体 现在：钢轨头打磨的质量管理数据和记录、焊接质量管理的数据、钢 轨加热的数据采集和控制、淬火的参数采集和记录等。缺乏全程的 各种必要的检测措施和设备。反映在：焊缝质量的连续检测、加热阶 段的温度连续检测和控制、淬火阶段的温度检测和控制、调直阶段的 检测。缺乏必要的反馈、调整设置和设施。例如：温度反馈、调直 的质量反馈。缺乏自动化的控制措施和设备。在加热阶段温度的调 整控制还是靠手工来操作，这样做的后果是温度无法随着外界天气、 加热电压、加热器与钢轨顶距和钢轨的移动速度变化而及时变化。 ( 4 ) 课题的目的 提出全长淬火钢轨全面质量保证系统技术方案，建立钢轨质量管 理信息系统模型和功能模型，开发面向对象的基于专家知识的全长淬 火钢轨质量管理信息系统软件，为质量管理人员提供直观、便利的管 理工具，并为铁路高速、重载、安全等战略目标的实施奠定基础。 1 2 2 课题研究的意义 本论文所提出的质量管理信息系统设计方法，对于目前我国的 般性制造企业建立自己的质量管理信息系统都具有很大的参考价值。 北京交通大学硕士论文专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 在当今这个充满激烈竞争的环境下，企业要想生存下去，必须重 视产品的质量，正所谓质量是企业的生命。这就需要企业必须对产品 质量、生产设备的使用状态等做出正确的评价，而这又是以大量的相 关质量信息作为依据的。只有对质量相关信息进行统计分析，才能得 到正确的结论。质量管理信息系统的成功应用，对于提高产品质量， 增强企业的管理水平和整体效益，提高企业竞争力和对市场的应变能 力起到了极为重要的作用。 面向企业的质量管理信息系统集成了企业内部的质量相关信息、 功能和过程，为企业的质量管理提供了质量信息支持平台及技术手 段。充分发挥了计算机自动化的功能，减少人为因素，有利于提高决 策的质量和效率：可以实现信息共享，有利于各工序、各部门之间的 协作：可以预测质量趋势，及时发现问题，并把问题消灭在萌芽期， 从而使企业能够适应动态的市场环境，提高竞争能力，全面提高产品 质量。 项目经过大量的研究与测试，完成了钢轨全面质量管理信息系统 软件的开发，实现钢轨质量信息的采集、存储、传递、查询、报表等 功能以及质量信息的分类、汇总、统计、分类等功能的计算机化，使 数据的质量特性值信息、过程信息、检验信息等适于追溯和溯源。经 过一段时间的实际使用，证实了这质量管理信息系统软件为管理人 员提供了一个直观、便利的质量管理工具，提高了工作效率和钢轨生 产质量。 1 2 3 本文的主要工作及课题支持 ( 1 ) 本文的主要工作 作者在攻读硕士学位期间研究了管理信息系统理论、软件工程学、 软件开发、数据库系统、质量管理方法以及模糊数学、灰色系统等理 论a 并在此基础上，结合全长淬火钢轨生产行业现存的质量问题，提 出一种质量管理信息系统设计方法，为呼和浩特铁路局焊轨段开发了 北京交通大学硕士论文 专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 一套适用于企业局域网、成本低廉、操作简单、全中文环境、易于快 速实施和维护的质量管理信息系统软件，完善了企业的管理机制。 ( z ) 本文主要工作的具体组成 i 指明了本课题的研究背景以及本课题研究的目的和意义。 1 1 详细介绍了管理信息系统的基础理论及技术基础。 h i 详细介绍了模糊数学理论和灰色预测理论在本系统中的应 用。 在前述基础上，提出一种质量管理信息系统设计方法。 v 对本课题组所开发的质量管理信息软件的设计及实现原理 进行介绍，并给出实际运行效果。 ( 3 ) 课题支持 呼和浩特铁路局焊轨段提速线路钢轨全长淬火质量管理信息系 统的研究，该项目是由铁道部和呼和浩特铁路局联合出资，由北京交 通大学和呼和浩特铁路局焊轨段联合研究开发的铁道部科研项目。 北京交通大学硕士论文专家决策理论在淬火她熙塑理蔓堡塑堕旦堡塞 第二章管理信息系统的基础理论 及技术基础 2 1 管理信息系统的概念及其特点 管理信息系统同其他任何学科一样，都有一个不断发展和不断完 善的过程。2 0 世纪6 0 年代，美国经营管理协会及其事业部第一次提 出了建立管理信息系统的设想，即建立一个有效的m i s ，使各级管理 部门都能了解本单位的一切有关经营活动，为各级决策人员提供所需 要的信息。但由于当时软、硬件水平的限制和开发方法的落后，效果 并不明显，进入8 0 年代以后，随着各种技术特别是信息技术的迅速 发展，m i s 也得到了进一步的发展，m i s 的概念逐步充实和完善。“” ( 1 ) 管理信息系统的概念 管理信息系统是2 0 世纪8 0 年代才逐渐形成的一门新学科，其概 念至今尚无统一的定义。这也反映了m i s 作为个新学科的特点，就 是其理论基础尚不完善，其概念方法尚未明确统一。但从国内外学者 给m i s 所下的定义来看，人们对m i s 的认识在逐步的加深，髓i s 的定 义也在逐步发展和成熟。m i s 定义有很多种，研究者们从各自的角度 出发给出了不同的定义，最具代表性的几种定义有： 就其功能来说，管理信息系统是组织理论、会计学、统计学、 数学模型及经济学的混合物，这许多方面都同时展示在先进的计算机 硬件和软件系统中。这个领域的中心问题是扩展视野，综合政府部门 和民间组织的决策，这些组织必须控制其内部活动和由该组织的规模 与复杂程度所引起的种种功能要求。 一个管理信息系统是能够提供过去、现在和将来预期信息的 一种有条理的方法，这些信息涉及到内部业务和外部情报。它按适当 的时间间隔供给格式相同的信息，支持一个组织的计划、控制和操作 功能，以便辅助决策制订过程。 北京交通大学硕士论文 专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 m i s 是一个具有高度复杂性、多元性和综合性的人机系统， 它全面使用现代计算机技术、网络通信技术、数据库技术以及管理科 学、运筹学、统计学、模型论和各种最优化技术，为经营管理和决策 服务。 管理信息系统是一个由人、计算机等组成的能进行管理信息 收集、传送、存储、加工、维护和使用的系统。管理信息系统能实测 企业的各种运行情况，利用过去的数据预测未来，从全局出发辅助企 业进行决策，利用信息控制企业的行为，帮助企业实现规划目标。 m i s 是为决策科学化提供应用技术和基本工具，为管理决策 服务的信息系统。 不仅仅把信息系统看作是一个能对管理者提供帮助的基于计 算机的人机系统，而且把它看作是一个社会技术系统，将信息系统放 在组织与社会这个大背景下去考察，并把考察的重点，从科学理论转 向社会实践，从技术方法转向使用这些技术方法的组织与人，从系统 本身转向系统与组织、环境的交互作用。“” 人们对m i s 的认识是一个不断提高和完善的过程，把上述4 、6 两条结合起来，可以比较全面的认识龌i s 。 ( 2 ) 管理信息系统的特点 由上述管理信息系统的定义，可以看出管理信息系统具有以下的 特点： 面向管理决策 管理信息系统是继管理学的思想方法、管理与决策的行为理论之 后的一个重要发展，它是一个为管理决策服务的信息系统，它必须能 够根据管理的需要，及时提供所需要的信息，帮助决策者做出决策。 综合性 从广义上说，管理信息系统是一个对组织进行全面管理的综合系 统。一个组织在建立管理信息系统时，可根据需要逐步应用个别领域的 子系统，然后进行综合，最终达到应用管理信息系统进行综合管理的目 标，管理信息系统综合的意义在于产生更高层次的管理信息，为管理决 北京变通大学硬士论文专家决策理论在淬火钢轨质量管墅焦中的堕星堕 策服务。 人机系统 管理信息系统的目的在于辅助决策，而决策只能由人来做，因而 管理信息系统必然是一个人机结合的系统。在管理信息系统中，各级 管理人员既是系统的使用者，又是系统的组成部分，因而，在管理信 息系统开发过程中，要根据这一特点，正确决定人和计算机在系统中 的地位和作用，充分发挥人和计算机各自的长处，使系统整体性能达 到最优。 现代管理方法和手段相结合的系统 人们在管理信息系统应用的实践中发现，只简单的采用计算机技 术提高处理速度，而不采用先进的管理方法，管理信息系统的应用仅 仅是用计算机系统仿真手工管理系统，充其量只是减轻了管理人员的 劳动，其作用的发挥十分有限。管理信息系统要发挥其在管理中的作 用，就必须与先进的管理手段和方法结合起来，在开发管理信息系统 时，融进现代化的管理思想和方法。 多学科交叉的边缘科学 管理信息系统作为一门新的学科，产生较晚，其理论体系尚且处 于发展和完善的过程中。早期的研究者从计算机科学与技术、应用数 学、管理理论、决策理论、运筹学等相关学科中抽取相应的理论，构 成管理信息系统的理论基础，从而形成一个有着鲜明特色的边缘科 学。 2 。2 管理信患系统的技术基础 2 2 1 信息技术概述 信息技术是管理信息系统的基础，只有把信息技术与管理结合起 来，才能真正发挥管理信息系统的作用。“” 信息技术是一个外延很广的概念。一般地，信息技术是计算机硬 北京交通大学硕士论文专家决簟理论在淬火钢轨质量管理系统中的应思蔓堕 件技术、软件技术及通信技术的总称。 ( 1 ) 计算机硬件技术 计算机技术是指计算机硬件技术。自从1 9 4 6 年第一台电子计算 机诞生以来，计算机的发展经历了四个时代即5 0 年代真空电子管计 算机、5 0 年代末至6 0 年代中期的晶体管计算机、6 0 年代中期至7 0 年代末的集成电路电子计算机及7 0 年代末至今的大规模集成电路和 超大规模集成电路电子计算机。计算机技术的快速发展使其应用领域 得到迅速膨胀，如文字处理、决策支持、数据库管理、绘图、通信、 工程、教育以及娱乐等无处不见计算机的影子。有关电子计算机的设 计思想、体系结构、指令系统、存储器及输入输出电路的工作原理等 相关内容可查阅计算机原理等方面的书籍。 ( 2 ) 计算机软件技术 一个完整的计算机系统包括硬件和软件两部分，硬件是机器的可 见部分，使计算机系统工作的基础，而软件是帮助用户使用计算机硬 件以完成数据的输入、处理、输出及存储等活动。软件技术就是研究 计算机系统软件、应用软件及其所依赖的基础理论( 如数据结构、数 据库原理等) 和基本方法( 如系统开发方法等) 。 系统软件是指为管理、控制和维护计算机及外设，以及提供计算 机与用户界面等的软件。如操作系统( 0 s ) 、数据库管理系统( d b m s ) 、 各种语言编译系统等。应用软件是指面向用户的、为用户服务的软件 如科学计算类软件、数据处理类软件、辅助设计类软件等。 操作系统是最基本的系统软件。操作系统具备两大功能： 系统资源的管理者。o s 的首要功能就是通过c p u ( 中央处理 机) 管理、存储管理、设备管理、文件管理及作业管理对各种资源进 行合理的调度与分配，改善资源的共享和利用状况，最大限度的提高 计算机在单位时间内处理工作的能力。 用户与计算机之间的接口。使用未配置操作系统的计算机 ( “裸机”) ，用户要面对的是难懂得机器指令，配上o s 后用户面对的 是操作方便、服务周到的操作系统软件，从而明显的提高了用户的工 北京交通大学硕士论文专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 作效率。 目前常用的操作系统有l 肺x 操作系统、磁盘操作系统( d o s ) 、 视面( w i n d o w s ) 、l 玳l ) ( 操作系统等。 数据库管理系统是一种系统软件包，它帮助用户开发、使用、维 护数据库。它既能将所有数据集成在数据库中，又允许不同的用户应 用程序方便的存取相同的数据库。 ( 3 ) 数据通信技术 通信技术是信息技术的另一个重要组成部分。数据通信是2 0 世 纪5 0 年代后期随着电子计算机的广泛应用而发展起来的。数据通信 系统是以计算机为中心，结合分散在远程的终端装置或其它计算机， 通过通信线路彼此连接起来，进行数据的传输、交换、存储和处理的 设备总成。 数据通信系统主要由中央处理装置、终端设备、通信线路及相关 设备( 如调制解调器、集线器) 等三大部分组成。 中央处理装置包括主处理机、前端机及通信处理机，其主要功能 有：完成两个部件之间的通信：在通信系统与计算机主机之间形成一 个计算机级的接口。用以实现速度缓冲或串并行转换。 终端设备是向系统发送数据或程序并从系统接收信息的设备。 调制解调器可将终端或处理机的脉冲信号转变成载波信号送入电 话网络系统或将电话网络中的载波信号转变为脉冲信号传送给终端 或处理机。 集线器是将两个以上的通信信道组合在起，形成一个更高速的 通信信道，以降低通信线路费用。 通信线路是连接所有设备的通道，它可以是电话线路、双绞线路 或光纤线路等。通信线路的优劣常由传输速率和出错率两个指标衡 量。通信线路的连接方式有点点连接、分支连接和集线式连接， 通信线路的通信方式有单工通信、半双工通信和全双工通信。3 北京交通大学硕士论文专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用研究 2 2 。2 数据处理 数据处理指把来自科学研究、生产实践和社会经济活动等领域中 的原始数据，用一定的设备和手段，按一定的使用要求，加工成另一 种形式的数据。“” 数据处理的目的可归纳为以下几点： 把数据转换成便于观察分析、传送或进一步处理的形式。 从大量的原始数据中抽取、推导出对人们有价值的信息以作为 行动和决策的依据。 科学地保存和管理已经过处理( 如校验、整理等) 的大量数据， 以便人们能方便而充分地利用这些宝贵的信息资源。 数据处理的基本内容： 数据收集：根据系统自身的需求和用户的需要收集相关的数 据。 数据转换：为了使收集的信息适用于计算机处理的形式，要设 计各种代码来描述自然界中的各种实际数据，这种将实际数 据采用代码表述的方法被称为数据的转换。 数据的筛选、分组和排序。 数据的组织：将具有某种逻辑关系的一批数据组织起来，按一 定的存储表示方式配置在计算机的存储器中，目的是使计算 机处理时能够符合速度快、占用存储器的容量少、成本低等 多方面的要求。 数据的运算：指算术运算和逻辑运算。 数据存储。 数据检索。 数据输出。 数据处理是管理活动的最基本内容，也是管理信息系统的基本功 能。数据处理般不涉及复杂的数学计算，但要求处理的数据量很大， 因此，进行数据处理时需要考虑以下几个方面的问题： 北京交通大学硕士论文 专家决策理论在淬火钢轨质量管理系统中的应用! 堕 数据以何种方式存储在计算机中。 采用何种数据结构能有利于数据的存储和取用。 采用何种方法从已组织好的数据中检索数据。 2 2 3 数据库技术 数据库是比文件系统更高级的一种数据组织方式，在文件系统 中，文件由记录构成，通过种种数据结构描述应用领域的数据及其关 系，数据的存取以纪录为单位。由于文件系统的结构只限于记录内部， 因而仅能适用于单项应用的场合。对于一个组织的管理信息系统而 言，要求从整体上解决问题，不仅要考虑某个应用的数据结构，而且 要考虑全局数据结构。为了实现整个组织数据的结构化，就要求在数 据组织结构中不仅能够描述数据本身，而且要能描述数据之间的关 系。因而在复杂的应用中，应采用数据库组织数据。“” 数据库系统的设计应包括软硬件的选择和数据库应用系统的设 计两部分。在软件设计阶段有两个重要的设计内容：数据库设计和应 用程序设计。数据库设计是确定系统所需要的数据库结构。数据库设 计包括概念设计、逻辑设计和建立数据库。概念设计的任务是在数据 分析的基础上，对实现工作中的信息进行提炼、抽象，建立实体模型。 逻辑设计的任务是对尸体模型数据化，建立数据模型。逻辑设计完成 后，下一步任务就是利用所选用的d b m s 提供的数据定义语句把逻辑 设计的结果数据模型转换为数据库目标模式，即建立数据库结 构。 应用程序设计是在功能分析的基础上，迸一步规划应用程序的功 能模块、菜单界面设计、各功能模块程序设计。在每一个模块程序设 计完成后，都要使用一定的模拟数据进行调试，使其达到预期的功能 要求。完成调试工作后，应及时整理文档，编写系统的技术说明书和 使用说明书。 北京交通大学硕士论文专家决策理论在淬火钢轨质量管理蘑垫中的堕星! ! 堕 2 2 4 计算机网络 计算机网络是管理信息系统运行的基础。由于一个企业或组织中 的信息处理都是分布式的，把分布式信息按其本来面目由分布在不同 位置的计算机进行处理，并通过通信网络把分布式信息集成起来，是 管理信息系统的主要运行方式，因而，计算机网络是管理信息系统的 基本使能技术。 ( 1 ) 计算机网络的分类 计算机网络根据网络应用范围和应用方式不同，可分为以下几 类： 局域网( l a n ) 。局域网指传输距离在o 1 1 0 k m ，传送速率在 1 m b s 1 0 m b s 的范围较小的一种网络。局域网是计算机网络发展最 快的一个分支，经过6 0 年代的技术准备、7 0 年代的技术开发和8 0 年 代的商品化阶段，现在已经在企、事业单位的计算机应用中发挥着重 要作用，目前正朝着多平台、多协作、异机种方向发展，数据速率和 带宽也在不断提高。 广域网( w a n ) 。广域网是局域网的扩展。广域网一般由相距 较远的局域网经由公共电信网络互连而成，数据传输速率一般在 1 2 k b p s 1 5 5 m b p s ，传输距离可遍及全球。 综合业务数字网( i s d n ) 。综合业务数字网是种