綜合自動化技術條件下提高編組站作業信息質量的探討

蔣元華，姚宇峰

（中國鐵道科學研究院 通信信號研究所，北京 100081）

綜合自動化技術條件下提高編組站作業信息質量的探討

蔣元華，姚宇峰

（中國鐵道科學研究院 通信信號研究所，北京 100081）

在編組站綜合自動化系統中，信息質量的好壞不僅關系著管理者的決策質量，而且也直接關系到控制系統在作業過程中的控制質量。本文分析了綜合自動化技術條件下，編組站作業信息質量的重要性以及提高信息質量的難點，提出了提高編組站作業信息質量的主要手段與途徑。

鐵路編組站；綜合自動化；信息質量

編組站綜合自動化系統（以下簡稱系統）是一個集信息管理與過程控制于一體的大型復雜電子計算機系統。系統處理的對象是以電子數據形式存在于系統網絡及數據庫中的信息，信息質量的好壞不僅關系著管理者的決策質量，而且也直接關系到控制系統在作業過程中的控制質量及整個編組站作業的效率與安全。因此，采取各種措施努力提高作業過程中的信息質量，無疑成為提高綜合自動化技術效能最為直接、有效的手段之一。

1 信息質量是系統高效平穩運行的基礎

編組站綜合自動化系統的核心是信息共享與集成，通過信息共享有效地克服時空障礙,實現組織與組織、人員與設備的高效協作；通過信息共享與集成擴充決策信息來源，提高決策質量和效率,快速響應環境和任務的變化。在網絡信息共享環境條件下，客觀、完整、及時、準確、系統地提供高質量信息和反饋服務，將成為提高管理工作有效性、減少決策失誤和提高信息效用價值的先決條件[1]。編組站綜合自動化系統基于計算機網絡實現信息共享，并以共享信息作為自動化控制的輸入條件，信息質量將直接影響到作業過程控制的精確性、實效性以及安全性，因此應具有更高的要求。其主要的信息質量需求如下：

（1）準確、實時獲得作業計劃中列車、機車、車輛的運行位置、方向、速度信息是實現相關作業計劃自動執行的前提條件。

（2）列車屬性、列車等級、超限等級等信息的準確與否，關系到列車的行車安全。

（3）行車計劃、到發線路運用計劃、站間接發預告等信息的實時發布，有利于提高行車作業自動執行的效率。

（4）實時準確掌握待解車列的現車信息，能夠提高駝峰溜放控制精度，防止違規溜放事故。

（5）實時準確掌握車輛狀態信息，能夠避免車輛狀態異常造成作業無效與虛耗。

（6）作業過程跟蹤報點、作業異常報警信息的實時反饋，有利于作業應急處理以及后續作業計劃與方案及時調整。

（7）調車作業計劃、調機運用計劃、調車機車位置等信息的實時發布，有利于提高調車作業自動執行的效率，有利于實現調度、機車、調車組之間的協同配合。

（8）及時獲知機車派班計劃、機車交路信息是自動生成本務機車站內走行路徑方案的前提條件。

2 提高系統信息質量的難點

編組站綜合自動化系統需要接口的外部系統包括各種生產信息管理系統（TMIS、TDCS、ATIS、HMIS、車輛段管理系統、機務段管理系統、電務段信號集中監測系統等）和作業過程控制系統（計算機聯鎖、駝峰自動化、停車器控制、調機作業自動化等），由于涉及外部系統較多，分屬鐵路局、相關站段，因此在控制與提高系統內作業信息質量方面具有較大的難度。

（1）由于接口的各系統特點不同，造成系統內流通信息格式多樣，結構化信息、半結構化信息和非結構化信息共存,信息的語法異構、語義異構問題嚴重，增加了信息共享、集成與利用的難度。

（2）系統的信息源在地理上是分布的，在管理上分屬不同的組織或部門，各信息源自治程度很高，信息共享方式、形式與內容隨時可能出現變更，從而增加了保證共享信息質量的難度。

（3）系統各信息來源單位信息能力差別較大,對信息質量的要求參差不齊，信息共享操作水平不一，造成信息可直接利用率較低，需要消耗較多的時間與資源用于信息校核與再加工，從而影響整體的信息利用效能。

（4）編組站是7×24 h不間斷運行的流程工業企業，對信息的需求處于動態變化的過程中，且對一些涉及控制安全的關鍵信息的質量有著苛刻的要求，這無形中增加了信息質量維護的難度。

（5）編組站作業人員作為與綜合自動化系統進行人機交互的實體，其本身技術素質的高低對信息質量具有重大的影響。

（6）鐵路行業生產組織信息管理設施與制度的相對落后，制約了編組站綜合自動化系統信息質量管理的整體水平層次。

綜上所述，影響編組站綜合自動化系統信息質量的因素涉及到行業特點、歷史繼承、系統設計、業務流程、技術設施與人員素質等多個方面，具有綜合、復雜的特性。

3 提高系統信息質量的主要手段與途徑

隨著信息時代的到來，信息作為事關社會發展與進步的重要因素，已從當初的IT 附屬產品上升到作為支持人類社會活動再繼續與決策的一種重要的戰略資源，如何提高信息質量已經引起社會廣泛關注，并由此引發人們對信息質量進行廣泛、深入的研究。

目前國內外信息質量研究方面最有影響力的機構主要包括MIT的TDQM研究項目小組以及Information Impact International公司的Larry P. English 所進行的應用研究與推廣[2]。其中，MIT的TDQM計劃主要由3方面組成：信息質量的定義與測量、信息質量的分析與評價、信息質量的改進與提高，通過信息管理質量評價AIMQ（包括IQ模型、IQ Analysis工具和IQ的差異分析技術），最終形成信息產品TDQM框架。

而Larry研究小組則從企業管理的角度出發,把質量管理理念、原則和方法融入企業文化中，建立TQDM方法框架,如圖1所示。通過信息質量的控制來降低由于不良信息所產生的業務和系統成本，最終達到改善企業信息質量的目的。

對于編組站綜合自動化這種類似于流程工業過程自動化系統來說，由于集監督控制、在線優化、生產調度、企業管理、經營決策等功能于一體，因此需建立既具備聯機事務處理（OLTP）能力，又具備聯機分析處理（OLAP）能力的綜合信息集成平臺，并在此基礎上實現系統管理、監控、控制各層級的信息聯網交互。就其信息質量管理來說，需采取的手段、措施和途徑也應該是全面的、綜合的。在結合MIT的TDQM框架與Larry的TQDM框架的基礎上，提出針對編組站綜合自動化系統的信息質量管理框架，如圖2所示。

圖2 編組站綜合自動化系統的信息質量管理框架

3.1 信息結構與標準的定義

信息結構與標準的定義是最為基礎性的過程。在這一過程中，需要進行以下幾項工作：

（1）確定信息質量模型的具體形式, 探討如何將信息質量模型轉換成信息質量的評價模型。

（2）確定系統信息應該包含的基本結構要素以及這些要素的具體形式、規范表達等。

（3）確定基礎信息每一維度的量化方法，以及由基礎數據衍生數據的計算數學公式等。

3.2 構建信息質量評價指標體系

信息質量指標體系的構建是實施全面的信息質量管理的前提與關鍵環節。信息質量指標體系應該涵蓋信息本體、信息集合、信息系統、信息用戶等各個方面的評價需求，目前比較權威的信息質量評價指標體系是WANG R.Y與STRONG D.M.在文獻[3]中提出。具體如表1所示。

表1 信息質量4大范疇及其包含的維度

根據需要，可以將指標分類、合并、簡略，或者進一步細化出2、3級指標，為后續的信息質量評估和分析打下基礎。

3.3 信息質量評估

通過對系統內的信息質量狀況給出合理的評價，有助于用戶了解系統的信息質量水平，并采取相應的措施來約束和改善信息質量。

信息質量評估基于信息質量評價指標體系來構建，由于信息是通過數據的形式來表達的，因此對信息質量的評估實際上就轉化為對信息所對應的數據集質量的評估，一般意義上的評估模型如下：

M= ＜D, I, R, W, S＞

M — Model,評估模型；

D — Dataset,評估客體數據集；

I — Indicator,數據集D上需要進行評估的指標；R — Rule,與評估指標相對應的規則；

W — Weight,賦予規則R的權值（0＜Wi＜1）；表述該規則在所有規則中所占比重；

S — Score，數據集D上規則R上的評估得分。

由于質量評估需求的不同，一個數據集可以對應多個質量評估模型。在一個數據質量評估模型中，一個數據集可以對應多個評估指標，一個評估指標可以對應多個規則。

3.4 信息質量分析

信息質量分析的任務是尋找系統信息質量問題的產生原因和“臟”數據的來源，并提出建設性改進意見。正確和有效的信息質量分析，需要深刻理解業務需求和業務邏輯模型，基于給定的分析指標，對目標信息數據進行測試和跟蹤，找出問題發生的原因與源頭，最后就每個質量問題提出改進建議。

3.5 信息前向性約束與控制

信息前向性約束與控制指的是通過管理的手段和技術性措施，限制外部輸入的“劣質”信息直接進入系統內部的信息共享平臺，從源頭上堵住信息噪聲的 “泛濫”與“污染”。在管控一體的綜合自動化系統環境下，信息前向性約束與控制有著更加突出的重要性,相對被動的、結果反饋式的事后管理，提前的、主動式的事前約束與控制更有利于預防事故發生，保障系統安全、穩定、高效運行。前向性信息質量約束與控制可從以下方面進行：

（1）建立完善的外部信息質量控制制度， 強化橫向協調，弱化條塊分割的行政束縛，使質量約束機制成為維系信息共享成員良性互動的重要紐帶。

（2）建立完善的內部信息質量控制制度，強化人員信息素質的培育，信息質量意識的提高，實現自我質量約束管理。

（3）在信息共享成員間建立統一的技術標準、統一的接口協議、統一的質量控制標準，從整體上提高信息共享水平，從根本上解決信息產生、傳輸、發布各環節的劣質化問題。

（4）在信息共享平臺前端建立輸入信息數據預處理系統，基于信息融合、數據挖掘、統計分析等技術手段自動發現并報告問題，通過自動與人工校核相結合的辦法對問題數據進行校正，保證源頭數據的質量。信息數據預處理系統框架如圖3所示。

圖3 信息數據預處理系統框架

3.6 信息后向性清洗與改善

信息后向性清洗與改善針對的是系統內部的共享數據。當系統監測到數據異常后應該及時報警，通知數據維護人員對問題數據進行核實、甑別、清洗，縮小影響范圍，消除隱患與后果。信息后向性清洗與改善包括以下幾個方面：

（1）缺失數據的判斷與修復。由于設備故障等因素造成采集數據出現丟失而影響連續過程狀態的判別時，需要人工核實現場情況，恢復數據有效性。

（2）異常數據的識別與校正。由于采集設備故障等因素造成數據明顯偏離合理的值域，系統應能自動識別并報警，必要時還須向數據維護人員提供相關的參考數據或同種異源數據。

（3）冗余過時數據的清理。通過數據綜合分析技術發現冗余的、過時的數據，提示數據維護者或數據消費者及時清理，預防系統基于冗余過時數據發生錯誤動作而引發安全事故。

3.7 全程的信息質量環境建設

從宏觀層面進行規劃部署，制定技術規章與管理制度, 應用現代先進的信息技術, 以信息管理與質量控制部門為核心，引導全員全程共同參與提高信息質量的系列活動，從系統管理和文化建設等方面著手建立維持信息質量持續改進的內外部環境。

3.8 信息質量管理過程的迭代改進

通過對信息質量管理過程的持續跟蹤與分析，發現缺陷與不足，從管理與技術2個層面進行彌補、優化與加強，實現整個信息質量管理過程的迭代改進，最終達到信息質量不斷提高的目的。

4 結束語

本文對綜合自動化技術條件下如何提高編組站作業信息質量問題進行了探討，分析了綜合自動化技術條件下編組站作業信息質量的重要性以及提高信息質量的難點，在此基礎上提出了提高編組站作業信息質量的主要手段與途徑，為后續編組站作業信息質量管理控制方面的深入研究提供參考。

[1]宋立榮，褚軍亮.網絡信息環境下信息質量管理的初步認識[J]. 現代情報，2009（10）：53-56.

[2]王侃昌， 高建民，高志勇，等. 企業信息質量研究現狀及研究趨勢分析[J]. 中國制造業信息化，2006，35（5）：1-5.

[3] WANG R.Y,STRONG D.M. Beyond accuracy: What data quality means to data consumers [J]. Journal of Management Information Systems ( JMIS), 1996,12(4): 5-341.

責任編輯 方 圓

How to enhance information quality for marshalling station operation under condition of integrated automatic technology

JIANG Yuanhua, YAO Yufeng
( Signal and Communication Research Institute, China Academy of Railway Sciences, Beijing 100081, China )

In Railway Marshalling Station Integrated Automatic System, the information quality was not only related to the quality of decision making of managers, but also directly related to the quality of control systems in operation. This paper analyzed the importance of the information quality for marshalling station operation and the diff i cult point of improving information quality under the technology condition of integrated automation, proposed the main means to improve the information quality.

railway marshalling station; integrated automation; information quality

U291.4∶TP39

A

1005-8451（2015）10-0032-04

2015-02-08

蔣元華，工程師；姚宇峰，助理研究員。