基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的計(jì)量設(shè)備質(zhì)量全壽命周期評價技術(shù)研究

劉巖，鄭安剛，王雍，尚懷贏，侯慧娟，周佑

(1.中國電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100192； 2.河南省電力公司電力科學(xué)研究院計(jì)量中心，鄭州 450000； 3.國網(wǎng)浙江省電力有限公司營銷服務(wù)中心(計(jì)量中心), 杭州 310007)

0 引 言

在傳統(tǒng)方式下，電力計(jì)量設(shè)備在全壽命周期過程中[1]，包括生產(chǎn)供需關(guān)系和業(yè)務(wù)上下游關(guān)系在內(nèi)的整個生態(tài)處于較為穩(wěn)定但相對傳統(tǒng)的狀態(tài)之中，即電力計(jì)量設(shè)備的生產(chǎn)制造商負(fù)責(zé)研發(fā)設(shè)計(jì)、物料采購、生產(chǎn)制造、出廠供貨，電力計(jì)量設(shè)備應(yīng)用商即電力公司負(fù)責(zé)對計(jì)量設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)收檢測、倉儲配送、安裝運(yùn)行及拆除報廢。目前計(jì)量設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)量管控分立于生產(chǎn)企業(yè)和電力公司內(nèi)部各環(huán)節(jié)，存在脫節(jié)現(xiàn)象，數(shù)據(jù)沒有共享，缺少對計(jì)量設(shè)備設(shè)計(jì)制造和運(yùn)行報廢全生命周期各環(huán)節(jié)質(zhì)量控制點(diǎn)的全面掌控。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展及泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，對電力能源的管理和調(diào)度也提出了新的要求，而電力計(jì)量設(shè)備做為其中關(guān)鍵的一環(huán)，也要及時適應(yīng)整個電力能源生產(chǎn)應(yīng)用的變革。針對計(jì)量設(shè)備質(zhì)量提升中存在的系統(tǒng)性不強(qiáng)、協(xié)同性不夠、整體技術(shù)解決能力不足等問題，基于“互聯(lián)網(wǎng)+”萬物互聯(lián)理念的發(fā)展戰(zhàn)略，打破計(jì)量設(shè)備生產(chǎn)企業(yè)和電力公司之間的數(shù)據(jù)壁壘，以計(jì)量設(shè)備供應(yīng)鏈上下游企業(yè)質(zhì)量協(xié)同為思路，將質(zhì)量管控及評價向供應(yīng)商制造端“前移”，開展基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的計(jì)量設(shè)備全壽命周期(計(jì)量設(shè)備的設(shè)計(jì)、物料采購、生產(chǎn)、驗(yàn)收、運(yùn)行、報廢等)質(zhì)量分析及評價技術(shù)研究與應(yīng)用，推動計(jì)量設(shè)備質(zhì)量水平全面提升。

1 綜述

研究基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的計(jì)量設(shè)備全壽命周期評價技術(shù)，主要包括基于互聯(lián)網(wǎng)理念計(jì)量設(shè)備質(zhì)量的管控業(yè)務(wù)模式和全壽命周期評價技術(shù)研究。業(yè)務(wù)模式研究主要是研究業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)過程、具體業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的內(nèi)容和約束關(guān)系，研究質(zhì)量數(shù)據(jù)的采集和指標(biāo)體系搭建；全壽命周期評價技術(shù)研究主要包括質(zhì)量指標(biāo)體系及評價模型的搭建，質(zhì)量動態(tài)評價的評價模式和方法，以及影響質(zhì)量因素的回歸分析。雖然當(dāng)前國內(nèi)計(jì)量設(shè)備的質(zhì)量全生命周期管理已經(jīng)有比較完整的體系和方法，但是業(yè)務(wù)的關(guān)注重點(diǎn)在計(jì)量設(shè)備出廠之后的驗(yàn)收檢測、倉儲配送、現(xiàn)場運(yùn)行等環(huán)節(jié)，對于生產(chǎn)研制階段中研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造、出廠供貨等環(huán)節(jié)已經(jīng)開始關(guān)注，但具體的解決方案尚未完全建立[2-3]。

國外在計(jì)量設(shè)備質(zhì)量與評價方面，主要通過人工判斷，手工采集等傳統(tǒng)手段進(jìn)行判斷，對計(jì)量設(shè)備的評價、故障發(fā)生規(guī)律等信息沒有形成相關(guān)積累；在設(shè)備質(zhì)量管控方面，國外尚無應(yīng)用基于互聯(lián)網(wǎng)思維的質(zhì)量數(shù)據(jù)可信采集分析先例，但在其他領(lǐng)域(尤其是食品質(zhì)量安全)領(lǐng)域，相關(guān)項(xiàng)目的研究和實(shí)踐已廣泛開展。

國內(nèi)對于電力計(jì)量設(shè)備的質(zhì)量評價工作，無論是作為生產(chǎn)者的廠商，還是作為使用者的國家電網(wǎng)公司，都還沒有一個定量的標(biāo)準(zhǔn)。2014年，國家電網(wǎng)公司開展了電能計(jì)量裝置狀態(tài)檢驗(yàn)方面的探索和研究；文獻(xiàn)[4]根據(jù)對電能表的當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)的評價，指導(dǎo)電能表現(xiàn)場檢驗(yàn)及輪換周期的動態(tài)調(diào)整工作；文獻(xiàn)[5]基于大數(shù)據(jù)技術(shù)的智能電能表運(yùn)行狀態(tài)分析系統(tǒng)通過分布式存儲、分布式分析計(jì)算和數(shù)據(jù)挖掘，將用電信息采集系統(tǒng)、計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺、營銷業(yè)務(wù)系統(tǒng)等系統(tǒng)中的電能表信息的海量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成智能電能表運(yùn)行狀態(tài)報告。

2 計(jì)量設(shè)備質(zhì)量管控業(yè)務(wù)模式研究

2.1 業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)過程

在“互聯(lián)網(wǎng)+”的應(yīng)用環(huán)境和條件下，計(jì)量設(shè)備整個業(yè)務(wù)過程按業(yè)務(wù)的上下游關(guān)系分為不同階段和不同環(huán)節(jié)，其全壽命過程主要包括八個環(huán)節(jié)，即研發(fā)設(shè)計(jì)、物料采購、生產(chǎn)制造、出廠供貨、驗(yàn)收檢測、倉儲配送、安裝運(yùn)行、拆除報廢。在這些業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)中，計(jì)量設(shè)備的生命特征不同，且不同環(huán)節(jié)之間的業(yè)務(wù)邏輯、約束關(guān)系、信息的傳輸及遞進(jìn)模式都不同。

其中前四個環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)過程在電力計(jì)量設(shè)備的生產(chǎn)制造企業(yè)完成，設(shè)備的生命特征主要是研發(fā)設(shè)計(jì)制造等相關(guān)的指標(biāo)，相關(guān)信息隨著產(chǎn)品的生產(chǎn)過程在生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部的相關(guān)系統(tǒng)中流轉(zhuǎn)，后四個環(huán)節(jié)的業(yè)務(wù)過程在電力設(shè)備的應(yīng)用維護(hù)企業(yè)即電力公司完成，設(shè)備的生命特征主要是在使用驗(yàn)收使用過程中相關(guān)的指標(biāo)，這些信息隨著業(yè)務(wù)的推進(jìn)在不同業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間進(jìn)行流轉(zhuǎn)，具體如圖1所示。

圖1 業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)過程Fig.1 Business flow process

2.2 業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)內(nèi)容

業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)是對業(yè)務(wù)信息的數(shù)字化呈現(xiàn)，是對質(zhì)量進(jìn)行在線分析和評估的數(shù)據(jù)來源。

(1)研發(fā)設(shè)計(jì)階段，主要包括研發(fā)管理規(guī)范、設(shè)計(jì)過程數(shù)據(jù)、測試過程數(shù)據(jù)、產(chǎn)品試驗(yàn)或檢測報告、人員素質(zhì)相關(guān)數(shù)據(jù)、檢測與試驗(yàn)設(shè)備及校驗(yàn)數(shù)據(jù)等；這些數(shù)據(jù)是反映企業(yè)研發(fā)管理體系、研發(fā)過程控制、研發(fā)產(chǎn)品檢測、研發(fā)基礎(chǔ)條件等研發(fā)技術(shù)能力水平及質(zhì)量狀態(tài)的數(shù)據(jù)。主要分布于企業(yè)的PLM(質(zhì)量管理)系統(tǒng)、DOORS(需求管理)系統(tǒng)，OA、SVN(文檔版本控制系統(tǒng))、SAP、Bugfree(缺陷管理)系統(tǒng)，MES(生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng))等系統(tǒng)中；

(2)物料采購階段，主要包括檢驗(yàn)規(guī)范、采購計(jì)劃、檢驗(yàn)記錄、物料試驗(yàn)或檢測報告、關(guān)鍵元器件、物料供應(yīng)商審核、物料檢驗(yàn)與檢測設(shè)備及校驗(yàn)、物料存儲環(huán)境及檢查等；這些數(shù)據(jù)是反映物料管理體系、采購過程控制、物料檢驗(yàn)檢測、物料供應(yīng)商管控、物料存儲環(huán)境等物料采購能力水平及質(zhì)量狀態(tài)的數(shù)據(jù)。主要分布于企業(yè)的OA/SCM(供應(yīng)鏈管理平臺)系統(tǒng)、ERP/WMS等系統(tǒng)中；

(3)生產(chǎn)制造階段，主要包括主要包括檢驗(yàn)規(guī)范、生產(chǎn)檢驗(yàn)與檢測設(shè)備及校驗(yàn)、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)進(jìn)度、工藝變更、工序檢驗(yàn)、產(chǎn)品檢驗(yàn)等；這些數(shù)據(jù)是反映生產(chǎn)制造管理體系、生產(chǎn)制造設(shè)備、生產(chǎn)過程控制、生產(chǎn)工序檢驗(yàn)、產(chǎn)品檢驗(yàn)等生產(chǎn)制造能力水平及質(zhì)量狀態(tài)的數(shù)據(jù)。主要分布于IMS(物料追蹤系統(tǒng))、MES系統(tǒng)等系統(tǒng)中；

(4)出廠供貨階段，主要包括檢驗(yàn)規(guī)范、產(chǎn)品檢驗(yàn)、工序檢驗(yàn)、工序檢驗(yàn)合格率、產(chǎn)品抽檢、出廠供貨進(jìn)度、出廠供貨檢驗(yàn)與檢測設(shè)備及校驗(yàn)等；這些數(shù)據(jù)是反映出廠供貨管理體系、出廠檢驗(yàn)、庫存抽檢、發(fā)貨運(yùn)輸?shù)瘸鰪S供貨能力水平及質(zhì)量狀態(tài)的數(shù)據(jù)。主要分布于企業(yè)ERP、FIS等系統(tǒng)中；

(5)驗(yàn)收檢測階段，主要包括計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、檢驗(yàn)臺信息、標(biāo)準(zhǔn)器及配套設(shè)備、檢定方案、產(chǎn)品全性能檢驗(yàn)、產(chǎn)品抽檢等；這些數(shù)據(jù)是反映驗(yàn)收檢測管理體系、驗(yàn)收檢測設(shè)備、檢定過程控制等驗(yàn)收檢測能力水平及質(zhì)量狀態(tài)的數(shù)據(jù)。主要分布于電力公司的MDS(生產(chǎn)調(diào)度平臺)系統(tǒng)、SG-MDS(國網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度平臺)系統(tǒng)中；

(6)倉儲配送階段，主要包括倉儲管理、配送計(jì)劃、配送任務(wù)、庫存檢驗(yàn)、配送檢驗(yàn)等；這些數(shù)據(jù)是反映倉儲配送管理體系、庫房存儲管理、配送過程管理等倉儲配送能力水平及質(zhì)量狀態(tài)的數(shù)據(jù)。主要分布于電力公司的MDS、SG186(營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用)系統(tǒng)、二級及以下表庫可視化管理系統(tǒng)、二級庫集中式倉儲管理系統(tǒng)(WMS)等系統(tǒng)中；

(7)安裝運(yùn)行階段，主要包括備安裝信息、運(yùn)行抽檢、現(xiàn)場校驗(yàn)信息等；安裝運(yùn)行質(zhì)量數(shù)據(jù)是反映安裝運(yùn)行管理體系、安裝調(diào)試、運(yùn)行抽檢、周期檢定、運(yùn)行巡檢、客戶申校等安裝運(yùn)行水平及質(zhì)量狀態(tài)的數(shù)據(jù)。主要分布于SG186、電力用戶用電信息采集系統(tǒng)、采集運(yùn)維閉環(huán)管理系統(tǒng)等系統(tǒng)中；

(8)拆除報廢階段，主要包括標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、資產(chǎn)拆除、分揀裝置、設(shè)備分揀、分揀處置、資產(chǎn)報廢技術(shù)鑒定等；拆除報廢質(zhì)量數(shù)據(jù)是反映拆除報廢管理體系、拆除留庫、設(shè)備分揀、集中復(fù)檢、分類處置、資產(chǎn)報廢、數(shù)據(jù)收集等拆除報廢管理水平及質(zhì)量狀態(tài)的數(shù)據(jù)。主要分布于MDS系統(tǒng)、SG-MDS系統(tǒng)、SG186系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)等系統(tǒng)中。

2.3 質(zhì)量數(shù)據(jù)采集

根據(jù)前文計(jì)量設(shè)備在全壽命周期內(nèi)的業(yè)務(wù)流轉(zhuǎn)模式和信息流轉(zhuǎn)過程的研究，計(jì)量設(shè)備在不同業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)，數(shù)據(jù)特征和數(shù)據(jù)源位置都不相同。在貫穿于八大業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的質(zhì)量數(shù)據(jù)中，數(shù)據(jù)種類多，來源復(fù)雜，需要針對不同的數(shù)據(jù)類型、來源，采用不同的采集方法，最終保證數(shù)據(jù)可以科學(xué)、完整、準(zhǔn)確采集。

其中前四個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)主要產(chǎn)生于計(jì)量設(shè)備生產(chǎn)制造企業(yè)的PLM產(chǎn)品全壽命周期管理系統(tǒng)、CRM客戶管理系統(tǒng)、SAP系統(tǒng)、FIS生產(chǎn)信息管理系統(tǒng)、MES生產(chǎn)執(zhí)行系統(tǒng)、ERP系統(tǒng)、SCM供應(yīng)鏈管理系統(tǒng)、IMS物料追蹤系統(tǒng)等各類管理子系統(tǒng)中，后四個環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)主要產(chǎn)生于電力公司的MDS計(jì)量生產(chǎn)調(diào)度平臺系統(tǒng)、SG-MDS國網(wǎng)生產(chǎn)調(diào)度平臺、SG186營銷業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)、電力用戶用電信息采集系統(tǒng)、二級庫房管理系統(tǒng)。除此之外，還包括在泛在電力物聯(lián)網(wǎng)體系下，產(chǎn)生于IoT設(shè)備或智能終端中的數(shù)據(jù)以及在線下管理的數(shù)據(jù)。

如圖2所示，根據(jù)數(shù)據(jù)來源的不同，將數(shù)據(jù)采集的方式分為三類，接口程序采集、自動采集和人工錄入。所有數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)采集器統(tǒng)一采集，數(shù)據(jù)采集器提供數(shù)據(jù)接口服務(wù)、數(shù)據(jù)數(shù)理前置機(jī)和數(shù)據(jù)錄入界面分別完成與三類數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)采集。采集后的數(shù)據(jù)支撐質(zhì)量在線管理的應(yīng)用。

圖2 質(zhì)量數(shù)據(jù)采集方式Fig.2 Quality data collection mode

3 計(jì)量設(shè)備質(zhì)量全壽命周期評價技術(shù)研究

3.1 評價指標(biāo)體系

在設(shè)計(jì)指標(biāo)體系技術(shù)框架時，從橫縱兩個維度開展指標(biāo)體系設(shè)計(jì)。其中，橫向維度涵蓋了質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)的五大核心要素，即標(biāo)準(zhǔn)化能力、計(jì)量能力、認(rèn)證認(rèn)可能力、檢驗(yàn)檢測能力、質(zhì)量管理能力，五要素之間相互作用、互相支撐[6-7]?？v向維度則是由相互影響、相互作用的關(guān)鍵質(zhì)控點(diǎn)構(gòu)成，貫穿計(jì)量設(shè)備全壽命周期的八大環(huán)節(jié)。橫縱維度構(gòu)成一個完整的體系，綜合作用于計(jì)量設(shè)備行業(yè)發(fā)展，影響行業(yè)整個價值鏈，各維度、各要素之間相互依存、密不可分。指標(biāo)體系技術(shù)框架如圖3所示。通過指標(biāo)篩選和專家論證，得到指標(biāo)體系主要包含2個主要層面、13個一級指標(biāo)、25個二級指標(biāo)和58個三級指標(biāo)。

圖3 指標(biāo)體系技術(shù)框架Fig.3 Technical framework of index system

3.2 質(zhì)量評價模型

鑒于文章構(gòu)建的指標(biāo)體系包含多項(xiàng)指標(biāo)，因此在進(jìn)行質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)評價時，需要對多指標(biāo)進(jìn)行綜合分析。結(jié)合已有國內(nèi)外國家質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力指數(shù)指標(biāo)體系計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，并考慮到部分?jǐn)?shù)據(jù)不易獲取、樣本數(shù)量有限等客觀原因，文章在參照聯(lián)合國貿(mào)易發(fā)展組織貿(mào)易符合性指數(shù)研究的基礎(chǔ)上，采用改進(jìn)的基于分層構(gòu)權(quán)的主成分分析法進(jìn)行評價。該方法可對主成分信息進(jìn)行再次挖掘，進(jìn)而得到更為準(zhǔn)確的評價結(jié)果[8-12]。下面將對分層構(gòu)權(quán)主成分分析的基本步驟進(jìn)一步說明。

(1)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化

在實(shí)際應(yīng)用中指標(biāo)之間可能存在不同量綱，因而在計(jì)算之前應(yīng)首先消除量綱的影響，將原始數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。常用的標(biāo)準(zhǔn)化公式為：

(1)

(2)標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)的相關(guān)系數(shù)矩陣的計(jì)算

由原始數(shù)據(jù)處理后得到標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)矩陣Zij，計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣R=(rij)且為對稱矩陣。

(2)

rij為原變量xi與xj的相關(guān)系數(shù)，其計(jì)算公式為：

(3)

(3)計(jì)算相關(guān)系數(shù)矩陣的特征值與特征向量

根據(jù)特征方程|R-λ|=0得到特征值(λ1，λ2，…λp)，系數(shù)向量(w11，w21，…，wm1)是協(xié)方差矩陣特征值所對應(yīng)的特征向量，其中λ1是因子F1的方差，方差越大則對因子的貢獻(xiàn)越大。

(4)按照方差貢獻(xiàn)率大于80%的原則確定因子個數(shù)

第i個因子的貢獻(xiàn)率為：

(4)

可以反映相應(yīng)的因子代表原來P個指標(biāo)多大的信息，有多大的綜合能力。

前K個因子的累計(jì)貢獻(xiàn)率為：

(5)

可以反映相應(yīng)的前K個因子包含了原始變量所具有的信息量，共有多大的綜合能力。

(5)重復(fù)上述流程根據(jù)確定的因子數(shù)量確定子系統(tǒng)數(shù)量并進(jìn)行主成分分析

(6)綜合評價與分析

在得到子系統(tǒng)主成分得分以及權(quán)重(方差貢獻(xiàn)率)的基礎(chǔ)上，代入標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)據(jù)計(jì)算綜合評價值,計(jì)算公式表達(dá)如下：

A=W1×F1+W2×F2+…+WP×FP

(6)

式中W數(shù)據(jù)表示方差貢獻(xiàn)率，即各主成分的權(quán)重大小。

3.3 樣本數(shù)據(jù)

智能電能表是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)和堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)感知層重要的數(shù)據(jù)采集工具，是電網(wǎng)企業(yè)為客戶提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)中至關(guān)重要的計(jì)量設(shè)備，其產(chǎn)品質(zhì)量與政府、電力公司和百姓切身利益息息相關(guān)。為驗(yàn)證計(jì)量設(shè)備質(zhì)量評價模型構(gòu)建的合理性與科學(xué)性，文章10家智能電能表企業(yè)A-J進(jìn)行模擬評估，其中，A-J家廠商取自市場上智能電能表銷量較為靠前的10家企業(yè)，從結(jié)果上判定該指標(biāo)體系的適用性與應(yīng)用性。

表1基于stata14.0軟件列舉了A-J10家廠商代表綜合質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)特征。從10家智能電能表廠商代表質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)指標(biāo)的數(shù)據(jù)特征來看，差異化程度普遍存在并且較大。其中，標(biāo)準(zhǔn)差數(shù)值大于1小于10的指標(biāo)有11個，大于10的指標(biāo)有18個，充分說明了各個廠商之間智能電能表生產(chǎn)的質(zhì)量基礎(chǔ)基礎(chǔ)存在較大差異。

表1 綜合質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)指標(biāo)描述性統(tǒng)計(jì)Tab.1 Descriptive statistics of basic indicators of comprehensive quality technology

在對A-J10家廠商質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力進(jìn)行評價時，首先要對指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理。文章中的數(shù)據(jù)預(yù)處理主要包括指標(biāo)的無量綱化和正逆指標(biāo)轉(zhuǎn)換。

無量綱化的目的在于為盡可能地反映實(shí)際情況，排除由于各項(xiàng)指標(biāo)量綱不同以及其數(shù)值數(shù)量級間的懸殊差別所帶來的影響。這種方法基于原始數(shù)據(jù)的均值(X)和標(biāo)準(zhǔn)差(S)進(jìn)行數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)化處理，公式表達(dá)如下：

(7)

同時，考慮到評價指標(biāo)體系中存在既有極大型指標(biāo)(正向指標(biāo))、極小型指標(biāo)(負(fù)向指標(biāo))的可能，若在計(jì)算綜合評價結(jié)果之前并沒有對評價指標(biāo)進(jìn)行指標(biāo)類型的一致化處理，那么經(jīng)綜合評價方法計(jì)算得到的綜合評價數(shù)值是越大越好、或是越小越好就沒有評判的標(biāo)準(zhǔn)，因此，在進(jìn)行綜合評價之前，需要對評價指標(biāo)類型進(jìn)行一致化處理，常用的轉(zhuǎn)化方法使用倒數(shù)轉(zhuǎn)化方法。文章對部分指標(biāo)進(jìn)行正向化處理。

3.4 質(zhì)量動態(tài)評價

基于分層構(gòu)權(quán)主成分分析法思想，對A-J10家智能電能表廠商智能電能表質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力的生產(chǎn)綜合指標(biāo)進(jìn)行降維處理。表2、圖4為依據(jù)主成分方法抽取的主要成分和碎石圖。

圖4 電能表生產(chǎn)綜合指標(biāo)數(shù)據(jù)碎石圖Fig.4 Gravel map of comprehensive index data of electricity meter production

同樣根據(jù)特征值大于1的原則，可以看到表2有8個主成分特征值大于1，即8個主成分足以解釋綜合單三相質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力指標(biāo)體系。

表2 生產(chǎn)綜合指標(biāo)解釋的總方差Tab.2 Total variance of production comprehensive index interpretation

在獲得主成分的基礎(chǔ)上，基于分層構(gòu)權(quán)思想對各主成分(子系統(tǒng))再次進(jìn)行主成分分析。結(jié)合成分矩陣(因子載荷矩陣)可知：子系統(tǒng)1含有12個指標(biāo)；子系統(tǒng)2含有7個指標(biāo)；子系統(tǒng)3含有10個指標(biāo)；子系統(tǒng)4含有4個指標(biāo)；子系統(tǒng)5含有8個指標(biāo)；子系統(tǒng)6含有3個指標(biāo)；子系統(tǒng)7含有2個指標(biāo)；子系統(tǒng)8含有1個指標(biāo)。由上述分析可知，子系統(tǒng)1、2、3、5所含指標(biāo)成分較為復(fù)雜，故文章接下來分別對子系統(tǒng)1、2、3、5分別進(jìn)行主成分分析。

表3列舉了子系統(tǒng)1-8的權(quán)重以及子系統(tǒng)1、2、3和5中主成分的權(quán)重。

表3 電能表生產(chǎn)綜合指標(biāo)權(quán)重計(jì)算Tab.3 Calculation of the weight of the comprehensive index of electricity meter production

在獲得各主成分權(quán)重的基礎(chǔ)上，A-J10家智能電能表廠商綜合單三相智能電能表的質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力評價結(jié)果由權(quán)重乘以對應(yīng)主成分得分加總求和獲得。其中，主成分(子系統(tǒng))1、2、3、5的得分由經(jīng)選取標(biāo)準(zhǔn)化后的指標(biāo)數(shù)據(jù)乘以成分得分系數(shù)獲得。表4為根據(jù)分層構(gòu)權(quán)主成分分析法計(jì)算的A-J10家智能電能表廠商綜合單三相智能電能表的質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力評價結(jié)果。

表4 綜合單三相質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力評價結(jié)果Tab.4 Comprehensive evaluation results of single and three-phase quality technology basic ability

表4顯示，A-J10家智能電能表廠商中三相智能電能表生產(chǎn)質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力得分最高的是I廠商，分值達(dá)到0.445分，分值最低的是A廠商，分值為-0.335分。

從結(jié)果可以看出，單、三相以及綜合單三相的智能電能表廠商質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力評價結(jié)果(注：單、三相的生產(chǎn)質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力評價過程及結(jié)果未在本文中詳細(xì)敘述)趨勢大基本一致，說明了在分層構(gòu)權(quán)主成分方法下，單、三相以及綜合單三相的智能電能表廠商質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力評價結(jié)果具有較強(qiáng)一致性。

從評價結(jié)果可以看出，采用分層構(gòu)權(quán)主成分分析法時，A-J10家智能電能表廠商的質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)評價結(jié)果具有較強(qiáng)相似性，基本證明了智能電能表質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力指標(biāo)體系構(gòu)建的科學(xué)性和合理性。表5為單、三相、綜合分層構(gòu)權(quán)主成分評價排名所對應(yīng)的A-J10家廠商。

表5 三種評價評價結(jié)果排名對應(yīng)廠商匯總Tab.5 Summary of corresponding manufacturers in three evaluation results ranking

綜合三種評價結(jié)果可以看到，B、C、I整體評價較高，位居第一類廠商；D、H、G整體評價適中，位居第二類廠商；E、F、J評價較低，屬于第三類廠商。

經(jīng)上述分析可知，綜合三種評價結(jié)果對A-J10家廠商的劃分與實(shí)際數(shù)據(jù)情況對比，由評價結(jié)果得到的劃分種類較好的反映了原始數(shù)據(jù)情況，這也間接證明了文章結(jié)論的正確性和研究方法選取的科學(xué)性。

3.5 質(zhì)量因素回歸分析

通過主成分回歸分析，可以分析上述評價結(jié)果中各主成分對A-J10家智能電能表廠商質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力評價結(jié)果的影響程度。由于各類評價中主成分代表的含義不完全相同，因此，表6中的主成分只代表各自評價中的主成分排序，含義并不相同，需具體分析其影響程度。

表6 主成分影響因素回歸分析Tab.6 Regression analysis of factors affecting principal components

首先，從整體來看，單相、三相、綜合的主成分分析評價中的主成分1、2、3、4、6、7與評價結(jié)果整體呈現(xiàn)正相關(guān)，其中1、2、4、6、7與評價結(jié)果顯著正相關(guān)，即隨著主成分得分的增加，評價結(jié)果越高。以單相主成分1為例，主成分1得分提高1分，將會使評價結(jié)果上升0.001 07分，即提高智能電能表廠商單相電能表生產(chǎn)的質(zhì)量技術(shù)基礎(chǔ)能力，從影響程度來看，對于單相評價結(jié)果，主成分4對其影響最大，主成分4得分每提高1分，將會使評價結(jié)果上升0.047 8分，由前文分析可知，主成分4(子系統(tǒng)4)主要涉及認(rèn)證與市場層面的指標(biāo)，即說明對于A-J10家智能電能表廠商的單相電能表生產(chǎn)來說，認(rèn)證和市場相對更為重要，應(yīng)注重加強(qiáng)產(chǎn)品認(rèn)證和迎合市場需求。

單獨(dú)來看單相、三相、綜合、經(jīng)指標(biāo)提取后的主成分分析以及分層構(gòu)權(quán)主成分分析的回歸結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)：三相評價中主成分2(標(biāo)準(zhǔn)、檢測層面的指標(biāo))對評價結(jié)果影響較大、綜合評價中主成分3(認(rèn)證、市場服務(wù)和生產(chǎn)層面的指標(biāo))對評價結(jié)果影響較大。

4 結(jié)束語

文中以智能電能表為例，應(yīng)用“互聯(lián)網(wǎng)+”技術(shù)，打通各相關(guān)方之間的業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流和信息流，為智能電能表生產(chǎn)使用打造質(zhì)量管控閉環(huán)，質(zhì)量評價貫穿全壽命周期，實(shí)現(xiàn)對行業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)與帶動。

未來，隨著泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)的深入推進(jìn)及電能表行業(yè)的發(fā)展，需要在數(shù)據(jù)采集方式方法上，指標(biāo)體系的完善及評價模型的豐富上進(jìn)行更深入的研究，以能夠不斷適用計(jì)量設(shè)備質(zhì)量管理的需求，更加全面精準(zhǔn)地完成對設(shè)備質(zhì)量的全壽命質(zhì)量管理。