基于檢驗(yàn)數(shù)據(jù)分析的電梯輔助檢驗(yàn)軟件系統(tǒng)研究與應(yīng)用

林 娟

（福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，福建 福州 350008）

1 背景及意義

隨著城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快和房地產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，我國在用電梯數(shù)量持續(xù)十年高速增長，電梯保有量已躍居世界第一。根據(jù)原國家質(zhì)檢總局的數(shù)據(jù)顯示，在1980年，我國全年電梯的安裝量僅為2249臺，截至2015年底，全國在用電梯總數(shù)已經(jīng)超過350萬臺[1]。如此數(shù)量巨大的電梯能否安全運(yùn)行，與老百姓的日常生活息息相關(guān)，意義重大。而與之相對的是，作為確保電梯安全運(yùn)行重要環(huán)節(jié)之一的檢驗(yàn)環(huán)節(jié)，存在持證檢驗(yàn)人數(shù)增長緩慢、檢驗(yàn)人機(jī)數(shù)量矛盾不斷尖銳的問題[1，2]。2014年1月，《中華人民共和國特種設(shè)備安全法》頒布實(shí)施，對電梯等特種設(shè)備的生產(chǎn)、經(jīng)營、使用、檢驗(yàn)和監(jiān)督都進(jìn)行了明確規(guī)定，并特別指出“國家支持有關(guān)特種設(shè)備安全的科學(xué)技術(shù)研究，鼓勵(lì)先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)管理方法的推廣應(yīng)用”[3]。因此，如何將檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)多年來積累的龐大檢驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行歸集整理，并通過數(shù)據(jù)分析針對每臺電梯提出有針對性的檢驗(yàn)指導(dǎo)性建議，對提升電梯檢驗(yàn)效率，解決檢驗(yàn)人機(jī)比問題意義重大。福州乘客電梯保有量和檢驗(yàn)人機(jī)對比數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 福州乘客電梯保有量和檢驗(yàn)人機(jī)比

2 檢驗(yàn)數(shù)據(jù)庫建設(shè)

福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院于2007年成立信息中心，開始使用基于OFFICE的電梯檢驗(yàn)信息化系統(tǒng)。通過多年的檢驗(yàn)實(shí)踐應(yīng)用，建立較為完備的電梯使用單位、維保單位的基本信息，和歷年檢驗(yàn)情況的檢驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，是福建省電梯信息最全，歸類最合理，涉及電梯安全最完整的電梯相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫[4]。此外，福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院有機(jī)電類特種設(shè)備高級檢驗(yàn)師5名，電梯檢驗(yàn)師300余名，檢驗(yàn)師均具有非常資深的電梯檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)，通過將檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)字化后，在結(jié)合對現(xiàn)有數(shù)據(jù)信息的匯總分析，建立起使用單位數(shù)據(jù)庫、維保單位數(shù)據(jù)庫、設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫、歷年檢驗(yàn)情況數(shù)據(jù)庫和專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫等五大基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫。每個(gè)數(shù)據(jù)庫都有不同的數(shù)據(jù)來源、結(jié)構(gòu)和檢索方式，具體內(nèi)容介紹如下。

2.1 使用單位數(shù)據(jù)庫

主要包括單位名稱、單位地址、聯(lián)系人、聯(lián)系電話、郵編等相關(guān)信息。從該單位電梯檢驗(yàn)信息化系統(tǒng)中提取，并根據(jù)政府住建管理部門評級管理情況用特殊算法自動給每家使用單位評級。

2.2 維保單位數(shù)據(jù)庫

具備資質(zhì)的電梯維保單位數(shù)量較少，除基本信息外，主要是評價(jià)不同維保單位的維保質(zhì)量。該系統(tǒng)主要參考兩個(gè)方面信息開展評價(jià)：一是由監(jiān)管部門發(fā)布的年度電梯施工單位等級評定情況，二是根據(jù)一線檢驗(yàn)人員的主觀評價(jià)。

2.3 設(shè)備信息數(shù)據(jù)庫

主要包括電梯本體和主要零部件的品牌、型號、編號、主要運(yùn)行參數(shù)等。此外，對電梯安全運(yùn)行有重要影響的零部件，還建立壽命評估參數(shù)。

2.4 歷年檢驗(yàn)情況數(shù)據(jù)庫

基于對近十年來歷史檢驗(yàn)信息的數(shù)字化檢索，建立了對在冊電梯從安裝開始的歷史檢驗(yàn)情況的分析數(shù)據(jù)庫，主要反映該電梯的歷史檢驗(yàn)情況。

2.5 專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫

從專業(yè)性、可描述、可學(xué)習(xí)的角度建立電梯專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫，可以將長期在一線檢驗(yàn)的電梯專業(yè)檢驗(yàn)人員的檢驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)量化，通過算法還可以實(shí)現(xiàn)對報(bào)告書的自主學(xué)習(xí)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫的自我完善。

以上數(shù)據(jù)是福建省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院多年來的積累，雖然比較全面，但是因?yàn)閿?shù)據(jù)擁有不同的結(jié)構(gòu)和類型，且分布在不同的數(shù)據(jù)存儲位置，在超過十年的運(yùn)行過程中，可能存在大量垃圾數(shù)據(jù)，并且數(shù)據(jù)比較分散和混亂，需要進(jìn)行數(shù)據(jù)清理和重新歸集，工作量較大。

3 診斷式數(shù)據(jù)分析算法設(shè)計(jì)

通過采取分庫預(yù)算風(fēng)險(xiǎn)因子的方式，提前對各庫數(shù)據(jù)運(yùn)算風(fēng)險(xiǎn)因子。然后再根據(jù)每個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目的相關(guān)因素進(jìn)行綜合運(yùn)算得出每個(gè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)因子。具體算法設(shè)計(jì)如下。

3.1 使用單位風(fēng)險(xiǎn)因子

使用單位的情況非常復(fù)雜，其風(fēng)險(xiǎn)因子應(yīng)從兩個(gè)方面決定：一是其單位本來的性質(zhì)，通過采用“基于字符距離的算法”將不同使用單位根據(jù)名稱自動歸入機(jī)關(guān)單位、賓館酒店、醫(yī)院學(xué)校、寫字樓、物業(yè)A、物業(yè)B、物業(yè)C、物業(yè)D、工廠、個(gè)人等幾類，并賦予不同單位相應(yīng)的安全系數(shù)；二是單位具體管理情況對單位風(fēng)險(xiǎn)因子的影響，這由具體檢驗(yàn)人員根據(jù)歷史檢驗(yàn)情況確定。具體公式如下：

使用單位風(fēng)險(xiǎn)因子：Z1=Z11±Z12

3.2 維保單位風(fēng)險(xiǎn)因子

維保單位風(fēng)險(xiǎn)因子也由兩個(gè)方面因素決定：一是由長期在一線從事電梯檢驗(yàn)工作的檢驗(yàn)人員綜合測評得分平均得出；二是由市級以上特種設(shè)備監(jiān)察機(jī)構(gòu)的維保單位評級決定。具體公式如下：

維保單位風(fēng)險(xiǎn)因子：Z2=Z21±Z22

3.3 檢驗(yàn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)因子

檢驗(yàn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)因子其實(shí)是由設(shè)備零部件的風(fēng)險(xiǎn)因子決定的，因此其計(jì)算分為兩個(gè)步驟：一是檢索零部件使用年限、壽命、隱患等相關(guān)信息；二是從將檢索到的信息，結(jié)合管理單位風(fēng)險(xiǎn)因子和維保單位風(fēng)險(xiǎn)因子帶入模糊計(jì)算，最終形成檢驗(yàn)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)因子。

不同設(shè)備配件，由于其設(shè)計(jì)理念、制造廠家、制造工藝、設(shè)備成本和材質(zhì)不同，其產(chǎn)品的特性也不同，反映到產(chǎn)品質(zhì)量上，最簡單的就是產(chǎn)品的有效壽命不同。此外，由于設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，使用環(huán)境有很大不同，因此同樣的設(shè)備安裝在不同使用單位，給不同的企業(yè)維護(hù)，其最終的壽命也是不一樣的。以上因素對檢驗(yàn)項(xiàng)目所針對的風(fēng)險(xiǎn)影響很大，所以檢驗(yàn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)因子公示為：

其中：J部件是某部件的該檢驗(yàn)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)；電梯梯齡是電梯制造安裝后至今的年份；壽命是該電梯部件理論使用壽命，大部分為設(shè)計(jì)壽命，也可能因?yàn)椴糠植考性O(shè)計(jì)缺陷導(dǎo)致低于設(shè)計(jì)壽命；維保因子和管理因子為之前運(yùn)算的結(jié)果，數(shù)值越低代表風(fēng)險(xiǎn)越低，對部件壽命的影響越小。

相關(guān)系數(shù)1和相關(guān)系數(shù)2是某檢驗(yàn)項(xiàng)目與該部件的相關(guān)性系數(shù)，是一個(gè)在一定范圍內(nèi)變化的隨機(jī)量。

對每個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目，可能有不同的n個(gè)部件與之相關(guān)，分別計(jì)算每個(gè)部件的j值，得到j(luò)項(xiàng)目，部件i(i=1,2，…，n)，則最終項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)為j項(xiàng)目 = Max{j項(xiàng)目，部件i(i=1,2，…，n)}。

所有檢驗(yàn)項(xiàng)目經(jīng)過以上計(jì)算，結(jié)果輸出示例如圖2所示。

3.4 歷年檢驗(yàn)情況和專家經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)因子

歷年檢驗(yàn)情況風(fēng)險(xiǎn)因子主要由兩個(gè)方面因素決定：一是該電梯在歷年檢驗(yàn)中是否存在不合格記錄，如果存在，該項(xiàng)目則為高危項(xiàng)目；二是同品牌型號的電梯，在歷年檢驗(yàn)過程中是否發(fā)現(xiàn)有出現(xiàn)概率較高的問題，綜合統(tǒng)計(jì)分析，如果統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果超過設(shè)定的閾值，也屬于高危項(xiàng)目納入重點(diǎn)關(guān)注。

專家經(jīng)驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)因子是根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)庫生成的特殊風(fēng)險(xiǎn)因子，根據(jù)專家經(jīng)驗(yàn)，對設(shè)定好的品牌、型號、梯齡、部件等相關(guān)參數(shù)生成合適的風(fēng)險(xiǎn)因子。

圖2 檢驗(yàn)項(xiàng)目計(jì)算結(jié)果

圖3 報(bào)告書樣式

3.5 綜合分析輸出

將以上五個(gè)方面風(fēng)險(xiǎn)因子綜合運(yùn)算，生成針對每個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)因子，生成風(fēng)險(xiǎn)因子的報(bào)表。對風(fēng)險(xiǎn)因子超過一定閾值的，納入電梯診斷式檢驗(yàn)報(bào)告書?，F(xiàn)場檢驗(yàn)人員可以根據(jù)該報(bào)告書有針對性地開展檢驗(yàn)工作，提升現(xiàn)場檢驗(yàn)效率。報(bào)告書樣式如圖3的（a）（b）（c）所示。

4 功能性試驗(yàn)

根據(jù)以上試驗(yàn)，該項(xiàng)目對超過30家使用單位近200臺電梯開展了診斷式檢驗(yàn)分析工作，出具《電梯診斷式檢測評估報(bào)告》200份，共提出導(dǎo)檢建議303條。經(jīng)現(xiàn)場檢測確認(rèn)，確實(shí)存在風(fēng)險(xiǎn)的建議98條，準(zhǔn)確率為32.3%。同時(shí)與管理單位現(xiàn)場確認(rèn)，在日常使用中存在問題的項(xiàng)目157條，準(zhǔn)確率為51.9%。檢驗(yàn)人員普遍認(rèn)為診斷式檢測評估報(bào)告確能提升現(xiàn)場檢驗(yàn)針對性，提高現(xiàn)場檢驗(yàn)效率。

5 結(jié)語

為解決由于人機(jī)比例不平衡而產(chǎn)生的用戶滿意度、檢驗(yàn)效率、收費(fèi)等矛盾，通過整合挖掘現(xiàn)有數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建相關(guān)數(shù)據(jù)庫，并評估相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)因子，最終對每個(gè)檢驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行綜合風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)的評價(jià)。對風(fēng)險(xiǎn)較高的項(xiàng)目進(jìn)行提示，引導(dǎo)電梯檢驗(yàn)人員有針對性地開展電梯定期檢驗(yàn)工作，提升檢驗(yàn)效率和檢驗(yàn)質(zhì)量。特別是對一些平時(shí)不易察覺的隱性安全隱患，在開展檢驗(yàn)之前提示，檢驗(yàn)人員可以有針對性地安排檢驗(yàn)方案。該項(xiàng)目的應(yīng)用，進(jìn)一步提升電梯檢驗(yàn)檢測市場潛力，提高檢測效率和質(zhì)量，避免電梯故障和安全隱患，減少相應(yīng)經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)能在一定程度上緩解用戶對檢驗(yàn)時(shí)間不足的質(zhì)疑，提升檢驗(yàn)結(jié)論的公正性，對提升檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)的形象，提高社會對檢驗(yàn)檢測機(jī)構(gòu)的滿意度有較大幫助，也有助于電梯使用單位規(guī)范電梯管理，提高管理效能。綜上所述，該項(xiàng)目有較好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。

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