鐵路建設(shè)中的監(jiān)理信息系統(tǒng)大數(shù)據(jù)分析

王二平 李 范 陳 聰

(1.京津冀城際鐵路投資有限公司，北京 101500；2.上海同是科技股份有限公司，上海 201203)

1 大數(shù)據(jù)分析的重要性及意義

當前，大數(shù)據(jù)已成為國家、企業(yè)的重要資產(chǎn)之一，被譽為未來的新“石油”。我國政府對大數(shù)據(jù)研究和應(yīng)用也給予了前所未有的高度重視。2014年3月，大數(shù)據(jù)首次寫入《政府工作報告》中。

鐵路工程項目建設(shè)時間長、施工工序多、節(jié)奏快、涉及單位數(shù)量多、質(zhì)量安全影響因素復雜，單純依靠人的經(jīng)驗和分析已不能滿足復雜、高效協(xié)同的管理需求[1-3]。

監(jiān)理單位是鐵路工程建設(shè)質(zhì)量控制的主體，在履行其職責的過程中，會產(chǎn)生大量的日常管理數(shù)據(jù)[4-6]。目前，常規(guī)數(shù)據(jù)處理方式難以將數(shù)據(jù)有效的利用起來，且整理匯總費時費力，無法快速有效地服務(wù)于工程現(xiàn)場的質(zhì)量安全管理工作。

借助大數(shù)據(jù)幾大核心思維，從“流程”核心轉(zhuǎn)變?yōu)椤皵?shù)據(jù)”核心，提高數(shù)據(jù)整合度，提取重點數(shù)據(jù)信息；用數(shù)據(jù)來對現(xiàn)場狀況進行解析，提高數(shù)據(jù)的客觀性和可靠度[7-10]；利用大數(shù)據(jù)的全樣本原理避免抽樣的偶然性，提高結(jié)論的真實性；利用大數(shù)據(jù)的預測原理對數(shù)據(jù)進行趨勢分析，提高現(xiàn)場管理的針對性[11-12]。因此，利用信息化手段進行鐵路建設(shè)監(jiān)理信息系統(tǒng)研究意義重大。

2 大數(shù)據(jù)分析面臨的問題

我國鐵路已建立大量支撐鐵路網(wǎng)建設(shè)和運營的信息系統(tǒng)，但是在鐵路建設(shè)工程監(jiān)理管理大數(shù)據(jù)分析方面還有所欠缺[13-14]。其中，在數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)質(zhì)量控制、數(shù)據(jù)真實性驗證和數(shù)據(jù)融合等環(huán)節(jié)尚存在較多困難。

(1)數(shù)據(jù)采集

統(tǒng)計匯總的基礎(chǔ)是數(shù)據(jù)采集。目前，多數(shù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集過于依賴人工填報，費時費力，時效性難以得到保證。

(2)數(shù)據(jù)質(zhì)量控制

數(shù)據(jù)采集的數(shù)量比較容易量化評判，可以通過管理手段來制定硬性指標強制獲取，但是數(shù)據(jù)的質(zhì)量難以通過設(shè)定標準來進行考核?？紤]到鐵路現(xiàn)場人員的素質(zhì)參差不齊，且僅依靠管理來提高數(shù)據(jù)質(zhì)量效果欠佳[15]。

(3)數(shù)據(jù)真實性驗證

真實性是數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析的必要條件。目前，鐵路建設(shè)工程中存在隱瞞不報、弄虛作假等現(xiàn)象。若數(shù)據(jù)不真實，所有的匯總統(tǒng)計結(jié)果都將沒有意義。只有保證數(shù)據(jù)的真實性，管理決策者才能從數(shù)據(jù)的匯總統(tǒng)計終端獲取到全面和有價值的決策依據(jù)，而不必頻繁去現(xiàn)場了解情況。

(4)數(shù)據(jù)融合

融合是大數(shù)據(jù)的價值所在，對于京津冀公司來說尤其如此。每條線路、每個項目都是獨立運作的，相互之間數(shù)據(jù)的交互并不多。因此，將整條線路的數(shù)據(jù)融合在一起，甚至于借鑒其它鐵路項目的管理和數(shù)據(jù)來對本項目進行優(yōu)化，都具有重要意義。

根據(jù)行業(yè)的實際情況，解決上述問題是鐵路建設(shè)工程質(zhì)量安全管理匯總統(tǒng)計、大數(shù)據(jù)分析的重中之重。

3 匯總統(tǒng)計大數(shù)據(jù)分析設(shè)計

基于對鐵路工程質(zhì)量安全管理大數(shù)據(jù)分析現(xiàn)狀的研究，認為大數(shù)據(jù)分析的重點為兩個方面：一是對人的行為分析(側(cè)重于對人員履職情況的統(tǒng)計分析)；二是對問題的分析(側(cè)重于對問題類別、趨勢的統(tǒng)計分析)。

以下將圍繞這兩個側(cè)重點解決大數(shù)據(jù)分析的幾個核心問題。

3.1 核心設(shè)計

根據(jù)大數(shù)據(jù)思維的核心原理，數(shù)據(jù)優(yōu)于流程，系統(tǒng)對流程進行簡化，同時采用“云端+移動端”的系統(tǒng)模式。移動端側(cè)重采集數(shù)據(jù)，獲取全樣本數(shù)據(jù)；云端則側(cè)重云計算和大數(shù)據(jù)分析。

(1)數(shù)據(jù)采集

現(xiàn)場巡視、發(fā)現(xiàn)質(zhì)量安全問題是現(xiàn)場監(jiān)理人員的日常工作之一。發(fā)現(xiàn)問題即可拍照并上傳，無需另行篩選匯總。系統(tǒng)通過后臺基礎(chǔ)信息維護對項目人員、工點信息進行權(quán)限劃分，在保證數(shù)據(jù)后臺分類匯總的基礎(chǔ)上，簡化現(xiàn)場人員的操作。

(2)數(shù)據(jù)質(zhì)量

系統(tǒng)通過內(nèi)置相關(guān)的高速鐵路質(zhì)量驗收標準和安全技術(shù)規(guī)程，提高了現(xiàn)場監(jiān)理人員的識別能力。同時，提交的檢查內(nèi)容都需要提供照片和文字描述才能上傳，加強了互相監(jiān)督和學習，統(tǒng)一了檢查標準，提高了數(shù)據(jù)的質(zhì)量。

(3)真實性

系統(tǒng)采用賬號和設(shè)備MAC地址綁定的審核機制，一個賬號只能綁定一個設(shè)備，若更換需要重新綁定認證。同時，在檢查、保存、上傳的過程中進行人像自動抓拍，保證了人、機、號的一一對應(yīng)。照片只能通過移動APP現(xiàn)場拍攝，且每張圖片都自動記錄拍攝、上傳的時間水印，消除了弄虛作假的可能。

(4)數(shù)據(jù)融合

系統(tǒng)通過對工程項目、施工階段的分解，對每個獨立的檢查信息賦予特征值，并在不同的層級進行匹配。將收集到的各個單位、工點、不同時間、不同類別的問題進行分類匯總。按照管理者的需求，在平臺上進行不同維度的篩選，最終使數(shù)據(jù)的結(jié)果和趨勢清晰化、準確化。

3.2 統(tǒng)計分析

匯總統(tǒng)計分析的要點為問題分類占比、趨勢匯總。

(1)問題分類占比

根據(jù)調(diào)研，管理人員往往對當月的數(shù)據(jù)比較關(guān)注，首頁默認對當月的數(shù)據(jù)進行匯總統(tǒng)計，從各監(jiān)理單位的檢查數(shù)據(jù)量情況、施工單位問題及整改情況、檢查問題的分布情況、質(zhì)量安全問題發(fā)展趨勢情況、各標段工程檢查數(shù)據(jù)匯總5個方面展開，并統(tǒng)計各類問題所占比例，實現(xiàn)對質(zhì)量安全管理的總體把控。

從監(jiān)理單位的檢查情況可大體了解其履職情況；從施工單位質(zhì)量安全問題及整改情況可大體了解施工單位出現(xiàn)的問題以及整改落實情況；從各種問題的分布情況可了解現(xiàn)場需重點關(guān)注的施工階段；從質(zhì)量安全問題的發(fā)展趨勢可了解現(xiàn)場質(zhì)量安全管理的現(xiàn)狀；從各標段工程檢查數(shù)據(jù)匯總結(jié)果可了解工點的檢查次數(shù)、問題個數(shù)等情況。

(2)趨勢匯總

對于決策人員來說，最想知道的是現(xiàn)場質(zhì)量安全問題最多的工點。因此，需要對具體問題的精準管理進行統(tǒng)計分析。

首先從結(jié)構(gòu)上將檢查內(nèi)容按照線路、標段、工點進行分類。其次從問題類型的角度上分為質(zhì)量問題和安全問題。然后將問題進一步細分，如橋涵-樁基礎(chǔ)。最后對問題狀態(tài)細分為時限內(nèi)未閉合、超時未閉合、已閉合等狀態(tài)。提供多個維度的篩選條件，例如標段、工點、檢查單位、檢查人、檢查類別、施工階段、重要度等，最大化地實現(xiàn)對各種問題的多角度統(tǒng)計匯總。

4 匯總統(tǒng)計分析的應(yīng)用

該系統(tǒng)自研發(fā)以來，已在京津冀城際鐵路的3條線路、7個監(jiān)理標段應(yīng)用。已產(chǎn)生60 000多個質(zhì)量安全檢查數(shù)據(jù)、20 000多條視頻數(shù)據(jù)，整改閉合質(zhì)量安全問題2 300多個(數(shù)據(jù)統(tǒng)計截止日期2019/6/16)。

利用信息技術(shù)結(jié)合大數(shù)據(jù)構(gòu)建的信息化系統(tǒng)較好地解決了建設(shè)單位對現(xiàn)場安全質(zhì)量問題把控不到位的問題，使得建設(shè)單位可以方便快速地了解現(xiàn)場任意時間段、任意工點的質(zhì)量安全情況，可對問題比較突出的時間段、工點、單位的異常數(shù)據(jù)進行重點把控。

圖1是某階段線路的檢查統(tǒng)計情況，由圖1可知，現(xiàn)場質(zhì)量問題多出現(xiàn)在橋涵工程，占所有問題的61.9%，橋涵問題中最多的是樁基礎(chǔ)，占所有橋涵問題的45.8%；常見問題是鋼筋籠放置、焊接不符合要求；質(zhì)量問題最多的工點為潮白河特大橋(33個問題)。安全問題最多的是橋涵工程的基礎(chǔ)；最常見的問題為泥漿池、臨邊防護問題和配電箱管理問題。

從圖2可知，安全問題最多的工點是潮白河特大橋(48個問題)?；诖髷?shù)據(jù)統(tǒng)計分析的結(jié)果，可以對問題最多的工點和常見的問題進行專項檢查，從而提高現(xiàn)場的質(zhì)量安全管理水平。

圖1 檢查數(shù)據(jù)分布情況

圖2 檢查數(shù)據(jù)分布詳情

圖3 質(zhì)量安全問題趨勢

圖3為某單位質(zhì)量安全問題趨勢，由圖3可知，該線路2019年3月問題最多，4～6月問題逐漸減少，呈下降趨勢。通過分析可知，1、2月份臨近春節(jié)，工點陸續(xù)停工，人員放假回家，問題逐漸減少。3月份全面開工，對質(zhì)量安全問題的把控力度有所增強，從一開始問題較多到逐漸減少，符合現(xiàn)場的實際情況，也從側(cè)面反映了現(xiàn)場質(zhì)量安全問題的把控情況。

5 結(jié)束語

通過對鐵路質(zhì)量安全管理的充分研究，結(jié)合大數(shù)據(jù)的幾大核心優(yōu)勢，設(shè)計了京津冀鐵路監(jiān)理管理信息系統(tǒng)。實際應(yīng)用情況表明，該系統(tǒng)較好地解決了建設(shè)單位對現(xiàn)場把控不足、缺乏有效數(shù)據(jù)支撐、管理重點不突出、管理精細化不夠等問題，實現(xiàn)了對各監(jiān)理施工單位的側(cè)重管理、重要時間段和重點項目的管理，有效提升了京津冀城際鐵路各項目建設(shè)單位質(zhì)量安全監(jiān)督管理的水平。