基于檢驗數(shù)據(jù)分析的電梯輔助檢驗軟件系統(tǒng)研究與應用

林 娟

（福建省特種設備檢驗研究院，福建 福州 350008）

1 背景及意義

隨著城鎮(zhèn)化進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行重要環(huán)節(jié)之一的檢驗環(huán)節(jié)，存在持證檢驗人數(shù)增長緩慢、檢驗人機數(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備安全法》頒布實施，對電梯等特種設備的生產(chǎn)、經(jīng)營、使用、檢驗和監(jiān)督都進行了明確規(guī)定，并特別指出“國家支持有關(guān)特種設備安全的科學技術(shù)研究，鼓勵先進技術(shù)和先進管理方法的推廣應用”[3]。因此，如何將檢驗機構(gòu)多年來積累的龐大檢驗數(shù)據(jù)進行歸集整理，并通過數(shù)據(jù)分析針對每臺電梯提出有針對性的檢驗指導性建議，對提升電梯檢驗效率，解決檢驗人機比問題意義重大。福州乘客電梯保有量和檢驗人機對比數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 福州乘客電梯保有量和檢驗人機比

2 檢驗數(shù)據(jù)庫建設

福建省特種設備檢驗研究院于2007年成立信息中心，開始使用基于OFFICE的電梯檢驗信息化系統(tǒng)。通過多年的檢驗實踐應用，建立較為完備的電梯使用單位、維保單位的基本信息，和歷年檢驗情況的檢驗數(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)基礎數(shù)據(jù)庫[4]。此外，福建省特種設備檢驗研究院有機電類特種設備高級檢驗師5名，電梯檢驗師300余名，檢驗師均具有非常資深的電梯檢驗經(jīng)驗，通過將檢驗經(jīng)驗數(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、設備信息數(shù)據(jù)庫、歷年檢驗情況數(shù)據(jù)庫和專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫等五大基礎數(shù)據(jù)庫。每個數(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，主要是評價不同維保單位的維保質(zhì)量。該系統(tǒng)主要參考兩個方面信息開展評價：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)一線檢驗人員的主觀評價。

2.3 設備信息數(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、主要運行參數(shù)等。此外，對電梯安全運行有重要影響的零部件，還建立壽命評估參數(shù)。

2.4 歷年檢驗情況數(shù)據(jù)庫

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

2.5 專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫

從專業(yè)性、可描述、可學習的角度建立電梯專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫，可以將長期在一線檢驗的電梯專業(yè)檢驗人員的檢驗經(jīng)驗量化，通過算法還可以實現(xiàn)對報告書的自主學習，實現(xiàn)經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫的自我完善。

以上數(shù)據(jù)是福建省特種設備檢驗研究院多年來的積累，雖然比較全面，但是因為數(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)分析算法設計

通過采取分庫預算風險因子的方式，提前對各庫數(shù)據(jù)運算風險因子。然后再根據(jù)每個檢驗項目的相關(guān)因素進行綜合運算得出每個項目的風險因子。具體算法設計如下。

3.1 使用單位風險因子

使用單位的情況非常復雜，其風險因子應從兩個方面決定：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)名稱自動歸入機關(guān)單位、賓館酒店、醫(yī)院學校、寫字樓、物業(yè)A、物業(yè)B、物業(yè)C、物業(yè)D、工廠、個人等幾類，并賦予不同單位相應的安全系數(shù)；二是單位具體管理情況對單位風險因子的影響，這由具體檢驗人員根據(jù)歷史檢驗情況確定。具體公式如下：

使用單位風險因子：Z1=Z11±Z12

3.2 維保單位風險因子

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

維保單位風險因子：Z2=Z21±Z22

3.3 檢驗項目風險因子

檢驗項目風險因子其實是由設備零部件的風險因子決定的，因此其計算分為兩個步驟：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)合管理單位風險因子和維保單位風險因子帶入模糊計算，最終形成檢驗項目的風險因子。

不同設備配件，由于其設計理念、制造廠家、制造工藝、設備成本和材質(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，由于設備的維護保養(yǎng)，使用環(huán)境有很大不同，因此同樣的設備安裝在不同使用單位，給不同的企業(yè)維護，其最終的壽命也是不一樣的。以上因素對檢驗項目所針對的風險影響很大，所以檢驗項目風險因子公示為：

其中：J部件是某部件的該檢驗項目風險系數(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，大部分為設計壽命，也可能因為部分部件有設計缺陷導致低于設計壽命；維保因子和管理因子為之前運算的結(jié)果，數(shù)值越低代表風險越低，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是某檢驗項目與該部件的相關(guān)性系數(shù)，是一個在一定范圍內(nèi)變化的隨機量。

對每個檢驗項目，可能有不同的n個部件與之相關(guān)，分別計算每個部件的j值，得到j項目，部件i(i=1,2，…，n)，則最終項目風險系數(shù)為j項目 = Max{j項目，部件i(i=1,2，…，n)}。

所有檢驗項目經(jīng)過以上計算，結(jié)果輸出示例如圖2所示。

3.4 歷年檢驗情況和專家經(jīng)驗風險因子

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

專家經(jīng)驗風險因子是根據(jù)專家經(jīng)驗數(shù)據(jù)庫生成的特殊風險因子，根據(jù)專家經(jīng)驗，對設定好的品牌、型號、梯齡、部件等相關(guān)參數(shù)生成合適的風險因子。

圖2 檢驗項目計算結(jié)果

圖3 報告書樣式

3.5 綜合分析輸出

將以上五個方面風險因子綜合運算，生成針對每個檢驗項目的風險因子，生成風險因子的報表。對風險因子超過一定閾值的，納入電梯診斷式檢驗報告書。現(xiàn)場檢驗人員可以根據(jù)該報告書有針對性地開展檢驗工作，提升現(xiàn)場檢驗效率。報告書樣式如圖3的（a）（b）（c）所示。

4 功能性試驗

根據(jù)以上試驗，該項目對超過30家使用單位近200臺電梯開展了診斷式檢驗分析工作，出具《電梯診斷式檢測評估報告》200份，共提出導檢建議303條。經(jīng)現(xiàn)場檢測確認，確實存在風險的建議98條，準確率為32.3%。同時與管理單位現(xiàn)場確認，在日常使用中存在問題的項目157條，準確率為51.9%。檢驗人員普遍認為診斷式檢測評估報告確能提升現(xiàn)場檢驗針對性，提高現(xiàn)場檢驗效率。

5 結(jié)語

為解決由于人機比例不平衡而產(chǎn)生的用戶滿意度、檢驗效率、收費等矛盾，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)風險因子，最終對每個檢驗項目進行綜合風險系數(shù)的評價。對風險較高的項目進行提示，引導電梯檢驗人員有針對性地開展電梯定期檢驗工作，提升檢驗效率和檢驗質(zhì)量。特別是對一些平時不易察覺的隱性安全隱患，在開展檢驗之前提示，檢驗人員可以有針對性地安排檢驗方案。該項目的應用，進一步提升電梯檢驗檢測市場潛力，提高檢測效率和質(zhì)量，避免電梯故障和安全隱患，減少相應經(jīng)濟損失。同時能在一定程度上緩解用戶對檢驗時間不足的質(zhì)疑，提升檢驗結(jié)論的公正性，對提升檢驗檢測機構(gòu)的形象，提高社會對檢驗檢測機構(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，該項目有較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

參考文獻

[1]宋廣琳.電梯檢驗檢測技術(shù)綜述[J].黑龍江科技信息,2015(16):43.

[2]辛宏彬,高勇,井德強,楊新明.電梯檢驗檢測技術(shù)綜述[J].機械工程與自動化,2012(01):187-188+191.

[3]《中華人民共和國特種設備安全法》[Z].

[4]賴奇峰,江東.信息一目了然管理有序有效[N].中國質(zhì)量報,2017-05-10(004).