霍 楊 ，周 騰 ，齊彩云 ，江 冰

（1.常州出入境檢驗檢疫局，常州 210022；2.河海大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院，常州 213022）

進口機床檢驗監(jiān)管風險評估系統(tǒng)軟件設計

霍 楊1，周 騰2，齊彩云2，江 冰2

（1.常州出入境檢驗檢疫局，常州 210022；2.河海大學物聯(lián)網(wǎng)工程學院，常州 213022）

機床是我國重要的進口商品，由于缺乏對進口機床產品的風險管理機制，導致無法及時合理的匹配監(jiān)管資源。針對這一問題，基于樸素貝葉斯分類算法和風險優(yōu)先系數(shù)（RPN）理論，建立了風險評估模型及設計了風險預警機制；然后運用C#開發(fā)了進口機床檢驗監(jiān)管風險評估系統(tǒng)，并對軟件的功能性和易用性進行了測試。軟件實現(xiàn)了進口機床基本信息庫管理、風險管理和檢驗管理功能，能夠大幅度提高檢驗檢疫工作的效率。

進口機床；風險管理；貝葉斯算法；風險優(yōu)先系數(shù)；軟件開發(fā)

1 引言

機床是我國重要的進口商品，然而目前進口機床檢驗監(jiān)管受到一線檢驗監(jiān)管人員數(shù)量、業(yè)務能力、工作時間等諸多影響因素的限制，無法及時做到風險預警，降低風險發(fā)生的可能性，并合理匹配檢驗資源和選擇預案[1-2]。伴隨著貿易量特別是進口量的不斷增長，檢驗檢疫人力資源的增長速度已經遠遠落后于檢驗檢疫業(yè)務量的增長[3]。因此急需有一套完善的風險評估系統(tǒng)和風險預警機制。

現(xiàn)有的進口機床產品檢驗監(jiān)管模式無法再適應當下的經濟發(fā)展要求，改革勢在必行。該設計分析進口銷售用機床類產品檢驗監(jiān)管重要因素，分離各類風險因素的特點和性質，對其實施規(guī)范化和量化，得出主要影響產品檢驗風險的變量參數(shù)，建立風險評估指標體系；應用貝葉斯定理[4-5]計算影響進口銷售用機床類產品檢驗風險的各要素的相對權重，明確各類要素的風險狀態(tài)?；陲L險評估體系，運用C#編寫進口機床檢驗監(jiān)管風險評估系統(tǒng)，包括前端程序和后臺數(shù)據(jù)庫的建立與實現(xiàn)，系統(tǒng)主要包括基本信息庫模塊、檢驗管理模塊、風險評估和預警模塊等。最后對軟件進行測試，包括各個功能模塊的模塊測試、集成測試等，確保系統(tǒng)達到設計要求。

2 進口機床產品風險管理體系

2.1 風險評估指標體系

風險管理過程包括風險識別、風險分析、風險評價、風險處置[6]。第一步是風險識別工作，指對潛在的風險加以判斷、歸類和對風險性質進行鑒定的過程。第二步是利用概率統(tǒng)計理論，預測風險發(fā)生的概率和損失程度。第三步是評估發(fā)生風險的可能性及其危害程度。最后一步風險處置是判斷并確定風險等級，提出處置方案。該模型搭建參考國際標準《ISO 31000—風險管理原則與實施指南》[7]。ISO 31000提出的風險管理基本原則與流程如圖1所示。

風險識別，首先應分析各類進口機床產品的產品特性、生產商、進口方式及貿易形式等方面，確定各類產品在檢驗監(jiān)管過程中存在的主要風險項，然后分離各風險項的性質和特點，并對其實施規(guī)范化及量化，建立風險評估指標體系。

圖1 ISO31000風險管理基本原則與流程

2.2 風險評估模型

建立進口機床產品風險管理模型，首先根據(jù)風險評估指標體系，選取產品類型、產地、生產商、進口商和產品名稱作為進口機床產品的特征屬性；再利用樸素貝葉斯分類算法，對進口機床產品進行量化風險評估，得出進口機床產品的風險等級并匹配合適的檢驗監(jiān)管資源；最后根據(jù)檢驗結果和風險優(yōu)先系數(shù)修正產品風險等級。

利用樸素貝葉斯分類算法對進口機床產品進行正向評估，這個過程主要分為三個階段：

（1）準備工作階段

這個階段的主要工作是確定待分類項的特征屬性并進行適當劃分，形成訓練樣本集。這一階段的輸入是所有待分類數(shù)據(jù)，輸出是特征屬性和訓練樣本。由前文建立的風險評估指標體系可知，一個進口機床產品的風險特征屬性可劃分為x={a1,a2,a3,a4,a5}，其中：a1代表產品類型；a2代表產地；a3代表生產商；a4代表進口商；a5代表產品名稱。類別集合為對應的五個風險等級C={y1,y 2,y 3,y 4,y 5}，其中：y1代表高風險；y2代表中高風險；y3代表中風險；y4代表中低風險；y5代表低風險；

總共有N條歷史數(shù)據(jù)，統(tǒng)計得出N條歷史數(shù)據(jù)中y1等級數(shù)據(jù)共有n1條、y1等級數(shù)據(jù)共有n2條、y3等級數(shù)據(jù)共有n3條、y4等級數(shù)據(jù)共有n4條、y5等級數(shù)據(jù)共有n5條。

（2）分類器訓練階段

這個階段的任務就是生成分類器，主要工作是計算每個類別在訓練樣本中的出現(xiàn)頻率及每個特征屬性劃分對每個類別的條件概率估計，并記錄結果。其輸入是特征屬性和訓練樣本，輸出是分類器。

由第一個階段統(tǒng)計數(shù)據(jù)可計算各個風險等級出現(xiàn)的概率如式1：

再統(tǒng)計各個屬性中各個等級出現(xiàn)的概率。假設在最終結果是yi(i=1,2,3,4,5)等級下，aj(j=1,2,3,4,5)出現(xiàn)不同風險等級的次數(shù)為（level=低,中低,中,中高,高），那么aj在yi的前提下，出現(xiàn)等級為level的概率如式2：

（2）應用階段

這個階段的任務是使用分類器對待分類項進行分類，其輸入是分類器和待分類項，輸出是待分類項與類別的映射關系。

當給出一個產品x={a1,a2,a3,a4,a5}屬性時，根據(jù)分類器對待分類項進行分類，即：

根據(jù)最終的計算結果，得出進口機床產品的初步風險等級，進而匹配合適的檢驗監(jiān)管資源，分配相應的檢驗項目。

檢驗項目依據(jù)《SNT 1631.2-2005進出口機床產品檢驗規(guī)程第二部分：數(shù)控機床》[8]。在實際檢驗檢疫過程中，考慮到進口機床產品檢驗激增的業(yè)務量和相對缺乏的人力資源，主要運用抽樣檢驗方法。各風險等級設置的抽檢率分別為：高風險100%，中高風險50%，中風險20%，中低風險10%，低風險5%。

由樸素貝葉斯分類算法得出進口機床產品的綜合風險等級，再匹配相應的檢驗資源和檢驗項目，進一步進行檢驗。根據(jù)最終的檢驗結果，利用風險優(yōu)先系數(shù)進行逆向反饋，風險優(yōu)先系數(shù)值越大，代表危害性越大，這將使得風險評估結果更加客觀。

2.3 風險預警

在進口機床產品檢驗過程中，會記錄不合格產品的數(shù)目，對不合格總數(shù)進行統(tǒng)計。對N年內檢測項目不合格數(shù)目統(tǒng)計發(fā)出預警，初始默認時間年限為三年，不合格率超過30%。

在進口機床產品檢驗過程中，記錄嚴重問題次數(shù)，對嚴重問題次數(shù)進行統(tǒng)計，對于N年內存在高風險問題數(shù)目統(tǒng)計并發(fā)出預警，初始默認時間年限為三年，次數(shù)超過10次。

3 進口機床產品風險管理系統(tǒng)設計

3.1 系統(tǒng)功能設計

系統(tǒng)主要實現(xiàn)了進口機床產品基本信息庫管理、檢驗管理、檢驗項目維護和風險管理四個功能。如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)功能框圖

3.2 軟件模塊化設計與實現(xiàn)

系統(tǒng)由三個模塊構成：

（1）基本信息庫管理模塊

信息錄入模塊分為產品庫和進口商庫，主要對產品的基本信息進行備案，基本信息包含產品名稱、出廠編號、所屬類別、產地、出口商、生產商。該模塊除了保證對數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等一般處理要求外，還要求能將數(shù)據(jù)導出到EXCEL文件，方便進行辦公化的統(tǒng)計和數(shù)據(jù)分析，以及打印所需數(shù)據(jù)單。程序設計的主要流程圖如3所示。

圖3 基本信息庫導出程序流程圖

（2）檢驗管理模塊

檢驗管理模塊分為檢驗登記和檢驗查詢。檢驗登記子模塊主要識別待檢產品的風險等級，匹配相應的檢驗項目進行檢驗，并記錄檢驗結果。檢驗登記子模塊程序設計流程圖如圖4所示。

具體檢驗登記流程：選擇待檢產品名稱，系統(tǒng)會根據(jù)樸素貝葉斯風險評估模型自動給出產品的風險等級并匹配預先設置的相應檢驗資源；輸入待檢數(shù)量，系統(tǒng)根據(jù)預先設置的抽樣檢查標準給出抽樣檢查數(shù)量。檢驗檢疫工作人員根據(jù)系統(tǒng)給出的檢驗項目和抽樣數(shù)量進行抽樣檢驗，并記錄結果。

圖4 檢驗登記程序設計流程圖

若檢驗結果合格點擊提交保存數(shù)據(jù)庫，若檢驗不合格則自動彈出不合格檢驗登記界面。檢驗檢疫人員根據(jù)檢驗結果，輸入不合格數(shù)量，選擇問題類型以及處理方案，每一個問題類型，系統(tǒng)都會根據(jù)專家知識庫給出該問題的風險優(yōu)先系數(shù)，檢驗檢疫人員可以據(jù)此選擇合適的處理方案。檢驗檢疫人員也可以根據(jù)實際情況自行填寫，記錄問題并上報。當風險優(yōu)先系數(shù)大于60時，說明存在高風險，檢驗登記頁面“是否存在高風險”選項將自動勾選。此模塊程序設計流程圖如圖5所示。

圖5 不合格檢驗登記程序設計流程圖

（3）風險管理模塊

風險管理模塊分為風險評估與風險預警。風險評估包括專家?guī)炀S護、風險項初始等級維護、已備案產品信息風險評估及問題模式風險評估等。

專家?guī)炀S護與風險項初始等級維護主要是為了后期的各項評估鋪墊基礎。專家?guī)炀S護，是對整個系統(tǒng)專家?guī)靸葘＜倚畔⒓皺嘀剡M行維護，專家權重分配總和為1，提交時系統(tǒng)后臺自動進行判斷，若總和不為1，可返回修改或放棄更新。

風險項初始等級維護，是依托于專家知識庫進行專業(yè)判斷，是產品風險初步識別的基礎。

本案產品信息風險評估是對產品進行正向評估，根據(jù)已有信息給出產品風險等級，產品風險評估程序設計流程如圖6所示。

圖6 產品風險評估程序流程圖

問題模式風險評估，是風險預警的基礎，也是根據(jù)產品具體檢驗情況修正產品風險等級的基礎。問題模式風險的評估將說明該問題的嚴重程度，為決策提供重要幫助。根據(jù)前期理論基礎，該模塊程序流程如圖7所示。

風險預警是通過數(shù)據(jù)統(tǒng)計來對產品質量進行分析并發(fā)出預警，通過設置時間段與閾值即可發(fā)現(xiàn)該時間段內存在較多、較大問題的產品。該部分程序流程圖主要如圖8所示。

圖7 問題模式評估程序流程圖

圖8 風險預警程序流程圖

4 系統(tǒng)測試與分析

4.1 系統(tǒng)測試用例

系統(tǒng)根據(jù)已明確的功能需求分析，采用邊界值分析法（黑盒測試法）[9]進行測試。主要實現(xiàn)的功能如下：

基本信息庫管理模塊：產品信息庫管理（產品信息錄入、條件查詢、增刪改維護）；進口商信息庫管理（進口商信息錄入、條件查詢、增刪改維護）。

檢驗管理模塊：檢驗登記（名稱輸入自動聯(lián)想、產品信息匹配、檢驗項匹配、抽樣數(shù)量計算、檢驗結果登記、不合格項詳細登記、不合格項關聯(lián)RPN顯示、新增不合格項）；檢驗查詢（條件查詢、EXCEL導出、詳細信息查看）。

風險管理模塊：風險評估（風險項初始等級設置、產品綜合風險等級評估、風險等級查詢、風險等級修改、專家評定、故障問題維護、故障問題評估查詢、風險優(yōu)先系數(shù)排序、專家?guī)炀S護）；風險預警（不合格系數(shù)預警、嚴重問題次數(shù)預警）。

4.2 子功能測試

子功能測試情況如下：

（1）基本信息庫管理模塊測試

測試產品信息庫的管理及查詢功能如圖9所示。

（2）檢驗管理模塊測試

對檢驗結果進行登記，包括檢驗合格與檢驗不合格，檢驗不合格需要詳細登記不合格信息，如圖10所示。

圖9 產品信息庫管理測試圖

圖10 不合格檢驗登記測試圖

圖11 產品風險等級評估測試圖

（3）風險管理測試

已備案產品綜合風險等級評估測試如圖11所示。

4.3 測試結果

在功能上，系統(tǒng)正確的實現(xiàn)基本信息庫管理功能、風險管理功能、檢驗管理功能等所有的預期需要實現(xiàn)的功能；在易用性上，操作簡便、交互友好、試圖清晰，達到易用性要求。

5 結束語

該設計分析了傳統(tǒng)進口機床檢驗監(jiān)管模式及其目前存在的問題，并提出了解決方案，重點強調引入風險管理機制的重要性。利用樸素貝葉斯分類算法和風險優(yōu)先系數(shù)（RPN）理論，建立了包含定性分析和定量分析的風險評估模型。最后，根據(jù)以上研究，利用Visual Studio和SQL Server2008作為開發(fā)工具和后臺數(shù)據(jù)庫，開發(fā)進口機床檢驗監(jiān)管風險評估系統(tǒng)，實現(xiàn)了基本信息庫管理、風險管理和檢驗管理功能，大大地提高檢驗檢疫工作的效率。

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Software Design of Supervision and Risk Assessment System for Imported Machine Tool

Huo Yang1,Zhou Teng2,Qi Caiyun2,Jiang Bing2
(1.Changzhou Entry-Exit Insepection and Quarantine Bureau,Changzhou 213022,China；2.Department of Internet of Things Engineering,Hohai University,Changzhou 213022,China)

Machine tool products are the main import commodities in our country.It's impossible to match the regulatory resources in a timely and reasonable manner due to the lack of supervision and risk management mechanism for imported machine tools.To solve the problem,the risk assessment model and the risk early warning mechanism are designed based on Naive Bayesian classification algorithm and the risk priority number(RPN);then the supervision and risk assessment system for imported machine tools is developed using C#and the system is tested in function and usability.The software realized the function of basic information database management,risk management and inspection management of imported machine tools,which can greatly improve the efficiency of inspection and quarantine work.

Import machine tools;Risk management;Bayesian algorithm;Risk priority number;Software development

10.3969/j.issn.1002-2279.2017.05.013

TP311

A

1002-2279-（2017）05-0047-06

霍楊（1987—），女，黑龍江綏化市人，科員，主研方向：機電一體化與嵌入式。

周騰（1993—），男，湖北省黃岡市人，碩士研究生，主研方向：智能信息處理。

江冰（1960—），女，江蘇省常州市人，教授，碩士研究生導師，主研方向：現(xiàn)代通信技術，智能信息處理。