CN113157824B - 基于本体的质量管理方法及应用 - Google Patents

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Abstract

为了解决现有技术的问题，本发明提出了一种基于本体的质量管理方法及应用，采用全面质量管理，对所述质量管理的主体进行需求分析；根据所述质量管理的主体的需求，对所述需求进行模块化设计，获得质量管理方法模型；根据所述质量管理的主体的需求与所述质量管理方法模型，将人员执业资格、岗位责任管理因素与质量管理行为进行关联，得到待管理概念合集及概念间相互关系；构建所述质量管理的主体的本体，将所述概念合集、所述概念间相互关系以及数据属性、实例添加至所述本体当中，验证所述本体推理出的知识框架。本发明丰富了目前通用的建筑工程检测质量监测监管平台的内容，可避免大量低效率的重复劳动，更为直观地进行量化和管理。

Description

基于本体的质量管理方法及应用
技术领域
本发明涉及质量检测技术领域，特别涉及一种基于本体的质量管理方法及应用。
背景技术
本体(Ontology)是一个源于哲学的概念,指的是对客观存在物的解释和说明,即“存在论”。近年来,本体成为人工智能、语义网和知识工程等诸多领域的研究热点并得到了迅速发展。本体可以实现某种程度的知识共享和重用，在信息互操作、知识理解和信息集成等领域具有很大的应用前景，对于具有一定重复性工作的涉及检测业务的相关机构来说，在本体理论的帮助下构建检测质量管理系统，有助于减少人力投入，对于机构开拓新的检测项目也可以减少入门难度。
目前，通过检索现有文献，发现国内学者针对建筑工程检测领域方面的研究大多是从检测机构整体的管理质量体系，实验室质量管理仅是其中的一个组成部分，缺乏更加详细、全面的实验室质量管理相关研究，实验室作为建筑工程检测机构的核心组成部分，管理内容繁杂，涉及面广，包括人员管理、仪器设备计量校准管理、仪器设备操作规程管理、样品管理、危险化学药品管理、耗材管理、试验操作规程管理、实验环境管理、实验室内外评审管理等。由于建筑工程领域检测机构繁多，实验室质量管理难以量化，能力参差不齐，如果可以对实验室所涉及的质量管理体系进行系统化、量化管理，将减轻建筑工程检测机构对实验室管理的负担，更好地保证建筑工程检测数据的客观性、真实性和公正性。
具体的，现我国常用的建筑工程检测质量管理系统或平台普遍包括了人员及实验室检测资质及检测参数管理，而设施和环境、设备、计量溯源下及外部提供的产品和服务的相关管理未列入管理系统当中，仍旧依靠检测机构内部管控，造成部分检测机构由于人员投入不足或管理体系难以量化执行导致管理的细节把控不到位，容易出现设施和环境不达标，仪器设备计量管理混乱，耗材及危险化学品管理不到位等诸多问题。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提出了一种基于本体的质量管理方法及应用，能够有效解决上述技术问题。
本发明解决上述技术问题所采取的技术方案是：
一种基于本体的质量管理方法，包括：
采用全面质量管理，对所述质量管理的主体进行需求分析；
根据所述质量管理的主体的需求，对所述需求进行模块化设计，获得质量管理方法模型；
根据所述质量管理的主体的需求与所述质量管理方法模型，将人员执业资格、岗位责任管理因素与质量管理行为进行关联，得到待管理概念合集及概念间相互关系；
构建所述质量管理的主体的本体，将所述概念合集、所述概念间相互关系以及数据属性、实例添加至所述本体当中，验证所述本体推理出的知识框架。
所述“对所述质量管理的主体进行需求分析”，包括：
通过指导文件，基于IntelliJ IDEA的开发环境，采用Java编程语言，应用MySQL数据库管理系统，对所述质量管理的主体进行需求分析。
所述“对所述需求进行模块化设计，获得质量管理方法模型”，包括：
将保存用户的建模步骤，并允许用户根据样品的出入库序号来获取详细步骤信息，从而让用户随时能够重新计算、分析、评定样品的成果和项目的合理性，并自动保存和备份相关数据；
以所述质量管理的主体为单位，从样品进入检测机构开始，对样品信息、送检方信息进行记录，并将检测报告作为核心类极性记录。
所述“质量管理方法模型”，包括：Ontology＝{A_C,A_H,A_R,A_I,A_A}；
其中，A_C表示所述质量管理的主体的概念合集；
A_H表示所述质量管理的主体的知识概念或实例间关系属性合集；
A_R表示本体中特定的函数集合；
A_I表示所述质量管理的主体的实例合集；
A_A表示公理集合。
所述“根据所述质量管理的主体的需求与所述质量管理方法模型，将人员执业资格、岗位责任管理因素与质量管理行为进行关联，得到待管理概念合集及概念间相互关系”，包括：
运用七步法，采取自上而下法建立类及其层级化的分类模型；
在完成所述类及其层级分类模型的框架构建之后，定义各种类的属性，得到定义后的类。
所述“定义各种类的属性，得到定义后的类”，包括：
在所述定义后的类中，包括：样品信息、委托信息、“检测方法、原始记录以及检测报告；
所述样品信息及所述委托信息的内容由送检方填写的信息构成；
所述检测方法的实例由相应的标准文献中获取；
所述原始记录的实例由检测人员在完成样品检测之后进行添加；
所述检测报告的实例由所述样品信息及所述委托信息、所述检测方法、所述原始记录的实例共同构成。
如上所述的基于本体的质量管理方法在建筑工程检测实验室质量管理方向上的应用。
如上所述的应用，包括：所述建筑工程检测实验室质量管理对混凝土强度检验评定的管理步骤：
对混凝土样品采用数理统计方法中的正态分布的对称分布来评定所述混凝土样品的强度的合格性；
制定推理规则，并基于Protégé中利用推理机得出所述建筑工程检测实验室管理的知识图谱，确定所述混凝土是否合格。
所述“制定推理规则，并基于Protégé中利用推理机得出所述建筑工程检测实验室管理的知识图谱，确定所述混凝土是否合格”，包括：
所述混凝土的样品的强度应符合：
Figure BDA0003039172400000041
Figure BDA0003039172400000042
Figure BDA0003039172400000043
——同一检验批混凝土立方体抗压强度的平均值；
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值；
fcu,min——同一检验批混凝土立方体抗压强度的最小值；
fcu,i——第i组混凝土立方体抗压强度代表值，i＝1，2，3……；
根据上述公式对
Figure BDA0003039172400000044
和fcu,min的要求定义判定规则；
规则1定义x,y,z变量，变量x属于混凝土抗压强度检测类，变量y为混凝土立方体抗压强度平均值
Figure BDA0003039172400000045
变量z为
Figure BDA0003039172400000046
如果
Figure BDA0003039172400000047
则判定为得出结论合格；
在所述规则2中定义x,y,z变量，如果
Figure BDA0003039172400000048
Figure BDA0003039172400000049
得出结论不合格；
在规则3中，定义x属于混凝土抗压强度类，变量y为同一检验批混凝土立方体抗压强度的最小值，变量z为
Figure BDA00030391724000000410
如果得
Figure BDA00030391724000000411
Figure BDA00030391724000000412
则判定为得出结论合格；
在规则4中定义x,y,z变量，如
Figure BDA00030391724000000413
则得出结论不合格；
只有当推理结果为同时为合格时，可将所述混凝土评定为合格。
本发明至少包含以下有益效果：
本发明采用实验室管理系统丰富了目前通用的建筑工程检测质量监测监管平台的内容。随着国家对于可持续性发展的进一步深化，无纸化办公概念已逐渐成为未来趋势，利用现代化、信息化建设进行检测实验室的质量体系管理，将成为未来实验室的主要管理手段，辅以不同人员相应的权限设置和人员认证，可大大增强了管理系统的安全性、保密性，且利用信息化管理系统进行检测质量体系管理的过程中，可避免大量低效率的重复劳动，串联管理中的各个环节，更为直观地进行量化和管理。
附图说明
图1是本发明的流程框图；
图2是本发明所述方法的BPR分析图；
图3是本发明所述方法的IPO图；
图4是具体实施本发明所述方法时的实验室管理系统主界面；
图5是本发明所述方法中关于检测报告获取的流程图；
图6是执行推理机前的概念表示图；
图7是执行推理机后的概念表示图；
图8是具体操作时的本体构建要素图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步的说明。
建筑工程检测机构应采用全面质量管理(Total quality management,简称TQM)，即一个组织以质量为核心，以全员参与为基础，通过让客户满意以及全员和社会收益而达到长期成功的管理途径。对于建筑工程检测机构，质量应包括检测能力、数据准确性、检测过程控制、检测人员基本素质、缩短运维周期、降低成本和提高效益。目前国内采用的建设工程质量检测管理信息系统侧重于对检测数据的上传监管及检测报告管理，可覆盖大部分企业生产经营所需，但仍缺少部分质量管理体系相关功能模块。
(1)建筑工程检测的现状研究
根据现有建筑工程检测现状进行相关理论的概述，以质量控制体系为指导，以《ISO/IEC 17025：2017检测和校准实验室能力的通用要求》为依据，构建了建筑工程检测质量管理系统系，并确定管理方法。
(2)建筑工程检测质量管理系统需求与管理体系分析
1)对建筑工程检测实验室运行现状进行分析，确定检测实验室管理需求；
2)对现有建筑工程检测实验室质量管理体系进行研究与分析，确定适用范围及存在问题。
如图1～8，一种基于本体的质量管理方法，包括：
步骤1：需求分析：建筑工程检测机构应采用全面质量管理(Total qualitymanagement,简称TQM)，即一个组织以质量为核心，以全员参与为基你础，通过让客户满意以及全员和社会收益而达到长期成功的管理途径。对于建筑工程检测机构，质量应包括检测能力、数据准确性、检测过程控制、检测人员基本素质、缩短运维周期、降低成本和提高效益,通过对《ISO17025：2017检测及校准实验室能力通用要求》、中国计量认证(CMA)要求、中国合格评定国家认可委员会检测和校准实验室能力认可准则等规范条文进行研究抽取并走访建筑工程检测领域专家学者，了解当前领域的需求，从而进行整理并获取确立概念的定义及其相互关系。
步骤2：框架设计：当确定了本体构建需求与目的并限定其范围后，本体构建过程中涉及的主要问题为语言及构建方法的选取，本发明选择采用七步法为构建方法，以protégé为构建工具，该工具可对相关概念进行模块化设计，便于将抽取后的知识更为直观的进行表达。
步骤3：概念获取及关系标注：该阶段为详细设计阶段，是该本体构建的核心要点，根据检测实验室管理需求与质量管理体系程序设计建筑工程检测实验室质量管理系统模型，包括对实验室的人员管理进行分析，将人员执业资格、岗位责任管理等因素与检测行为进行关联，量化对实验室内外评审准则，方便实验室直观地进行内部评审自查及外部评审审查，并借助专家学者明确概念间关系，绘制出流程图。
步骤4：本体表示：利用protégé工具构建建筑工程检测实验室信息化质量管理系统本体，将前步抽取的概念合集及概念间相互关系、数据属性、实例等添加至本体当中，添加完成后进行查询检查，验证本体所推理出的知识框架。
所述步骤1包括：
由于建筑工程检测研究文献众多，选取文献时应该秉承适用性和权威性原则，遂选取的知识文献主要有：《ISO17025：2017检测及校准实验室能力通用要求》、中国计量认证(CMA)要求、中国合格评定国家认可委员会检测和校准实验室能力认可准则及引用的相关规范。基于IntelliJ IDEA的开发环境，采用Java编程语言，应用MySQL数据库管理系统，允许联机实时处理。用户管理系统允许实验室管理员授予和约束对数据的访问，以保证项目数据的安全性。基础模块管理项目合作伙伴的数据、项目数据和实验室数据。
所述步骤2具体包括：
该本体的构建，是为了使建筑工程检测领域的从业人员在检测和管理过程中，更加便捷地获取所需信息，行驶检测行为，综上，实验室工作人员可以实现自行录入样品建模的详细步骤，如设备的使用、标准物质的选择和用量等。系统将保存用户的建模步骤，并允许用户根据样品的出入库序号来获取详细步骤信息，从而让用户随时能够重新计算、分析、评定样品的成果和项目的合理性。与此同时，信息化管理系统可自动保存和备份各类相关数据,向检测人员报告数据真伪,提升实验室检测工作的透明性，提高建筑工程检测实验室的监管力度,为客户提供真实有效的质量信息。
本体的构建应以建筑工程检测实验室为单位，从样品进入检测机构开始，需要对样品信息、送检方信息进行记录，针对样品选取适当的检测方法，在检测过程中，如实地将检测环境、设备、数据、人员记录成为原始记录，最终根据原始记录形成检测报告，综上，将这一过程得到作为类的基本概念为：样品信息、检测方法、原始记录、委托信息、检测报告。其中，检测报告为最核心的类，检测报告将包含有其他类的相关信息，需要对其数据属性和概念属性进行详细定义。
所述步骤3具体包括：
本项目将在基于本体理论以及目前国内通用的建筑工程检测质量监测和监管平台之上，运用七步法，并结合《ISO/IEC 17025：2017检测和校准实验室能力的通用要求》内容，采取自上而下法建立类及其层级化的分类模型，即先定义建筑工程检测领域中最上层概念合集，再逐步细化概念。
表3-1
类 类的定义
样品信息 检测样品的相关信息，如型号规格等
检测方法 该样品标准要求的试验方法
原始记录 样品检测后得到的原始数据记录
委托信息 委托送检单位相关信息
检测报告 综合数据及相关信息形成的检测报告
在完成类及其层级分类模型的框架构建之后，紧接着需要定义类的属性。由于知识的拓展速度是非常快的，类的数据属性及对象应允许继续拓展补充。对象属性可建立两个类之间的关系。
表3-2数据属性
Figure BDA0003039172400000081
Figure BDA0003039172400000091
表3-3对象属性
Figure BDA0003039172400000092
在以上定义的类中，“样品信息”及“委托信息”内容主要由送检方填写的信息构成，“检测方法”的实例主要由相关标准文献中获取，“原始记录”的实例由检测人员在完成样品检测之后进行添加，而上述类的实例共同构成“检测报告”的实例。
所述步骤4具体包括：
本文以混凝土强度检验评定为例，对所取样品采用数理统计方法中正态分布N(∑x/n,σ)，即(μ,σ2)的对称分布来评定混凝土强度的合格性。其强度应符合：
Figure BDA0003039172400000093
Figure BDA0003039172400000094
Figure BDA0003039172400000095
——同一检验批混凝土立方体抗压强度的平均值；
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值；
fcu,min——同一检验批混凝土立方体抗压强度的最小值；
fcu,i——第i组混凝土立方体抗压强度代表值
利用SWRL语言制定符合要求的推理规则，并基于Protégé中利用推理机得出建筑工程检测实验室管理知识图谱的相关信息。在Protégé中，推理可理解为利用本体推理工具和现有知识获取结论的，且所获得的结论应满足知识图谱中的概念关系。
具体实施例：以某地建筑工程检测实验室为例，构建可行的质量管理系统。
结合监管部门和客户对检测机构的要求，分析检测实验室日常管理需求，确定实验室质量管理方针与目标，建立质量管理体系程序。根据检测实验室管理需求与质量管理体系程序设计建筑工程检测实验室质量管理系统模型，包括：
对实验室的人员管理进行分析，将人员执业资格、岗位责任管理等因素与检测行为进行关联；
将仪器设备的计量与校准管理相关工作纳入信息化管理，确保仪器设备的精度和使用工时能力可满足检测需求；
将样品、耗材、危险化学药品、标准物质的出入库进行管理，明确上述物质的位置、用量及验收记录。
对检测方法进行可量化的标准管理，减少无关变量；
环境进行监测，确保实验室环境条件可满足检测要求
量化对实验室内外评审准则，方便实验室直观地进行内部评审自查及外部评审审查。
(3)基于本体理论构建建筑工程检测质量管理系统
本体(Ontology)被广泛认可的定义为“共享概念模型的明确形式化规范说明”，在信息互操作、知识理解和信息集成等领域具有很大的应用前景,它的研究成果对建筑工程检测质量管理信息化建设也会产生一定的指导意义。
本体原本是哲学概念，本体以概念层次(分类法)、概念之间的相互关系和公理的形式对信息和知识进行建模，通过公理、概念及其层次结构和关系，定义了语义-概念的意义。随着科学技术的发展，本体逐渐发展为以准确规范模式的共享概念模型，是领域概念间层次的结构化说明，根据本体理论，包括：概念类、关系属性、函数、公理以及实例。
在建筑工程检测中往往有许多种繁杂的结论判断，需要人为进行计算和判定。在建筑工程领域，混凝土是应用最为广，用量最大的建筑材料，其材料强度直接影响建筑物的质量，在一个建筑工程项目中，往往有上万方立方米的混凝土，按照《混凝土强度检验评定标准GB/T 50107-2010》的规定，连浇筑超过1000m3时，每200m3需进行至少一次取样检测，对于一个建设工程项目，会有几十上百组混凝土检测试样需要进行检测及结论判定，而建筑工程检测机构可能需要同时对不同的建筑工程项目进行检测，重复工作强度较大。
本发明以混凝土强度检验评定为例，对所取样品采用数理统计方法中正态分布N(∑x/n,σ)，即(μ,σ2)的对称分布来评定混凝土强度的合格性,其强度应符合：
Figure BDA0003039172400000111
Figure BDA0003039172400000112
Figure BDA0003039172400000113
——同一检验批混凝土立方体抗压强度的平均值；
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值；
fcu,min——同一检验批混凝土立方体抗压强度的最小值；
fcu,i——第i组混凝土立方体抗压强度代表值
利用SWRL语言制定符合要求的推理规则，并基于Protégé中利用推理机得出建筑工程检测实验室管理知识图谱的相关信息。在Protégé中，推理可理解为利用本体推理工具和现有知识获取结论的，且所获得的结论应满足知识图谱中的概念关系。根据上述公式对
Figure BDA0003039172400000114
和fcu,min的要求定义判定规则；
其中规则1定义x,y,z变量，变量x属于混凝土抗压强度检测类，变量y为混凝土立方体抗压强度平均值
Figure BDA0003039172400000115
变量z为
Figure BDA0003039172400000116
Figure BDA0003039172400000117
如果
Figure BDA0003039172400000118
则判定为得出结论合格；
在规则2中定义x,y,z变量，如果
Figure BDA0003039172400000121
得出结论不合格；
在规则3中，定义x属于混凝土抗压强度类，变量y为同一检验批混凝土立方体抗压强度的最小值，变量z为
Figure BDA0003039172400000122
如果得
Figure BDA0003039172400000123
Figure BDA0003039172400000124
则判定为得出结论合格；
在规则4中定义x,y,z变量，如
Figure BDA0003039172400000125
则得出结论不合格；
需要注意的是：只有当推理结果同时为合格时，可将该批混凝土评定为合格。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (1)

1.一种基于本体的质量管理方法在建筑工程检测实验室质量管理方向上的应用，其特征在于：包括，所述建筑工程检测实验室质量管理对混凝土强度检验评定的管理步骤，具体包括以下步骤：
对混凝土样品采用数理统计方法中的正态分布的对称分布来评定所述混凝土样品的强度的合格性；
制定推理规则，并基于Protégé中利用推理机得出所述建筑工程检测实验室管理的知识图谱，确定所述混凝土是否合格；
所述“制定推理规则，并基于Protégé中利用推理机得出所述建筑工程检测实验室管理的知识图谱，确定所述混凝土是否合格”，包括：
所述混凝土的样品的强度应符合：
Figure FDA0003765214100000011
Figure FDA0003765214100000012
Figure FDA0003765214100000013
——同一检验批混凝土立方体抗压强度的平均值；
fcu,k——混凝土立方体抗压强度标准值；
fcu,min——同一检验批混凝土立方体抗压强度的最小值；
fcu,i——第i组混凝土立方体抗压强度代表值，i＝1，2，3……；
根据上述公式对
Figure FDA0003765214100000014
和fcu,min的要求定义判定规则；
规则1定义x,y,z变量，变量x属于混凝土抗压强度检测类，变量y为混凝土立方体抗压强度平均值
Figure FDA0003765214100000015
变量z为
Figure FDA0003765214100000016
如果
Figure FDA0003765214100000021
则判定为得出结论合格；
在所述规则2中定义x,y,z变量，如果
Figure FDA0003765214100000022
得出结论不合格；
在规则3中，定义x属于混凝土抗压强度类，变量y为同一检验批混凝土立方体抗压强度的最小值，变量z为
Figure FDA0003765214100000023
如果得
Figure FDA0003765214100000024
Figure FDA0003765214100000025
则判定为得出结论合格；
在规则4中定义x,y,z变量，如
Figure FDA0003765214100000026
则得出结论不合格；
只有当推理结果为同时为合格时，可将所述混凝土评定为合格；
所述基于本体的质量管理方法，包括：
采用全面质量管理，对所述质量管理的主体进行需求分析；
根据所述质量管理的主体的需求，对所述需求进行模块化设计，获得质量管理方法模型；
根据所述质量管理的主体的需求与所述质量管理方法模型，将人员执业资格、岗位责任管理因素与质量管理行为进行关联，得到待管理概念合集及概念间相互关系；
构建所述质量管理的主体的本体，将所述概念合集、所述概念间相互关系以及数据属性、实例添加至所述本体当中，验证所述本体推理出的知识框架；
所述“对所述质量管理的主体进行需求分析”，包括：
通过指导文件，基于IntelliJ IDEA的开发环境，采用Java编程语言，应用MySQL数据库管理系统，对所述质量管理的主体进行需求分析；
所述“对所述需求进行模块化设计，获得质量管理方法模型”，包括：
将保存用户的建模步骤，并允许用户根据样品的出入库序号来获取详细步骤信息，从而让用户随时能够重新计算、分析、评定样品的成果和项目的合理性，并自动保存和备份相关数据；
以所述质量管理的主体为单位，从样品进入检测机构开始，对样品信息、送检方信息进行记录，并将检测报告作为核心类极性记录；
所述的“质量管理方法模型”，包括：
Ontology＝{A_C,A_H,A_R,A_I,A_A}；
其中，A_C表示所述质量管理的主体的概念合集；
A_H表示所述质量管理的主体的知识概念或实例间关系属性合集；
A_R表示本体中特定的函数集合；
A_I表示所述质量管理的主体的实例合集；
A_A表示公理集合；
所述“根据所述质量管理的主体的需求与所述质量管理方法模型，将人员执业资格、岗位责任管理因素与质量管理行为进行关联，得到待管理概念合集及概念间相互关系”，包括：
运用七步法，采取自上而下法建立类及其层级化的分类模型；
在完成所述类及其层级分类模型的框架构建之后，定义各种类的属性，得到定义后的类；
所述“定义各种类的属性，得到定义后的类”，包括：
在所述定义后的类中，包括：样品信息、委托信息、“检测方法、原始记录以及检测报告；
所述样品信息及所述委托信息的内容由送检方填写的信息构成；
所述检测方法的实例由相应的标准文献中获取；
所述原始记录的实例由检测人员在完成样品检测之后进行添加；
所述检测报告的实例由所述样品信息及所述委托信息、所述检测方法、所述原始记录的实例共同构成。
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