进口机床检验监管风险评估系统软件设计

霍 杨 ，周 腾 ，齐彩云 ，江 冰

（1.常州出入境检验检疫局，常州 210022；2.河海大学物联网工程学院，常州 213022）

进口机床检验监管风险评估系统软件设计

霍 杨1，周 腾2，齐彩云2，江 冰2

（1.常州出入境检验检疫局，常州 210022；2.河海大学物联网工程学院，常州 213022）

机床是我国重要的进口商品，由于缺乏对进口机床产品的风险管理机制，导致无法及时合理的匹配监管资源。针对这一问题，基于朴素贝叶斯分类算法和风险优先系数（RPN）理论，建立了风险评估模型及设计了风险预警机制；然后运用C#开发了进口机床检验监管风险评估系统，并对软件的功能性和易用性进行了测试。软件实现了进口机床基本信息库管理、风险管理和检验管理功能，能够大幅度提高检验检疫工作的效率。

进口机床；风险管理；贝叶斯算法；风险优先系数；软件开发

1 引言

机床是我国重要的进口商品，然而目前进口机床检验监管受到一线检验监管人员数量、业务能力、工作时间等诸多影响因素的限制，无法及时做到风险预警，降低风险发生的可能性，并合理匹配检验资源和选择预案[1-2]。伴随着贸易量特别是进口量的不断增长，检验检疫人力资源的增长速度已经远远落后于检验检疫业务量的增长[3]。因此急需有一套完善的风险评估系统和风险预警机制。

现有的进口机床产品检验监管模式无法再适应当下的经济发展要求，改革势在必行。该设计分析进口销售用机床类产品检验监管重要因素，分离各类风险因素的特点和性质，对其实施规范化和量化，得出主要影响产品检验风险的变量参数，建立风险评估指标体系；应用贝叶斯定理[4-5]计算影响进口销售用机床类产品检验风险的各要素的相对权重，明确各类要素的风险状态。基于风险评估体系，运用C#编写进口机床检验监管风险评估系统，包括前端程序和后台数据库的建立与实现，系统主要包括基本信息库模块、检验管理模块、风险评估和预警模块等。最后对软件进行测试，包括各个功能模块的模块测试、集成测试等，确保系统达到设计要求。

2 进口机床产品风险管理体系

2.1 风险评估指标体系

风险管理过程包括风险识别、风险分析、风险评价、风险处置[6]。第一步是风险识别工作，指对潜在的风险加以判断、归类和对风险性质进行鉴定的过程。第二步是利用概率统计理论，预测风险发生的概率和损失程度。第三步是评估发生风险的可能性及其危害程度。最后一步风险处置是判断并确定风险等级，提出处置方案。该模型搭建参考国际标准《ISO 31000—风险管理原则与实施指南》[7]。ISO 31000提出的风险管理基本原则与流程如图1所示。

风险识别，首先应分析各类进口机床产品的产品特性、生产商、进口方式及贸易形式等方面，确定各类产品在检验监管过程中存在的主要风险项，然后分离各风险项的性质和特点，并对其实施规范化及量化，建立风险评估指标体系。

图1 ISO31000风险管理基本原则与流程

2.2 风险评估模型

建立进口机床产品风险管理模型，首先根据风险评估指标体系，选取产品类型、产地、生产商、进口商和产品名称作为进口机床产品的特征属性；再利用朴素贝叶斯分类算法，对进口机床产品进行量化风险评估，得出进口机床产品的风险等级并匹配合适的检验监管资源；最后根据检验结果和风险优先系数修正产品风险等级。

利用朴素贝叶斯分类算法对进口机床产品进行正向评估，这个过程主要分为三个阶段：

（1）准备工作阶段

这个阶段的主要工作是确定待分类项的特征属性并进行适当划分，形成训练样本集。这一阶段的输入是所有待分类数据，输出是特征属性和训练样本。由前文建立的风险评估指标体系可知，一个进口机床产品的风险特征属性可划分为x={a1,a2,a3,a4,a5}，其中：a1代表产品类型；a2代表产地；a3代表生产商；a4代表进口商；a5代表产品名称。类别集合为对应的五个风险等级C={y1,y 2,y 3,y 4,y 5}，其中：y1代表高风险；y2代表中高风险；y3代表中风险；y4代表中低风险；y5代表低风险；

总共有N条历史数据，统计得出N条历史数据中y1等级数据共有n1条、y1等级数据共有n2条、y3等级数据共有n3条、y4等级数据共有n4条、y5等级数据共有n5条。

（2）分类器训练阶段

这个阶段的任务就是生成分类器，主要工作是计算每个类别在训练样本中的出现频率及每个特征属性划分对每个类别的条件概率估计，并记录结果。其输入是特征属性和训练样本，输出是分类器。

由第一个阶段统计数据可计算各个风险等级出现的概率如式1：

再统计各个属性中各个等级出现的概率。假设在最终结果是yi(i=1,2,3,4,5)等级下，aj(j=1,2,3,4,5)出现不同风险等级的次数为（level=低,中低,中,中高,高），那么aj在yi的前提下，出现等级为level的概率如式2：

（2）应用阶段

这个阶段的任务是使用分类器对待分类项进行分类，其输入是分类器和待分类项，输出是待分类项与类别的映射关系。

当给出一个产品x={a1,a2,a3,a4,a5}属性时，根据分类器对待分类项进行分类，即：

根据最终的计算结果，得出进口机床产品的初步风险等级，进而匹配合适的检验监管资源，分配相应的检验项目。

检验项目依据《SNT 1631.2-2005进出口机床产品检验规程第二部分：数控机床》[8]。在实际检验检疫过程中，考虑到进口机床产品检验激增的业务量和相对缺乏的人力资源，主要运用抽样检验方法。各风险等级设置的抽检率分别为：高风险100%，中高风险50%，中风险20%，中低风险10%，低风险5%。

由朴素贝叶斯分类算法得出进口机床产品的综合风险等级，再匹配相应的检验资源和检验项目，进一步进行检验。根据最终的检验结果，利用风险优先系数进行逆向反馈，风险优先系数值越大，代表危害性越大，这将使得风险评估结果更加客观。

2.3 风险预警

在进口机床产品检验过程中，会记录不合格产品的数目，对不合格总数进行统计。对N年内检测项目不合格数目统计发出预警，初始默认时间年限为三年，不合格率超过30%。

在进口机床产品检验过程中，记录严重问题次数，对严重问题次数进行统计，对于N年内存在高风险问题数目统计并发出预警，初始默认时间年限为三年，次数超过10次。

3 进口机床产品风险管理系统设计

3.1 系统功能设计

系统主要实现了进口机床产品基本信息库管理、检验管理、检验项目维护和风险管理四个功能。如图2所示。

图2 系统功能框图

3.2 软件模块化设计与实现

系统由三个模块构成：

（1）基本信息库管理模块

信息录入模块分为产品库和进口商库，主要对产品的基本信息进行备案，基本信息包含产品名称、出厂编号、所属类别、产地、出口商、生产商。该模块除了保证对数据的增、删、改、查等一般处理要求外，还要求能将数据导出到EXCEL文件，方便进行办公化的统计和数据分析，以及打印所需数据单。程序设计的主要流程图如3所示。

图3 基本信息库导出程序流程图

（2）检验管理模块

检验管理模块分为检验登记和检验查询。检验登记子模块主要识别待检产品的风险等级，匹配相应的检验项目进行检验，并记录检验结果。检验登记子模块程序设计流程图如图4所示。

具体检验登记流程：选择待检产品名称，系统会根据朴素贝叶斯风险评估模型自动给出产品的风险等级并匹配预先设置的相应检验资源；输入待检数量，系统根据预先设置的抽样检查标准给出抽样检查数量。检验检疫工作人员根据系统给出的检验项目和抽样数量进行抽样检验，并记录结果。

图4 检验登记程序设计流程图

若检验结果合格点击提交保存数据库，若检验不合格则自动弹出不合格检验登记界面。检验检疫人员根据检验结果，输入不合格数量，选择问题类型以及处理方案，每一个问题类型，系统都会根据专家知识库给出该问题的风险优先系数，检验检疫人员可以据此选择合适的处理方案。检验检疫人员也可以根据实际情况自行填写，记录问题并上报。当风险优先系数大于60时，说明存在高风险，检验登记页面“是否存在高风险”选项将自动勾选。此模块程序设计流程图如图5所示。

图5 不合格检验登记程序设计流程图

（3）风险管理模块

风险管理模块分为风险评估与风险预警。风险评估包括专家库维护、风险项初始等级维护、已备案产品信息风险评估及问题模式风险评估等。

专家库维护与风险项初始等级维护主要是为了后期的各项评估铺垫基础。专家库维护，是对整个系统专家库内专家信息及权重进行维护，专家权重分配总和为1，提交时系统后台自动进行判断，若总和不为1，可返回修改或放弃更新。

风险项初始等级维护，是依托于专家知识库进行专业判断，是产品风险初步识别的基础。

本案产品信息风险评估是对产品进行正向评估，根据已有信息给出产品风险等级，产品风险评估程序设计流程如图6所示。

图6 产品风险评估程序流程图

问题模式风险评估，是风险预警的基础，也是根据产品具体检验情况修正产品风险等级的基础。问题模式风险的评估将说明该问题的严重程度，为决策提供重要帮助。根据前期理论基础，该模块程序流程如图7所示。

风险预警是通过数据统计来对产品质量进行分析并发出预警，通过设置时间段与阈值即可发现该时间段内存在较多、较大问题的产品。该部分程序流程图主要如图8所示。

图7 问题模式评估程序流程图

图8 风险预警程序流程图

4 系统测试与分析

4.1 系统测试用例

系统根据已明确的功能需求分析，采用边界值分析法（黑盒测试法）[9]进行测试。主要实现的功能如下：

基本信息库管理模块：产品信息库管理（产品信息录入、条件查询、增删改维护）；进口商信息库管理（进口商信息录入、条件查询、增删改维护）。

检验管理模块：检验登记（名称输入自动联想、产品信息匹配、检验项匹配、抽样数量计算、检验结果登记、不合格项详细登记、不合格项关联RPN显示、新增不合格项）；检验查询（条件查询、EXCEL导出、详细信息查看）。

风险管理模块：风险评估（风险项初始等级设置、产品综合风险等级评估、风险等级查询、风险等级修改、专家评定、故障问题维护、故障问题评估查询、风险优先系数排序、专家库维护）；风险预警（不合格系数预警、严重问题次数预警）。

4.2 子功能测试

子功能测试情况如下：

（1）基本信息库管理模块测试

测试产品信息库的管理及查询功能如图9所示。

（2）检验管理模块测试

对检验结果进行登记，包括检验合格与检验不合格，检验不合格需要详细登记不合格信息，如图10所示。

图9 产品信息库管理测试图

图10 不合格检验登记测试图

图11 产品风险等级评估测试图

（3）风险管理测试

已备案产品综合风险等级评估测试如图11所示。

4.3 测试结果

在功能上，系统正确的实现基本信息库管理功能、风险管理功能、检验管理功能等所有的预期需要实现的功能；在易用性上，操作简便、交互友好、试图清晰，达到易用性要求。

5 结束语

该设计分析了传统进口机床检验监管模式及其目前存在的问题，并提出了解决方案，重点强调引入风险管理机制的重要性。利用朴素贝叶斯分类算法和风险优先系数（RPN）理论，建立了包含定性分析和定量分析的风险评估模型。最后，根据以上研究，利用Visual Studio和SQL Server2008作为开发工具和后台数据库，开发进口机床检验监管风险评估系统，实现了基本信息库管理、风险管理和检验管理功能，大大地提高检验检疫工作的效率。

[1]李晓峰，关荣，刘鹤.进口机床风险信息分析至关重要[J].中国检验检疫，2015(1):30-30.Li Xiaofeng,Guan Rong,Liu He.Import Machine Tool Risk Information Analysis is of Vital Importance[J].China Inspectionand Quarantine,2015(1):30-30.

[2]王康琳.产品质量管理对我国对外贸易发展的重要意义[J].北方经贸，2011(8):17-18.Wang Kanglin.The Importance of Product Quality Management to the Development of China's Foreign Trade[J].Northern Economy andTrade,2011(8):17-18.

[3]陶华.出口工业品检验监管问题及对策研究——以常州出入境检验检疫局武进办为例[D].苏州大学，2013.Tao Hua.Research on Problems and Countermeasures of Inspection and Supervision of Export Industrial Products—Taking Wujin Office of Changzhou Entry Exit Inspection and Quarantine Bureau as an Example[D].Suzhou University,2013.

[4]段晶.朴素贝叶斯分类及其应用研究[D].大连海事大学，2011.Duan Jing.Naive Bayes Classification and its Application[D].Dalian Maritime University,2011.

[5]孙源泽.朴素贝叶斯算法及其在电信客户流失分析中的应用研究[D].湖南大学，2010.Sun Yuanze.Naive Bayes Algorithm and its Application in Telecom Customer Churn Analysis[D].Hunan University,2010.

[6]李宁，胡爱军，崔维佳等.风险管理标准化述评[J].灾害学，2009，24(2):110-115.Li Ning,Hu Aijun,Cui Weijia,etc..Comments on Risk Management Standardization[J].Disaster Science,2009,24(2):110-115.

[7]李健，石冬琴.软件黑盒测试方法研究及应用[J].中国高新技术企业，2011(4):27-29.Li Jian,Shi Dongqin.Research and Application of Software Black Box Testing Method[J].High-tech Enterprises in China,2011(4):27-29.

[8]康伟民.基于J2EE的计算机等级考试教学专家系统设计[J].中国管理信息化，2015，18(21):165-165.Kang Weimin.Design of Teaching Expert System for Computer Rank Examination Based on J2EE [J].China Management Informationization,2015,18(21):165-165.

[9]郑培权.基于.NET技术的数据库技术与应用[J].信息通信，2015，11:109.Zheng Peiquan.Database Technology and Application Based on .NET Technology[J].Information Communication,2015,11:109.

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

霍杨（1987—），女，黑龙江绥化市人，科员，主研方向：机电一体化与嵌入式。

周腾（1993—），男，湖北省黄冈市人，硕士研究生，主研方向：智能信息处理。

江冰（1960—），女，江苏省常州市人，教授，硕士研究生导师，主研方向：现代通信技术，智能信息处理。