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建材質量可追溯體系的構建分析

來源:原創論文網 添加時間:2018-12-14

摘要

  Abstract:The quality and safety traceability data platform of building materials aims to realize the forward tracking and reverse tracing of building material quality information in the whole process, and contribute to regulate and supervise the quality and safety of building materials. This paper constructs the quality traceability system of building materials including system framework, database design, function design. Then, expounds the key technologies and characteristics of traceability data platform. In the end, analyzes the related problems in the construction, in order to provide reference for the improvement of the underlying technology, laws and regulations, management norms and standards system.

  Keyword:information traceability;building materials;quality and safety;quality inspection;

  1、引言

  近年來, 國內建筑材料質量問題事件頻發。偷工減料、以此充好、以假亂真等情況使我國建材的安全性問題日益突出。建材質量安全直接影響建筑安全也關系人民財產和生命安全問題, 對社會的穩定發展產生巨大影響。同時, 建筑質量安全也是全球備受矚目的關鍵問題, 事關中國在建造領域的國際競爭力和國家聲譽, 甚至影響“一帶一路”基礎設施建設與大型工程建設的順利推進。所以, 應當對建材建立相應的追溯體系, 完整地記錄建材從生產到最終被消費者購買的所有詳細信息, 以及中間所有經銷節點, 保證對整個建材生命周期的完整監督, 實現建材追源溯本。

建材質量可追溯體系的構建分析

  ISO9000將“可追溯性”定義為在全部生產、加工和銷售過程中, 發現并追尋其痕跡的可能性。本文定義建筑材料追溯體系為通過在建材上添加相關標識用于記錄其相應的生產來源和場地信息等, 通過該標識可以實現對建材整個生命周期應用信息的追溯和調查。信息可追溯絕大部分被運用在了食品和農業領域, 針對建筑領域, 信息可追溯在鋼結構和裝配式建造方面得到了一些應用。在對國內外質量追溯體系進程以及食品和農產品相關質量追溯系統進行研究和借鑒后提出了建筑材料質量可追溯體系的構建方案, 研究建材質量與安全追溯相關問題。

  2、建材質量可追溯體系的構建

  建材質量可追溯體系的作用是對建材從生產到最終消費全部過程進行監控并記錄, 且隨時可以進行信息查詢。實現對建筑材料質量信息的正向跟蹤和反向追溯。體系分為兩大模塊, 第一是建筑材料生產廠家利用該系統可以對建筑材料的生產、檢測、入庫全程進行標準化登記, 用戶可以利用該系統對每一批建筑材料進行查詢溯源, 查看建筑材料所有相關的生產信息, 第二是該系統能夠錄入并管理建筑材料質量與安全檢測標準字典, 并將生產的建筑材料的質量數據與國家建筑材料安全與質量標準字典進行自動比對, 得出比對列表, 供用戶參考。

  2.1、系統框架

  建筑材料生產者、供應者和檢測機構等將采集的生產信息通過平臺進行傳輸與管理, 監管部門和消費者可通過平臺實現建筑材料信息追溯和全程質量監督。監管部門可根據追溯的信息記錄, 得知建筑材料的原料來源、標準執行情況及產品流向, 判斷建筑材料質量情況, 從而對產品進行監督管理和信息反饋;消費者則可通過網絡端、移動端等方式查詢并進行質量反饋。最終該平臺能實現對建筑材料質量信息的正向跟蹤和反向追溯。系統數據傳輸流程參見圖1。

  2.2、數據庫設計與管理

  2.2.1、數據庫設計

  建材質量可追溯體系的建立依賴建材質量數據庫實現。數據庫主要涵蓋五個方面的信息:產品信息 (規格、型號、數量、產品執行標準等) 、生產者信息 (廠家提供的合格證、加工車間信息等) 、供應企業信息 (經銷商和生產商等) 、檢測信息 (質量檢驗報告、性能檢測報告、材料和設備取樣送檢和見證人員的信息等) 、文件信息 (認證信息、參考標準等) 。

  建筑材料涉及范圍:砌塊、保溫材料、預拌砂漿、鋼材、水泥、混凝土、防水材料、管材管件、門窗、散熱器、節水器具等。

  2.2.2、數據庫管理

  數據庫管理包括數據庫建立、調整、重組、安全與完整性控制、備份、恢復與監控。管理員對數據庫進行管理的核心是數據的備份和恢復。數據備份分為手動備份和自動備份。手動備份是由管理員根據實際需要進行, 自動備份是在數據庫中編寫程序實現。當數據庫信息出現問題時, 管理員可以手動通過數據庫備份文件對數據進行恢復。

  2.3、功能設計

  2.3.1、功能模塊

  建筑材料質量可追溯體系的功能模式設置:信息采集、數據比對、信息查詢、系統設置、系統幫助這五個模塊。

  (1) 信息采集。相關功能和作用是對建材相應的生命周期節點動向信息進行采集記錄, 包括生產信息錄入和銷售信息錄入等, 在相應的信息數據庫中進行記錄以備查詢。主要采集五個方面的信息:產品信息采集設置商品名稱、規格型號、執行標準、成分組成、容量、分級、材料性能 (如蒸壓加氣混凝土砌塊應含有抗壓力、強度、吸水率、干密度等信息) 、生產批號、出廠日期、商品描述 (如選用要點或施工注釋) 、產品質量檢驗狀態 (出產是否合格) ;生產者信息設立廠家提供的合格證、加工車間信息等;供應企業信息設立經銷商和生產商信息, 包括企業名稱、地址、聯系方式、注冊資金、業務范圍、公司簡介、企業性質和信用等指標, 經營者信息的采集設立經銷、批發、配送、物流環節及其對應負責人聯系方式等指標;檢測信息設立質量檢驗報告、性能檢測報告、材料和設備取樣送檢和見證人員的信息、檢測機構信息等;文件信息設立執行標準、認證信息等指標。

圖1 系統數據傳輸流程
圖1 系統數據傳輸流程

  注釋:建筑材料的供應者未必是生產者, 可能是生產者也可能是渠道商或者代理商, 為了保障追溯系統對源頭的管控, 在此處做區分討論。

  (2) 系統設置。包括基本設置、安全設置、權限設置等功能, 作用是管理用戶的賬號密碼等用戶信息, 確保整個系統安全有效。

  (3) 系統幫助。主要是向用戶提供相應的系統操作技術支持?梢韵蛴脩艨焖偬峁┏R妴栴}的答案、疑難解答提示以及操作執行說明。

  (4) 數據比對。主要針對建筑材料的質量檢測。從材料的取樣、送檢、檢驗流程中獲得的數據, 與循序標準進行比對, 得出比對列表, 供用戶參考。循序標準可根據具體情況進行錄入, 包括現行標準、一律標準、暫定標準。循序標準針對不同的建筑材料也不盡相同, 比如, GB11968-2006是蒸壓加氣混凝土砌塊標準、混凝土質量控制標準GB50164-92、通用硅酸鹽水泥GB175-2007、預拌混凝土GB/T14902-2003等。建筑材料生產全過程的質量監督管理標準, 規范了建筑材料的質量和安全, 嚴格、詳盡地規定了建筑材料生產的全過程, 建筑材料生產企業若嚴格執行標準文件的相關管理規定, 如實記錄整個過程信息, 則可為建筑材料產品提供詳細可靠的質量追溯信息, 建立建筑材料質量保證體系。

  (5) 信息查詢。以信息采集模塊為基礎, 設置相關字段記錄生產、加工、包裝、運輸、貯藏以及檢測記錄等各環節的相關數據信息, 且添加生產者信息和經營者信息記錄, 提供給消費者和其他需要了解相關信息的人或主體來進行查詢和追蹤, 一旦發現建材質量存在問題, 可以實時對相應問題所在的節點進行追蹤并落實責任主體。

  2.3.2、系統角色及權限管理

  系統管理需進行用戶管理、角色管理、權限管理、數據管理 (圖2) 。用戶管理主要是創建和刪除用戶, 創建登入用戶時要設置用戶名、密碼、用戶信息等。角色管理可以實現對平臺使用者進行角色設置以及角色信息的增加、修改、刪除和查詢, 平臺可以定義每位參與者的角色。權限管理主要是對平臺使用者所分配的角色進行權限設置。

圖2 系統管理示意
圖2 系統管理示意

  后臺管理人員通過平臺系統錄入建材的生產、加工、存儲、檢測等一系列信息。共分六種角色:

  1) 超級管理員:管理所有使用該追溯系統的公司、設置角色權限、管理建材列表數據。

  2) 公司管理員:由超級管理員創建并授權, 可管理建材公司基本信息, 負責管理采集權限發放者角色用戶, 可查看公司的生產、加工、倉庫存儲、運輸信息;管理公司建材信息、運輸信息、倉庫信息。

  3) 檢測者:由超級管理員創建, 由檢測機構管理。主要負責建筑材料質量與安全檢測和報告數據輸入等操作。

  4) 采集權限發放者:由“公司管理員”創建并管理。生產者生產的建筑材料由“采集權限發放者”這個角色授權給生產車間、加工車間、存儲、運輸、出庫入庫等信息的采集者。

  5) 信息采集者:由“采集權限發放者”創建并管理。獲得授權的人員, 可通過設備和平臺對生產車間、加工車間、存儲、運輸、出庫入庫等信息進行數據采集并上傳至平臺數據庫。

  6) 數據管理員:管理該追溯平臺的數據庫, 主要在于數據更新、備份與恢復。

  3、可追溯數據平臺的關鍵技術及其特點

  建筑材料質量可追溯數據平臺主要由“客戶端-服務器”和“瀏覽器-服務器”模式構建。建筑材料生產者、供應者和檢測機構等通過“客戶端-服務器”模式將采集的生產信息進行傳輸與管理, 監管部門和消費者則通過“瀏覽器-服務器”模式實現對建筑材料的質量監督與信息追溯。

  3.1、平臺技術架構

  該平臺應是基于Web的應用, 用戶和商家通過互聯網可以方便地進行訪問。MVC (模型-視圖-控制器) 模式可以使應用程序的輸入、處理和輸出強制性地分開, 適合建筑材料追溯數據平臺里對來自不同主體的不同格式數據的處理。

  視圖允許被用戶操作并輸出數據;由于模型返回數據的中立性, 多個不同的視圖可以對應同一個模型;用戶可以通過控制器對相應的模型和視圖進行調用。此外, 該模式易于維護拓展, 可以在平臺后期的使用中不斷根據實際的使用情況添加功能模塊。

  3.2、可追溯信息采集和傳輸技術

  建筑材料從生產到檢測銷售各環節的追溯信息都不可或缺?勺匪菁夹g的核心部分是可追溯信息采集與傳輸。

  3.2.1、可追溯信息采集技術

  現如今, 已應用于信息可追溯系統中的信息采集技術主要有條碼識別、射頻識別 (Radio Frequency Identification, RFID) 、無線傳感網絡 (Wireless Sensor Networks, WSN) 、機器視覺等技術。這幾種技術的比較見表1。

  3.2.2、可追溯信息傳輸技術

  發送、傳輸和接收是信息傳輸主要過程。在進行建筑材料質量與安全信息追溯時, 信息鏈上有多個主體參與, 且主體來源包括企業、政府機構、個人, 信息系統存儲的數據是獨立、分散的, 數據源存在很大差別, 形成了眾多異構數據。而可擴展標記語言 (Extensible Markup Language, XML) 是一種允許用戶根據需要自己定義標記的源語言, 具有平臺無關性、易于擴展、交互性好等特點, 是最常見的異構數據庫之進行電子數據交換 (Electronic Data Interchange, EDI) 與傳輸的標準。根據信息鏈的特征, 可以認為XML是最合適的信息傳輸語言。

  3.3、區塊鏈技術助力可信溯源

  信息鏈上的建筑材料數據分布在每個參與者手中, 從生產到檢測和銷售, 各環節的信息互相獨立。且由于“中心化”管理模式賦予了個人太多的決策權, 存在篡改數據的可能, 區塊鏈技術“去中心化”即分布式的數據庫剔除了傳統數據庫當中“更新”和“刪除”操作, 使得數據具有“不可篡改”性, 可為可信溯源帶來新機遇。

  區塊鏈網絡中心化程度的不同分化出公有鏈、私有鏈、聯盟鏈。聯盟鏈適用于機構之間, 只針對特定某個群體的成員和有限的第三方, 允許授權的節點加入網絡, 可根據權限查看信息, 準入機制避免由于參與者參次不齊產生的一些問題。研究認為聯盟鏈最適用于建材質量追溯平臺。

  4、平臺運用推廣目前存在的問題及建議

  4.1、生產和供應企業對建筑材料質量信息采集與上傳的積極性不足

  在我國, 目前還沒有強制建立相應的建材質量追溯制度, 信息的采集和上傳依靠企業意愿。一方面企業實施信息追溯門檻較高, 建筑材料質量信息采集流程的執行勢必會在短期增加企業成本。另一方面建筑材料質量的全程信息公開與可追溯也會動搖某些不夠規范的企業的利益。企業建立可追溯體系的積極性會受到這些因素影響。

  4.2、原始數據真實性可靠性較難保證

  對于平臺所采集的數據, 數據的真實性可靠性有三個方面需要考慮:1) 保證輸入的原始數據真實性;2) 確保輸入的真實數據不被篡改;3) 確認數據對應的建筑材料在出廠到入庫的過程中不被調包。

  為了保證輸入的原始數據真實性, 應當在數據的收集過程中盡量采用被動式的數據收集方法, 更大程度上減少人為的干擾。例如運用物聯傳感技術進行數據采集。

表1 不同追溯信息采集技術比較
表1 不同追溯信息采集技術比較

  為了確保輸入的真實數據不被篡改, 正如上文提到的信息鏈上的建筑材料數據分布在各個參與方手中, 個體過多的決策權使得數據篡改存在可能, 聯盟區塊鏈則最適用于建材質量追溯平臺, 為可信溯源帶來新的契機。但聯盟成員中的聯合欺詐、競爭性聯盟成員的利益均衡等問題也依舊需要在技術設計初期從聯盟鏈治理層面統籌, 通過章程和制度進行制約。

  為了確認數據對應的建筑材料在出廠到入庫的過程中不被調包, 須由政府監管部門對監管體系進行建立與健全, 嚴格監察把控信息的記錄過程, 提升對建筑材料質量安全問題的懲罰力度, 建立企業失信檔案。

  4.3、相應技術的成熟度尚不足, 追溯信息主體待更明確

  當前階段, 我國的追溯體系沒有統一的框架, 數據處理方面沒有建立標準編碼系統和網絡連接模式, 這使得信息流在各個環節的傳遞受到阻礙。信息采集的方式尤其是利用傳感物聯技術進行被動式信息采集的技術中數據傳輸協議等問題也需要在應用初期統籌規劃。助力可信溯源的區塊鏈分布式數據庫以及相應技術的成熟與完善也還需時間沉淀。此外, 在追溯系統中, 所追溯建筑材料的批次、個體信息和單元信息還不夠明確, 尤其是對于單位體量較小的建筑材料, 如建筑五金材料則不易進行個體識別和追溯。

  4.4、追溯監管機構的協調不足, 相應監管體系待建立

  為滿足消費者的知情權, 監管部門需針對追溯體系的各個環節從不同渠道對追溯平臺進行建設, 但這樣的平臺建設方式易出現信息孤島和工作不連續等問題, 降低協調性。為保證追溯信息真實性, 須有相應的監管體系保駕護航。這就對監管部門提出一定的要求, 對相關追溯信息進行監督審查, 須消耗一定人力、財力、物力, 對監管部門的積極性會產生一定影響。

  4.5、有待完善的相關法律法規及管理規范

  目前中國針對建筑材料質量安全問題法律支撐不夠健全;相關規范不夠完善;問責制度也有待進一步加強, 建筑工程的低價中標制度制約了建筑工程材料質量提高的可能。建材質量追溯體系的建立需要有法律、制度和規范的支撐, 當下的國情對建筑材料質量可追溯體系的健全完善有很大制約。若想切實推進建筑材料質量安全可追溯體系的建立, 需要政府完善頂層設計, 并且制定追溯標準體系。

  5、結語

  建筑材料質量安全可追溯數據平臺的研究旨在實現建筑材料質量信息全過程正向跟蹤和反向追溯, 可以實現建材從生產到銷售的全程監管。監管部門和消費者可通過平臺對建筑材料質量進行監督與信息追溯, 以及在建材質量出現問題時追蹤問題環節的相關負責人。該平臺有助于對建筑材料質量和安全進行規范管理和監管作用以及推進質量保證體系的建立。

  本文對建材質量可追溯體系的構建包括系統框架的構建、數據庫設計與管理、功能設計包括功能模塊的設置以及系統角色及權限的設置、關鍵技術及其特點包括平臺技術框架、可追溯信息采集和傳輸技術、區塊鏈技術方面進行了分析和研究, 并根據平臺的應用需求提出了相應的策略。

  當下的技術能支撐平臺的構建, 但是一些技術的成熟還需時間的沉淀, 此外, 平臺的建設和推進需要企業, 政府部門的共同配合, 也需要更加完善的法律法規、管理規范以及標準體系來保障追溯信息真實性以及消費者的知情權。

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