基于數(shù)據(jù)挖掘的結(jié)算備案管理系統(tǒng)設(shè)想＊

陳宏偉 陳 佳

（1．武漢交通職業(yè)學院，湖北 武漢 430065；2．武漢紡織大學，湖北 武漢 430073）

為加強對建設(shè)工程竣工結(jié)算的管理，規(guī)范工程計價行為，維護建筑市場正常秩序，防止拖欠工程款、拖欠農(nóng)民工工資，根據(jù)《中華人民共和國合同法》、《中華人民共和國建筑法》，全國各?。ㄊ校?、自治區(qū)及新疆建設(shè)兵團建設(shè)行政主管部門均出臺建設(shè)工程造價備案管理辦法，要求依法必須招標的建設(shè)項目，在竣工后由建設(shè)單位申請竣工結(jié)算備案審查。以武漢市為例，該市建設(shè)工程竣工結(jié)算備案審查需提交以下資料：1．報審單位按要求進行填寫下列表格并加蓋印章：（1）《武漢市建設(shè)工程竣工結(jié)算備案表》；（2）《武漢市建設(shè)工程施工合同備案表》；（3）《武漢市建設(shè)工程價款結(jié)算支付證明表》；（4）《武漢市建設(shè)工程竣工結(jié)算審查備案指標表》；（5）《建設(shè)工程竣工結(jié)算備案審批表》；2．施工許可證；3．施工合同、補充合同、補充協(xié)議；4．招標文件及投標書；5．工程結(jié)算書（含樁基）、造價咨詢報告及《武漢市建設(shè)工程項目造價計價監(jiān)管通知書》（含電子數(shù)據(jù)）；6．造價工程師和造價員證。

不難看出，備案內(nèi)容中包含大量工程造價管理相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，隨著建設(shè)項目的不斷增加，可積累海量工程信息及造價數(shù)據(jù)。如果能借助計算機對這些數(shù)據(jù)進行合理的大規(guī)模分析和比對，可加強對建設(shè)市場工程造價的全過程控制和管理，同時為政府部門制定政策提供有力依據(jù)。

開發(fā)基于數(shù)據(jù)挖掘的竣工結(jié)算備案管理系統(tǒng)（以下簡稱“CSRMS”），結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)對竣工結(jié)算備案管理系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)進行分析，對于提高造價管理水平有非常重要的現(xiàn)實意義。

1 CSRMS基礎(chǔ)理論

1．1 數(shù)據(jù)挖掘

數(shù)據(jù)挖掘是從大量數(shù)據(jù)中提取或“挖掘”知識。它利用分類、關(guān)聯(lián)性、序列分析、群集分析、機器自我學習及其他統(tǒng)計方法，從數(shù)據(jù)庫的龐大數(shù)據(jù)中找出隱藏的、未知的，但對經(jīng)營管理十分有用的信息。造價管理部門收集的歷史數(shù)據(jù)量很大，要分析起來相當困難，而利用數(shù)據(jù)挖掘工具，可從龐大的信息中提取有用的信息，以客觀的統(tǒng)計分析方法快速而且準確地找出有關(guān)部門需求的管理信息，得到快速、正確的造價指標分析，有助于把握市場變化趨勢和加強監(jiān)管等，以利于更好的規(guī)范建設(shè)承發(fā)包市場。

1．2 數(shù)據(jù)倉庫和聯(lián)機分析技術(shù)

數(shù)據(jù)倉庫是一個面向主題的、集成的、不可更新的、隨時間不斷變化的數(shù)據(jù)集合，它用于支持企業(yè)或組織的決策分析處理。它是一種語義上一致的數(shù)據(jù)存儲，它充當決策支持數(shù)據(jù)模型的物理實現(xiàn)，并存放企業(yè)決策所需信息。數(shù)據(jù)倉庫也常常被看作一種體系結(jié)構(gòu)，通過將異種數(shù)據(jù)源中的數(shù)據(jù)集成在一起而構(gòu)造，支持結(jié)構(gòu)化和啟發(fā)式查詢、分析報告和決策制定。

聯(lián)機分析處理（OLAP）是以數(shù)據(jù)庫或數(shù)據(jù)倉庫為基礎(chǔ)的，其最終數(shù)據(jù)來源與OLTP一樣均來自底層數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)，但由于二者面對的客戶不同，OLTP面對的是操作人員和底層管理人員，OLAP面對的是決策人員和高層管理人員，因而數(shù)據(jù)的特點與處理也明顯不同。OLTP系統(tǒng)管理當前數(shù)據(jù)，通常這種數(shù)據(jù)太瑣碎，難以方便地用于決策。OLAP系統(tǒng)管理大量歷史數(shù)據(jù)，提供匯總和聚集機制，并在不同粒度級別上存儲和管理信息。因此，這些特點使得數(shù)據(jù)容易用于見多識廣的決策。

2 CSRMS設(shè)計與模塊分析

2．1 系統(tǒng)框架

以數(shù)據(jù)倉庫為基礎(chǔ)的整體解決方案如圖1所示。圖中設(shè)計的DSS將數(shù)據(jù)庫、模型庫及方法有機地結(jié)合在一起，并以面向?qū)ο蟮姆绞竭M行存儲，較好地協(xié)調(diào)了數(shù)據(jù)、模型和方法三者之間的關(guān)系，使整個系統(tǒng)形成一個有機的整體，從而提高了系統(tǒng)的綜合性。整個過程從下至上開發(fā)，分為底層基本信息、數(shù)據(jù)倉庫、知識庫、模型庫、方法庫、數(shù)據(jù)挖掘引擎和圖形用戶界面。

圖1 CSRMS框架

底層基本信息：從OLTP應(yīng)用中獲得各種信息，并存儲在相應(yīng)的信息庫中?？梢栽谶@些數(shù)據(jù)上進行數(shù)據(jù)清理和集成。這里，可以從已有的聯(lián)機事務(wù)系統(tǒng)中收集各種需要的信息，即從運作系統(tǒng)中篩選數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)加載一個操作型數(shù)據(jù)庫。比如：工程量數(shù)據(jù)、項目基本信息、招投標信息、變更數(shù)據(jù)、合同數(shù)據(jù)等，這些數(shù)據(jù)都各自存儲加載在操作型的信息庫中。

數(shù)據(jù)倉庫：對數(shù)據(jù)庫進行清理、集成和轉(zhuǎn)換，得到PCBA數(shù)據(jù)倉庫；這里，在操作型數(shù)據(jù)庫中動態(tài)過濾和轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)，在適當?shù)娜杭瘜哟紊蠈?shù)據(jù)倉庫加入到企業(yè)范圍內(nèi)的邏輯數(shù)據(jù)倉庫中。比如：將工程量數(shù)據(jù)、項目基本信息等中重要的信息集成，篩除不必要的信息，并建立信息之間的關(guān)聯(lián)?？梢圆捎靡恍┲麖S商的產(chǎn)品，如Carleton的Passport，Prism Solutions的Enterprise／Access和ETI－EXTACT工具集。

知識庫：這是領(lǐng)域知識，用于指導(dǎo)搜索或評估結(jié)果模式的興趣度。這種知識可能包括概念分層，用于講屬性或?qū)傩灾到M織成不同的抽象層。用戶確信方面的知識也可以包含在內(nèi)。可以使用這種知識，根據(jù)非期望性評估模式的興趣度。領(lǐng)域知識的其它例子有興趣度限制或閾值和元數(shù)據(jù)（例如，描述來自多個異種數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)）。如：概念分層“年—月—日”和“專業(yè)工程造價—樁基工程—合同價”等這些領(lǐng)域知識。

模型庫：這是根據(jù)領(lǐng)域知識建立的各種模型，可以協(xié)助挖掘引擎進行挖掘。

方法庫：由方法程序庫和方法字典組成。它是存儲方法模塊的工具，由各種通用性和靈活性都比較強的，且可用來構(gòu)成各種數(shù)學模型的算法程序組成。即在造價系統(tǒng)中在不同地區(qū)或時間上工程造價的計算公式。如：專業(yè)工程造價＝樁基造價＋主體工程造價＋……

數(shù)據(jù)挖掘引擎：這是數(shù)據(jù)挖掘系統(tǒng)基本的部分，由一組功能模塊組成，用于特征、關(guān)聯(lián)、分類、聚類分析、演變和偏差分析。用戶可以采用已有的各種工具作為數(shù)據(jù)挖掘的引擎，如：挪威的WEKA，其中包含“決策樹”等多種功能模塊。

模式評估模塊：該部分使用興趣度度量，并與挖掘模塊交互，以便將搜索聚焦在有趣的模式上。它可能使用興趣度閾值過濾發(fā)現(xiàn)的模式。模式評估模塊也可以與挖掘模塊集成在一起，這依賴于所用的數(shù)據(jù)挖掘方法的實現(xiàn)。這里將該模塊集成在挖掘模塊中，如：WEKA的關(guān)聯(lián)分析模塊集成到興趣度測量模塊。

圖形用戶界面：該模塊在用戶和挖掘系統(tǒng)之間通訊，允許用戶與系統(tǒng)交互，指定數(shù)據(jù)挖掘查詢或任務(wù)，提供信息、幫助搜索聚焦，根據(jù)數(shù)據(jù)挖掘的中間結(jié)果進行探索式數(shù)據(jù)挖掘。此外，該成分還允許用戶瀏覽數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)倉庫模式或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，評估挖掘的模式，以不同的形式對模式可視化。這里，采用Excel數(shù)據(jù)透視表來進行數(shù)據(jù)分析。

2．2 系統(tǒng)流程分析

CSRMS采用三層結(jié)構(gòu)利用造價備案庫進行造價控制：（1）業(yè)務(wù)層：工程造價備案發(fā)起方提出網(wǎng)上申報申請，將備案所需資料上傳，待工作人員審核通過后，對備案工程的項目名稱、工程內(nèi)容、招投標文件、工程量清單、答疑文件、竣工結(jié)算書等資料進行收集，建立造價數(shù)據(jù)庫；（2）控制層：提供數(shù)據(jù)分析和處理功能，它將工程造價數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)進行分類、整理，并且根據(jù)不同需要構(gòu)建不同的模型，管理人員運用系統(tǒng)工具軟件即可實現(xiàn)造價數(shù)據(jù)統(tǒng)計查詢、造價指標測算分析和造價對比分析的功能；（3）決策層：掌握造價市場變化趨勢，了解變更、材料價格變化趨勢對工程結(jié)算價格的影響。

3 CSRMS關(guān)鍵技術(shù)分析

3．1 確定主題域

考慮到竣工結(jié)算的形成過程和所包含的項目，對原有分散的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)分析，確定項目造價數(shù)據(jù)庫原型的基本主題為工程造價反饋控制［1］。該主題的屬性信息包括：項目基本信息、各階段的造價文件（估算、概算、預(yù)算、結(jié)算）、變更調(diào)整、材料信息價、審核價格等。

3．2 多維數(shù)據(jù)模型的創(chuàng)建

本文針對CSRMS系統(tǒng)建立多維雪花模型（如圖2）。這里，有一個事實表“造價事實表”和多個維表。事實表包含屬性有：時間ID，專業(yè)工程造價ID，備案價ID和工程造價金額。時間ID連接到時間維表；專業(yè)工程造價ID和備案價ID分別連接到專業(yè)工程造價維表和備案價維表。而專業(yè)工程維表包含樁基工程ID和主體工程ID，因此，專業(yè)工程維表中的樁基工程ID和主體工程ID連接到樁基工程維表和主體工程維表，而這兩個維表又包含合同價ID和審核價ID，因此又分別與它們建立關(guān)聯(lián)。

圖2 多維數(shù)據(jù)立方體的雪花模型

3．3 多維數(shù)據(jù)模型上的OLAP操作

在多維數(shù)據(jù)模型中，數(shù)據(jù)組織成多維，每維包含由概念分層定義的多個抽象層。這種組織為用戶從不同角度觀察數(shù)據(jù)提供了靈活性。有一些OLAP數(shù)據(jù)方操作用來物化這些不同視圖，允許交互查詢和分析手頭數(shù)據(jù)。因此，OLAP為交互數(shù)據(jù)分析提供了友好的環(huán)境。

上卷：上卷操作或者通過沿概念分層向上攀升，或者通過維歸約，在數(shù)據(jù)方上進行聚集。例如，沿著年度＜月份＜日期定義的時間維的概念分層向上，在中心數(shù)據(jù)方執(zhí)行上卷操作。

下鉆：下鉆是上卷的逆操作，它由不太詳細的數(shù)據(jù)到更詳細的數(shù)據(jù)。下鉆可以通過沿維的概念分層向下或引入新的維來實現(xiàn)。沿著日期＜月份＜年度定義的時間維的概念分層向下，在中心數(shù)據(jù)方執(zhí)行下鉆操作的結(jié)果。這里，下鉆由時間維的分層向下，由年度層到更詳細的月份層。結(jié)果數(shù)據(jù)方詳細地列出每月的總造價，而不是按年度求和。

切片和切塊：切片操作在給定的數(shù)據(jù)方的一個維上進行選擇，導(dǎo)致一個子方。對維時間的切片操作，它對中心數(shù)據(jù)方就可使用條件時間＝“Q1”選擇工程造價金額數(shù)據(jù)。切塊操作則通過對兩個或多個維執(zhí)行選擇，定義子方。

轉(zhuǎn)軸：是一種目視操作，它轉(zhuǎn)動數(shù)據(jù)的視角，提供數(shù)據(jù)的替代表示。

4 系統(tǒng)實現(xiàn)應(yīng)考慮的問題

竣工結(jié)算備案可以采集海量工程造價相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，通過規(guī)范數(shù)據(jù)采集過程建立數(shù)據(jù)倉庫，采用數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)從龐大的信息中提取有用的信息，以客觀的統(tǒng)計分析方法快速而且準確地找出有關(guān)部門需求的管理信息，有助于提高造價管理水平，能更及時的發(fā)布造價市場所需要的指導(dǎo)信息。在竣工結(jié)算備案管理系統(tǒng)建設(shè)中應(yīng)考慮的問題：（1）鑒于開發(fā)和利用信息資源是一項動態(tài)的長期工程，政府有關(guān)部門應(yīng)根據(jù)目前的實際和未來的發(fā)展趨勢，進一步展開調(diào)研，提出科學合理的體系架構(gòu)。（2）堅持統(tǒng)一規(guī)劃和規(guī)范組織的建設(shè)原則，根據(jù)發(fā)展所需，及時制定適用的政策措施，以規(guī)范信息資源建設(shè)涉及到的方方面面，保障開發(fā)利用的有效性。（3）兼容市場上各大造價軟件，形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用規(guī)范，建立運行分析指標體系，為常規(guī)性運行分析奠定基礎(chǔ)［2］。（4）為與造價人員、造價咨詢企業(yè)監(jiān)管系統(tǒng)對接以及同其他備案系統(tǒng)共享數(shù)據(jù)留下接口。（5）解決備案資料公布所產(chǎn)生的法律效力問題。（6）抓好隊伍建設(shè)和人員培訓(xùn)，以保證實現(xiàn)開發(fā)與利用的統(tǒng)一，使系統(tǒng)能夠發(fā)揮其應(yīng)有的效益。

［1］趙璐，丁烈云．基于數(shù)據(jù)挖掘的工程項目投資控制系統(tǒng)［J］．施工技術(shù)，2009，（5）：111－114．

［2］李秋芳．關(guān)于建設(shè)工程造價成果文件備案的思考［J］．廣西城鎮(zhèn)建設(shè)，2007，（8）：100－101．