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    数理统计方法在施工质量管理中的应用

    2020-07-14 02:43 作者:高匡宇 来源: 浏览: 我要评论 (条) 字号:

    摘要:《市政设施管理》2020年第02期 摘要:没有数理统计方法就没有现代施工质量管理。建设工程质量问题大都可以采用统计分析方法进行分析,查找原因,找出相应的纠偏措施,这些方法是保证工程安全性、耐久性和使用功能的有效手段。 关键词:数理;统计;分析;质量;管

    《市政设施管理》2020年第02期

    摘要:没有数理统计方法就没有现代施工质量管理。建设工程质量问题大都可以采用统计分析方法进行分析,查找原因,找出相应的纠偏措施,这些方法是保证工程安全性、耐久性和使用功能的有效手段。

    关键词:数理;统计;分析;质量;管理

    Application of Mathematical Statistics Method in Construction Site Quality Management

    gaokuangyu

    Abstract: there is no modern construction quality management without mathematical statistics method. Most of the construction project quality problems can be analyzed by statistical analysis methods to find out the reasons and find out the corresponding corrective measures. These methods are effective means to ensure the safety, durability and use function of the project.

    Keywords: mathematics; statistics; analysis; quality; management

     

    统计质量管理是20世纪30年代发展起来的科学管理理论与方法,它把数理统计方法应用于产品生产过程的抽样检验,通过研究样本质量特性数据的分布规律,分析和推断生产过程质量的总体状况,改变了传统的事后把关的质量控制方式,为工业生产的事前质量控制和过程质量控制提供了有效的科学手段。在现代施工质量管理中,数理统计方法在建筑构件的制造、半成品加工和进场材料的抽样检验、试块试件的检测试验等方面,仍然被广泛的应用。尤其是人们应用数理统计原理所创立的分层法、因果分析图法、排列图法、直方图法等定量和定性方法,对施工现场质量管理都有实际的应用价值。

    1 分层法的应用

    1.1分层法又叫分类法,是将调查收集的原始数据,根据不同的目的和要求,按某一性质进行分组、整理的分析方法。由于项目质量的影响因素众多,对工程质量状况的调查和质量问题的分析,必须分门别类地进行,以便准确有效地找出问题及其原因之所在。

    1.2应用分层法的关键是调查分析的类别和层次划分,根据管理需要和统计目的,通常的分层标志有:①按操作班组或操作者分层,如工法、班组、工长、工人、分包商;②按使用机械设备分层,如规格、品种;按操作方法分层,如方法、仪器、测定人、取样方式;④按原材料供应单位、供应时间或等级分层;⑤按施工时间分层,如月、日、上午、下午、白天、晚间、季节;⑥按检查手段、工作环境分层;⑦按工程类型分,如住宅、办公楼、道路、桥梁、隧道;按合同结构分,如总承包、专业分包、劳务分包。按地区部位分,如区域、城市、乡村、楼层、外墙、内墙等等。层次类别划分越明确、越细致,找出的问题就越精准。

       1.3 例如:钢筋焊接质量的调查分析,共检查了50个焊接点,其中不合格19个,不合格率为38%,存在严重的质量问题。现已查明这批钢筋的焊接是由ABC三个师傅操作的,而焊条是由甲、乙两个厂家提供的,因此,分别按操作者和焊条生产厂家进行分层分析,即考虑一种因素单独的影响,见表1和表2

                            按操作者分层表                                1

    操作者

    不合格

    合格

    不合格率(%

    A

    6

    13

    32

    B

    3

    9

    25

    C

    10

    9

    53

    合计

    19

    31

    38

     

                          按供应焊条厂家分层                               2

    工厂

    不合格

    合格

    不合格率(%

    9

    14

    39

    10

    17

    37

    合计

    19

    31

    38

       由表1和表2分层分析可见,操作者B的质量较好,不合格率25%;而不论是采用甲厂还是乙厂的焊条,不合格率都很高且相差不大。为了找出问题之所在,再进一步采用综合分层进行分析,即考虑两种因素共同影响的结果,见表3。  

                            综合分层分析焊接质量                         3

     

    操作者

     

    焊接质量

    甲厂

    乙厂

    合计

    焊接点

    不合格率(%)

    焊接点

    不合格率(%)

    焊接点

    不合格率(%)

    A

    不合格合  格

    6

    2

    75

    0

    11

    0

    6

    13

    32

    B

    不合格合  格

    0

    5

    0

    3

    4

    43

    3

    9

    25

    C

    不合格合  格

    3

    7

    30

    7

    2

    78

    10

    9

    53

    合计

    不合格合  格

    9

    14

    39

    10

    17

    37

    19

    31

    38

    从表3的综合分层法分析可知,在使用甲厂的焊条时,应采用B师傅的操作方法为好;在使用乙厂的焊条时,应采用A师傅的操作方法为好,这样会使合格率大大地提高。

    分层法是质量控制统计分析方法中最基本的一种方法。其他统计方法一般都要与分层法配合使用,如排列图法、直方图法等,常常是首先利用分层法将原始数据分门别类,然后再进行统计分析。

    2 因果分析图法的应用

    2.1因果分析图法是利用因果分析图来系统整理分析某个质量问题(结果)与其产生原因之间关系的有效工具,也称特性要因图,又因其形状常被称为树枝图或鱼刺图。

    2.2以混凝土强度不足为例进行说明(见表4),具体步骤如下:明确质量问题结果。该例分析的质量问题是“混凝土强度不足”,作图时首先由左至右画出一条水平主干线,箭头指向一个矩形框,框内注明研究的问题,即结果。分析确定影响质量特性大的方面原因。一般来说,影响质量因素有五大方面,即人、机械、材料、方法、环境等。另外,还可以按产品的生产过程进行分析。将每种大原因进一步分解为中原因、小原因,直至分解的原因可以采取具体措施加以解决为止。检查图中的所列原因是否齐全,可以对初步分析结果广泛征求意见,并做必要的补充及修改。选择出影响大的关键因素,做出标记“△”,以便重点采取措施。

     

    4  混凝土强度不足的因果分析图

    2.3绘制和使用因果分析图时应注意的问题

    2.3.1集思广益。绘制时要求绘制者熟悉专业施工方法技术,调查、了解施工现场实际条件和操作的具体情况。要以各种形式,广泛收集现场工人、班组长、质量检查员、工程技术人员的意见,集思广益、相互启发、相互补充,使因果分析更符合实际。

    2.3.2制订对策。绘制因果分析图不是目的,而是要根据图中所反映的主要原因,制订改进的措施和对策,限期解决问题,保证产品质量。具体实施时,一般应编制一个对策计划表(见表5)。

                        混凝土强度不足的对策计划表                        5

    项目

    序号

    产生问题原因

    采取的对策

    执行人

    完成时间

    1

    分工不明确

    根据个人特长、确定每项作业的负责人及各操作人员职责、挂牌示出

    2

    基本知识差

    ①组织学习操作规程

    ②搞好技术交流

    方法

    3

    配合比不当

    根据数理统计结果,按施工实际水平进行配比计算

    进行实验

    4

    水灰比偏累

    制作试块

    捣制时没半天测砂石含水率一次

    捣制时控制坍落度偏差在5cm以下

    5

    计量不准

      校正磅秤

    材料

    6

    水泥重量不足

      进行水泥重量统计

    7

    原材料不合格

      对砂、石、水泥进行各项指标试验

    8

    砂、石含泥量大

      冲洗

    机械

    9

    振捣器常坏

    使用前检修一次

    施工时配备电工

    备用振捣器

    10

    搅拌机失修

    使用前检修一次

    施工时配备检修工人

    环境

    11

    场地乱

    认真清理,搞好平面布置,现场实行分片制

    12

    气温低

    准备草包,养护落实到人

     

    3 排列图法的应用

    3.1排列图法是利用排列图寻找影响质量主次因素的一种有效方法。排列图又叫帕累托图或主次因素分析图,它是由两个纵坐标、一个横坐标、几个连起来的直方形和一条曲线所组成。左侧的纵坐标表示频数,右侧纵坐标表示累计频率,横坐标表示影响质量的各个因素或项目,按影响程度大小从左至右排列,直方形的高度示意某个因素的影响大小。

    3.2排列图的应用。它可以形象、直观地反映主次因素,其主要应用有:按不合格点的内容分类,可以分析出造成质量问题的薄弱环节;按生产作业分类,可以找出生产不合格品最多的关键过程;按生产班组或单位分类,可以分析比较各单位技术水平和质量管理水平;将采取提高质量措施前后的排列图对比,可以分析措施是否有效;此外还可以用于成本费用分析、安全问题分析等。

    3.3应用示例:对某工地现浇混凝土构件尺寸质量进行抽样检查,在全部检查的8个项目中不合格点(超偏差限值)150个(见表6),为改进并保证质量,应对这些不合格点进行分析,以便找出混凝土构件尺寸质量的薄弱环节。

    按照质量特性不合格点数(频数)由大到小的顺序,重新整理为表7,分别计算出累计频数和累计频率。

                                 不合格点统计                            6

    序号

    检查项目

    不合格点数

    序号

    检查项目

    不合格点数

    1

    轴线位置

    1

    5

    平面水平度

    15

    2

    垂直度

    8

    6

    表面平整度

    75

    3

    标 高

    4

    7

    预埋设施中心位置

    1

    4

    截面尺寸

    45

    8

    预留孔洞中心位置

    1

                        不合格点项目频数频率统计表                            表7

    序号

    项目

    频数

    频率(%

    累计频率(%

    1

    表面平整度

    75

    50.0

    50.0

    2

    截面尺寸

    45

    30.0

    80.0

    3

    平面水平度

    15

    10.0

    90.0

    4

    垂直度

    8

    5.3

    95.3

    5

    标 高

    4

    2.7

    98.0

    6

    其 他

    3

    2.0

    100.0

    合计

    150

    100

    注:频数从大到小排列

    根据表7的统计数据画出排列图(见表8),观察直方形,大致可看出各项目的影响程度。每个直方图都表示一个质量问题和影响因素,影响程度与高度成正比。

    利用ABC分类法,确定主次因素。将累计频率划分为(0%80%)、(80%90%)、(90%100%)三部分,与其对应的影响因素分别为ABC三类。图中A类即主要因素是表面平整度(2m长度)、截面尺寸(梁、柱、墙板、其他构件),B类即次要因素是平面水平度,C类即一般因素有垂直度、标高和其他项目。综上分析结果,下一步应重点解决A类等质量问题。

     

    8  混凝土构件尺寸不合格点排列图

     

    4直方图法的应用

    4.1直方图法即频数分布直方图法,它是将收集到的质量数据进行分组整理,绘制成频数分布直方图,用以描述质量分布状态的一种分析方法,所以又称质量分布图法。

    4.2通过直方图的观察与分析,可以了解产品质量的波动情况,掌握质量特性的分布规律,以便对质量状况进行分析判断。同时可通过质量数据特征值的计算,估算施工生产过程总体的不合格率,评价过程能力等。

    4.3应用示例。某建筑施工工地浇筑C30混凝土,为对其抗压强度进行质量分析,共收集了50份抗压强度试验报告单,经整理如表9

    数据整理表(N/mm2                           9

    序号

    抗压强度数据

    最大值

    最小值

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    8

    9

    10

    39.8

    37.2

    35.8

    39.9

    39.2

    42.3

    35.9

    46.2

    36.4

    44.4

    37.7

    38.0

    35.2

    34.3

    35.4

    37.5

    42.4

    37.6

    38.3

    42.0

    33.8

    33.1

    31.8

    33.2

    34.4

    35.5

    41.8

    38.3

    43.4

    37.9

    31.5

    39.0

    37.1

    40.4

    38.1

    39.3

    36.3

    39.7

    38.2

    38.4

    36.1

    36.0

    34.0

    41.2

    40.3

    37.3

    36.2

    38.0

    38.0

    39.5

    39.8

    39.0

    37.1

    41.2

    40.3

    42.3

    42.4

    46.2*

    42.4

    44.4

    31.5*

    33.1

    31.8

    33.2

    34.4

    35.5

    35.9

    37.6

    36.4

    37.9

      极差R=Xmax-Xmin=46.2-31.5=14.7N/mm2

    数据分组参考值                              10

    数据总数n

    分组数k

    数据总数n

    分组数k

    数据总数n

    分组数k

    50~100

    6~10

    100~250

    7~12

    250以上

    10~20

      组数K=8

    组距h=R/k=14.7/81.8382

       第一组下限:Xmin-h/2=31.5-2.0/2=30.5,

    第一组上限:30.5 h=30.5 2=32.5,

    第二组下限=第一组上限=32.5,

    第二组上限:32.5 h=32.5 2=34.5,

    以下依次类推,最高组限为44.546.5,分组结果覆盖了全部数据。

    数据频数统计表                              11

    组号

    组限

    频数统计

    频数

    组号

    组限

    频数统计

    频数

    1

    30.5~32.5

    一一

    2

    5

    38.5~40.5

    正一一一一

    9

    2

    32.5~34.5

    正一

    6

    6

    40.5~42.5

    5

    3

    34.5~36.5

    正正

    10

    7

    42.5~44.5

    一一

    2

    4

    36.5~38.5

    正正正

    15

    8

    44.5~46.5

    1

    合计

    50

    从表11可以看出,浇筑浇筑C30混凝土,50个试块的抗压强度是各不相同的,这说明质量特性值是有波动的。但这些数据分布是有一定规律的,就是数据在一个有限范围内变化,且这种变化有一个集中的趋势,即强度值在36.5~38.5范围内的试块最多,可把这个范围即第四组视为样本质量数据的分布中心,随着强度值的逐渐增大和逐渐减小,分布数据逐渐减小。

     

    12  混凝土强度分布直方图

    绘制的频数分布直方图(表12)其形状特征是中间高、两边低、成对称,呈正态分布,反映生产过程质量出于正常、稳定状态。数理统计研究证明,当随机抽样方案合理且样本数  

    量足够大时,在生产能力出于正常、稳定状态,质量特性检测数据趋于正态分布。

    5结束语

    应用于工程施工过程中的质量管理控制的数理统计方法除以上常用的四种方法外,还有控制图法、相关图法、调查表法等,这里不再一一赘述。在工程管理中能熟练掌握和用运,必将对控制施工生产,提高施工质量,取得良好经济效益和社会效益产生积极作用

    参考文献

    1】中国建设监理协会.建设工程质量控制.北京.中国建筑工业出版社,2013.

    作者简介:高匡宇,男,汉族,甘肃古浪人,1974年8月生, 1997年7月参加工作,毕业于西北师范大学、兰州大学、大连理工大学,本科学历,高级经济师、高级秘书、二级建造师。

    (责任编辑:环球精益网)
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