■ 張錦超

鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)

■ 張錦超

通過(guò)對(duì)鐵路建設(shè)投資統(tǒng)計(jì)各個(gè)層次的業(yè)務(wù)、需求進(jìn)行全面分析，提出鐵路建設(shè)投資統(tǒng)計(jì)的整體設(shè)計(jì)思路和關(guān)鍵核心技術(shù)，滿足了實(shí)際業(yè)務(wù)中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出需要自定義的需求，以適應(yīng)鐵路建設(shè)投資管理的不斷變化和發(fā)展。

鐵路建設(shè)；固定資產(chǎn)；投資；統(tǒng)計(jì)

鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)是鐵路統(tǒng)計(jì)工作的重要組成部分，是鐵路基本建設(shè)、更新改造和機(jī)車車輛購(gòu)置計(jì)劃管理、檢查、監(jiān)督工作的重要手段。為了進(jìn)一步適應(yīng)鐵路建設(shè)投資管理的需要，中國(guó)鐵路總公司（簡(jiǎn)稱總公司）組織對(duì)《鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)規(guī)則》進(jìn)行了修訂，對(duì)指標(biāo)口徑、統(tǒng)計(jì)范圍、計(jì)算方法進(jìn)行了梳理和明確。為配合總公司重新修訂《鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)規(guī)則》的需要，迫切需要開(kāi)發(fā)一套全新的鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱系統(tǒng)）進(jìn)行實(shí)施。

1 需求分析

1.1 用戶層次及業(yè)務(wù)內(nèi)容鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)業(yè)務(wù)涉及總公司、鐵路局、基層站段、工程指揮部、合資地方鐵路、總公司直屬企業(yè)等不同類型和層次的單位（見(jiàn)圖1），同時(shí)也包含基本建設(shè)、更新改造、機(jī)車車輛購(gòu)置3種不同的業(yè)務(wù)類型組成，因此在設(shè)計(jì)時(shí)必須充分考慮不同單位對(duì)不同類型業(yè)務(wù)的實(shí)際需求。

1.2 業(yè)務(wù)流程

鐵路基本建設(shè)、更新改造、機(jī)車車輛購(gòu)置都是按照項(xiàng)目進(jìn)行管理，在項(xiàng)目管理過(guò)程中有些項(xiàng)目建設(shè)涉及到不同的建設(shè)單位，建設(shè)范圍也不完全在同一個(gè)省份，因此在實(shí)際管理過(guò)程中，為了統(tǒng)計(jì)的需要，必須對(duì)項(xiàng)目按照建設(shè)單位和省份進(jìn)行分解，然后再將統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總（見(jiàn)圖2）。

1.2.1 計(jì)劃分解下達(dá)流程

總公司接收投資計(jì)劃及變更的通知，將計(jì)劃數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)中，按建設(shè)單位對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分解，形成投資統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目計(jì)劃庫(kù)，下達(dá)至建設(shè)單位。建設(shè)單位接收總公司項(xiàng)目計(jì)劃庫(kù)，增加建設(shè)單位更新改造自主投入計(jì)劃，按行政區(qū)劃對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分解，再按照填報(bào)單位進(jìn)行分解，形成投資統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目計(jì)劃庫(kù)，下達(dá)至填報(bào)單位。填報(bào)單位接收建設(shè)單位項(xiàng)目計(jì)劃庫(kù)，按照實(shí)際情況進(jìn)行核實(shí)。

圖1 用戶層次及業(yè)務(wù)內(nèi)容

1.2.2 數(shù)據(jù)采集上報(bào)流程

填報(bào)單位按照項(xiàng)目采集投資完成進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)行匯總上報(bào)。建設(shè)單位接收填報(bào)單位上報(bào)的項(xiàng)目進(jìn)度數(shù)據(jù)，并逐項(xiàng)目進(jìn)行檢查、補(bǔ)充，匯總形成報(bào)表和卡片，最后向上級(jí)單位和地方統(tǒng)計(jì)局上報(bào)數(shù)據(jù)?？偣窘邮战ㄔO(shè)單位上報(bào)的項(xiàng)目進(jìn)度數(shù)據(jù)，審核匯總后形成投資統(tǒng)計(jì)報(bào)表和卡片，最后上報(bào)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局。

2 總體結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)針對(duì)實(shí)際業(yè)務(wù)中數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)輸出需要自定義的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，提出了高可配置的解決方案，由6個(gè)部分組成。

一是計(jì)劃導(dǎo)入，包括基本建設(shè)投資計(jì)劃導(dǎo)入、更新改造投資計(jì)劃導(dǎo)入、正則表達(dá)式、屬性相似度、計(jì)劃導(dǎo)入引擎5個(gè)模塊。

二是項(xiàng)目管理，包括項(xiàng)目庫(kù)下發(fā)子系統(tǒng)、項(xiàng)目庫(kù)導(dǎo)入子系統(tǒng)、項(xiàng)目管理子系統(tǒng)、項(xiàng)目數(shù)據(jù)上報(bào)子系統(tǒng)、項(xiàng)目數(shù)據(jù)收審子系統(tǒng)五個(gè)模塊。

三是數(shù)據(jù)采集，包括錄入模板管理子系統(tǒng)、指標(biāo)字典管理、校驗(yàn)關(guān)系管理、模板指標(biāo)關(guān)系管理、錄入模板引擎5個(gè)模塊。

四是報(bào)表輸出，包括報(bào)表模板管理、報(bào)表參數(shù)管理、報(bào)表字典管理、報(bào)表運(yùn)算引擎四個(gè)模塊。

五是其他功能，包括更新改造臺(tái)賬交互子系統(tǒng)、機(jī)車車輛購(gòu)置子系統(tǒng)等內(nèi)容。

六是基礎(chǔ)維護(hù)，包括行政區(qū)劃維護(hù)、組織單位維護(hù)、機(jī)車車輛維護(hù)、項(xiàng)目類別維護(hù)、新增能力維護(hù)、人員管理子系統(tǒng)維護(hù)、權(quán)限管理子系統(tǒng)維護(hù)等內(nèi)容。

2.2 邏輯架構(gòu)

為實(shí)現(xiàn)對(duì)全路投資項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期的綜合管理和查詢，系統(tǒng)基于鐵路辦公網(wǎng)建立了“三層部署、一級(jí)門戶”的邏輯架構(gòu)（見(jiàn)圖3）。

在總公司建立數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器和Web服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器存儲(chǔ)歷年全路建設(shè)投資項(xiàng)目的基本屬性和進(jìn)度數(shù)據(jù)、實(shí)物量數(shù)據(jù)、新增生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)；Web服務(wù)器建立一個(gè)面向全路投資統(tǒng)計(jì)工作人員的門戶，不同單位、不同職責(zé)的用戶可以登錄到該門戶，并經(jīng)由門戶導(dǎo)航完成對(duì)數(shù)據(jù)的查詢操作。

圖2 業(yè)務(wù)流程

圖3 邏輯架構(gòu)

在建設(shè)單位建立數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，存儲(chǔ)建設(shè)單位歷年的投資完成相關(guān)數(shù)據(jù)；實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目導(dǎo)入、分劈、下發(fā)，數(shù)據(jù)的采集、收審、匯總、上報(bào)。

在基層單位建立單機(jī)數(shù)據(jù)庫(kù)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目庫(kù)的導(dǎo)入，數(shù)據(jù)的采集、匯總、打印、上傳等功能。

2.3 主要功能設(shè)計(jì)

系統(tǒng)主要功能結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖4。

（1）計(jì)劃導(dǎo)入子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)報(bào)告期內(nèi)項(xiàng)目數(shù)據(jù)的初始化操作，主要通過(guò)計(jì)劃文件導(dǎo)入、項(xiàng)目計(jì)劃庫(kù)導(dǎo)入、讀取上期項(xiàng)目3個(gè)途徑完成。

圖4 功能結(jié)構(gòu)

（2）項(xiàng)目管理子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的增加、刪除、修改，項(xiàng)目分解、項(xiàng)目下達(dá)、計(jì)劃匯總、特征值定義、項(xiàng)目導(dǎo)出、項(xiàng)目收審等功能。

（3）數(shù)據(jù)采集子系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)投資完成數(shù)據(jù)的采集，包括基本建設(shè)月報(bào)、月快報(bào)、年報(bào)中指標(biāo)的錄入和年報(bào)能力指標(biāo)的錄入。

（4）報(bào)表輸出子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)四舍五入、報(bào)表查詢打印、上報(bào)基礎(chǔ)庫(kù)、上報(bào)國(guó)家?guī)斓裙δ堋?/p>

（5）其他功能子系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)與更新改造臺(tái)賬數(shù)據(jù)的接口、機(jī)車車輛完成數(shù)據(jù)的錄入、數(shù)據(jù)文件進(jìn)行反解壓和反序列化操作等功能。

（6）基礎(chǔ)維護(hù)子系統(tǒng)主要是字典相關(guān)的維護(hù)工作，包括組織單位、行政區(qū)劃、新增能力等基礎(chǔ)字典維護(hù)；指標(biāo)定義、校驗(yàn)關(guān)系定義、報(bào)表定義等設(shè)計(jì)字典的維護(hù)；同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了字典的備份、字典恢復(fù)、腳本維護(hù)等功能。

（7）系統(tǒng)設(shè)置主要實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)當(dāng)前用戶工作目錄、權(quán)限、關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)動(dòng)態(tài)置等功能。

3 信息共享和信息接口設(shè)計(jì)

3.1 與國(guó)家統(tǒng)計(jì)局投資統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)接口

鐵路投資統(tǒng)計(jì)完成的數(shù)據(jù)與各省區(qū)乃至全國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)息息相關(guān)，統(tǒng)計(jì)結(jié)果的發(fā)布直接影響著宏觀經(jīng)濟(jì)的走勢(shì)，為了與國(guó)家固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)進(jìn)行無(wú)縫連接，課題組按照國(guó)家統(tǒng)計(jì)局要求的格式，為國(guó)家統(tǒng)計(jì)局投資統(tǒng)計(jì)信息系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)。

3.2 與總公司基本建設(shè)計(jì)劃管理系統(tǒng)接口

總公司基本建設(shè)計(jì)劃管理系統(tǒng)為鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)提供基本建設(shè)投資計(jì)劃數(shù)據(jù)，但是由于基本建設(shè)計(jì)劃管理與統(tǒng)計(jì)管理在管理模式、管理精度上都存在很大差別，計(jì)劃管理的數(shù)據(jù)必須經(jīng)過(guò)轉(zhuǎn)換和人工確認(rèn)才能與統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)接。為方便用戶的使用，項(xiàng)目開(kāi)發(fā)了與總公司基本建設(shè)計(jì)劃管理系統(tǒng)的接口。

3.3 與各鐵路局更新改造計(jì)劃管理信息系統(tǒng)接口

各路局更新改造計(jì)劃管理尚未建立統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，使用的信息系統(tǒng)都是基于本局要求進(jìn)行的獨(dú)立開(kāi)發(fā)，系統(tǒng)需要制定計(jì)劃數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)更新改造計(jì)劃數(shù)據(jù)的自動(dòng)導(dǎo)入。

3.4 與填報(bào)單位臺(tái)賬交互接口

針對(duì)各鐵路局臺(tái)賬多樣化現(xiàn)狀，系統(tǒng)需要設(shè)計(jì)靈活且易于擴(kuò)展的投資統(tǒng)計(jì)與臺(tái)賬雙向交換接口，規(guī)范賬表轉(zhuǎn)換關(guān)系，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)與各鐵路局臺(tái)賬的雙向數(shù)據(jù)交換。

4 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點(diǎn)

4.1 項(xiàng)目編碼設(shè)計(jì)

鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)傳統(tǒng)編碼將項(xiàng)目分類信息作為項(xiàng)目編碼的一部分，項(xiàng)目分類屬性變更后，必須修改項(xiàng)目編碼，造成了項(xiàng)目管理混亂，尤其是近年來(lái)，隨著鐵路現(xiàn)代化建設(shè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)編碼多次出現(xiàn)編碼重復(fù)使用、項(xiàng)目編碼不能追溯的情況。

為了對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全生命周期的管理，系統(tǒng)進(jìn)行了全新的項(xiàng)目編碼設(shè)計(jì)，項(xiàng)目編碼由立項(xiàng)年度、項(xiàng)目流水號(hào)、子項(xiàng)目編碼三組信息組成，編碼容量得到了大幅度的提升；既保證了項(xiàng)目編碼的唯一性，又使編碼貫穿項(xiàng)目整個(gè)生命周期，實(shí)現(xiàn)真正意義上的檔案化管理（見(jiàn)表1）。

4.2 配置庫(kù)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)不同版本計(jì)劃文件的導(dǎo)入，適應(yīng)鐵路建設(shè)投資統(tǒng)計(jì)口徑不斷變化的需求，滿足統(tǒng)計(jì)分析對(duì)報(bào)表不斷深化的要求，系統(tǒng)進(jìn)行了配置庫(kù)設(shè)計(jì)。配置庫(kù)設(shè)計(jì)主要包括項(xiàng)目類別設(shè)計(jì)、屬性相似度和正則表達(dá)式設(shè)計(jì)、指標(biāo)類別、指標(biāo)定義和校驗(yàn)公式設(shè)計(jì)、錄入模板定義和編輯設(shè)計(jì)、報(bào)表定義和編輯設(shè)計(jì)等內(nèi)容。

（1）項(xiàng)目類別管理是對(duì)項(xiàng)目類別的組織結(jié)構(gòu)、上下層關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)描述，項(xiàng)目類別是項(xiàng)目的重要屬性，也是進(jìn)行項(xiàng)目管理和數(shù)據(jù)匯總的重要維度。

（2）正則表達(dá)式是對(duì)計(jì)劃文件中層次關(guān)系識(shí)別的定義；屬性相似度是項(xiàng)目相關(guān)性識(shí)別的綜合參數(shù)。

表1 系統(tǒng)項(xiàng)目編碼設(shè)計(jì)

（3）指標(biāo)類別、指標(biāo)定義和校驗(yàn)公式是系統(tǒng)配置庫(kù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)對(duì)象，是實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目管理、項(xiàng)目錄入、報(bào)表輸出的基礎(chǔ)；指標(biāo)定義貫穿項(xiàng)目的整個(gè)管理過(guò)程，校驗(yàn)公式是數(shù)據(jù)正確的保障。

（4）錄入模板定義和編輯設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)錄入界面布局文件的定義和編輯，主要建立指標(biāo)與錄入模板的關(guān)系，包括錄入指標(biāo)位置、跳轉(zhuǎn)順序及初始位置的設(shè)置。在界面初始化時(shí)從數(shù)據(jù)庫(kù)取出數(shù)據(jù)供用戶編輯，編輯完成后按照設(shè)置保存數(shù)據(jù)。

（5）報(bào)表定義和編輯設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)自定義報(bào)表注冊(cè)和編輯，主要建立報(bào)表模板、報(bào)表配置文件、數(shù)據(jù)集三者之間的關(guān)系，運(yùn)行時(shí)通過(guò)報(bào)表配置文件從數(shù)據(jù)庫(kù)中得到需要的數(shù)據(jù)集、并在報(bào)表模板上進(jìn)行展示。

4.3 控制器設(shè)計(jì)

為適應(yīng)鐵路建設(shè)投資統(tǒng)計(jì)不斷變化的需求，系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的高可配置設(shè)計(jì)，其中控制器是核心部件。控制器調(diào)用配置庫(kù)的統(tǒng)計(jì)指標(biāo)、校驗(yàn)公式、錄入模板、報(bào)表模板等信息，通過(guò)預(yù)定的流程向用戶展示錄入界面、校驗(yàn)結(jié)果、報(bào)表等功能，從而適應(yīng)了統(tǒng)計(jì)指標(biāo)公式、錄入界面不斷變化的需求（見(jiàn)圖5）。

4.4 報(bào)表引擎設(shè)計(jì)

系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)特點(diǎn)開(kāi)發(fā)了自定義的報(bào)表工具，包括報(bào)表數(shù)據(jù)模型和報(bào)表展示模型兩部分，其中數(shù)據(jù)模型負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理；報(bào)表展示模型負(fù)責(zé)報(bào)表的展示。自定義的報(bào)表工具實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)獲取和數(shù)據(jù)展示的分離，降低了數(shù)據(jù)和報(bào)表的耦合性，更好地適應(yīng)了統(tǒng)計(jì)指標(biāo)和報(bào)表的不斷變化（見(jiàn)圖6）。

4.5 四舍五入計(jì)算的處理

鐵路建設(shè)投資統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)涉及很多單位，不同單位對(duì)數(shù)據(jù)精度的要求有很大區(qū)別。為了滿足誤差小于0．5、報(bào)表之間的數(shù)據(jù)平衡、存在不同精度三者同時(shí)的要求，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了四舍五入計(jì)算算法，首先對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)約和乘積處理，然后對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行切分形成整數(shù)序列和小數(shù)序列，其次對(duì)小數(shù)序列進(jìn)行匯總排序，然后再次對(duì)符合要求的數(shù)據(jù)進(jìn)行加入運(yùn)算，最終實(shí)現(xiàn)四舍五入運(yùn)算。

4.6 采用編輯距離算法對(duì)項(xiàng)目和計(jì)劃信息進(jìn)行模糊匹配

圖5 控制器設(shè)計(jì)

圖6 報(bào)表引擎設(shè)計(jì)

鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計(jì)工作中的項(xiàng)目來(lái)源于計(jì)劃部門下達(dá)的年度計(jì)劃，其項(xiàng)目數(shù)量繁多、層次關(guān)系復(fù)雜。因此，既有統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)每次下達(dá)計(jì)劃后，統(tǒng)計(jì)人員都需要進(jìn)行大量的手工錄入匹配工作。本系統(tǒng)在充分研究計(jì)劃數(shù)據(jù)特性后，設(shè)計(jì)了統(tǒng)一的計(jì)劃數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口，在導(dǎo)入過(guò)程中，對(duì)計(jì)劃項(xiàng)目自動(dòng)進(jìn)行分層排列編碼處理。同時(shí)，對(duì)項(xiàng)目逐個(gè)使用編輯距離算法，計(jì)算出其各個(gè)屬性匹配相似度值，并使用設(shè)置合理的預(yù)期閾值進(jìn)行過(guò)濾和篩選，最后根據(jù)每個(gè)屬性匹配相似度對(duì)應(yīng)的權(quán)值，計(jì)算出與系統(tǒng)庫(kù)項(xiàng)目相似度最高的，以實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目的自動(dòng)匹配。

5 結(jié)束語(yǔ)

系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)完整解決了鐵路建設(shè)投資統(tǒng)計(jì)不同層次、不同業(yè)務(wù)的需求，實(shí)現(xiàn)了基本建設(shè)、更新改造、機(jī)車車輛購(gòu)置等投資項(xiàng)目的一體化統(tǒng)計(jì)工作。經(jīng)過(guò)幾年的推廣和應(yīng)用，系統(tǒng)功能得到了不斷豐富和完善，同時(shí)也得到了用戶的廣泛好評(píng)。

張錦超：中國(guó)鐵道科學(xué)研究院電子計(jì)算技術(shù)研究所，副研究員，北京，100081

責(zé)任編輯 楊環(huán)

F530.31

B

1672-061X（2015）02-0128-04

所獲獎(jiǎng)項(xiàng)：2014年度中國(guó)鐵道學(xué)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)。