張懷成 魏剛 李浥塵 陳鵬 舒灝

（1.湖北新業(yè)煙草薄片開發(fā)有限公司 湖北省武漢市 430056 2.黃鶴樓科技園（集團(tuán)）有限公司 湖北省武漢市 430040）

1 概述

隨著國內(nèi)卷煙工業(yè)企業(yè)對再造煙葉產(chǎn)品功能的認(rèn)識提升和卷煙配方中應(yīng)用水平的進(jìn)一步提高，以及國產(chǎn)再造煙葉產(chǎn)品品質(zhì)的不斷提升，國產(chǎn)再造煙葉在中式卷煙的應(yīng)用范圍正在不斷拓展，已經(jīng)成為中國卷煙配方不可或缺的重要原料。

產(chǎn)品配方是再造煙葉生產(chǎn)企業(yè)產(chǎn)品研發(fā)維護(hù)的核心環(huán)節(jié)，是產(chǎn)品品質(zhì)的決定性因素之一。其中原料配方主要涉及煙碎（煙末、碎煙片）、煙梗等，輔料配方主要涉及涂布添加劑、煙梗提取添加劑、精制添加劑、造紙助劑、填料、外纖等。再造煙葉所使用的原料均是來源于煙草生產(chǎn)加工過程中產(chǎn)生的下腳料，如煙梗、碎片、煙末等，受制于上游業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)的不確定性，原料的類型、品質(zhì)性狀、數(shù)量等變化較大。隨著卷煙工業(yè)企業(yè)對再造煙葉需求量不斷增大，并且再造煙葉的原料批次質(zhì)量穩(wěn)定性不足，導(dǎo)致配方設(shè)計(jì)維護(hù)次數(shù)增多，依靠傳統(tǒng)的手工配方管理方式存在諸多問題（例如：數(shù)據(jù)收集和整理困難、數(shù)據(jù)計(jì)算繁雜且準(zhǔn)確率低、時(shí)間周期過長等），已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足企業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)和現(xiàn)代化精益管理的需求，制約了企業(yè)的快速發(fā)展和市場競爭力的提升[1]。

面對日趨激烈的市場競爭和業(yè)務(wù)工作中存在的實(shí)際問題，企業(yè)以相關(guān)資源的統(tǒng)一管理和調(diào)配為出發(fā)點(diǎn)，從人、財(cái)、物、信息四個(gè)方面集中統(tǒng)一管理入手，通過對技術(shù)中心的業(yè)務(wù)進(jìn)行深度分析，結(jié)合輔助設(shè)計(jì)手段，開發(fā)了集數(shù)據(jù)、過程、資源為一體的再造煙葉配方管理信息系統(tǒng)，全面提升了企業(yè)精細(xì)化管理、信息化支撐和數(shù)字化服務(wù)水平。

2 系統(tǒng)分析與總體設(shè)計(jì)

2.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)分析

再造煙葉配方管理信息系統(tǒng)基于J2EE的開放平臺以及SOA架構(gòu)，通過組件化、一體化的平臺產(chǎn)品提供覆蓋企業(yè)全生命周期應(yīng)用的支撐，真正意義上幫助用戶實(shí)現(xiàn)其統(tǒng)一應(yīng)用架構(gòu)的發(fā)展策略。另外，在充分考慮與未來智慧工廠CPS系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)平臺共融互通的基礎(chǔ)上，配方管理信息系統(tǒng)采用微服務(wù)架構(gòu)進(jìn)行構(gòu)建，將原本單體的系統(tǒng)拆分為多個(gè)小型的服務(wù)，每個(gè)服務(wù)之間的通信是基于HTTP的Restful API進(jìn)行通信。每個(gè)服務(wù)都維護(hù)著各自的數(shù)據(jù)存儲、業(yè)務(wù)開發(fā)、自動(dòng)化測試案例等，共同圍繞著系統(tǒng)中某一項(xiàng)或者一些耦合度較高的業(yè)務(wù)功能進(jìn)行構(gòu)建。系統(tǒng)采用SpringBoot構(gòu)建微服務(wù)架構(gòu)，便于開發(fā)人員簡單、快速創(chuàng)建出獨(dú)立運(yùn)行和產(chǎn)品級別的基于Spring的應(yīng)用[2,3]。系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示。

2.2 系統(tǒng)功能架構(gòu)分析

再造煙葉配方管理信息系統(tǒng)圍繞再造煙葉配方管理的實(shí)際業(yè)務(wù)需求，結(jié)合企業(yè)發(fā)展的需要，實(shí)現(xiàn)集數(shù)據(jù)、過程、資源為一體的配方集成管理，輔助配方研發(fā)人員快速進(jìn)行原料配方和輔料配方的設(shè)計(jì)與維護(hù)。同時(shí)，依托該系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)原輔料庫存凍結(jié)與核銷，自動(dòng)測算原輔料采購需求，從而提高配方管理對庫存的有效控制，確保配方生產(chǎn)的可持續(xù)性[4]。配方管理信息系統(tǒng)功能架構(gòu)如圖2所示。

圖2：配方管理信息系統(tǒng)功能架構(gòu)

（1）產(chǎn)品牌號管理：對接企業(yè)主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)中的產(chǎn)品牌號主數(shù)據(jù)，并在系統(tǒng)中補(bǔ)充完善配方管理相關(guān)業(yè)務(wù)主數(shù)據(jù)；同時(shí)，考慮到未來新產(chǎn)品研發(fā)中試驗(yàn)配方的需要，預(yù)留試驗(yàn)產(chǎn)品的牌號和配方半成品基礎(chǔ)數(shù)據(jù)管理模塊。

（2）原輔料信息管理：通過與主數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)、供應(yīng)鏈系統(tǒng)的集成，將原輔料基礎(chǔ)數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)和庫存進(jìn)行集成和展示，為薄片配方設(shè)計(jì)維護(hù)管理提供資源數(shù)據(jù)支撐，并提供綜合信息查詢視圖。同時(shí)，基于生產(chǎn)計(jì)劃、配方、生產(chǎn)進(jìn)度數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)采購需求、凍結(jié)庫存的系統(tǒng)自動(dòng)處理功能，并提供查詢界面。

（3）配方管理：將再造煙葉配方設(shè)計(jì)維護(hù)所需的全部數(shù)據(jù)資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，并向配方研發(fā)人員進(jìn)行實(shí)時(shí)推送。在配方設(shè)計(jì)維護(hù)過程中，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)配方產(chǎn)能測算、成本分析、物料庫存預(yù)警、配方自動(dòng)拆分等技術(shù)和功能，輔助配方研發(fā)人員進(jìn)行配方設(shè)計(jì)維護(hù)。對虛擬集并和原輔料配方進(jìn)行統(tǒng)一、版本化管理，實(shí)現(xiàn)配方數(shù)據(jù)的積累和共享，研發(fā)原輔料動(dòng)態(tài)平衡測算模型，實(shí)現(xiàn)多配方的協(xié)同設(shè)計(jì)。

（4）生產(chǎn)進(jìn)度管理：對牌號的年度、季度、月度生產(chǎn)計(jì)劃以及臨時(shí)性生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行管理。配方設(shè)計(jì)維護(hù)、原輔料采購需求測算、凍結(jié)庫存等功能依據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，對配方的生產(chǎn)可持續(xù)性進(jìn)行判定。

（5）數(shù)據(jù)分析與建模：系統(tǒng)提供可視化分析平臺，用戶可以利用系統(tǒng)自帶的可視化分析平臺和報(bào)表工具來定義報(bào)表的外觀、獲取數(shù)據(jù)的邏輯和對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析、機(jī)器學(xué)習(xí)和深度學(xué)習(xí)建模分析的方法[5]。

（6）系統(tǒng)統(tǒng)一管理：由統(tǒng)一用戶管理實(shí)現(xiàn)其帳戶的添加、刪除，以及帳戶與人員的對應(yīng)關(guān)系。

2.3 系統(tǒng)業(yè)務(wù)邏輯架構(gòu)

再造煙葉配方管理信息系統(tǒng)以企業(yè)服務(wù)總線ESB為中心，從基礎(chǔ)代碼與主數(shù)據(jù)的共享與同步、應(yīng)用系統(tǒng)之間的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)交互和實(shí)施靈活的企業(yè)流程管理等三個(gè)方面解決企業(yè)的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)集成應(yīng)用問題，從而實(shí)現(xiàn)更大的業(yè)務(wù)價(jià)值[6]。

（1）數(shù)據(jù)資源層：企業(yè)中現(xiàn)有的各個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)、各個(gè)外部數(shù)據(jù)源的數(shù)據(jù)資源。這些數(shù)據(jù)是企業(yè)的信息資源基礎(chǔ)。

（2）服務(wù)資源層：系統(tǒng)在實(shí)施時(shí)，需要盡可能的利用現(xiàn)有的應(yīng)用邏輯與功能。在服務(wù)資源層，將現(xiàn)有系統(tǒng)的功能進(jìn)行封裝，以WebService，REST/Http或MQ的方式提供服務(wù)接口，供上層調(diào)用。

（3）交換服務(wù)層：企業(yè)服務(wù)總線（ESB）是一個(gè)實(shí)現(xiàn)通信、互連、轉(zhuǎn)換、可移植性和安全性標(biāo)準(zhǔn)接口的企業(yè)基礎(chǔ)軟件平臺。ESB與外部系統(tǒng)交互主要通過API網(wǎng)關(guān)服務(wù)來實(shí)現(xiàn)。

（4）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)層：主數(shù)據(jù)管理平臺管理的標(biāo)準(zhǔn)代碼庫，包括了企業(yè)范圍內(nèi)已發(fā)布的所有基礎(chǔ)代碼，其基礎(chǔ)代碼和主數(shù)據(jù)在主數(shù)據(jù)管理平臺上進(jìn)行維護(hù)。在數(shù)據(jù)集成開發(fā)與實(shí)施應(yīng)用過程中，涉及到的所有基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息，必須與主數(shù)據(jù)平臺進(jìn)行對接，并遵循主數(shù)據(jù)管理辦法和集成規(guī)范。

3 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)和應(yīng)用

再造煙葉配方管理信息系統(tǒng)采用基于SOA的J2EE技術(shù)路線，遵循J2EE 1.3、J2EE 1.4和EJB 2.0規(guī)范。系統(tǒng)基于B/S架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)客戶端零安裝，直接基于瀏覽器訪問和操作。系統(tǒng)前端采用JSON數(shù)據(jù)交換格式，建立符合BPMN2.0規(guī)范的流程引擎[7]。

3.1 系統(tǒng)管理

（1）多級授權(quán)管理：系統(tǒng)采用分散式權(quán)限管理模型，系統(tǒng)管理員可以下設(shè)普通管理員，普通管理員可以再設(shè)模塊管理員，從而實(shí)現(xiàn)分層管理。管理員管理系統(tǒng)的基本設(shè)置，各功能模塊的設(shè)置交由模塊管理員管理實(shí)現(xiàn)分塊管理。

（2）四維權(quán)限管理模型：傳統(tǒng)的權(quán)限模型是由組織、權(quán)限、角色三個(gè)維度組成，四維權(quán)限模型就是在傳統(tǒng)三維模型的基礎(chǔ)上增加了第四維：數(shù)據(jù)范圍。通過設(shè)定數(shù)據(jù)范圍，可以很方便地將某一用戶所具有的某一功能權(quán)限限定在一特定的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)。

（3）訪問控制：系統(tǒng)支持SSL加密方式訪問，可以對數(shù)據(jù)進(jìn)行加密傳輸。身份認(rèn)證是系統(tǒng)安全的首要保證，系統(tǒng)針對應(yīng)用的不同層次需要，提高多種認(rèn)證方式，支持CA的安全身份認(rèn)證、令牌認(rèn)證和IP綁定認(rèn)證。

（4）安全審計(jì)：系統(tǒng)提供了豐富的日志管理，包括訪問系統(tǒng)的日志，系統(tǒng)管理中各模塊操作的日志，關(guān)鍵模塊數(shù)據(jù)刪除的日志等，并提供了日志的設(shè)置功能供系統(tǒng)管理員設(shè)置開通哪些日志功能，并重點(diǎn)建立了系統(tǒng)的操作日志以及自動(dòng)預(yù)警功能。

3.2 系統(tǒng)運(yùn)行

（1）訪問支持：配方管理信息系統(tǒng)基本可實(shí)現(xiàn)主流瀏覽器的全支持，可通過IE7/8/9/10、Firefox、Safari(基于OX系統(tǒng))、Chrome、360、maxthon、Opera等瀏覽器訪問及編輯。

（2）應(yīng)用支持：提供組織機(jī)構(gòu)、用戶、角色、權(quán)限管理體系及日志與系統(tǒng)安全體系，全面滿足三元管理的相關(guān)要求，通過豐富的第三方系統(tǒng)接口，免費(fèi)提供jsp，servlet等相關(guān)接口；

（3）環(huán)境支持：系統(tǒng)可以運(yùn)行在多種平臺之上，支持目前通用的各類操作系統(tǒng)環(huán)境（包括Windows server 2008、Linux7.5、AIX6等以上版本主流操作系統(tǒng)及VMWAER虛擬機(jī)）。

（4）中間件支持：系統(tǒng)可以匹配多種中間件Web應(yīng)用服務(wù)器，支持主流中間件產(chǎn)品，如IBM Web sphere V8.5及以上，Oracle WebLogic V11G 及以上，Tomcat8及以上等。

（5）數(shù)據(jù)庫支持：系統(tǒng)支持IBMDB2、Oracle等主流數(shù)據(jù)庫，支持集群和失效轉(zhuǎn)移，提供良好的可擴(kuò)展性和容錯(cuò)性。建議優(yōu)先選用DB2 V11及以上版本、Oracle 12C及以上版本，數(shù)據(jù)庫字符集支持UTF-8。

（6）部署支持：系統(tǒng)支持前后端分離的部署架構(gòu)，并且支持將應(yīng)用部署到Docker容器化環(huán)境，便于系統(tǒng)分布式彈性部署架構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整。同時(shí)，支持在云計(jì)算平臺IaaS層和PaaS層中部署。

3.3 系統(tǒng)應(yīng)用實(shí)例

3.3.1 示例1：產(chǎn)品牌號主數(shù)據(jù)管理

在系統(tǒng)中申報(bào)試驗(yàn)產(chǎn)品牌號的主數(shù)據(jù)信息，包括牌號編號、名稱、物料代碼、物料名稱、物料組、物料類型、計(jì)量單位等。當(dāng)試驗(yàn)牌號研發(fā)成功后，在系統(tǒng)中可通過轉(zhuǎn)正式操作與卷煙正式產(chǎn)品的主數(shù)據(jù)編碼建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，從而將產(chǎn)品研發(fā)階段試驗(yàn)配方與正式產(chǎn)品配方建立關(guān)聯(lián)關(guān)系，產(chǎn)品牌號主數(shù)據(jù)生效后方能使用，且不能修改。

3.3.2 示例2：原料信息集成查詢

將原料主數(shù)據(jù)（類別、代碼、名稱、等級、產(chǎn)地、年份等），依據(jù)物料編號，與從供應(yīng)鏈系統(tǒng)集成過來的庫存數(shù)據(jù)（實(shí)際庫存、可用庫存、凍結(jié)庫存、單位、倉儲位置等）、價(jià)格等信息集成到一起，系統(tǒng)提供代碼、名稱、屬性、庫存上下限、價(jià)格上下限等多條件的組合查詢功能，實(shí)現(xiàn)原料信息的集成查詢，并可基于某條原料追溯其詳細(xì)倉儲位置、多配方使用、預(yù)計(jì)耗用等關(guān)聯(lián)信息。同時(shí)，系統(tǒng)將預(yù)留原料分級、感官質(zhì)量、化學(xué)指標(biāo)等信息錄入或系統(tǒng)集成數(shù)據(jù)接口。

3.3.3 示例3：虛擬集并管理

通過在系統(tǒng)中指定一組可替換原料，并設(shè)定優(yōu)先順序，形成一個(gè)虛擬集并。為了可以更靈活的虛擬集并處理，原料和虛擬集并將為多對多關(guān)系，一個(gè)原料可以出現(xiàn)在多個(gè)虛擬集并中，一個(gè)虛擬集并包含多個(gè)原料。在系統(tǒng)中添加一組可替換原料，并可通過手動(dòng)拖動(dòng)的方式便捷調(diào)整原料的優(yōu)先順序，或刪除某個(gè)不需要的原料。當(dāng)虛擬集并設(shè)定完成后，系統(tǒng)自動(dòng)記錄當(dāng)前虛擬集并的合并可用庫存和每個(gè)原料的可用庫存，供配方管理模塊進(jìn)行調(diào)用。

4 總結(jié)

通過再造煙葉配方管理信息系統(tǒng)的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)了企業(yè)在多個(gè)層面精益化、數(shù)字化和智能化管理水平的提升。

（1）完善企業(yè)數(shù)據(jù)鏈：配方管理作為薄片生產(chǎn)管理的中間環(huán)節(jié)，向上與供應(yīng)鏈系統(tǒng)關(guān)系緊密，向下與生產(chǎn)現(xiàn)場管理系統(tǒng)息息相關(guān)，系統(tǒng)的建設(shè)必須通盤考慮與已建設(shè)信息系統(tǒng)與擬建信息系統(tǒng)的有效集成，完善企業(yè)數(shù)據(jù)鏈。

（2）提升配方管理效能：通過配方管理的信息化建設(shè)實(shí)現(xiàn)配方計(jì)算的自動(dòng)化，有效解決數(shù)據(jù)收集、準(zhǔn)備困難，數(shù)據(jù)計(jì)算不易、不準(zhǔn)，時(shí)間周期過長等問題。

（3）提升庫存控制能力：通過與供應(yīng)鏈系統(tǒng)進(jìn)行有效集成，實(shí)現(xiàn)根據(jù)配方對庫存的鎖定與釋放的自動(dòng)化管理，管理人員能實(shí)時(shí)了解配方生成對庫存的影響，從總體上提高配方管理對庫存的有效控制。

（4）提升數(shù)據(jù)服務(wù)能力：強(qiáng)化配方數(shù)據(jù)的應(yīng)用，通過對原料配方、輔料配方、配方變化等數(shù)據(jù)綜合分析，為生產(chǎn)質(zhì)量改善、效率提升、成本控制提供決策依據(jù)。