劉 海，張矚熹，張 磊，肖巖平

（1.軍事科學(xué)院后勤科學(xué)與技術(shù)研究所，北京 100071；2.32751 部隊(duì)，北京 100036）

我國(guó)國(guó)有企事業(yè)單位數(shù)量眾多，規(guī)模龐大，每年投入的各類經(jīng)費(fèi)逐年上漲，為使經(jīng)費(fèi)能得到合理有效地利用，經(jīng)費(fèi)預(yù)算評(píng)審是非常重要的一環(huán)。經(jīng)費(fèi)預(yù)算評(píng)審涉及國(guó)家多個(gè)政府部門和環(huán)節(jié)，線下流程繁瑣，評(píng)審周期長(zhǎng)，因評(píng)審而產(chǎn)生的人力和物力消耗高，因此，線上評(píng)審已經(jīng)成為大規(guī)模評(píng)審的發(fā)展趨勢(shì)。為提高經(jīng)費(fèi)預(yù)算評(píng)審效率，減少人力物力消耗，促進(jìn)國(guó)有企事業(yè)單位預(yù)算評(píng)審工作向信息化和網(wǎng)絡(luò)化轉(zhuǎn)型，研發(fā)一套大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化經(jīng)費(fèi)預(yù)算評(píng)審支撐系統(tǒng)很有必要。通過該系統(tǒng)可為各國(guó)有企業(yè)、事業(yè)單位、政府部門、審計(jì)部門、評(píng)審專家等開展年度經(jīng)費(fèi)預(yù)算評(píng)審工作提供網(wǎng)絡(luò)化軟件工具，提高國(guó)有企事業(yè)單位經(jīng)費(fèi)預(yù)算審核的工作效率。系統(tǒng)支持領(lǐng)域?qū)＜液驮u(píng)審機(jī)關(guān)進(jìn)行智能化評(píng)審，滿足對(duì)海量經(jīng)費(fèi)預(yù)算數(shù)據(jù)的評(píng)審，同時(shí)系統(tǒng)具有高并發(fā)性，可滿足多用戶同時(shí)在線進(jìn)行多個(gè)項(xiàng)目的評(píng)審[1]。

1 系統(tǒng)功能需求分析

大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化經(jīng)費(fèi)預(yù)算評(píng)審支撐系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本原則有：集中控制、統(tǒng)一管理、按級(jí)負(fù)責(zé)、分級(jí)實(shí)施。評(píng)審主要由國(guó)有企事業(yè)單位、多個(gè)評(píng)審部門、審計(jì)部門等共同承辦完成。

為了滿足大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化經(jīng)費(fèi)預(yù)算評(píng)審的業(yè)務(wù)需要，系統(tǒng)設(shè)計(jì)了以下功能模塊：

1）評(píng)審專家管理。提供系統(tǒng)評(píng)審專家的注冊(cè)、權(quán)限管理，對(duì)專家表現(xiàn)進(jìn)行評(píng)分，并能結(jié)合專家信息進(jìn)行綜合分析。

2）預(yù)算評(píng)審管理。為評(píng)審工作提供專家智能抽取、批量項(xiàng)目分工、任務(wù)模板管理、評(píng)審進(jìn)度管理、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)核算和評(píng)審意見匯總等功能。

3）知識(shí)庫(kù)管理。系統(tǒng)接入商品價(jià)格數(shù)據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)文件數(shù)據(jù)，并構(gòu)建領(lǐng)域知識(shí)模型，提供數(shù)據(jù)智能查詢、檢索功能。

4）審核流程管理。包括工作流程管理和節(jié)點(diǎn)管理。并可以根據(jù)需要，對(duì)流程進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，提高評(píng)審和審核效率。

5）預(yù)算數(shù)據(jù)分析。提供對(duì)歷史數(shù)據(jù)和年度數(shù)據(jù)的多維度對(duì)比分析功能，維度包括預(yù)算科目、年度、部門單位等。

6）系統(tǒng)綜合管理。實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)安全管理、系統(tǒng)用戶管理、系統(tǒng)日志管理、數(shù)據(jù)備份恢復(fù)等功能。

2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 總體框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計(jì)為“五層兩體系”的功能架構(gòu)。其總體框架圖如圖1 所示。“五層”包括基礎(chǔ)設(shè)施層、數(shù)據(jù)資源層、業(yè)務(wù)服務(wù)層、功能視圖層和用戶層。

圖1 系統(tǒng)總體框架圖

基礎(chǔ)設(shè)施層為系統(tǒng)運(yùn)行提供IT 設(shè)備和系統(tǒng)基礎(chǔ)運(yùn)行環(huán)境支撐、綜合處理設(shè)備、數(shù)據(jù)共享存儲(chǔ)設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。

數(shù)據(jù)資源層基于國(guó)家企事業(yè)單位預(yù)算評(píng)審工作的數(shù)據(jù)中心，為系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、檢索、歸檔和提取等基礎(chǔ)服務(wù)，包括知識(shí)庫(kù)、歷史庫(kù)、專家?guī)?、預(yù)算庫(kù)。

業(yè)務(wù)服務(wù)層為用戶提供各種使用功能，包括專家?guī)旃芾碜酉到y(tǒng)、預(yù)算評(píng)審管理子系統(tǒng)、知識(shí)庫(kù)管理子系統(tǒng)、審核流程管理子系統(tǒng)、預(yù)算數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)和系統(tǒng)綜合管理子系統(tǒng)，以及專家評(píng)審APP 客戶端。

功能視圖層為系統(tǒng)不同角色的用戶提供相應(yīng)權(quán)限的個(gè)性化軟件功能視圖和人機(jī)交互界面。

用戶層將用戶分為四類，分別為機(jī)關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、各單位業(yè)務(wù)用戶、評(píng)審專家和技術(shù)保障人員。

2.2 技術(shù)框架設(shè)計(jì)

系統(tǒng)基于面向服務(wù)的架構(gòu)體系，功能之間通過協(xié)議和接口相連，實(shí)現(xiàn)采用Java EE 技術(shù)架構(gòu)的B/S方式和分層設(shè)計(jì)模式。其技術(shù)框架如圖2 所示。

圖2 系統(tǒng)技術(shù)框架圖

表現(xiàn)層：基于JSP 和HTML5 開發(fā)的用戶接口層，提供與系統(tǒng)連接的外部實(shí)體，用戶通過瀏覽器訪問本系統(tǒng)，進(jìn)行信息填寫、提交請(qǐng)求等操作，同時(shí)將請(qǐng)求結(jié)果返回至客戶端。通過統(tǒng)計(jì)查詢、信息匯總、規(guī)則定制、主題/專題分析和報(bào)表功能技術(shù)為用戶提供數(shù)據(jù)應(yīng)用服務(wù)。

訪問控制層：基于Spring 框架開發(fā)的訪問控制層，提供按照用戶管理和權(quán)限控制列表，審核用戶的合法性和訪問權(quán)限，保證系統(tǒng)和信息安全。

服務(wù)層：采用Spring Boot 和Spring Cloud 技術(shù)框架，提供系統(tǒng)功能服務(wù)，對(duì)外提供數(shù)據(jù)交換服務(wù)、消息服務(wù)、會(huì)話服務(wù)、配置管理服務(wù)、權(quán)限控制服務(wù)、系統(tǒng)監(jiān)控服務(wù)、日志管理服務(wù)、智能檢索服務(wù)、基于Activiti工作流引擎的工作流程服務(wù)和其他服務(wù)等[2]。

數(shù)據(jù)層：采用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫(kù)MySQL 和ES 檢索庫(kù)存儲(chǔ)訪問后臺(tái)數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)用于結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化信息的存儲(chǔ)和處理，是系統(tǒng)的數(shù)據(jù)核心。

基礎(chǔ)層：利用網(wǎng)絡(luò)環(huán)境和應(yīng)用服務(wù)器實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的基礎(chǔ)物理環(huán)境，提供基于數(shù)據(jù)庫(kù)和業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)訪問。應(yīng)用云技術(shù)、Docker 容器技術(shù)和K8S 容器技術(shù)，為系統(tǒng)提供底層軟件環(huán)境的快速部署功能。

2.3 功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

系統(tǒng)包括業(yè)務(wù)管理分系統(tǒng)和綜合支撐分系統(tǒng)。其中業(yè)務(wù)管理分系統(tǒng)包括專家?guī)旃芾碜酉到y(tǒng)、預(yù)算評(píng)審管理子系統(tǒng)、審核流程管理子系統(tǒng)和專家評(píng)審APP 客戶端部分；綜合支撐分系統(tǒng)包括知識(shí)庫(kù)管理子系統(tǒng)、預(yù)算數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)和系統(tǒng)綜合管理子系統(tǒng)部分。

1）專家?guī)旃芾碜酉到y(tǒng)：提供對(duì)專家的全流程管理功能。包括專家注冊(cè)、權(quán)限管理、工作表現(xiàn)評(píng)分和專家信息綜合分析功能。

2）預(yù)算評(píng)審管理子系統(tǒng)：對(duì)評(píng)審任務(wù)流程進(jìn)行管理，包括針對(duì)任務(wù)抽取相應(yīng)專家、進(jìn)行專家任務(wù)分工、管理評(píng)審任務(wù)、管理評(píng)審進(jìn)度、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)核算、評(píng)審意見匯總等功能。

3）審核流程管理子系統(tǒng)：基于項(xiàng)目審核流程對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全流程管理。分為流程定義管理、流程部署管理、流程實(shí)例管理、流程監(jiān)控等功能。

4）專家評(píng)審APP 客戶端：專家可通過該手機(jī)APP 端對(duì)預(yù)算項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)審、核算、提出意見和投票決定項(xiàng)目是否通過評(píng)審等基本操作。

5）知識(shí)庫(kù)管理子系統(tǒng)：提供財(cái)務(wù)領(lǐng)域商品價(jià)格數(shù)據(jù)、標(biāo)準(zhǔn)制度法規(guī)。包括知識(shí)庫(kù)資源建設(shè)、知識(shí)庫(kù)維護(hù)管理和知識(shí)庫(kù)檢索功能。

6）預(yù)算數(shù)據(jù)分析子系統(tǒng)：基于歷史庫(kù)中的歷史預(yù)算數(shù)據(jù)和本年度預(yù)算數(shù)據(jù)，從預(yù)算科目、部門單位、年度比對(duì)等維度對(duì)事業(yè)經(jīng)費(fèi)進(jìn)行科學(xué)分析和可視化展示。

7）系統(tǒng)綜合管理子系統(tǒng)：為管理部門提供綜合管理功能，包括用戶信息、模板的維護(hù)管理和系統(tǒng)安全管理等功能。

3 系統(tǒng)創(chuàng)新點(diǎn)

3.1 采用分布式架構(gòu)，系統(tǒng)易于橫向擴(kuò)展

系統(tǒng)采用分布式架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)時(shí)可創(chuàng)建多個(gè)工程，將功能拆分為多個(gè)服務(wù)，可獨(dú)立部署、擴(kuò)展和伸縮?？筛鶕?jù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)情況和用戶數(shù)量進(jìn)行橫向擴(kuò)展。

系統(tǒng)服務(wù)具有分布性，每個(gè)服務(wù)都可以獨(dú)立部署，服務(wù)之間交互通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信。每個(gè)服務(wù)都可以集群方式部署，并可針對(duì)部分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行硬件和軟件擴(kuò)容，具備一定的伸縮能力。系統(tǒng)通過共享網(wǎng)關(guān)，每個(gè)服務(wù)都可以作為共享資源對(duì)外提供服務(wù)。每個(gè)服務(wù)根據(jù)需要可以對(duì)外發(fā)布共享資源的訪問接口，并可允許外部系統(tǒng)訪問[3-5]。

3.2 評(píng)審數(shù)據(jù)分庫(kù)分表，提升數(shù)據(jù)訪問性能

評(píng)審涉及上千萬級(jí)條目，數(shù)據(jù)量大，針對(duì)這一情況，系統(tǒng)采用數(shù)據(jù)庫(kù)分庫(kù)分表的方式，將數(shù)據(jù)分散在不同的數(shù)據(jù)庫(kù)中，使得數(shù)據(jù)庫(kù)的數(shù)據(jù)量變小，緩解單一數(shù)據(jù)庫(kù)的性能問題，從而解決數(shù)據(jù)庫(kù)數(shù)據(jù)量猛增而導(dǎo)致的訪問性能變慢的問題[6-7]。系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)庫(kù)，將每個(gè)庫(kù)部署到不同的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器上。隨著評(píng)審數(shù)據(jù)的增加，出現(xiàn)歷史庫(kù)或其他庫(kù)數(shù)據(jù)激增的情況，系統(tǒng)支持通過水平分庫(kù)的方式，按年限或類別的方式進(jìn)行水平分庫(kù)，分擔(dān)訪問壓力，提高數(shù)據(jù)讀寫速度，解決單庫(kù)存儲(chǔ)量和性能瓶頸。

同時(shí)，系統(tǒng)針對(duì)每個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)構(gòu)建合理的數(shù)據(jù)表，利用垂直分表技術(shù)和數(shù)據(jù)特征，構(gòu)建合理的數(shù)據(jù)表。對(duì)于數(shù)據(jù)量特別大的表，可利用水平分表技術(shù)按ID序號(hào)等規(guī)則進(jìn)行拆分，優(yōu)化單一表數(shù)據(jù)量過大產(chǎn)生的性能問題，同時(shí)避免了IO爭(zhēng)搶，減少鎖表的機(jī)率[8]。

3.3 構(gòu)建領(lǐng)域知識(shí)模型，提高知識(shí)管理水平

系統(tǒng)參考TOGAF 領(lǐng)域模型理論，結(jié)合經(jīng)費(fèi)預(yù)算知識(shí)管理現(xiàn)狀，開展領(lǐng)域知識(shí)模型設(shè)計(jì)[9]。在領(lǐng)域模型中，將一般知識(shí)抽象為實(shí)體和關(guān)系，映射到信息化建設(shè)成果知識(shí)管理領(lǐng)域，將知識(shí)建模歸結(jié)為知識(shí)實(shí)體和知識(shí)實(shí)體關(guān)系兩個(gè)方面，模型概念圖如圖3所示。

圖3 領(lǐng)域模型基本概念圖

通過領(lǐng)域思想確定知識(shí)領(lǐng)域所涉及的關(guān)注維度，將TOGAF 架構(gòu)的建議模型映射并裁剪到知識(shí)模型中，細(xì)化表達(dá)形式和屬性定義，完成知識(shí)模型體系的整體定義。

3.4 利用算法智能抽取評(píng)審專家，提高項(xiàng)目評(píng)審質(zhì)量

系統(tǒng)根據(jù)隨機(jī)抽取策略算法進(jìn)行專家的智能抽取[10]，從而提高項(xiàng)目評(píng)審的質(zhì)量。系統(tǒng)根據(jù)評(píng)審指定約束條件，通過算法從專家?guī)熘谐槿№?xiàng)目評(píng)審專家，通過算法優(yōu)化實(shí)現(xiàn)無重復(fù)、無回溯的專家抽取，并借助項(xiàng)目評(píng)審專家專業(yè)分類抽取所需類別專家，提高抽取的客觀性和科學(xué)性。

智能抽取的流程如圖4 所示，系統(tǒng)根據(jù)用戶的限定條件隨機(jī)抽取符合約束條件（I1）的專家集合（U），然后對(duì)該集合的每個(gè)專家（Ui）進(jìn)行判斷，看其是否滿足其他的約束條件（I2），如果不滿足則從專家?guī)熘兄匦鲁槿＜疫M(jìn)行替換，如果滿足則抽取下一名專家，直到集合中抽取的所有專家滿足約束條件[11]。

圖4 隨機(jī)抽取算法流程圖

4 關(guān)鍵實(shí)現(xiàn)技術(shù)

4.1 容器化技術(shù)，便于系統(tǒng)環(huán)境快速部署

容器是一種新型虛擬化技術(shù)，用于解決虛擬化技術(shù)存在一些性能和資源使用效率方面的問題。可以同時(shí)將操作系統(tǒng)鏡像和應(yīng)用程序加載到內(nèi)存當(dāng)中。還可以從網(wǎng)絡(luò)磁盤進(jìn)行加載，同時(shí)啟動(dòng)幾十臺(tái)鏡像不會(huì)對(duì)網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)帶來很大負(fù)載。之后的鏡像創(chuàng)建過程只需要指向通用鏡像。

Docker 容器具有以下優(yōu)勢(shì)：更高效地利用系統(tǒng)資源，更快捷的啟動(dòng)時(shí)間，一致的運(yùn)行環(huán)境，支持持續(xù)交付與部署，更輕松的遷移應(yīng)用和更輕松的維護(hù)與擴(kuò)展[12-13]。

應(yīng)用會(huì)涉及很多的容器，這些容器必須跨多個(gè)服務(wù)器主機(jī)進(jìn)行部署。借助Kubernetes 編排功能，可以構(gòu)建跨多個(gè)容器的應(yīng)用服務(wù)、跨集群調(diào)度、擴(kuò)展這些容器，并長(zhǎng)期持續(xù)管理這些容器的健康狀況。使用Docker 和Kubernetes 容器可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)底層軟件環(huán)境的快速部署，利于評(píng)審服務(wù)環(huán)境的快速搭建。

4.2 基于Spring Boot和Spring Cloud的微服務(wù)架構(gòu)

通過微服務(wù)，將應(yīng)用開發(fā)重構(gòu)成微服務(wù)，以分離服務(wù)，通過API以明確的方式來相互“對(duì)話”。每個(gè)微服務(wù)都是自包含，各自維護(hù)自己的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，可以獨(dú)立更新其服務(wù)。使用基于微服務(wù)的方式使得應(yīng)用程序開發(fā)變得更快更容易管理，更快更容易地部署[14-15]。

Spring Cloud 正是利用了Spring Boot 簡(jiǎn)化的能力簡(jiǎn)化了分布式系統(tǒng)的基礎(chǔ)設(shè)施的開發(fā)，比如服務(wù)注冊(cè)、發(fā)現(xiàn)、配置中心、消息總線、負(fù)載均衡等，還使得開發(fā)風(fēng)格統(tǒng)一，實(shí)現(xiàn)了一鍵式啟動(dòng)和部署。

4.3 自動(dòng)化工作流技術(shù)

系統(tǒng)設(shè)計(jì)引入了自動(dòng)化工作流技術(shù)，具體體現(xiàn)在：

1）業(yè)務(wù)流程化。利用工作流技術(shù)將服務(wù)流程化，方便服務(wù)的流程化定制和數(shù)據(jù)組裝，更好的確保服務(wù)質(zhì)量。

2）服務(wù)規(guī)范化。工作流的實(shí)現(xiàn)將遵照BPEL（業(yè)務(wù)過程執(zhí)行語言）規(guī)范，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)服務(wù)接口的定義，有利于服務(wù)的規(guī)范化。

3）提高可維護(hù)性。工作流的引進(jìn)，很好的解決了流程變更而帶來的系統(tǒng)代碼的調(diào)整。工作流將流程從業(yè)務(wù)中剝離，使業(yè)務(wù)和管理人員能夠更直觀的管理流程的變化和執(zhí)行[16-17]。

5 系統(tǒng)實(shí)用驗(yàn)證

該研究設(shè)計(jì)已經(jīng)在某大型企業(yè)預(yù)算評(píng)審環(huán)節(jié)中得到應(yīng)用驗(yàn)證，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了支撐百余名專家的在線分布式網(wǎng)絡(luò)并發(fā)使用，預(yù)算數(shù)據(jù)條目達(dá)到了百萬余條，反應(yīng)良好。典型界面如圖5 所示。

圖5 大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)化經(jīng)費(fèi)預(yù)算評(píng)審支撐系統(tǒng)界面

6 結(jié)束語

該系統(tǒng)技術(shù)先進(jìn)，性能先進(jìn)、可靠，能滿足大量經(jīng)費(fèi)預(yù)算項(xiàng)目評(píng)審的需要，并可解決現(xiàn)有線下評(píng)審中存在的多種問題，能有效提高評(píng)審的效率，減少評(píng)審經(jīng)費(fèi)和人力資源的消耗，具有較高的推廣使用價(jià)值。將在今后大型國(guó)有企事業(yè)單位實(shí)際運(yùn)用中對(duì)系統(tǒng)多并發(fā)能力進(jìn)行實(shí)驗(yàn)改進(jìn)。