基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的煙葉生產(chǎn)標準化管理系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用

徐光輝， 李海江， 宋瑞芳， 李俊營， 郭橋燕， 林 娟， 馬文輝， 金萬強

(1.河南省煙草公司 平頂山市公司， 河南 平頂山 467000； 2.中國煙草總公司 河南省公司， 河南 鄭州 450015； 3.河南和頌科技有限公司， 河南 鄭州 450015)

利用互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)培育網(wǎng)絡(luò)化、智能化、精細化的煙草農(nóng)業(yè)新生態(tài)是煙草行業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃的重點領(lǐng)域[1]，目前已在病蟲害防治、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)管理、煙葉儲運和煙葉生產(chǎn)綜合管理等方面取得一些成效。彭曙光等[2-3]分別建立了基于多途徑分類檢索Lucid 3的煙草病害診斷專家系統(tǒng)和煙草病蟲害遠程在線診斷系統(tǒng)。李世祥等[4]開發(fā)的煙葉基礎(chǔ)設(shè)施信息化管理系統(tǒng)，實現(xiàn)了對煙葉基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的信息化管理。楊成龍等[5]通過配套的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)完成對煙葉信息的實時跟蹤，從源頭上解決了煙葉運儲業(yè)務(wù)管理精細化程度不高的難題。邱榮洲等[6]開發(fā)了基于智能手機的煙葉生產(chǎn)科技服務(wù)系統(tǒng)。李一山等[7]開發(fā)的優(yōu)質(zhì)烤煙生產(chǎn)技術(shù)咨詢系統(tǒng)實現(xiàn)了通過網(wǎng)絡(luò)向用戶提供技術(shù)咨詢和相關(guān)理論知識服務(wù)的目的。沈少君等[8]進行煙農(nóng)星級管理系統(tǒng)開發(fā)，實現(xiàn)了煙農(nóng)隊伍的信息化管理。王志勇等[9]搭建了具有皖南特色的現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)信息化管理平臺。在其他領(lǐng)域也有較多基于“互聯(lián)網(wǎng)+”的開發(fā)應(yīng)用[10-11]。針對煙葉生產(chǎn)管理過程中存在的數(shù)據(jù)采集不方便、數(shù)據(jù)不真實及上報不及時等問題，山東日照、貴州畢節(jié)和四川攀枝花等地進行了信息化方面的探索實踐[12-13]，但是基于煙葉生產(chǎn)標準與互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)支撐煙葉生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)采集與管理的應(yīng)用鮮有報道。為此，基于信息化、標準化與煙葉生產(chǎn)業(yè)務(wù)的深度融合，開發(fā)煙葉生產(chǎn)管理全覆蓋的標準化管理系統(tǒng)，以期為實現(xiàn)煙葉生產(chǎn)全過程的信息化和精細化管理奠定基礎(chǔ)。

1 系統(tǒng)架構(gòu)與技術(shù)開發(fā)

1.1 系統(tǒng)的架構(gòu)

1.1.1 基礎(chǔ)層 包括采集感知、網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)中心和支撐服務(wù)。采集感知是運用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和Android端的煙葉生產(chǎn)管理應(yīng)用程序，實現(xiàn)煙葉生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)采集、加工和傳輸。Android端應(yīng)用程序提供煙葉生產(chǎn)每個環(huán)節(jié)執(zhí)行的國家標準、行業(yè)標準和企業(yè)標準，采集生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)時依據(jù)標準進行數(shù)據(jù)采集，最終將數(shù)據(jù)經(jīng)過整理傳輸?shù)絯eb端并實現(xiàn)數(shù)據(jù)同步。網(wǎng)絡(luò)通信用于實現(xiàn)物聯(lián)網(wǎng)、行業(yè)專網(wǎng)及無線網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)安全傳輸，通過數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲、管理和交換共享，并通過支撐服務(wù)提供集成開發(fā)環(huán)境、共用構(gòu)件。

1.1.2 數(shù)據(jù)層 包括煙農(nóng)基礎(chǔ)信息數(shù)據(jù)庫、煙葉生產(chǎn)信息數(shù)據(jù)庫、標準數(shù)據(jù)庫、流程數(shù)據(jù)庫及其他信息數(shù)據(jù)庫。其中，市級公司通過系統(tǒng)平臺發(fā)布各生產(chǎn)環(huán)節(jié)的標準，形成標準數(shù)據(jù)庫和流程數(shù)據(jù)庫，并利用數(shù)據(jù)持久化技術(shù)進行信息的存儲、搬運與應(yīng)用。

1.1.3 平臺層 建立Web與Android端的聯(lián)系，響應(yīng)用戶請求并進行邏輯處理，將上傳數(shù)據(jù)、寫入數(shù)據(jù)及操作數(shù)據(jù)等存入數(shù)據(jù)庫。

1.1.4 應(yīng)用層 從數(shù)據(jù)庫提取信息進行分類整理、統(tǒng)計運算，業(yè)務(wù)邏輯的實現(xiàn)，還原現(xiàn)實工作流程。在煙站網(wǎng)格管理員采集生產(chǎn)數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，市、縣、煙站各層級管理人員通過系統(tǒng)可以查詢數(shù)據(jù)、綜合信息發(fā)布、調(diào)用數(shù)據(jù)、填報數(shù)據(jù)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理、技術(shù)指導、信息查詢及績效考核等功能。

1.1.5 展現(xiàn)層 實現(xiàn)面向煙草從業(yè)人員不同層級的工作需求，如煙站網(wǎng)格管理員通過Android端應(yīng)用程序登錄系統(tǒng)，可采集煙葉生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)及查看上級管理部門下發(fā)的文件、通知等；市、縣級管理人員在PC端通過訪問應(yīng)用系統(tǒng)，進行數(shù)據(jù)查詢、數(shù)據(jù)分析、文件下達、績效考核等應(yīng)用。同時，明確決策層、管理層和基礎(chǔ)層的職能職責，進行分層授權(quán)，用戶通過統(tǒng)一門戶進入不同應(yīng)用系統(tǒng)，進行相關(guān)操作。

1.2 技術(shù)開發(fā)

按照可靠安全、高跨平臺性、高擴展性等要求，系統(tǒng)采用Java語言作為系統(tǒng)后臺業(yè)務(wù)邏輯及Android端信息采集、標準下載等功能的實現(xiàn)。Web端采用具有多層架構(gòu)的B/S架構(gòu)，即瀏覽器/服務(wù)器模式，系統(tǒng)匹配當下主流瀏覽器，用戶在市級公司允許網(wǎng)絡(luò)權(quán)限范圍內(nèi)，利用瀏覽器就可以對公司的標準化生產(chǎn)事項進行管理。維護工作在服務(wù)器端進行，大大降低了系統(tǒng)升級和維護難度。

圖1煙葉生產(chǎn)標準化管理系統(tǒng)的架構(gòu)

Fig.1 The overall architecture of tobacco production standardization management system

系統(tǒng)采用5層結(jié)構(gòu)，即基礎(chǔ)層、數(shù)據(jù)層、平臺層、應(yīng)用層和展現(xiàn)層，展現(xiàn)給用戶的應(yīng)用層和展現(xiàn)層。當應(yīng)用需求發(fā)生變化時，只需修改后臺邏輯層即可讓用戶擁有前后基本一致的操作體驗。系統(tǒng)采用當下主流框架SpringMVC+Spring+Mybaits整合進行Web端應(yīng)用程序的快速開發(fā)和更新，可使表單校驗、控制跳轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)封裝、事務(wù)處理、事務(wù)控制、異常處理及業(yè)務(wù)邏輯處理等工作更加高效。根據(jù)數(shù)據(jù)安全、傳輸效率高等要求，Android端開發(fā)采用C/S架構(gòu)，采用WebService技術(shù)與服務(wù)器端進行數(shù)據(jù)交互，采用專用的3G/4G移動網(wǎng)絡(luò)進行煙葉生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的上傳和下載。

視圖層通過SpringMVC架構(gòu)技術(shù)，采用HTTP協(xié)議接收數(shù)據(jù)請求，劃分請求為邏輯業(yè)務(wù)，調(diào)用邏輯層的模塊完成業(yè)務(wù)；邏輯層使用Spring框架進行處理，完成業(yè)務(wù)邏輯處理、數(shù)據(jù)封裝、調(diào)用數(shù)據(jù)層操作等工作；數(shù)據(jù)層采用Mybatis持久層框架，完成邏輯層提交的數(shù)據(jù)庫操作。

2 系統(tǒng)的功能模塊

2.1 PC端

煙葉生產(chǎn)標準化系統(tǒng)PC端有11個模塊，可分為5個部分。

2.1.1 生產(chǎn)數(shù)據(jù)統(tǒng)計 由種植主體數(shù)據(jù)和煙葉生產(chǎn)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)組成。包括綜合統(tǒng)計、基礎(chǔ)設(shè)施、煙農(nóng)評級、物資發(fā)放、合同管理、成熟采收、烘烤管理、烘烤師、網(wǎng)格化管理、預(yù)留煙田規(guī)劃、品種種植、種植主體、煙葉移栽進度及煙田損失等的管理。其中，種植主體數(shù)據(jù)包括當年煙農(nóng)檔案、育苗戶檔案和網(wǎng)格管理員檔案；基礎(chǔ)數(shù)據(jù)包括網(wǎng)格管理、煙田規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施、土壤檢測、煙葉理化、氣象信息和科研項目管理等。

2.1.2 生產(chǎn)進度統(tǒng)計 可通過系統(tǒng)查詢、掌握煙站、縣級公司煙葉生產(chǎn)中9個關(guān)鍵生產(chǎn)環(huán)節(jié)每天的工作進度，如育苗、騰茬、起壟、移栽和打頂抹杈。

2.1.3 綜合信息發(fā)布 包括標準知識庫、生產(chǎn)過程貫標管理、考核標準、市局文件、培訓宣傳、病蟲害防治、扶持政策、公告信息等，相關(guān)信息通過平臺發(fā)布后，網(wǎng)格管理員可通過移動終端隨時查看。

2.1.4 考核評估 分層級考核，每層級考核由系統(tǒng)上傳數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動評定和主觀評定兩部分組成。包括考核內(nèi)容設(shè)置、績效考核、網(wǎng)格管理員考核排名、煙站考核排名、縣公司考核排名、考核文件管理等。市級公司月初發(fā)布考核目標，煙站根據(jù)考核目標要求對網(wǎng)格管理員進行績效考核；縣級公司根據(jù)煙站網(wǎng)格管理員的考核平均分和主觀評定對煙站打分；市級公司根據(jù)各縣所有煙站的平均分和主觀對縣級公司進行考核。

2.1.5 煙葉溯源 通過二維碼煙葉溯源系統(tǒng)與標準化系統(tǒng)進行鏈接，實現(xiàn)通過掃描二維碼查看煙包的煙農(nóng)信息、生產(chǎn)過程信息和收購信息。

2.2 移動終端

主要包括產(chǎn)前準備、生產(chǎn)管理、綜合信息和系統(tǒng)設(shè)置4個部分。

2.2.1 產(chǎn)前準備 包括網(wǎng)格化管理、煙農(nóng)管理、育苗戶管理、物資管理和工作日志5個方面。其中，網(wǎng)格化管理包含煙田規(guī)劃、基礎(chǔ)設(shè)施、土壤檢測和煙葉理化分析；煙農(nóng)管理包含煙農(nóng)檔案、煙田檔案、種植審批和草簽合同；育苗戶管理包含育苗工場、育苗戶、育苗計劃和育苗進度。

2.2.2 生產(chǎn)管理 包括育苗管理、整地起壟、移栽管理、施肥管理、田間管理、采收烘烤管理、產(chǎn)前預(yù)測、收購查詢和煙農(nóng)評級。其中，育苗管理包含消毒、苗期管理、苗床追肥、溫濕度管理、病蟲害防治和育苗發(fā)放；整地起壟包含騰茬、冬耕、起壟、冬灌；施肥管理包含基肥、穴肥和追肥施用；田間管理包含揭膜中耕培土、打頂抑芽、灌溉和植保；采收烘烤管理包含成熟采收、烘烤和烘烤師；產(chǎn)前預(yù)測包含田間評估、烤后評估、自然災(zāi)害統(tǒng)計和保險。

圖2 煙葉生產(chǎn)標準化系統(tǒng)的主要功能模塊

2.2.3 綜合信息 包括考核標準、培訓宣傳、病蟲害防治、標準知識庫、扶持政策、市局文件、煙草法律及氣象信息。

2.2.4 系統(tǒng)設(shè)置 包括年度設(shè)置、幫助文檔、密碼修改和軟件升級。

3 系統(tǒng)的應(yīng)用與效益

3.1 應(yīng)用

2017年7月，煙葉生產(chǎn)標準化管理系統(tǒng)在平頂山市6個植煙縣(市)推廣應(yīng)用。截至2018年12月，已注冊系統(tǒng)管理員86人，總注冊用戶420人，建立育苗戶檔案41戶，煙農(nóng)檔案2 717戶。2018年從煙田規(guī)劃環(huán)節(jié)開始，全市共錄入圖片資料138 921條，工作日志58 174條，生產(chǎn)過程數(shù)據(jù)38 985條，實現(xiàn)了煙葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)的信息化管理。2018年5月，根據(jù)使用情況反饋對系統(tǒng)進行了優(yōu)化升級。

3.2 效益

3.2.1 管理效益

1) 在數(shù)據(jù)采集上，每個生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有最新標準文件實時參考，確保煙葉生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集有標準可依，真實可靠。成熟的技術(shù)人員隊伍加上完善的工作制度及適用的終端設(shè)備形成了完善的數(shù)據(jù)采集體系，保證了數(shù)據(jù)的全面、真實、及時。數(shù)據(jù)采集既包括基層采集上傳匯總，也包括管理部門在系統(tǒng)內(nèi)直接發(fā)布，可供各層級人員使用和學習。

2) 在數(shù)據(jù)應(yīng)用上，PC端應(yīng)用，完成了14個功能報表的綜合查詢、9項生產(chǎn)環(huán)節(jié)進度查看、9大功能模塊的內(nèi)容建設(shè)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的快速統(tǒng)計、智能分析。各層級管理人員和技術(shù)員通過系統(tǒng)可以查詢數(shù)據(jù)、調(diào)用數(shù)據(jù)及填報數(shù)據(jù)，實現(xiàn)業(yè)務(wù)管理、技術(shù)指導、信息查詢以及績效考核等功能；借助系統(tǒng)平臺，可以將煙葉方面的政策和業(yè)務(wù)信息、通知公告更快捷的傳遞給煙站職工，市、縣公司管理人員隨時掌握生產(chǎn)動態(tài)，形成市、縣級煙草公司、基層煙站更高效的生產(chǎn)管理協(xié)同新機制，煙葉生產(chǎn)的組織化程度得到提高。此外，績效考核模塊構(gòu)建了根據(jù)數(shù)據(jù)上傳情況系統(tǒng)自動評定加管理人員根據(jù)考核標準進行主觀評定的績效考核模式，實現(xiàn)了市、縣級公司、煙站、網(wǎng)格管理員的層層考核，改變了傳統(tǒng)的績效考核模式，避免了人為因素的影響；以充分發(fā)揮績效考核的激勵約束作用，激發(fā)廣大職工工作的積極性、主動性和創(chuàng)造性。

3) 在信息集成上，大量信息經(jīng)逐級移動終端匯總后一直到達決策層，決策層通過分析匯總各類信息，對煙葉生產(chǎn)的趨勢進行判斷，作為制定政策的依據(jù)和參考。

3.2.2 經(jīng)濟效益 從表1看出，應(yīng)用系統(tǒng)后較應(yīng)用系統(tǒng)前各工作環(huán)節(jié)所用工時均不同程度地減少。如網(wǎng)格管理員數(shù)據(jù)整理所用工時，應(yīng)用系統(tǒng)后每人每次可節(jié)省8 min，整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)每人需要數(shù)據(jù)整理40次，420名網(wǎng)格管理員在數(shù)據(jù)整理上可節(jié)省工時2 240 h。該系統(tǒng)的應(yīng)用可大幅減輕煙葉網(wǎng)格管理員的工作量，網(wǎng)格管理員整個生產(chǎn)環(huán)節(jié)全市可節(jié)省工時11 788 h。平頂山市在整個煙葉生產(chǎn)環(huán)節(jié)共減少工時13 575 h，按照人均日工資100元計算，每年可節(jié)約16.97萬元。

表1 煙葉標準化管理系統(tǒng)應(yīng)用后的工作效能

4 小結(jié)

構(gòu)建的煙葉生產(chǎn)管理全覆蓋的標準化管理體系，基本實現(xiàn)了產(chǎn)前、產(chǎn)中和產(chǎn)后等生產(chǎn)流程數(shù)據(jù)采集的信息化。應(yīng)用情況表明，煙葉生產(chǎn)標準化管理系統(tǒng)對提高生產(chǎn)管理的科學性和預(yù)見性具有重要意義。由于該系統(tǒng)只涉及市級、縣級和煙站三級管理部門的數(shù)據(jù)采集與應(yīng)用，依托系統(tǒng)對煙農(nóng)提供技術(shù)服務(wù)方面還未涉及。下一步將依托平臺拓展服務(wù)方式，開發(fā)提供服務(wù)煙農(nóng)主體的應(yīng)用端口，使煙農(nóng)通過智能手機就能獲得農(nóng)業(yè)技術(shù)的圖文、視頻等在線培訓，提供農(nóng)技知識庫、經(jīng)驗交流等服務(wù)，更直接有效地進行農(nóng)業(yè)科技推廣，打造與煙農(nóng)之間雙向、即時的信息服務(wù)窗口，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)科研人員、煙技人員和煙農(nóng)建立微信交流的環(huán)境，方便煙農(nóng)進行生產(chǎn)技術(shù)咨詢及科研、煙技人員主動了解生產(chǎn)狀況與存在問題，進而提升技術(shù)服務(wù)水平。