基于數(shù)據(jù)中臺的制絲線數(shù)據(jù)分析與研究

劉杰 袁媛

摘要：為夯實卷煙廠的數(shù)據(jù)應(yīng)用基礎(chǔ)，解決數(shù)據(jù)煙囪現(xiàn)象，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享，深挖數(shù)據(jù)價值，可通過建設(shè)數(shù)據(jù)中臺的方法，業(yè)務(wù)上的數(shù)據(jù)沉淀到數(shù)據(jù)中臺進(jìn)行歸一化處理與共享，數(shù)據(jù)中臺提供數(shù)據(jù)服務(wù)能力反哺業(yè)務(wù)，循環(huán)優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，支撐決策分析和精益管理。文章設(shè)計了基于數(shù)據(jù)中臺的制絲線數(shù)據(jù)分析架構(gòu)，對數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)開發(fā)、業(yè)務(wù)功能模塊四個層面進(jìn)行了闡述，對該架構(gòu)理念下的制絲數(shù)據(jù)具體分析應(yīng)用情況和使用效果進(jìn)行了介紹與闡述。

關(guān)鍵詞：制絲;數(shù)據(jù)服務(wù);數(shù)據(jù)中臺

一、引言

某卷煙廠通過技術(shù)改造在制絲生產(chǎn)環(huán)節(jié)實施了功能較為完善的制絲集控系統(tǒng)，實現(xiàn)了制絲生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備數(shù)據(jù)采集、工藝質(zhì)量數(shù)據(jù)采集，生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù)的處理和生產(chǎn)指令的執(zhí)行，對制絲生產(chǎn)過程進(jìn)行管控，設(shè)備狀態(tài)、工藝狀態(tài)、物料狀態(tài)、環(huán)境狀態(tài)、能源品質(zhì)、生產(chǎn)工單、產(chǎn)量、消耗等數(shù)據(jù)通過系統(tǒng)進(jìn)行展現(xiàn)，供生產(chǎn)管理人員實時了解當(dāng)前生產(chǎn)狀況。

在煙絲儲存環(huán)節(jié)實施了煙絲箱式儲絲物流系統(tǒng)，采用現(xiàn)代物流技術(shù)和信息技術(shù)把成品煙絲放在煙絲箱內(nèi)，通過立體存儲來替代傳統(tǒng)柜式存儲以適應(yīng)卷煙柔性化生產(chǎn)的需要。

以上兩套系統(tǒng)在各自的業(yè)務(wù)領(lǐng)域發(fā)揮了重要作用，但從制絲線信息化全局來看，生產(chǎn)環(huán)節(jié)和儲存環(huán)節(jié)為兩套獨立的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，數(shù)據(jù)體系基于生產(chǎn)和儲存業(yè)務(wù)單元垂直積累，從而形成了數(shù)據(jù)煙囪現(xiàn)象。垂直式數(shù)據(jù)體系的優(yōu)點是緊貼場景反應(yīng)敏捷，缺點是數(shù)據(jù)分散、不標(biāo)淮，難以共享共用形成數(shù)據(jù)合力，數(shù)據(jù)價值優(yōu)勢被削弱，存在數(shù)據(jù)分析應(yīng)用數(shù)量多而散、低水平重復(fù)、實用價值低的現(xiàn)象。同時，制絲線在日常的生產(chǎn)過程中，采集、保存了大量的數(shù)據(jù)，其中包括歷史趨勢數(shù)據(jù)和工藝設(shè)備檢測數(shù)據(jù)，如果能用好用活制絲生產(chǎn)過程產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)資源，構(gòu)建卷煙廠制絲數(shù)據(jù)共享機制與平臺，推進(jìn)數(shù)據(jù)匯集融合共享、推進(jìn)數(shù)據(jù)價值深度挖掘、推進(jìn)基于數(shù)據(jù)的決策優(yōu)化[1]，必然會從中發(fā)現(xiàn)設(shè)備或工藝存在的問題或規(guī)律，找到更佳的工藝解決路徑，從而提升生產(chǎn)資源綜合配置效率，有效發(fā)揮數(shù)據(jù)創(chuàng)新驅(qū)動潛能。

二、基于數(shù)據(jù)中臺的架構(gòu)設(shè)計

（一）數(shù)據(jù)中臺的內(nèi)涵

數(shù)據(jù)中臺居于前臺和后臺之間，是企業(yè)級的數(shù)據(jù)共享、能力復(fù)用平臺，是數(shù)字化轉(zhuǎn)型的基礎(chǔ)和中樞系統(tǒng)。數(shù)據(jù)中臺聚合業(yè)務(wù)中臺和應(yīng)用平臺的數(shù)據(jù)，通過數(shù)據(jù)技術(shù)對海量數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、計算、存儲、加工，同時統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)和口徑。數(shù)據(jù)中臺把數(shù)據(jù)統(tǒng)一之后，會形成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)，再進(jìn)行存儲，形成大數(shù)據(jù)資產(chǎn)層，為業(yè)務(wù)前臺提供數(shù)據(jù)資源和能力的支撐，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動的精細(xì)化運營[2]。

數(shù)據(jù)中臺不僅可實現(xiàn)企業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化和資產(chǎn)化，還具備以下能力：

一是打通數(shù)據(jù)孤島。數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)顯而易見的好處在于，將企業(yè)信息化架構(gòu)由不同平臺下分散的煙囡式系統(tǒng)集群變革為部署在同一平臺下基于服務(wù)的應(yīng)用系統(tǒng)集群。數(shù)據(jù)中臺最基本的功能就是通過一定的規(guī)則從各個子系統(tǒng)中收集數(shù)據(jù)，用以做進(jìn)一步的后續(xù)處理。平臺化的中臺體系可以打通制絲線生產(chǎn)環(huán)節(jié)和儲存環(huán)節(jié)的數(shù)據(jù)，實現(xiàn)制絲全線過程數(shù)據(jù)的顯性化和規(guī)范化，使企業(yè)低成本地獲得大量統(tǒng)一、真實、可靠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)。

二是實現(xiàn)數(shù)據(jù)的復(fù)用與共享。中臺的核心思想就是復(fù)用和共享。引入數(shù)據(jù)中臺中數(shù)據(jù)服務(wù)化理念，結(jié)合業(yè)務(wù)分析方法論，將中臺中的數(shù)據(jù)資產(chǎn)、數(shù)據(jù)模型按照業(yè)務(wù)需求進(jìn)行服務(wù)封裝，最大限度消除應(yīng)用之間的數(shù)據(jù)接口，沉淀通用的數(shù)據(jù)服務(wù)，面向制絲生產(chǎn)不同業(yè)務(wù)環(huán)節(jié)和用戶，分層次、分場景、高效賦能業(yè)務(wù)。通過提供高度統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)化、產(chǎn)品化的數(shù)據(jù)共享服務(wù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)到業(yè)務(wù)的高效閉環(huán)和數(shù)據(jù)服務(wù)化。

三是賦能生產(chǎn)業(yè)務(wù)場景的創(chuàng)新發(fā)展。在數(shù)字化轉(zhuǎn)型的環(huán)境下，數(shù)據(jù)不再僅僅是對歷史事件的刻畫，而變?yōu)轵?qū)動企業(yè)業(yè)務(wù)創(chuàng)新的關(guān)鍵[3]。基于數(shù)據(jù)中臺和大數(shù)據(jù)相關(guān)組件，生產(chǎn)部門可根據(jù)自身的需要進(jìn)行業(yè)務(wù)場景數(shù)據(jù)分析應(yīng)用的開發(fā)。業(yè)務(wù)上的數(shù)據(jù)沉淀到數(shù)據(jù)中臺，數(shù)據(jù)中臺在線服務(wù)反哺業(yè)務(wù)，循環(huán)優(yōu)化業(yè)務(wù)流程，實現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動運營的閉環(huán)。

（二）基于數(shù)據(jù)中臺的制絲線數(shù)據(jù)分析架構(gòu)設(shè)計

架構(gòu)設(shè)計的總體思路是：對制絲線生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的實時數(shù)據(jù)、歸檔數(shù)據(jù)、煙絲高架庫數(shù)據(jù)進(jìn)行提取、清洗，整合生產(chǎn)要素數(shù)據(jù)，建立制絲信息資源目錄和數(shù)據(jù)融合服務(wù)體系，持續(xù)提升數(shù)據(jù)的匯聚、處理、應(yīng)用和服務(wù)能力，豐富信息資源門戶內(nèi)容，實現(xiàn)制絲整體生產(chǎn)總覽、預(yù)警、預(yù)測、統(tǒng)計功能，為生產(chǎn)管理提供支撐。

卷煙廠數(shù)據(jù)中臺架構(gòu)由數(shù)據(jù)源、數(shù)據(jù)服務(wù)、數(shù)據(jù)開發(fā)、業(yè)務(wù)功能模塊四個層面構(gòu)成（見圖1）。

數(shù)據(jù)源：基于卷煙廠虛擬化平臺運行的制絲管控系統(tǒng)、煙絲高架庫系統(tǒng)，以及相關(guān)業(yè)務(wù)文件作為數(shù)據(jù)源，基本涵蓋了煙絲生產(chǎn)過程的全部數(shù)據(jù)。通過數(shù)據(jù)采集技術(shù)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)源中已有數(shù)據(jù)接入、實時數(shù)據(jù)接入、文件數(shù)據(jù)接入、圖片數(shù)據(jù)接入。

數(shù)據(jù)服務(wù)：數(shù)據(jù)存儲采用分布式文件系統(tǒng)、分布式數(shù)據(jù)庫等技術(shù)，提供結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化和非結(jié)構(gòu)化的海量數(shù)據(jù)存儲能力，同時滿足快速數(shù)據(jù)庫查詢的需求。通過數(shù)據(jù)治理，管理制絲生產(chǎn)分析所需的各類基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，為下一步數(shù)據(jù)計算奠定充分的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

數(shù)據(jù)計算層采用離線計算、流式計算、即席查詢等技術(shù)，實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的采集、清洗、存儲等數(shù)據(jù)批處理計算，提供高性能、高吞吐、低延時的實時數(shù)據(jù)計算，以及強一致性的低延時數(shù)據(jù)即席查詢。

數(shù)據(jù)開發(fā)：通過構(gòu)建微服務(wù)支撐、數(shù)據(jù)支撐、應(yīng)用支撐等支撐體系，通過任務(wù)調(diào)度、任務(wù)運維、指標(biāo)工廠等功能的實現(xiàn)，開展關(guān)鍵工序指標(biāo)、設(shè)備運行狀況、工藝質(zhì)量情況等分析主題的構(gòu)建，支撐多維精益應(yīng)用[4-6]。

業(yè)務(wù)功能模塊：作為面向管理人員、生產(chǎn)人員、分析人員提供數(shù)據(jù)服務(wù)的最頂層模塊，聚焦于對數(shù)據(jù)的應(yīng)用和展現(xiàn)，通過把數(shù)據(jù)融入具體的業(yè)務(wù)經(jīng)營場景中，基于豐富的數(shù)據(jù)模型開展場景化應(yīng)用，如制絲生產(chǎn)全景展現(xiàn)、生產(chǎn)異常管理、合格率分析、批次間質(zhì)量分析、各儲柜和煙絲庫信息綜合展現(xiàn)分析等，用數(shù)據(jù)解決具體的業(yè)務(wù)問題，直接賦能卷煙廠的制絲生產(chǎn)。

三、基于數(shù)據(jù)中臺的制絲線數(shù)據(jù)分析應(yīng)用

構(gòu)建數(shù)據(jù)中臺的目的是解決實際生產(chǎn)過程中煙葉（絲）的過程數(shù)據(jù)、成品煙絲庫存數(shù)據(jù)的共享以及對歷史數(shù)據(jù)的快速查閱及共享，對數(shù)據(jù)資產(chǎn)進(jìn)行管理與運營，提升數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值，實現(xiàn)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)化，滋養(yǎng)前端業(yè)務(wù)。

（一） 多元數(shù)據(jù)采集

在數(shù)據(jù)中臺部署后，構(gòu)建形成數(shù)據(jù)資源整合、業(yè)務(wù)能力沉淀的卷煙廠共享服務(wù)平臺，將制絲管控、煙絲高架庫中的數(shù)據(jù)表平滑遷移至數(shù)據(jù)中臺，并通過對兩套表結(jié)構(gòu)分析與基礎(chǔ)數(shù)據(jù)資源的整合，各類型業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)按照數(shù)據(jù)所具備的屬性進(jìn)行策略性抽取、匯集，內(nèi)容包括：統(tǒng)一數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)采集監(jiān)控、數(shù)據(jù)整合、采集信息歸集等，建立制絲生產(chǎn)主要指標(biāo)應(yīng)用的功能模型。

（二） 入庫加工

對數(shù)據(jù)進(jìn)行入庫管理，包括進(jìn)行庫表管理、連接管理、任務(wù)管理、作業(yè)管理以及異常處理等，對數(shù)據(jù)歸集全流程進(jìn)行管控，對入庫數(shù)據(jù)進(jìn)行二次采集、數(shù)據(jù)清洗、規(guī)則替換、數(shù)據(jù)排重以及工作流調(diào)度，實現(xiàn)治理數(shù)據(jù)按照標(biāo)準(zhǔn)模型形式存儲。

（三） 數(shù)據(jù)可視化引擎

利用數(shù)據(jù)可視化分析引擎進(jìn)行數(shù)據(jù)匯總分析，通過儀表盤、報表、交互式 WEB 界面和基于 3D引擎的數(shù)據(jù)可視等形式來全方位、多視角的展現(xiàn)制絲數(shù)據(jù)分析結(jié)果，為制絲生產(chǎn)提供全面的生產(chǎn)視圖及多維度數(shù)據(jù)分析，支撐大屏端、Web 端、手機端生產(chǎn)運行分析視圖展示。

（四） 應(yīng)用展現(xiàn)

基于數(shù)據(jù)中臺的制絲線數(shù)據(jù)分析總體實施后，在態(tài)勢分析上，綜合展示制絲線3D工藝流程圖，顯示當(dāng)前設(shè)備的當(dāng)前批次、有效作業(yè)率及狀態(tài)、物料狀態(tài)、貯柜當(dāng)前狀態(tài)等信息，同時提供生產(chǎn)計劃、生產(chǎn)數(shù)據(jù)、工藝參數(shù)、設(shè)備數(shù)據(jù)的查詢，實現(xiàn)各職能部門對制絲生產(chǎn)過程的實時監(jiān)視和管理;在監(jiān)控預(yù)警上，對制絲線水分、溫度等調(diào)控指標(biāo)，進(jìn)行異常操作統(tǒng)計與報警;在專題分析上，根據(jù)批次查詢?nèi)€重要指標(biāo)完成合格率、平均值、執(zhí)行班次等信息，便于對各工藝段質(zhì)量狀況進(jìn)行追溯;在貯柜管理上，根據(jù)采集到的貯柜數(shù)據(jù)，形成完整的貯柜狀態(tài)展現(xiàn)，對于每一個貯柜可查詢當(dāng)前或者以前貯柜狀態(tài)，貯柜管理以列表的方式實時顯示貯柜的信息，包括貯柜的批號、牌號、貯柜狀態(tài)（進(jìn)料、料滿、出料、有料、柜空）、進(jìn)料量、存料量、出料百分比、進(jìn)料開始時間和進(jìn)料結(jié)束時間、儲存時長等信息;在統(tǒng)計報表上，通過扇形圖、直方圖等圖形對煙絲庫各牌號煙絲庫存信息進(jìn)行分析與展現(xiàn)，提供多層次的制絲生產(chǎn)趨勢圖及報表，包括報警分析、歷史趨勢分析等[7]。

四、結(jié)束語

卷煙廠的數(shù)據(jù)應(yīng)用雖然有一定基礎(chǔ)，但多數(shù)業(yè)務(wù)系統(tǒng)屬于煙囪式系統(tǒng)，需要打通各系統(tǒng)之間的壁壘，快速提升數(shù)據(jù)的服務(wù)水平?？赏ㄟ^打造數(shù)據(jù)中臺實現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)集成共享和綜合展現(xiàn)，更好的適應(yīng)業(yè)務(wù)前端的快速變化和后臺管理體系的穩(wěn)健管控，為卷煙廠各業(yè)務(wù)部門提供數(shù)字化服務(wù)型統(tǒng)計分析，進(jìn)一步推動卷煙廠精益管理和數(shù)字化轉(zhuǎn)型。

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作者簡介：劉杰（1976-），男，江蘇沛縣，學(xué)士，高級工程師，研究方向：數(shù)據(jù)管理。