■ 張錦超

鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計分析系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)

■ 張錦超

通過對鐵路建設(shè)投資統(tǒng)計各個層次的業(yè)務(wù)、需求進(jìn)行全面分析，提出鐵路建設(shè)投資統(tǒng)計的整體設(shè)計思路和關(guān)鍵核心技術(shù)，滿足了實際業(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

鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計是鐵路統(tǒng)計工作的重要組成部分，是鐵路基本建設(shè)、更新改造和機(jī)車車輛購置計劃管理、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，中國鐵路總公司（簡稱總公司）組織對《鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計規(guī)則》進(jìn)行了修訂，對指標(biāo)口徑、統(tǒng)計范圍、計算方法進(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)計規(guī)則》的需要，迫切需要開發(fā)一套全新的鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計分析系統(tǒng)（簡稱系統(tǒng)）進(jìn)行實施。

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（見圖1），同時也包含基本建設(shè)、更新改造、機(jī)車車輛購置3種不同的業(yè)務(wù)類型組成，因此在設(shè)計時必須充分考慮不同單位對不同類型業(yè)務(wù)的實際需求。

1.2 業(yè)務(wù)流程

鐵路基本建設(shè)、更新改造、機(jī)車車輛購置都是按照項目進(jìn)行管理，在項目管理過程中有些項目建設(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省份，因此在實際管理過程中，為了統(tǒng)計的需要，必須對項目按照建設(shè)單位和省份進(jìn)行分解，然后再將統(tǒng)計數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總（見圖2）。

1.2.1 計劃分解下達(dá)流程

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

圖1 用戶層次及業(yè)務(wù)內(nèi)容

1.2.2 數(shù)據(jù)采集上報流程

填報單位按照項目采集投資完成進(jìn)度數(shù)據(jù)進(jìn)入系統(tǒng)，進(jìn)行匯總上報。建設(shè)單位接收填報單位上報的項目進(jìn)度數(shù)據(jù)，并逐項目進(jìn)行檢查、補(bǔ)充，匯總形成報表和卡片，最后向上級單位和地方統(tǒng)計局上報數(shù)據(jù)。總公司接收建設(shè)單位上報的項目進(jìn)度數(shù)據(jù)，審核匯總后形成投資統(tǒng)計報表和卡片，最后上報國家統(tǒng)計局。

2 總體結(jié)構(gòu)

2.1 系統(tǒng)架構(gòu)

系統(tǒng)針對實際業(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際業(yè)務(wù)需求，提出了高可配置的解決方案，由6個部分組成。

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

二是項目管理，包括項目庫下發(fā)子系統(tǒng)、項目庫導(dǎo)入子系統(tǒng)、項目管理子系統(tǒng)、項目數(shù)據(jù)上報子系統(tǒng)、項目數(shù)據(jù)收審子系統(tǒng)五個模塊。

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、校驗關(guān)系管理、模板指標(biāo)關(guān)系管理、錄入模板引擎5個模塊。

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

五是其他功能，包括更新改造臺賬交互子系統(tǒng)、機(jī)車車輛購置子系統(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)

為實現(xiàn)對全路投資項目進(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、一級門戶”的邏輯架構(gòu)（見圖3）。

在總公司建立數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和Web服務(wù)器，數(shù)據(jù)庫服務(wù)器存儲歷年全路建設(shè)投資項目的基本屬性和進(jìn)度數(shù)據(jù)、實物量數(shù)據(jù)、新增生產(chǎn)能力數(shù)據(jù)；Web服務(wù)器建立一個面向全路投資統(tǒng)計工作人員的門戶，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)庫服務(wù)器，存儲建設(shè)單位歷年的投資完成相關(guān)數(shù)據(jù)；實現(xiàn)項目導(dǎo)入、分劈、下發(fā)，數(shù)據(jù)的采集、收審、匯總、上報。

在基層單位建立單機(jī)數(shù)據(jù)庫，實現(xiàn)項目庫的導(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

系統(tǒng)主要功能結(jié)構(gòu)見圖4。

（1）計劃導(dǎo)入子系統(tǒng)實現(xiàn)報告期內(nèi)項目數(shù)據(jù)的初始化操作，主要通過計劃文件導(dǎo)入、項目計劃庫導(dǎo)入、讀取上期項目3個途徑完成。

圖4 功能結(jié)構(gòu)

（2）項目管理子系統(tǒng)實現(xiàn)項目的增加、刪除、修改，項目分解、項目下達(dá)、計劃匯總、特征值定義、項目導(dǎo)出、項目收審等功能。

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

（4）報表輸出子系統(tǒng)主要實現(xiàn)項目數(shù)據(jù)匯總、數(shù)據(jù)四舍五入、報表查詢打印、上報基礎(chǔ)庫、上報國家?guī)斓裙δ堋?/p>

（5）其他功能子系統(tǒng)主要實現(xiàn)與更新改造臺賬數(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、校驗關(guān)系定義、報表定義等設(shè)計字典的維護(hù)；同時還實現(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)動態(tài)置等功能。

3 信息共享和信息接口設(shè)計

3.1 與國家統(tǒng)計局投資統(tǒng)計信息系統(tǒng)接口

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

3.2 與總公司基本建設(shè)計劃管理系統(tǒng)接口

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

3.3 與各鐵路局更新改造計劃管理信息系統(tǒng)接口

各路局更新改造計劃管理尚未建立統(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)行的獨立開發(fā)，系統(tǒng)需要制定計劃數(shù)據(jù)導(dǎo)入接口標(biāo)準(zhǔn)，實現(xiàn)更新改造計劃數(shù)據(jù)的自動導(dǎo)入。

3.4 與填報單位臺賬交互接口

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

4 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)新點

4.1 項目編碼設(shè)計

鐵路固定資產(chǎn)投資統(tǒng)計傳統(tǒng)編碼將項目分類信息作為項目編碼的一部分，項目分類屬性變更后，必須修改項目編碼，造成了項目管理混亂，尤其是近年來，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、項目編碼不能追溯的情況。

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

4.2 配置庫設(shè)計

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

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

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

表1 系統(tǒng)項目編碼設(shè)計

（3）指標(biāo)類別、指標(biāo)定義和校驗公式是系統(tǒng)配置庫設(shè)計的基礎(chǔ)對象，是實現(xiàn)項目管理、項目錄入、報表輸出的基礎(chǔ)；指標(biāo)定義貫穿項目的整個管理過程，校驗公式是數(shù)據(jù)正確的保障。

（4）錄入模板定義和編輯設(shè)計實現(xiàn)對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。在界面初始化時從數(shù)據(jù)庫取出數(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）報表定義和編輯設(shè)計實現(xiàn)自定義報表注冊和編輯，主要建立報表模板、報表配置文件、數(shù)據(jù)集三者之間的關(guān)系，運(yùn)行時通過報表配置文件從數(shù)據(jù)庫中得到需要的數(shù)據(jù)集、并在報表模板上進(jìn)行展示。

4.3 控制器設(shè)計

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

4.4 報表引擎設(shè)計

系統(tǒng)根據(jù)業(yè)務(wù)特點開發(fā)了自定義的報表工具，包括報表數(shù)據(jù)模型和報表展示模型兩部分，其中數(shù)據(jù)模型負(fù)責(zé)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的處理；報表展示模型負(fù)責(zé)報表的展示。自定義的報表工具實現(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)和報表的耦合性，更好地適應(yīng)了統(tǒng)計指標(biāo)和報表的不斷變化（見圖6）。

4.5 四舍五入計算的處理

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

4.6 采用編輯距離算法對項目和計劃信息進(jìn)行模糊匹配

圖5 控制器設(shè)計

圖6 報表引擎設(shè)計

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

5 結(jié)束語

系統(tǒng)的設(shè)計與開發(fā)完整解決了鐵路建設(shè)投資統(tǒng)計不同層次、不同業(yè)務(wù)的需求，實現(xiàn)了基本建設(shè)、更新改造、機(jī)車車輛購置等投資項目的一體化統(tǒng)計工作。經(jīng)過幾年的推廣和應(yīng)用，系統(tǒng)功能得到了不斷豐富和完善，同時也得到了用戶的廣泛好評。

張錦超：中國鐵道科學(xué)研究院電子計算技術(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

所獲獎項：2014年度中國鐵道學(xué)會科學(xué)技術(shù)獎二等獎。