面向煙草企業(yè)的數(shù)據(jù)模型設(shè)計與實踐

摘要：數(shù)據(jù)治理在卷煙生產(chǎn)中扮演著重要的角色，它有助于挖掘潛在風(fēng)險和機遇，提高生產(chǎn)效率，促進科學(xué)決策，以及促進卷煙生產(chǎn)工作高質(zhì)量發(fā)展。如何對各種數(shù)據(jù)進行有效組織和管理是實施卷煙數(shù)據(jù)管理的重要措施，也是提升數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。本文分析了煙草企業(yè)數(shù)據(jù)治理的意義以及所面臨的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題，并以湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司武漢卷煙廠生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)資源建立數(shù)據(jù)模型，結(jié)合BI（Business Intelligence）工具對數(shù)據(jù)進行可視化與質(zhì)量驗證。通過實踐驗證，本文所提方法能有效提高企業(yè)數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理和利用效率。

關(guān)鍵詞：煙草；數(shù)據(jù)治理；數(shù)據(jù)質(zhì)量；數(shù)據(jù)模型

一、引言

數(shù)據(jù)管理最早可追溯到1973年諾蘭信息化成熟度模型中的描述，諾蘭所述成熟度模型六階段反映了企業(yè)計算機應(yīng)用發(fā)展的一般規(guī)律性[1]。2009年，國際數(shù)據(jù)管理協(xié)會發(fā)布的數(shù)據(jù)管理體系中提出數(shù)據(jù)管理的含義為規(guī)劃、控制和提供數(shù)據(jù)資產(chǎn)，發(fā)揮數(shù)據(jù)資產(chǎn)價值。

數(shù)據(jù)治理作為數(shù)據(jù)資產(chǎn)管理的一部分，涉及一系列權(quán)力行使和控制活動。其任務(wù)是引導(dǎo)其他數(shù)據(jù)管理職能的執(zhí)行，通過確立適當(dāng)?shù)臏?zhǔn)則、政策、流程和操作規(guī)范，確保數(shù)據(jù)和信息得以正確而有效地管理。良好的數(shù)據(jù)治理策略與措施可以實現(xiàn)對數(shù)據(jù)全生命周期的組織與管理，打破數(shù)據(jù)孤島，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，挖掘數(shù)據(jù)潛在價值，以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)進行決策支持與問題解決，推動煙草產(chǎn)業(yè)向數(shù)字經(jīng)濟新生態(tài)不斷邁進，驅(qū)動行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展[2]。通過數(shù)據(jù)治理工作并提升數(shù)據(jù)通用性，能夠充分融合并進一步挖掘數(shù)據(jù)資產(chǎn)的競爭潛力，為煙草行業(yè)創(chuàng)新發(fā)展注入新的動力[3]。

當(dāng)前，煙草行業(yè)的生產(chǎn)模式已實現(xiàn)高度自動化，數(shù)據(jù)資源豐富。然而，不同的數(shù)據(jù)采集工具導(dǎo)致了大量互不兼容、互不相通的數(shù)據(jù)孤島存在。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)存在差異，部分?jǐn)?shù)據(jù)存在數(shù)值缺失問題，數(shù)據(jù)粒度各異，并且數(shù)據(jù)質(zhì)量也存在嚴(yán)重的波動，這些問題給數(shù)據(jù)的高效使用帶來了困難。

基于以上問題，本文首先對當(dāng)前煙草企業(yè)在數(shù)據(jù)治理中面臨的質(zhì)量問題進行了詳細(xì)闡述。隨后，結(jié)合湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司武漢卷煙廠的實際生產(chǎn)案例，提出了數(shù)據(jù)模型的設(shè)計實踐，并基于BI工具對數(shù)據(jù)進行可視化與質(zhì)量驗證。本文所提出的數(shù)據(jù)模型設(shè)計、BI數(shù)據(jù)可視化與質(zhì)量驗證的方法為煙草行業(yè)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一建設(shè)提供了思路，能夠促進數(shù)據(jù)孤島破除，推動煙草行業(yè)數(shù)據(jù)互聯(lián)互通，提升企業(yè)數(shù)據(jù)治理能力與效率，發(fā)揮數(shù)據(jù)價值。

二、煙草企業(yè)在數(shù)據(jù)治理中面臨的質(zhì)量問題

（一）缺乏統(tǒng)一的軟件建設(shè)規(guī)范

煙草行業(yè)的信息化建設(shè)已取得了較大進展，煙草生產(chǎn)企業(yè)成功建設(shè)了眾多高效智能且易于操作的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。然而，同一煙草生產(chǎn)企業(yè)目前使用的系統(tǒng)由多個不同的供應(yīng)商分別建造，因軟件設(shè)計開發(fā)時間、開發(fā)人員能力、開發(fā)語言、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)棧、系統(tǒng)架構(gòu)、接口規(guī)范等多方面的差異導(dǎo)致系統(tǒng)之間互聯(lián)互通、業(yè)務(wù)協(xié)同、綜合分析等方面面臨著巨大挑戰(zhàn)。這種差異在不同煙草生產(chǎn)企業(yè)之間更為明顯，導(dǎo)致數(shù)據(jù)質(zhì)量不穩(wěn)定。各系統(tǒng)資源實際運行情況難以獲取，碎片化的系統(tǒng)極大提升了系統(tǒng)異常定位與解決的難度，進而可能導(dǎo)致生產(chǎn)進度延誤，甚至系統(tǒng)運行中斷。

因此，建設(shè)統(tǒng)一的數(shù)據(jù)底座模型與規(guī)范，優(yōu)化信息管理制度，保障數(shù)據(jù)高質(zhì)量取用成為煙草行業(yè)信息化發(fā)展的重點之一。

（二）缺乏統(tǒng)一的煙草生產(chǎn)數(shù)據(jù)模型建設(shè)

統(tǒng)一的煙草數(shù)據(jù)模型建設(shè)對企業(yè)信息化至關(guān)重要，是保障數(shù)據(jù)質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。該模型作為數(shù)據(jù)規(guī)范的核心確定了數(shù)據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)和交互規(guī)范，通過概念、邏輯和物理模型設(shè)計，將業(yè)務(wù)需求轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫表的具體要求，從而引導(dǎo)數(shù)據(jù)中臺的構(gòu)建，促進統(tǒng)一的軟件規(guī)范建設(shè)。這一模型要求數(shù)據(jù)具備完整性、準(zhǔn)確性、正確性、一致性、唯一性和及時性，有效提升煙草行業(yè)的數(shù)據(jù)質(zhì)量，同時也促進數(shù)據(jù)的綜合利用與價值釋放[4]。

當(dāng)前缺乏統(tǒng)一的煙草生產(chǎn)數(shù)據(jù)模型設(shè)計，導(dǎo)致軟件建設(shè)碎片化，數(shù)據(jù)孤島林立。企業(yè)信息化沒有很好地實現(xiàn)煙草信息“一張圖”的構(gòu)想，跨部門數(shù)據(jù)價值沒有被充分釋放，數(shù)據(jù)分析不能準(zhǔn)確定位實質(zhì)痛點，流于表面。

因此，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型可助力消除多部門系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理中的混亂和誤解，提高數(shù)據(jù)可信度，促進數(shù)據(jù)在不同部門和系統(tǒng)之間有效共享和流通，提高業(yè)務(wù)流程協(xié)同效率，特別是在生產(chǎn)、銷售、物流等領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享方面。最重要的是，統(tǒng)一的數(shù)據(jù)模型為數(shù)據(jù)分析和決策提供了堅實基礎(chǔ)，使企業(yè)能夠更輕松地進行數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)趨勢和機會，做出明智的戰(zhàn)略決策，增強企業(yè)競爭力。

三、煙草企業(yè)數(shù)據(jù)質(zhì)量提升和治理實踐

根據(jù)湖北中煙工業(yè)有限責(zé)任公司武漢卷煙廠的實際情況，本文針對第一章節(jié)所述痛點，依托國際數(shù)據(jù)管理協(xié)會數(shù)據(jù)管理體系理論對卷煙廠的數(shù)據(jù)資源建立數(shù)據(jù)化資產(chǎn)的基本標(biāo)準(zhǔn)，通過數(shù)據(jù)模型的建立和BI工具數(shù)據(jù)可視化和質(zhì)量驗證，為數(shù)據(jù)智能分析與數(shù)據(jù)價值的挖掘提供堅實基礎(chǔ)。

（一）數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)模型設(shè)計

數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化是指通過研究、制定和推廣一套共同的數(shù)據(jù)分類、分級、記錄格式、轉(zhuǎn)換方法以及編碼等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，來確保數(shù)據(jù)在不同系統(tǒng)和應(yīng)用之間的一致性和可互操作性的過程，可有效保證數(shù)據(jù)質(zhì)量的穩(wěn)定。從管理對象上看，數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)主要包括3個方面的標(biāo)準(zhǔn)：數(shù)據(jù)模型標(biāo)準(zhǔn)、主數(shù)據(jù)和參照數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)、指標(biāo)數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)編制指根據(jù)企業(yè)業(yè)務(wù)進行管控數(shù)據(jù)項劃分，確定數(shù)據(jù)項的名稱、編碼、類型、長度、業(yè)務(wù)含義、數(shù)據(jù)來源、質(zhì)量規(guī)則、安全級別和閾值范圍等[5]。

數(shù)據(jù)模型設(shè)計則是數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的重要內(nèi)容之一。本文在卷煙廠的實踐工作中，將設(shè)計過程轉(zhuǎn)換為概念模型設(shè)計、邏輯模型設(shè)計和物理模型設(shè)計三個步驟，以實際生產(chǎn)中材料消耗異常原因分析場景和生產(chǎn)未完成執(zhí)行原因分析場景為例，闡述模型設(shè)計的具體內(nèi)容。

1.概念模型設(shè)計

概念模型設(shè)計是對用戶需求進行分析與總結(jié)后抽象出的概念描述[6]。

針對場景一：材料消耗異常原因分析場景，本文首先對需求進行分析，即從機臺、機型、牌號、班次多個維度，通過對生產(chǎn)過程總消耗數(shù)據(jù)的整合，對指標(biāo)消耗異常進行多維度分析，并查明異常具體原因，抽象形成針對場景一的概念模型圖。

針對場景二：生產(chǎn)未完成執(zhí)行原因分析場景，本文首先對需求進行分析，即通過最新生產(chǎn)計劃量與實際生產(chǎn)量進行差額對比，在此基礎(chǔ)上對未完成產(chǎn)量的原因進行分析。針對生產(chǎn)中可能造成生產(chǎn)執(zhí)行未完成的原因做出分析與匯總，完成場景二概念模型設(shè)計。

2.邏輯模型設(shè)計

邏輯模型是將概念模型具體化的過程，它將在概念設(shè)計階段創(chuàng)建的基本實體關(guān)系圖轉(zhuǎn)化為適用于關(guān)系數(shù)據(jù)模型的具體數(shù)據(jù)模型，以確保數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的一致性和合理性[7]。

在邏輯模型設(shè)計階段，針對場景一，分別對班組明細(xì)表、班時明細(xì)表、機臺明細(xì)表、牌號明細(xì)表、質(zhì)量獎勵記錄表、剔除數(shù)據(jù)表、輔料耗用記錄表、車間質(zhì)量異常記錄表、員工信息表、設(shè)備維修記錄表、設(shè)備停機數(shù)據(jù)表和生產(chǎn)工單信息表進行設(shè)計，規(guī)定各自所包含的字段信息及主鍵信息。

針對場景二，分別對班組明細(xì)表、班時明細(xì)表、機臺明細(xì)表、牌號明細(xì)表、員工信息表、設(shè)備維修記錄表、設(shè)備停機數(shù)據(jù)表、生產(chǎn)入庫信息表、生產(chǎn)計劃記錄表、生產(chǎn)工單信息表進行設(shè)計，規(guī)定各自所包含的字段信息及主鍵信息。

3.物理模型設(shè)計

物理模型通過特定的規(guī)則和方法，將邏輯模型中定義的實體、屬性、屬性約束、關(guān)系等元素轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)庫軟件可以理解的表關(guān)系圖 [8]。在該階段基于已完成的邏輯模型設(shè)計，對各字段給出唯一的代碼編碼，并對其數(shù)據(jù)類型和非空進行規(guī)范。

通過上文概念模型設(shè)計－邏輯模型設(shè)計－物理模型設(shè)計與實現(xiàn)的過程，對系統(tǒng)中最根本的數(shù)據(jù)進行規(guī)定，在此基礎(chǔ)上形成統(tǒng)一的數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)與規(guī)范。數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)的確定有利于軟件數(shù)據(jù)交互標(biāo)準(zhǔn)的制訂，推動數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)共享交互邏輯的完善。

（二）數(shù)據(jù)質(zhì)量管理

數(shù)據(jù)質(zhì)量管理旨在監(jiān)測和維護數(shù)據(jù)在其整個生命周期中的質(zhì)量，以識別、度量、監(jiān)控、預(yù)警并改進各種可能出現(xiàn)的數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。其核心功能包括管理數(shù)據(jù)質(zhì)量指標(biāo)、維護數(shù)據(jù)質(zhì)量規(guī)則、執(zhí)行數(shù)據(jù)質(zhì)量評估任務(wù)以及生成數(shù)據(jù)質(zhì)量評估報告等。

本文在數(shù)據(jù)湖數(shù)據(jù)質(zhì)量檢測工具基礎(chǔ)上，通過BI工具對重點關(guān)注數(shù)據(jù)進行可視化分析與驗證。

針對場景一，將MES（Manufacturing Execution System）系統(tǒng)內(nèi)的《成型生產(chǎn)臺賬明細(xì)》《卷接生產(chǎn)臺賬明細(xì)》《包裝生產(chǎn)臺賬明細(xì)》分別關(guān)聯(lián)出剔除值、維修次數(shù)、停機次數(shù)、質(zhì)量異常次數(shù)、質(zhì)量獎勵次數(shù)；再分對關(guān)聯(lián)出的字段進行下鉆聯(lián)查數(shù)據(jù)明細(xì)，與數(shù)據(jù)湖中數(shù)據(jù)進行對比檢校。

通過三個維度對材料消耗原因進行分析：（1）成型材料消耗分析：分析維度包含日期、班別、機臺；數(shù)據(jù)內(nèi)容包含生產(chǎn)量、損耗量、成型紙耗用、絲束耗用、剔除值、維修次數(shù)、停機次數(shù)、質(zhì)量異常次數(shù)、質(zhì)量獎勵次數(shù)。（2）卷接材料消耗分析：分析維度包含日期、班別、機臺、牌號；數(shù)據(jù)內(nèi)容包含生產(chǎn)量、回扣量、凈產(chǎn)量、廢煙量、卷紙耗用、嘴棒耗用、剔除值、維修次數(shù)、停機次數(shù)、質(zhì)量異常次數(shù)、質(zhì)量獎勵次數(shù)。（3）包裝材料消耗分析：分析維度包含日期、班別、機臺、牌號；數(shù)據(jù)內(nèi)容包含生產(chǎn)量、廢煙量、盒片耗用、條盒耗用、剔除值、維修次數(shù)、停機次數(shù)、質(zhì)量異常次數(shù)、質(zhì)量獎勵次數(shù)。

針對場景二，在限定機產(chǎn)牌號的前提條件下，通過MES系統(tǒng)內(nèi)牌號的最新生產(chǎn)計劃量與WMS（Warehouse Management System）系統(tǒng)內(nèi)實際入庫量進行差額對比；同時將設(shè)備計劃運行時間進行計算；再關(guān)聯(lián)數(shù)采系統(tǒng)內(nèi)剔除明顯異常條件后的設(shè)備停機最大值、維修次數(shù)、維修用時字段；再分別對關(guān)聯(lián)出的字段進行下鉆聯(lián)查數(shù)據(jù)明細(xì)。分析維度包含日期、牌號；數(shù)據(jù)內(nèi)容包含計劃產(chǎn)量、實際生產(chǎn)量、差額（計劃產(chǎn)量－實際產(chǎn)量）、差額率（剩余產(chǎn)量）、完成計劃所需時間（計劃設(shè)備運行時間）、卷接機停機時間（最大值）、包裝機停機時間（最大值）、維修次數(shù)、維修用時（維修合計用時）。

通過BI工具可視化與分析，模型設(shè)計后系統(tǒng)中數(shù)據(jù)與MES、WMS系統(tǒng)中數(shù)據(jù)保持了高度一致性。相比于缺乏數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)和數(shù)據(jù)模型指導(dǎo)的碎片化系統(tǒng)建設(shè)，數(shù)據(jù)的一致性和可互操作性得到有效提升，數(shù)據(jù)孤島問題好轉(zhuǎn)，打造以數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)的精準(zhǔn)決策。

四、結(jié)束語

本文主要討論了通過數(shù)據(jù)模型設(shè)計與實現(xiàn)和BI可視化數(shù)據(jù)質(zhì)量管理系統(tǒng)的建設(shè)，極大地減少了潛在的數(shù)據(jù)孤島數(shù)量，有效提升了數(shù)據(jù)質(zhì)量，為生產(chǎn)決策提供了準(zhǔn)確、可信的有力支持。

數(shù)據(jù)治理是一項持續(xù)不斷的任務(wù)，需要建立堅實的管理機制以推動其不斷前進。為確保數(shù)據(jù)的高質(zhì)量，各職能管理部門需要積極參與和協(xié)同合作，逐漸推動不同層次和領(lǐng)域的數(shù)據(jù)共享，持續(xù)完善質(zhì)量反饋和監(jiān)督機制，構(gòu)建健全的數(shù)據(jù)質(zhì)量提升體系，以確保數(shù)據(jù)質(zhì)量管理保持良性循環(huán)。通過數(shù)據(jù)的支持來推動數(shù)據(jù)治理，提升數(shù)據(jù)質(zhì)量，為煙草生產(chǎn)和銷售提供有力的數(shù)據(jù)支持，為管理層提供更加精確的決策支持，推動煙草行業(yè)朝著高質(zhì)量的方向不斷發(fā)展。

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