鐵路固定資產投資統計分析系統的設計與開發

■ 張錦超

鐵路固定資產投資統計分析系統的設計與開發

■ 張錦超

通過對鐵路建設投資統計各個層次的業務、需求進行全面分析，提出鐵路建設投資統計的整體設計思路和關鍵核心技術，滿足了實際業務中數據采集、數據處理、數據輸出需要自定義的需求，以適應鐵路建設投資管理的不斷變化和發展。

鐵路建設；固定資產；投資；統計

鐵路固定資產投資統計是鐵路統計工作的重要組成部分，是鐵路基本建設、更新改造和機車車輛購置計劃管理、檢查、監督工作的重要手段。為了進一步適應鐵路建設投資管理的需要，中國鐵路總公司（簡稱總公司）組織對《鐵路固定資產投資統計規則》進行了修訂，對指標口徑、統計范圍、計算方法進行了梳理和明確。為配合總公司重新修訂《鐵路固定資產投資統計規則》的需要，迫切需要開發一套全新的鐵路固定資產投資統計分析系統（簡稱系統）進行實施。

1 需求分析

1.1 用戶層次及業務內容鐵路固定資產投資統計業務涉及總公司、鐵路局、基層站段、工程指揮部、合資地方鐵路、總公司直屬企業等不同類型和層次的單位（見圖1），同時也包含基本建設、更新改造、機車車輛購置3種不同的業務類型組成，因此在設計時必須充分考慮不同單位對不同類型業務的實際需求。

1.2 業務流程

鐵路基本建設、更新改造、機車車輛購置都是按照項目進行管理，在項目管理過程中有些項目建設涉及到不同的建設單位，建設范圍也不完全在同一個省份，因此在實際管理過程中，為了統計的需要，必須對項目按照建設單位和省份進行分解，然后再將統計數據進行匯總（見圖2）。

1.2.1 計劃分解下達流程

總公司接收投資計劃及變更的通知，將計劃數據導入系統中，按建設單位對項目進行分解，形成投資統計項目計劃庫，下達至建設單位。建設單位接收總公司項目計劃庫，增加建設單位更新改造自主投入計劃，按行政區劃對項目進行分解，再按照填報單位進行分解，形成投資統計項目計劃庫，下達至填報單位。填報單位接收建設單位項目計劃庫，按照實際情況進行核實。

圖1 用戶層次及業務內容

1.2.2 數據采集上報流程

填報單位按照項目采集投資完成進度數據進入系統，進行匯總上報。建設單位接收填報單位上報的項目進度數據，并逐項目進行檢查、補充，匯總形成報表和卡片，最后向上級單位和地方統計局上報數據。總公司接收建設單位上報的項目進度數據，審核匯總后形成投資統計報表和卡片，最后上報國家統計局。

2 總體結構

2.1 系統架構

系統針對實際業務中數據采集、數據處理、數據輸出需要自定義的實際業務需求，提出了高可配置的解決方案，由6個部分組成。

一是計劃導入，包括基本建設投資計劃導入、更新改造投資計劃導入、正則表達式、屬性相似度、計劃導入引擎5個模塊。

二是項目管理，包括項目庫下發子系統、項目庫導入子系統、項目管理子系統、項目數據上報子系統、項目數據收審子系統五個模塊。

三是數據采集，包括錄入模板管理子系統、指標字典管理、校驗關系管理、模板指標關系管理、錄入模板引擎5個模塊。

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

五是其他功能，包括更新改造臺賬交互子系統、機車車輛購置子系統等內容。

六是基礎維護，包括行政區劃維護、組織單位維護、機車車輛維護、項目類別維護、新增能力維護、人員管理子系統維護、權限管理子系統維護等內容。

2.2 邏輯架構

為實現對全路投資項目進行全生命周期的綜合管理和查詢，系統基于鐵路辦公網建立了“三層部署、一級門戶”的邏輯架構（見圖3）。

在總公司建立數據庫服務器和Web服務器，數據庫服務器存儲歷年全路建設投資項目的基本屬性和進度數據、實物量數據、新增生產能力數據；Web服務器建立一個面向全路投資統計工作人員的門戶，不同單位、不同職責的用戶可以登錄到該門戶，并經由門戶導航完成對數據的查詢操作。

圖2 業務流程

圖3 邏輯架構

在建設單位建立數據庫服務器，存儲建設單位歷年的投資完成相關數據；實現項目導入、分劈、下發，數據的采集、收審、匯總、上報。

在基層單位建立單機數據庫，實現項目庫的導入，數據的采集、匯總、打印、上傳等功能。

2.3 主要功能設計

系統主要功能結構見圖4。

（1）計劃導入子系統實現報告期內項目數據的初始化操作，主要通過計劃文件導入、項目計劃庫導入、讀取上期項目3個途徑完成。

圖4 功能結構

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

（3）數據采集子系統實現投資完成數據的采集，包括基本建設月報、月快報、年報中指標的錄入和年報能力指標的錄入。

（4）報表輸出子系統主要實現項目數據匯總、數據四舍五入、報表查詢打印、上報基礎庫、上報國家庫等功能。

（5）其他功能子系統主要實現與更新改造臺賬數據的接口、機車車輛完成數據的錄入、數據文件進行反解壓和反序列化操作等功能。

（6）基礎維護子系統主要是字典相關的維護工作，包括組織單位、行政區劃、新增能力等基礎字典維護；指標定義、校驗關系定義、報表定義等設計字典的維護；同時還實現了字典的備份、字典恢復、腳本維護等功能。

（7）系統設置主要實現了系統當前用戶工作目錄、權限、關鍵參數的設動態置等功能。

3 信息共享和信息接口設計

3.1 與國家統計局投資統計信息系統接口

鐵路投資統計完成的數據與各省區乃至全國經濟發展的統計數據息息相關，統計結果的發布直接影響著宏觀經濟的走勢，為了與國家固定資產投資統計進行無縫連接，課題組按照國家統計局要求的格式，為國家統計局投資統計信息系統提供數據。

3.2 與總公司基本建設計劃管理系統接口

總公司基本建設計劃管理系統為鐵路固定資產投資統計分析系統提供基本建設投資計劃數據，但是由于基本建設計劃管理與統計管理在管理模式、管理精度上都存在很大差別，計劃管理的數據必須經過轉換和人工確認才能與統計的數據進行對接。為方便用戶的使用，項目開發了與總公司基本建設計劃管理系統的接口。

3.3 與各鐵路局更新改造計劃管理信息系統接口

各路局更新改造計劃管理尚未建立統一的標準，使用的信息系統都是基于本局要求進行的獨立開發，系統需要制定計劃數據導入接口標準，實現更新改造計劃數據的自動導入。

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狀，系統需要設計靈活且易于擴展的投資統計與臺賬雙向交換接口，規范賬表轉換關系，實現系統與各鐵路局臺賬的雙向數據交換。

4 關鍵技術及創新點

4.1 項目編碼設計

鐵路固定資產投資統計傳統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，隨著鐵路現代化建設的不斷發展，傳統編碼多次出現編碼重復使用、項目編碼不能追溯的情況。

為了對項目進行全生命周期的管理，系統進行了全新的項目編碼設計，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，實現真正意義上的檔案化管理（見表1）。

4.2 配置庫設計

為實現不同版本計劃文件的導入，適應鐵路建設投資統計口徑不斷變化的需求，滿足統計分析對報表不斷深化的要求，系統進行了配置庫設計。配置庫設計主要包括項目類別設計、屬性相似度和正則表達式設計、指標類別、指標定義和校驗公式設計、錄入模板定義和編輯設計、報表定義和編輯設計等內容。

（1）項目類別管理是對項目類別的組織結構、上下層關系進行詳細描述，項目類別是項目的重要屬性，也是進行項目管理和數據匯總的重要維度。

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

表1 系統項目編碼設計

（3）指標類別、指標定義和校驗公式是系統配置庫設計的基礎對象，是實現項目管理、項目錄入、報表輸出的基礎；指標定義貫穿項目的整個管理過程，校驗公式是數據正確的保障。

（4）錄入模板定義和編輯設計實現對錄入界面布局文件的定義和編輯，主要建立指標與錄入模板的關系，包括錄入指標位置、跳轉順序及初始位置的設置。在界面初始化時從數據庫取出數據供用戶編輯，編輯完成后按照設置保存數據。

（5）報表定義和編輯設計實現自定義報表注冊和編輯，主要建立報表模板、報表配置文件、數據集三者之間的關系，運行時通過報表配置文件從數據庫中得到需要的數據集、并在報表模板上進行展示。

4.3 控制器設計

為適應鐵路建設投資統計不斷變化的需求，系統進行了一系列的高可配置設計，其中控制器是核心部件。控制器調用配置庫的統計指標、校驗公式、錄入模板、報表模板等信息，通過預定的流程向用戶展示錄入界面、校驗結果、報表等功能，從而適應了統計指標公式、錄入界面不斷變化的需求（見圖5）。

4.4 報表引擎設計

系統根據業務特點開發了自定義的報表工具，包括報表數據模型和報表展示模型兩部分，其中數據模型負責業務數據的處理；報表展示模型負責報表的展示。自定義的報表工具實現了數據獲取和數據展示的分離，降低了數據和報表的耦合性，更好地適應了統計指標和報表的不斷變化（見圖6）。

4.5 四舍五入計算的處理

鐵路建設投資統計分析系統涉及很多單位，不同單位對數據精度的要求有很大區別。為了滿足誤差小于0．5、報表之間的數據平衡、存在不同精度三者同時的要求，系統設計了四舍五入計算算法，首先對數據進行規約和乘積處理，然后對數據進行切分形成整數序列和小數序列，其次對小數序列進行匯總排序，然后再次對符合要求的數據進行加入運算，最終實現四舍五入運算。

4.6 采用編輯距離算法對項目和計劃信息進行模糊匹配

圖5 控制器設計

圖6 報表引擎設計

鐵路固定資產投資統計工作中的項目來源于計劃部門下達的年度計劃，其項目數量繁多、層次關系復雜。因此，既有統計系統每次下達計劃后，統計人員都需要進行大量的手工錄入匹配工作。本系統在充分研究計劃數據特性后，設計了統一的計劃數據導入接口，在導入過程中，對計劃項目自動進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，并使用設置合理的預期閾值進行過濾和篩選，最后根據每個屬性匹配相似度對應的權值，計算出與系統庫項目相似度最高的，以實現項目的自動匹配。

5 結束語

系統的設計與開發完整解決了鐵路建設投資統計不同層次、不同業務的需求，實現了基本建設、更新改造、機車車輛購置等投資項目的一體化統計工作。經過幾年的推廣和應用，系統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：中國鐵道科學研究院電子計算技術研究所，副研究員，北京，100081

責任編輯 楊環

F530.31

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1672-061X（2015）02-0128-04

所獲獎項：2014年度中國鐵道學會科學技術獎二等獎。