基于“互聯網+”的煙葉生產標準化管理系統設計與應用

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)

利用互聯網技術培育網絡化、智能化、精細化的煙草農業新生態是煙草行業“互聯網+”行動計劃的重點領域[1]，目前已在病蟲害防治、基礎設施建設管理、煙葉儲運和煙葉生產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和煙草病蟲害遠程在線診斷系統。李世祥等[4]開發的煙葉基礎設施信息化管理系統，實現了對煙葉基礎設施建設的信息化管理。楊成龍等[5]通過配套的物聯網應用系統完成對煙葉信息的實時跟蹤，從源頭上解決了煙葉運儲業務管理精細化程度不高的難題。邱榮洲等[6]開發了基于智能手機的煙葉生產科技服務系統。李一山等[7]開發的優質烤煙生產技術咨詢系統實現了通過網絡向用戶提供技術咨詢和相關理論知識服務的目的。沈少君等[8]進行煙農星級管理系統開發，實現了煙農隊伍的信息化管理。王志勇等[9]搭建了具有皖南特色的現代煙草農業信息化管理平臺。在其他領域也有較多基于“互聯網+”的開發應用[10-11]。針對煙葉生產管理過程中存在的數據采集不方便、數據不真實及上報不及時等問題，山東日照、貴州畢節和四川攀枝花等地進行了信息化方面的探索實踐[12-13]，但是基于煙葉生產標準與互聯網技術支撐煙葉生產過程數據采集與管理的應用鮮有報道。為此，基于信息化、標準化與煙葉生產業務的深度融合，開發煙葉生產管理全覆蓋的標準化管理系統，以期為實現煙葉生產全過程的信息化和精細化管理奠定基礎。

1 系統架構與技術開發

1.1 系統的架構

1.1.1 基礎層 包括采集感知、網絡通信、數據中心和支撐服務。采集感知是運用物聯網技術和Android端的煙葉生產管理應用程序，實現煙葉生產過程的數據采集、加工和傳輸。Android端應用程序提供煙葉生產每個環節執行的國家標準、行業標準和企業標準，采集生產過程數據時依據標準進行數據采集，最終將數據經過整理傳輸到web端并實現數據同步。網絡通信用于實現物聯網、行業專網及無線網絡之間的數據安全傳輸，通過數據中心實現數據的存儲、管理和交換共享，并通過支撐服務提供集成開發環境、共用構件。

1.1.2 數據層 包括煙農基礎信息數據庫、煙葉生產信息數據庫、標準數據庫、流程數據庫及其他信息數據庫。其中，市級公司通過系統平臺發布各生產環節的標準，形成標準數據庫和流程數據庫，并利用數據持久化技術進行信息的存儲、搬運與應用。

1.1.3 平臺層 建立Web與Android端的聯系，響應用戶請求并進行邏輯處理，將上傳數據、寫入數據及操作數據等存入數據庫。

1.1.4 應用層 從數據庫提取信息進行分類整理、統計運算，業務邏輯的實現，還原現實工作流程。在煙站網格管理員采集生產數據的基礎上，市、縣、煙站各層級管理人員通過系統可以查詢數據、綜合信息發布、調用數據、填報數據，實現業務管理、技術指導、信息查詢及績效考核等功能。

1.1.5 展現層 實現面向煙草從業人員不同層級的工作需求，如煙站網格管理員通過Android端應用程序登錄系統，可采集煙葉生產過程數據及查看上級管理部門下發的文件、通知等；市、縣級管理人員在PC端通過訪問應用系統，進行數據查詢、數據分析、文件下達、績效考核等應用。同時，明確決策層、管理層和基礎層的職能職責，進行分層授權，用戶通過統一門戶進入不同應用系統，進行相關操作。

1.2 技術開發

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

圖1煙葉生產標準化管理系統的架構

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

系統采用5層結構，即基礎層、數據層、平臺層、應用層和展現層，展現給用戶的應用層和展現層。當應用需求發生變化時，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。系統采用當下主流框架SpringMVC+Spring+Mybaits整合進行Web端應用程序的快速開發和更新，可使表單校驗、控制跳轉、數據封裝、事務處理、事務控制、異常處理及業務邏輯處理等工作更加高效。根據數據安全、傳輸效率高等要求，Android端開發采用C/S架構，采用WebService技術與服務器端進行數據交互，采用專用的3G/4G移動網絡進行煙葉生產相關數據的上傳和下載。

視圖層通過SpringMVC架構技術，采用HTTP協議接收數據請求，劃分請求為邏輯業務，調用邏輯層的模塊完成業務；邏輯層使用Spring框架進行處理，完成業務邏輯處理、數據封裝、調用數據層操作等工作；數據層采用Mybatis持久層框架，完成邏輯層提交的數據庫操作。

2 系統的功能模塊

2.1 PC端

煙葉生產標準化系統PC端有11個模塊，可分為5個部分。

2.1.1 生產數據統計 由種植主體數據和煙葉生產基礎數據組成。包括綜合統計、基礎設施、煙農評級、物資發放、合同管理、成熟采收、烘烤管理、烘烤師、網格化管理、預留煙田規劃、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，種植主體數據包括當年煙農檔案、育苗戶檔案和網格管理員檔案；基礎數據包括網格管理、煙田規劃、基礎設施、土壤檢測、煙葉理化、氣象信息和科研項目管理等。

2.1.2 生產進度統計 可通過系統查詢、掌握煙站、縣級公司煙葉生產中9個關鍵生產環節每天的工作進度，如育苗、騰茬、起壟、移栽和打頂抹杈。

2.1.3 綜合信息發布 包括標準知識庫、生產過程貫標管理、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，相關信息通過平臺發布后，網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，每層級考核由系統上傳數據系統自動評定和主觀評定兩部分組成。包括考核內容設置、績效考核、網格管理員考核排名、煙站考核排名、縣公司考核排名、考核文件管理等。市級公司月初發布考核目標，煙站根據考核目標要求對網格管理員進行績效考核；縣級公司根據煙站網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與標準化系統進行鏈接，實現通過掃描二維碼查看煙包的煙農信息、生產過程信息和收購信息。

2.2 移動終端

主要包括產前準備、生產管理、綜合信息和系統設置4個部分。

2.2.1 產前準備 包括網格化管理、煙農管理、育苗戶管理、物資管理和工作日志5個方面。其中，網格化管理包含煙田規劃、基礎設施、土壤檢測和煙葉理化分析；煙農管理包含煙農檔案、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、產前預測、收購查詢和煙農評級。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；產前預測包含田間評估、烤后評估、自然災害統計和保險。

圖2 煙葉生產標準化系統的主要功能模塊

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 系統設置 包括年度設置、幫助文檔、密碼修改和軟件升級。

3 系統的應用與效益

3.1 應用

2017年7月，煙葉生產標準化管理系統在平頂山市6個植煙縣(市)推廣應用。截至2018年12月，已注冊系統管理員86人，總注冊用戶420人，建立育苗戶檔案41戶，煙農檔案2 717戶。2018年從煙田規劃環節開始，全市共錄入圖片資料138 921條，工作日志58 174條，生產過程數據38 985條，實現了煙葉生產數據的信息化管理。2018年5月，根據使用情況反饋對系統進行了優化升級。

3.2 效益

3.2.1 管理效益

1) 在數據采集上，每個生產環節都有最新標準文件實時參考，確保煙葉生產數據采集有標準可依，真實可靠。成熟的技術人員隊伍加上完善的工作制度及適用的終端設備形成了完善的數據采集體系，保證了數據的全面、真實、及時。數據采集既包括基層采集上傳匯總，也包括管理部門在系統內直接發布，可供各層級人員使用和學習。

2) 在數據應用上，PC端應用，完成了14個功能報表的綜合查詢、9項生產環節進度查看、9大功能模塊的內容建設，實現業務數據的快速統計、智能分析。各層級管理人員和技術員通過系統可以查詢數據、調用數據及填報數據，實現業務管理、技術指導、信息查詢以及績效考核等功能；借助系統平臺，可以將煙葉方面的政策和業務信息、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動態，形成市、縣級煙草公司、基層煙站更高效的生產管理協同新機制，煙葉生產的組織化程度得到提高。此外，績效考核模塊構建了根據數據上傳情況系統自動評定加管理人員根據考核標準進行主觀評定的績效考核模式，實現了市、縣級公司、煙站、網格管理員的層層考核，改變了傳統的績效考核模式，避免了人為因素的影響；以充分發揮績效考核的激勵約束作用，激發廣大職工工作的積極性、主動性和創造性。

3) 在信息集成上，大量信息經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，對煙葉生產的趨勢進行判斷，作為制定政策的依據和參考。

3.2.2 經濟效益 從表1看出，應用系統后較應用系統前各工作環節所用工時均不同程度地減少。如網格管理員數據整理所用工時，應用系統后每人每次可節省8 min，整個生產環節每人需要數據整理40次，420名網格管理員在數據整理上可節省工時2 240 h。該系統的應用可大幅減輕煙葉網格管理員的工作量，網格管理員整個生產環節全市可節省工時11 788 h。平頂山市在整個煙葉生產環節共減少工時13 575 h，按照人均日工資100元計算，每年可節約16.97萬元。

表1 煙葉標準化管理系統應用后的工作效能

4 小結

構建的煙葉生產管理全覆蓋的標準化管理體系，基本實現了產前、產中和產后等生產流程數據采集的信息化。應用情況表明，煙葉生產標準化管理系統對提高生產管理的科學性和預見性具有重要意義。由于該系統只涉及市級、縣級和煙站三級管理部門的數據采集與應用，依托系統對煙農提供技術服務方面還未涉及。下一步將依托平臺拓展服務方式，開發提供服務煙農主體的應用端口，使煙農通過智能手機就能獲得農業技術的圖文、視頻等在線培訓，提供農技知識庫、經驗交流等服務，更直接有效地進行農業科技推廣，打造與煙農之間雙向、即時的信息服務窗口，實現農業科研人員、煙技人員和煙農建立微信交流的環境，方便煙農進行生產技術咨詢及科研、煙技人員主動了解生產狀況與存在問題，進而提升技術服務水平。