鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張建國，李東林，寧祥東

（中國鐵路濟(jì)南局集團(tuán)有限公司 信息技術(shù)所，濟(jì)南 250001）

長期以來，鐵路裝卸業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)分析通常采用手工填記、紙質(zhì)傳遞、人工統(tǒng)計(jì)的作業(yè)模式。該作業(yè)模式一般由裝卸工手工填記裝卸工單，貨運(yùn)員基于手工填記的裝卸工單來填記裝卸作業(yè)單，裝卸統(tǒng)計(jì)人員根據(jù)裝卸作業(yè)單和裝卸車記錄等數(shù)據(jù)手工統(tǒng)計(jì)作業(yè)量，存在作業(yè)效率低、統(tǒng)計(jì)工作量大、數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性低、審核與上報(bào)周期長、核算難度大等問題，同時(shí)，還存在數(shù)據(jù)造假風(fēng)險(xiǎn)[1]，因此，亟需研究針對(duì)鐵路裝卸清算業(yè)務(wù)的信息系統(tǒng)。

2023年，中國國家鐵路集團(tuán)有限公司（簡稱：國鐵集團(tuán)）在全國鐵路推廣的鐵路貨運(yùn)生產(chǎn)作業(yè)與管控平臺(tái)（簡稱：貨運(yùn)管控平臺(tái)）通過對(duì)既有生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)的重構(gòu)整合[2]，打通了貨運(yùn)各項(xiàng)生產(chǎn)作業(yè)間的數(shù)據(jù)壁壘，覆蓋進(jìn)貨、裝車、卸車、出貨、特殊作業(yè)、場站作業(yè)等全部場景下的鐵路貨運(yùn)生產(chǎn)作業(yè)流程，實(shí)現(xiàn)了裝卸工單電子化，保障了各作業(yè)環(huán)節(jié)數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性和可追溯性，使裝卸統(tǒng)計(jì)作業(yè)與財(cái)務(wù)清算的電子化作業(yè)成為可能。

本文基于貨運(yùn)管控平臺(tái)作業(yè)數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)開發(fā)了鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)，減輕現(xiàn)場填記裝卸作業(yè)單和裝卸數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與上報(bào)的作業(yè)量，提高現(xiàn)場作業(yè)效率，保障數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可追溯性，為后續(xù)審計(jì)提供有力依據(jù)，為落實(shí)國鐵集團(tuán)“減員增效、節(jié)支降耗”的有關(guān)要求提供技術(shù)支撐[3]。

1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1.1 總體架構(gòu)

裝卸統(tǒng)計(jì)作業(yè)與財(cái)務(wù)清算信息化主要涉及裝卸工單和裝卸作業(yè)單的管理，以保障裝卸業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果與清算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)總體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)總體架構(gòu)

1.1.1 數(shù)據(jù)資源管理層

該層整合中國鐵路95306貨運(yùn)電子商務(wù)系統(tǒng)（簡稱：95306）、貨運(yùn)管控平臺(tái)、電子票據(jù)庫、車站綜合管理信息系統(tǒng)（簡稱：現(xiàn)車系統(tǒng)）相關(guān)數(shù)據(jù)，構(gòu)成裝卸清算資源庫，存儲(chǔ)在Oracle數(shù)據(jù)庫中。

1.1.2 數(shù)據(jù)層

主要包含數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過程、數(shù)據(jù)緩存、數(shù)據(jù)監(jiān)控、數(shù)據(jù)恢復(fù)、數(shù)據(jù)權(quán)限及一些讀寫數(shù)據(jù)庫的操作，通過將業(yè)務(wù)需求抽象為數(shù)據(jù)服務(wù)，訪問和提取數(shù)據(jù)資源管理層的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)。

1.1.3 業(yè)務(wù)層

主要包含裝卸工單管理、裝卸作業(yè)單管理、清算管理、基礎(chǔ)參數(shù)管理、工作量管理、費(fèi)用管理、綜合監(jiān)控等7項(xiàng)核心業(yè)務(wù)應(yīng)用，根據(jù)用戶提交的請(qǐng)求，判斷驗(yàn)證用戶的身份信息、操作權(quán)限，并對(duì)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)（作業(yè)類型、作業(yè)量等）進(jìn)行加工處理和封裝，使用戶需求與數(shù)據(jù)庫形成交互。

1.1.4 展示層

通過作業(yè)單看板、裝卸統(tǒng)計(jì)報(bào)表、版式文件等不同方式直觀展示數(shù)據(jù)的特征，實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)不同維度的統(tǒng)計(jì)與展現(xiàn)。

1.1.5 用戶訪問層

通過設(shè)置國鐵集團(tuán)、鐵路局集團(tuán)公司、車務(wù)段、車站的4層級(jí)用戶，實(shí)現(xiàn)不同層級(jí)用戶的權(quán)限管理，用戶只能查看和操作所屬層級(jí)的功能。

1.2 業(yè)務(wù)流程

鐵路裝卸作業(yè)單管理及裝卸清算統(tǒng)計(jì)作業(yè)流程如圖2所示，其涉及鐵路局集團(tuán)公司、車務(wù)段、車站各管理崗位，以及車站裝卸值班員、外勤貨運(yùn)員、裝卸工組等各作業(yè)崗位人員。

圖2 裝卸作業(yè)單管理及裝卸清算統(tǒng)計(jì)作業(yè)流程

（1）由鐵路局集團(tuán)公司、車務(wù)站段、車站裝卸管理人員完成裝卸參數(shù)配置；（2）裝卸作業(yè)完成后，由監(jiān)裝卸貨運(yùn)員核對(duì)裝卸工單，對(duì)存在問題的工單，可進(jìn)行修改、補(bǔ)錄或作廢處理，并將信息無誤的工單生成裝卸作業(yè)單；（3）裝卸工組使用手持機(jī)核對(duì)裝卸作業(yè)單信息，完成作業(yè)單簽認(rèn)，如有問題可拒絕簽認(rèn)，由裝卸值班員決定繼續(xù)生成裝卸作業(yè)單還是進(jìn)行駁回處理；（4）裝卸值班員審核裝卸作業(yè)單/工單信息，審核無誤則通過并簽章，如有問題則駁回，并通知監(jiān)裝卸貨運(yùn)員修改裝卸工單并重新生成裝卸作業(yè)單；（5）系統(tǒng)根據(jù)審核通過的裝卸作業(yè)單和維護(hù)的裝卸參數(shù)自動(dòng)生成裝卸統(tǒng)計(jì)報(bào)表，并完成上報(bào)。

1.3 功能設(shè)計(jì)

鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)的功能架構(gòu)如圖3所示。

圖3 鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)功能架構(gòu)

1.3.1 裝卸工單管理

包括裝卸工單的修改、補(bǔ)錄和作廢功能。由監(jiān)裝卸貨運(yùn)員審核自己監(jiān)裝卸的工單，若因誤操作等導(dǎo)致信息與實(shí)際不符，可修改裝卸工單信息；若因應(yīng)急處置等操作造成裝卸工單缺失，貨運(yùn)員可補(bǔ)錄。補(bǔ)錄的裝卸工單記錄存有補(bǔ)錄人、補(bǔ)錄原因等信息，便于后期核查與審計(jì)；若因異常操作產(chǎn)生了多余裝卸工單，則貨運(yùn)員可作廢該裝卸工單。

1.3.2 裝卸作業(yè)單管理

包括裝卸作業(yè)單的生成、審批和駁回，以及電子簽章和版式文件生成功能。監(jiān)裝卸外勤貨運(yùn)員通過裝卸作業(yè)單生成功能，將一個(gè)或多個(gè)裝卸工單生成一個(gè)待審核裝卸作業(yè)單，并自動(dòng)生成裝卸作業(yè)單號(hào)；裝卸值班員通過裝卸作業(yè)單審批功能，將信息無誤的裝卸作業(yè)單審批通過，并進(jìn)入統(tǒng)計(jì)和清算流程；裝卸值班員通過裝卸作業(yè)單駁回功能將信息有誤的作業(yè)單作廢，由監(jiān)裝卸外勤貨運(yùn)員重新生成裝卸作業(yè)單并再次發(fā)起審核簽認(rèn)流程；作業(yè)單審批通過后，通過電子簽章功能和版式文件功能，自動(dòng)生成外勤貨運(yùn)員、裝卸工組、裝卸值班員的電子簽章和裝卸作業(yè)單的電子版式文件。

1.3.3 工作量統(tǒng)計(jì)分析

包括裝卸作業(yè)單監(jiān)控、工作量統(tǒng)計(jì)、裝卸生產(chǎn)業(yè)務(wù)報(bào)表和機(jī)械運(yùn)用表生成功能。裝卸作業(yè)單監(jiān)控功能可查看已作業(yè)完成且未生成裝卸作業(yè)單的裝卸工單、已生成且未簽認(rèn)的裝卸作業(yè)單和已簽認(rèn)且未審核通過的裝卸作業(yè)單；工作量統(tǒng)計(jì)功能從貨運(yùn)人員工、裝卸工組和裝卸設(shè)備3個(gè)維度統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場工作量和裝卸收入；裝卸生產(chǎn)業(yè)務(wù)報(bào)表和機(jī)械運(yùn)用表生成功能根據(jù)《鐵路貨物裝卸管理規(guī)則》[4]統(tǒng)計(jì)生成裝卸生產(chǎn)業(yè)務(wù)報(bào)表和機(jī)械運(yùn)用表。

1.3.4 清算統(tǒng)計(jì)分析

根據(jù)《鐵路貨物運(yùn)價(jià)規(guī)則》[5]和相關(guān)業(yè)務(wù)部門的需要，進(jìn)行清算統(tǒng)計(jì)分析，生成費(fèi)用記錄表、收入統(tǒng)計(jì)表、清算統(tǒng)計(jì)表和設(shè)備收入清算表，用于統(tǒng)計(jì)車務(wù)段清算給裝卸工組的結(jié)算金額和鐵路局集團(tuán)公司清算給車務(wù)段的清算金額。

1.3.5 裝卸參數(shù)維護(hù)

裝卸參數(shù)包括裝卸工組人員信息、局定費(fèi)率、結(jié)算單價(jià)、清算單價(jià)。參數(shù)維護(hù)權(quán)限分為鐵路局集團(tuán)公司、車務(wù)段、車站共三級(jí)。由鐵路局集團(tuán)公司財(cái)務(wù)部組織維護(hù)清算單價(jià)；由鐵路局集團(tuán)公司貨運(yùn)部組織維護(hù)局定費(fèi)率；由車務(wù)段裝卸管理人員維護(hù)結(jié)算單價(jià)；由車站裝卸管理人員維護(hù)裝卸工組人員信息。針對(duì)各鐵路局集團(tuán)公司統(tǒng)計(jì)裝卸收入、結(jié)算/清算金額規(guī)則的不同，增加了裝卸費(fèi)用規(guī)則配置開關(guān)功能，可選擇不同的統(tǒng)計(jì)規(guī)則進(jìn)行裝卸清算統(tǒng)計(jì)。

2 關(guān)鍵技術(shù)

2.1 PaaS平臺(tái)

為提高開發(fā)和運(yùn)營維護(hù)效率，降低新業(yè)務(wù)應(yīng)用的建設(shè)成本和風(fēng)險(xiǎn)，鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)基于SpringBoot、SpringCloud框架及PaaS（Platform as a Service）平臺(tái)構(gòu)建基礎(chǔ)服務(wù)和核心業(yè)務(wù)處理的微服務(wù)；通過PaaS平臺(tái)構(gòu)建應(yīng)用程序開發(fā)運(yùn)行環(huán)境。PaaS平臺(tái)提供用戶安全認(rèn)證、多租戶管理、自動(dòng)化安全補(bǔ)丁升級(jí)和安全傳輸?shù)绕脚_(tái)安全相關(guān)能力[6]。

鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)的PaaS核心組件有：（1）分布式服務(wù)管理：提供裝卸清算微服務(wù)化業(yè)務(wù)能力的管控和治理，包括微服務(wù)注冊(cè)與發(fā)現(xiàn)、微服務(wù)配置推送等[7]；（2）容器：進(jìn)行微服務(wù)應(yīng)用的封裝和發(fā)布，微服務(wù)應(yīng)用在容器中運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用間運(yùn)行環(huán)境的隔離；（3）分布式數(shù)據(jù)庫：裝卸清算數(shù)據(jù)庫由國鐵集團(tuán)集中部署，考慮裝卸工單/作業(yè)單、電子票據(jù)等核心數(shù)據(jù)的匯總需求，采用分布式數(shù)據(jù)庫，通過數(shù)據(jù)庫并行操作、分庫分表、讀寫分離等措施，保障數(shù)據(jù)操作響應(yīng)性能和橫向擴(kuò)展能力。

2.2 電子簽名與傳輸

為保障裝卸作業(yè)單數(shù)據(jù)的真實(shí)性，鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)基于Canvas與POI（Poor Obfuscation Implementation）實(shí)現(xiàn)了裝卸作業(yè)單的電子簽名技術(shù)。移動(dòng)終端的電子簽名基于Canvas的vue-esign組件，將采集到的電子簽名轉(zhuǎn)化為圖片[8]，通過JavaScript將圖片轉(zhuǎn)化為Base64編碼，并將編碼上傳至貨運(yùn)管控平臺(tái)的文件服務(wù)器，以滿足長期存儲(chǔ)的需求。

電子簽名照片上傳時(shí)，利用運(yùn)營商的專用APN（Access Point Name）通道，接入國鐵集團(tuán)站車交互無線接入服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端的認(rèn)證和安全接入。同時(shí)，提供應(yīng)用數(shù)據(jù)的加密解密、協(xié)議適配和轉(zhuǎn)換及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能，將應(yīng)用請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)至貨運(yùn)管控平臺(tái)移動(dòng)應(yīng)用服務(wù)。

2.3 基于POI和Spire的文檔生成

為避免裝卸作業(yè)單的數(shù)據(jù)被篡改，鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)基于POI和Spire技術(shù)實(shí)現(xiàn)了裝卸作業(yè)單PDF文件的生成。

（1）基于裝卸作業(yè)單號(hào)從文件服務(wù)器中獲取到裝卸工組的電子簽名圖片，并將其存儲(chǔ)到本文系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器，其中，文件的下載調(diào)用貨運(yùn)管控平臺(tái)統(tǒng)一的文件服務(wù)進(jìn)行讀取，貨運(yùn)管控平臺(tái)按照貨運(yùn)圖片保密要求，對(duì)不同圖片進(jìn)行分區(qū)存儲(chǔ)，按權(quán)限下載預(yù)覽。（2）基于原生的Graphics2D繪制貨運(yùn)員和值班員的電子簽名圖片，將貨運(yùn)員和值班員的簽名圖片存儲(chǔ)到本系統(tǒng)應(yīng)用服務(wù)器，使用POI技術(shù)將裝卸工單數(shù)據(jù)與電子簽名圖片整合為Excel文件；（3）使用Spire技術(shù)將Excel文件轉(zhuǎn)化為PDF文件，并將PDF文件上傳至本系統(tǒng)文件服務(wù)器。

3 系統(tǒng)應(yīng)用情況

鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)于2023年6月正式在貨運(yùn)管控平臺(tái)上線，并在中國鐵路濟(jì)南局、鄭州局集團(tuán)有限公司開展試點(diǎn)工作，試運(yùn)行期間，各試點(diǎn)站均取得了良好的使用效果。

鐵路裝卸清算信息系統(tǒng)將紙質(zhì)裝卸作業(yè)單人工管理統(tǒng)計(jì)的作業(yè)模式轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮踊淖鳂I(yè)模式，通過實(shí)現(xiàn)裝卸工單、裝卸作業(yè)單的信息化管理，提高了現(xiàn)場裝卸作業(yè)效率和準(zhǔn)確性，保障了每一步作業(yè)的可追溯性，為后期的復(fù)核與審計(jì)提供了準(zhǔn)確性保證[8]。同時(shí)，提升作業(yè)效率，降低人力成本。

4 結(jié)束語

本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了裝卸車清算信息系統(tǒng)。該系統(tǒng)使用管控平臺(tái)作業(yè)產(chǎn)生的裝卸工單數(shù)據(jù)，成功實(shí)現(xiàn)了裝卸作業(yè)單管理和裝卸業(yè)務(wù)統(tǒng)計(jì)的信息化，有效減輕了現(xiàn)場填記裝卸作業(yè)單和裝卸數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)上報(bào)的作業(yè)量，提高了裝卸作業(yè)能力和裝卸工作效率，保障了裝卸清算數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可追溯性，為后續(xù)調(diào)整優(yōu)化裝卸作業(yè)組織結(jié)構(gòu)，推進(jìn)鐵路貨運(yùn)改革提供了技術(shù)基礎(chǔ)。