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冶金企业商务智能系统架构设计 |
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作者：江浩杰 谈春燕 |
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1 引言
随着国内大型冶金企业基本完成了MES-ERP系统的建设，企业的日常业务管理实现了数据化和信息化。日常业务中积累的大量企业内部数据，如产品质量数据、生产过程数据、生产管理数据、企业财务成本状况、产品销售情况、能源消耗和设备管理状况等，以及企业的外部数据，如企业产品的市场占有率、供应商状况、客户需求等。这些信息分散在各不同的业务系统中，通过信息的在线共享，实现不同业务系统间的信息支撑。然而，在完成业务的操作后，更多的信息是沉淀、死寂。通过不同层次的企业商务智能系统的建设，挖掘沉淀和死寂信息资源，从中实现产品的开发、质量提升和面向变化的市场进行快速、科学、高效的决策。
宝钢股份不锈钢事业部在完成业务应用信息系统建设后，通过基本的企业统计分析系统的建设，对应用系统的信息进行初步的挖掘，以满足企业的综合报表的需求，同时通过统计分析系统建立与各业务应用系统间的信息交换接口，对信息进行初步的收集、整理和分类。完成了对沉淀信息的积累工作。在此基础上通过实施数据仓库系统，建立起企业的商务智能系统。
2 企业商务智能系统的层次
1)企业商务智能系统是企业信息化追求的最高层次，要达到这个层次并非一蹴而就，经过多年的信息化实践，认为企业信息系统可分为三个层次，第一层次是操作型信息系统，即将企业的所有信息都以数字化的方式保存起来，并实现简单的查询和处理；第二层次是管理型信息系统，即通过网络将原先流程所涉及岗位员工的工作流程通过计算机来实现，以提高业务处理的效率，从而提高企业的整体劳动生产率。第三层次就是决策型信息系统，即通过对那些信息化的原始数据进行科学地加工处理，运用一定的计算模型和工具进行科学地统计分析，从而起到对管理和决策的支持作用。
2)企业决策的信息系统也就是现在通常所说的企业商务智能系统(Business Intelligence，即BI)。建设这个层次系统要经过第一、第二层次的演变，建立了足够的基础后才有可能塔建成功。而企业商务智能系统的建设，一般分为4个层次，依次为：
(1)平台构建：企业商务智能系统需要一套相对独立的软、硬件系统平台。建立与业务系统间的数据采集接口。
(2)企业统计系统：满足企业各部门的常规统计分析，将员工从手工制作日常管理报表的低水平劳动中解脱出来。如资产负债报表、损益表、主要税金应交明细表、各项经济指标完成情况等统计信息。
(3)专项分析系统：满足跨部门的专题分析，支持企业跨部门合作的专业决策。如明细产品标准成本、计划值、质量成本、作业成本等。财务部为了日常分析做的纵向趋势分析和横向分类分析等，这个层次分析系统通常采用专项数据集市形式来实现。
(4)知识发现：由用户在前3个层次建设的基础上，自行发现业务规律，优化业务流程。通过建立数学模型，对企业的业务、流程进行预测分析。
3)企业商务智能系统将跨部门、跨系统的信息紧密地联系在一起，既商务软件中的建模工具，揭示信息中蕴含的发展趋势或发现异常，也可以构造假设分析模型，利用假设分析模型分析信息变动的影响。使企业对生产和计划的变化情况及相关环境变化数据进行多角度多层次的分析，从而及时掌握企业的运行情况和发展趋势提供理论指导，实现企业的管理水平和竞争优势提升。
3 现有信息系统概述
3.1 产销系统
产销系统是ERP系统和MES整合，实现功能有销售管理、生产管理、质量管理、财务管理等企业ERP管理，也同时实现了计划编制、计划优化、动态调整、质量判定等现场管理的MES功能。产销系统与各产线的过程控制系统直接相连，下达指令、收集实绩，指导现场生产。同时向外扩充支撑电子商务系统的运作。此外，产销系统还能与一般管理和辅助管理系统进行实时通信，以获取诸如采购、设备、能源、e-HR等信息，实现整个企业从采购、销售到财务的闭环控制和管理。
3.2 管控系统
管控系统设置铁水调度、炼钢终计划、炼钢调度、热轧终计划、热轧调度、质量一贯、设备管理、能源调度等控制台。负责整个企业的日常生产组织和协调，对企业各种能源介质及环保状况进行集中监控，对能源介质作统一调度和总体平衡，对各生产、辅助部门的日常实时生产进行一体化管理，对生产过程中的各种异常情况及时采取措施，组织协调解决，保证生产作业计划的顺利实施。
3.3 设备系统
设备管理信息系统包括基准、日常维护、运行状态、检修、项目、合同、费用控制、固定资产、机械标准、物料十个子系统。实现公司设备管理工作的开放式信息化管理，将设备管理的各个方面集成为一个规范、透明化的体系，实现各类动静态全过程数据的共享平台，并且将涉及设备管理的维修成本及财务信息，实时向产销系统的财务管理提供设备投入方面的成本数据。
3.4 能源系统
能源管理系统包括在线能源监控EMS系统和能源管理二部分。EMS主要用以进行能源系统电力、动力和水道的数据采集/控制、集中调度、环保检测，以实现能源生产过程控制、实时平衡调度以及在线应用集中管理。而能源计划、实绩、分析预测、重点能源设备、质量和环保等管理功能则在能源管理系统实现。
3.5 电子商务系统
电子商务系统是产销系统的延伸，客户可以通过多种方式与电子商务平台实现以下功能：营销信息介绍、产品介绍、产品查询、标准查询、价格发布、订货管理、长期协议管理、用户服务、质量异议信息、合同跟踪、电子质保书、物流信息查询、资金查询、付款通知查询。
3.6 辅助系统
3.6.1 协同工作平台
协同平台是为了提高办公效率和质量，通过统一的数据交换平台与其它系统进行平滑的连接，主要功能包括公共信息、日常事务、公文管理、预算管理、贯标管理。
3.6.2 e-HR系统
人力资源管理主要功能包括：劳动组织管理、在职人员日常管理、工资福利管理、员工素质管理、组织管理、劳动计划统计管理、在线分析管理。
3.6.3 档案管理
档案管理是以大型冶金企业工程图纸资料及档案管理为主，主要功能包括：工程资料图纸、科研产品、文书、会计和声像荣誉等各类档案的归档，整编，检索，光盘备份和扫描管理，统计报表。
3.6.4 一卡通系统
一卡通系统利用企业融合主干网络、非接触式IC卡技术，完善企业的后勤基础管理，主要功能包括：发卡、大门出入控制管理、餐饮管理、考勤管理、巡检管理、要害部门门禁管理、停车库管理。
3.7 过程控制系统
企业商务智能系统还需要抽取相关的过程控制系统的生产过程信息，涉及的生产控制系统有铁区管理系统、碳钢炼钢系统、碳钢精炼系统、碳钢连铸系统、不锈钢炼钢、不锈钢精炼、不锈钢连铸、热轧系统、冷轧系统和质检化验系统。
4 商务智能系统平台设计
系统整体架构设计采用三层B/S架构：前台Web浏览器，中间层为基于J2EE架构的Web应用服务器，后台为数据存储/处理服务。
前台客户端软件：前台客户端软件主要用于展现，为图形化界面，便于用户使用，采用Web浏览器软件和图形客户端相结合的模式，其中浏览器软件用于一般业务的访问，图形客户端主要用于高端用户做数据分析使用。应用服务器层软件：应用服务器层软件主要用于业务逻辑处理，负责对数据进行操作，并把结果反馈至前端用户，采用基于J2EE架构的Web应用中间件。数据处理层软件：后端数据处理层软件主要对数据进行存储、操作管理。
4.1 系统软件
由于宝钢股份与SAS公司签署的长期合作协议。因此，采用SAS软件作为不锈钢事业部智能商务系统的软件平台。后端数据存储ODS层采用Oracle数据库软件，以便于原始数据的存储管理，数据集市层采用SAS SPDS软件，以提高系统性能，加速终端用户的访问，应用服务器层部署Web应用中间件和SAS中间层软件，其中Web应用中间件需选用SAS软件所支持的Weblogic，数据仓库业务功能的开发基于SAS软件，前端通过Web浏览器实现对一般业务的访问，高端用户通过SAS 9图形客户端实现数据分析、挖掘。
4.2 硬件配置
商务智能系统硬件平台采用2台IBM的Unix服务器，分别作为运行环境服务器、开发测试环境服务器。存储系统借用原有的产销系统的SAN架构，增加新的存储阵列HP XPl0000，在存储容量设计时，要充分考虑到智能商务系统的数据组成高冗余的特点和数据存储分为ODS和SAS SPDS设计数据冗余量，容量满足3～5年的在线数据存储的要求。系统平台架构如图1所示。
4.3 数据抽取
智能商务系统与现有的信息系统都有数据交换，通过DB-LINK方式将数据抽取到ODS数据库中，主题层数据通过SAS ETL方式进行数据采集。在系统初建时，根据应用的需求，在应用系统的数据源中选择需要的数据一次或分次导入到ODS中，在数据收集过程中，尽量将历史数据保留完整，以供分析使用，同时避免导入重复的数据。
数据导入过程中，要对数据进行清查处理，对于某些空缺字段，导入过程要将其补充完整。
图1 系统平台架构
对于某些用字符型表示的数据要转化为数值型，有些数据在导入的同时在新表中同时生成导入时间字段，以备更新维护。对于一些明显异常的数据，进行置空或用合理值代替处理。ODS层的原则是应尽量保存清查后的明细数据。数据的逻辑框架如图2所示。
图2 数据逻辑框架
4.4 环境设计
4.4.1 ODS数据库设计
商务智能系统从应用数据源系统获取数据后简单加工存储下来，组成ODS(operate data storage)数据源。不同的数据源系统获取的数据，存放于不同的逻辑区域（逻辑库）。不锈钢事业部将来自管理系统、过程控制系统和外部系统的数据，组成3个逻辑库。
4.4.2 主题数据库设计
根据数据集市的需求，按照不同的业务流程、分数据集市设计相对应的主题数据库(SAS APDS)，主要有成本分析、生产物流、技术质量、炼钢区域、热轧区域、冷轧区域、设备管理、能源管理等8个数据集市。
4.4.3 作业调度设计
对数据抽取、转换及加载的过程称为ETL，ODS的ETL过程需要通过系统定时作业实现，主题数据库SAS SPDS根据数据集市的应用需求，将诸多ETL程序按相关性打包，成若干shell脚本程序，以并行或顺序的方式定时运行。通过这样的Shell脚本的形式，可以根据应用需求的增加而增添新的Shell脚本，以满足智能商务系统渐进式开发的特点。
5 统计应用和专项分析系统
建设商务智能系统时采用分步建设的策略。通过初步的商务智能系统——系统分析系统，实现与管理应用系统的同步建设、同步数据抽取，为进一步的分析系统建立数据沉淀。
5.1 统计分析系统法
1)统计数据是企业生产经营管理的基本载体，是企业对外公布信息的法定数据源。涵盖不锈钢事业部的各主要生产单元的生产、消耗及主要机组作业情况等信息，同时涉及产值、财务、进出口量、物资、能源、消耗、销售、技术(成材率、质量)、动力等多方面的信息。由于统计系统是对企业数据的事后处理，其涉及的数据量非常大，统计过程也相当复杂，故利用商务智能系统对数据管理和数据分析处理，实现高效、简洁、准确、及时、全面地的数据统计功能。
2)统计分析系统实现了对外信息管理、对外业务信息管理和对内信息管理。
(1)对外信息管理：包括对向国家统计局，上海市统计局，集团公司，上海市经贸局，中国钢铁协会，国家信息中心等外部机构上报的数据进行管理。
(2)对外业务信息管理：包括对钢种、钢号、产品产量及外加工、产值、质量、成材率、能源、原料、库存等数据信息进行整理与管理。
(3)对内信息管理：对指标完成情况、技术经济指标及事业部对外上报的统计数据归口进行管理。
5.2 专项分析系统
专项分析系统功能定位于企业基本面分析，以单部门应用为主，对跨部门、跨系统的信息进行常规分析。不锈钢事业部的专项分析系统目前已建成了成本分析、生产物流、技术质量、炼钢区域、热轧区域、冷轧区域、设备管理、能源管理等涉及7个厂部、8大数据集市、3大生产单元、4大数据源、473项功能的应用。
以技术质量分析为例：技术质量分析根据企业的一贯质量管理的指导思想建立主题数据，主题数据将质量设计数据、生产过程实绩和产品质量信息进行勾连，去除不适合的分析数据以方便产品质量信息的检索和统计分析。
功能包括产品质量信息查询、产品化学成分、工艺参数、力学性能、表面质量、尺寸精度的统计分析和质量判定分析等。
信息查询是按照设定的查询条件，查询产品质量设计数据、生产过程实绩数据和产品质量数据。统计分析功能是按设定的分析条件，统计所选分析变量的最大值、最小值、平均值、标准偏差、样本数、Cpk和异常值，并作其分布图、趋势图、相关性分析等。质量判定分析是收集整理炼钢连铸异常信息、废品坯信息，以及热轧产品临时封锁、最终封锁、判次、判废等信息，建立相应主题数据，生成质量判定综合分析报表，用于产品质量异常情况的分析，并作为质量成本分析基础数据。另外，提供全部数据、正常数据和异常数据下载，方便用户进行自主分析。
6 结束语
不锈钢事业部商务智能系统经过近三年的专项应用的开发，结合原有的统计分析系统，已经形成了覆盖所有厂部、产线、满足日常业务需要的分析系统。采用此架构的设计，实现了数据随业务应用系统建设的同步收集，分析系统的应用能根据业务人员对管理需求的不断深入，而渐进式的不断叠加新的应用。系统架构体现了良好的获取数据能力，系统凭借其强大的存储和计算能力，不断满足增加的业务需要。
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(3/5/2012) |
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