基于数据中台的制丝线数据分析与研究

刘杰 袁媛

摘要：为夯实卷烟厂的数据应用基础，解决数据烟囱现象，实现数据共享，深挖数据价值，可通过建设数据中台的方法，业务上的数据沉淀到数据中台进行归一化处理与共享，数据中台提供数据服务能力反哺业务，循环优化业务流程，支撑决策分析和精益管理。文章设计了基于数据中台的制丝线数据分析架构，对数据源、数据服务、数据开发、业务功能模块四个层面进行了阐述，对该架构理念下的制丝数据具体分析应用情况和使用效果进行了介绍与阐述。

关键词：制丝;数据服务;数据中台

一、引言

某卷烟厂通过技术改造在制丝生产环节实施了功能较为完善的制丝集控系统，实现了制丝生产数据采集、设备数据采集、工艺质量数据采集，生产相关数据的处理和生产指令的执行，对制丝生产过程进行管控，设备状态、工艺状态、物料状态、环境状态、能源品质、生产工单、产量、消耗等数据通过系统进行展现，供生产管理人员实时了解当前生产状况。

在烟丝储存环节实施了烟丝箱式储丝物流系统，采用现代物流技术和信息技术把成品烟丝放在烟丝箱内，通过立体存储来替代传统柜式存储以适应卷烟柔性化生产的需要。

以上两套系统在各自的业务领域发挥了重要作用，但从制丝线信息化全局来看，生产环节和储存环节为两套独立的业务系统，数据体系基于生产和储存业务单元垂直积累，从而形成了数据烟囱现象。垂直式数据体系的优点是紧贴场景反应敏捷，缺点是数据分散、不标淮，难以共享共用形成数据合力，数据价值优势被削弱，存在数据分析应用数量多而散、低水平重复、实用价值低的现象。同时，制丝线在日常的生产过程中，采集、保存了大量的数据，其中包括历史趋势数据和工艺设备检测数据，如果能用好用活制丝生产过程产生的海量数据资源，构建卷烟厂制丝数据共享机制与平台，推进数据汇集融合共享、推进数据价值深度挖掘、推进基于数据的决策优化[1]，必然会从中发现设备或工艺存在的问题或规律，找到更佳的工艺解决路径，从而提升生产资源综合配置效率，有效发挥数据创新驱动潜能。

二、基于数据中台的架构设计

（一）数据中台的内涵

数据中台居于前台和后台之间，是企业级的数据共享、能力复用平台，是數字化转型的基础和中枢系统。数据中台聚合业务中台和应用平台的数据，通过数据技术对海量数据进行采集、计算、存储、加工，同时统一标准和口径。数据中台把数据统一之后，会形成标准数据，再进行存储，形成大数据资产层，为业务前台提供数据资源和能力的支撑，实现数据驱动的精细化运营[2]。

数据中台不仅可实现企业数据标准化和资产化，还具备以下能力：

一是打通数据孤岛。数据中台架构显而易见的好处在于，将企业信息化架构由不同平台下分散的烟囡式系统集群变革为部署在同一平台下基于服务的应用系统集群。数据中台最基本的功能就是通过一定的规则从各个子系统中收集数据，用以做进一步的后续处理。平台化的中台体系可以打通制丝线生产环节和储存环节的数据，实现制丝全线过程数据的显性化和规范化，使企业低成本地获得大量统一、真实、可靠的生产数据。

二是实现数据的复用与共享。中台的核心思想就是复用和共享。引入数据中台中数据服务化理念，结合业务分析方法论，将中台中的数据资产、数据模型按照业务需求进行服务封装，最大限度消除应用之间的数据接口，沉淀通用的数据服务，面向制丝生产不同业务环节和用户，分层次、分场景、高效赋能业务。通过提供高度统一、标准化、产品化的数据共享服务，实现数据到业务的高效闭环和数据服务化。

三是赋能生产业务场景的创新发展。在数字化转型的环境下，数据不再仅仅是对历史事件的刻画，而变为驱动企业业务创新的关键[3]。基于数据中台和大数据相关组件，生产部门可根据自身的需要进行业务场景数据分析应用的开发。业务上的数据沉淀到数据中台，数据中台在线服务反哺业务，循环优化业务流程，实现数据驱动运营的闭环。

（二）基于数据中台的制丝线数据分析架构设计

架构设计的总体思路是：对制丝线生产过程中产生的实时数据、归档数据、烟丝高架库数据进行提取、清洗，整合生产要素数据，建立制丝信息资源目录和数据融合服务体系，持续提升数据的汇聚、处理、应用和服务能力，丰富信息资源门户内容，实现制丝整体生产总览、预警、预测、统计功能，为生产管理提供支撑。

卷烟厂数据中台架构由数据源、数据服务、数据开发、业务功能模块四个层面构成（见图1）。

数据源：基于卷烟厂虚拟化平台运行的制丝管控系统、烟丝高架库系统，以及相关业务文件作为数据源，基本涵盖了烟丝生产过程的全部数据。通过数据采集技术，实现数据源中已有数据接入、实时数据接入、文件数据接入、图片数据接入。

数据服务：数据存储采用分布式文件系统、分布式数据库等技术，提供结构化、半结构化和非结构化的海量数据存储能力，同时满足快速数据库查询的需求。通过数据治理，管理制丝生产分析所需的各类基础数据，为下一步数据计算奠定充分的数据基础。

数据计算层采用离线计算、流式计算、即席查询等技术，实现海量数据的采集、清洗、存储等数据批处理计算，提供高性能、高吞吐、低延时的实时数据计算，以及强一致性的低延时数据即席查询。

数据开发：通过构建微服务支撑、数据支撑、应用支撑等支撑体系，通过任务调度、任务运维、指标工厂等功能的实现，开展关键工序指标、设备运行状况、工艺质量情况等分析主题的构建，支撑多维精益应用[4-6]。

业务功能模块：作为面向管理人员、生产人员、分析人员提供数据服务的最顶层模块，聚焦于对数据的应用和展现，通过把数据融入具体的业务经营场景中，基于丰富的数据模型开展场景化应用，如制丝生产全景展现、生产异常管理、合格率分析、批次间质量分析、各储柜和烟丝库信息综合展现分析等，用数据解决具体的业务问题，直接赋能卷烟厂的制丝生产。

三、基于数据中台的制丝线数据分析应用

构建数据中台的目的是解决实际生产过程中烟叶（丝）的过程数据、成品烟丝库存数据的共享以及对历史数据的快速查阅及共享，对数据资产进行管理与运营，提升数据资产价值，实现数据业务化，滋养前端业务。

（一） 多元数据采集

在数据中台部署后，构建形成数据资源整合、业务能力沉淀的卷烟厂共享服务平台，将制丝管控、烟丝高架库中的数据表平滑迁移至数据中台，并通过对两套表结构分析与基础数据资源的整合，各类型业务数据按照数据所具备的属性进行策略性抽取、汇集，内容包括：统一数据采集、数据采集监控、数据整合、采集信息归集等，建立制丝生产主要指标应用的功能模型。

（二） 入库加工

对数据进行入库管理，包括进行库表管理、连接管理、任务管理、作业管理以及异常处理等，对数据归集全流程进行管控，对入库数据进行二次采集、数据清洗、规则替换、数据排重以及工作流调度，实现治理数据按照标准模型形式存储。

（三） 数据可视化引擎

利用数据可视化分析引擎进行数据汇总分析，通过仪表盘、报表、交互式 WEB 界面和基于 3D引擎的数据可视等形式来全方位、多视角的展现制丝数据分析结果，为制丝生产提供全面的生产视图及多维度数据分析，支撑大屏端、Web 端、手机端生产运行分析视图展示。

（四） 应用展现

基于数据中台的制丝线数据分析总体实施后，在态势分析上，综合展示制丝線3D工艺流程图，显示当前设备的当前批次、有效作业率及状态、物料状态、贮柜当前状态等信息，同时提供生产计划、生产数据、工艺参数、设备数据的查询，实现各职能部门对制丝生产过程的实时监视和管理;在监控预警上，对制丝线水分、温度等调控指标，进行异常操作统计与报警;在专题分析上，根据批次查询全线重要指标完成合格率、平均值、执行班次等信息，便于对各工艺段质量状况进行追溯;在贮柜管理上，根据采集到的贮柜数据，形成完整的贮柜状态展现，对于每一个贮柜可查询当前或者以前贮柜状态，贮柜管理以列表的方式实时显示贮柜的信息，包括贮柜的批号、牌号、贮柜状态（进料、料满、出料、有料、柜空）、进料量、存料量、出料百分比、进料开始时间和进料结束时间、储存时长等信息;在统计报表上，通过扇形图、直方图等图形对烟丝库各牌号烟丝库存信息进行分析与展现，提供多层次的制丝生产趋势图及报表，包括报警分析、历史趋势分析等[7]。

四、结束语

卷烟厂的数据应用虽然有一定基础，但多数业务系统属于烟囱式系统，需要打通各系统之间的壁垒，快速提升数据的服务水平。可通过打造数据中台实现生产数据集成共享和综合展现，更好的适应业务前端的快速变化和后台管理体系的稳健管控，为卷烟厂各业务部门提供数字化服务型统计分析，进一步推动卷烟厂精益管理和数字化转型。

参考文献：

[1]杨德春，冉彬，孔令虎，等.以数据为核心的烟草制造行业数字化转型[J].变频器世界，2021，24（3）：81-84.

[2]李炳森，胡全贵，陈小峰，等.电网企业数据中台的研究与设计[J].电力信息与通信技术，2019，17（7）： 29-34.

[3]车品觉.建设数据中台，赋能创新改革[J].新经济导刊，2018（10）：30-35.

[4]华烨，王莉.烟草企业数据资产管理方法研究及实践[J].中国烟草学报，2020，26（5）114-122.

[5]童宗祥，杨碧霞.卷烟工厂数据中心建设模式的研究和探索[J].电脑知识与技术，2018，14（36）：265-266

[6]韩向东，屈涛.基于数据中台的管理会计信息化框架及创新应用[J].管理会计研究，2020，总第10/11期：116-124

[7]谢汉秦.数据质量控制在制丝生产线中的运用[J].企业技术开发，2016，35（17）：41-42

作者简介：刘杰（1976-），男，江苏沛县，学士，高级工程师，研究方向：数据管理。