基于大數據的高職物料管理智慧平臺設計

裴 浩

（常州紡織服裝職業技術學院，江蘇 常州 213164）

0 引 言

高等職業教育是我國高等教育發展中的一個主要類型，它與學科型普通高等教育存在著較大的差異，主要體現在人才培養的目標、方式、途徑和手段等方面。高等職業教育主要側重于培養高素質、高技術、高技能型應用技術人才，實踐教學占據了很大的比重，是極其重要的環節。另外，高職院校實踐教學具有多樣化的特點，教學所需的物料和耗材種類繁多、使用量大，隨著教學規模的擴大，管理難度加大，給傳統的管理方法帶來了較大的挑戰。傳統的管理方法主要采用人工或者部門單節點管理，存在著物料耗材的重復購置、利用率低、數據分散等問題，從而導致數據流不通暢，不利于全局數據的統計分析，使得管理體系存在堵點。因此，本文提出一種基于大數據的實訓物料智慧管理平臺，可滿足實踐教學多種物料的分層次管理需求，打通數據流通堵點，使得物料的使用與采購更加科學、規范，管理更加自動化。

1 物料管理存在的問題

實踐教學中使用到的物料主要包括了低值易耗品和耗材[1]，達不到固定資產的標準。低值易耗品是指可以一次或者多次使用的實驗材料和工具等；耗材是指一次性使用即被消耗，不能重復利用的物料。這些物料大多具有價值比較低、類型多、數量大、易損耗等特點，管理難度比較大。物料管理的主要問題[1-3]包括以下幾點：

（1）管理體系不完善，物料管理流程不完整。物料管理的完整流程應該包括計劃管理、采購管理、庫存管理、使用管理、統計管理、審計管理等。然而，實際情況是物料管理一般歸口于二級教學部門下屬實訓實驗室管理，主要完成庫存管理和使用管理，范圍及權限有限，無法完成全流程追蹤和管理。

（2）信息化管理水平參差不齊，工作效率低。由于管理體制的不完善、管理手段的不統一，并沒有形成嚴格的規范要求。各個實訓室可能會采用手工管理或者信息化管理等方式，具體方式由管理人員自行隨意完成，信息化管理水平也就有高有低，導致信息化管理效率也不能達到有力效果。

（3）物料信息的收集不夠全面，文件的分類與整理凌亂。低值易耗品和耗材的種類繁多，具體類別劃分可能會存在多級類別，并且可能會需要動態調整。因此，相關信息的收集和管理都可能會存在疏漏，文件的整理難度也會較大。

（4）存在著“信息孤島”，數據統計分析難度大，不利于審計。無論是人工管理還是簡單的信息化管理，對于物料的使用情況都難以做到隨時統計，甚至還需查找紙質數據進行核對。顯然，這樣做不僅將耗量大量時間和精力，而且統計結果的呈現形式也會比較單薄、不夠立體，數據的展示效果也比較差。

2 基于大數據的實踐教學物料智慧管理平臺

物料的高水平管理不僅有助于提高人才培養、實踐教學水平的質量，也可以進一步優化物料使用的生命周期，降低損耗、提高利用率。提高物料的管理水平，要從組織、制度、技術3個層面著手，可以借助大數據、云計算、移動互聯網、人工智能、物聯網等信息技術手段，設計以大數據技術為核心的實訓物料智慧管理平臺。這樣不僅可以完善管理流程，還可以保證“學校、二級學院、實訓中心”三級管理體系能夠得到有效實施。另外，平臺應具有擴展性，可以與學校其他管理平臺相對接，打造互聯互通的“一站式”管理模式。

2.1 物料智慧管理平臺架構

大數據中心是平臺的核心，所有的應用都是圍繞數據進行。平臺充分使用了信息技術以及數據挖掘、神經網絡、統計分析等技術，從多個維度為使用者提供各類信息化服務。其不僅能夠實現物料的全過程管理，還能夠實時、多維度呈現物料使用和管理的情況，比如物料采購、物料庫存盤點、物料利用率、統計分析報告及電子臺帳等。如圖1所示，平臺架構包括了數據來源、數據使用者、數據應用、數據終端以及數據對接等維度。

圖1 基于大數據的實訓物料智慧管理平臺架構

從數據來源維度看，平臺使用物聯網技術來感知、采集實驗物料管理相關的所有數據，通過4G/5G等網絡通信技術和大數據技術等將數據存儲至大數據中心，以滿足數據實際使用的要求。

從數據使用者維度看，平臺的使用者也就是物料使用相關人員，主要包括學生、教師、各級管理人員（學校、二級學院、實訓中心），通過技術手段支持物料管理流程的信息化。

從數據應用維度看，物料管理系統包括了采購管理子系統、出入庫管理子系統、情況分析系統等，應用云計算和人工智能技術手段對數據進行挖掘、多維分析，不僅能夠隨時查看物料的庫存狀況，當庫存不足時還能主動發出通知。另外，還可以分析物料的使用情況，自動生成臺帳，提出有效建議等。

從數據終端維度看，支持多終端使用，應用移動互聯應用技術，不僅提供Web應用服務，還支持移動APP、小程序等，提高系統的應用效率。

從數據對接維度看，可以對接學校的其他管理系統或者第三方應用系統，避免成為“信息孤島”，改變以往物料管理的孤立模式，成為學校物料管理的重要部分之一，提升學校整體物料業務管理能力。

2.2 物料智慧管理平臺目標和需求

2.2.1 總體目標

平臺的總體目標是通過信息技術手段，保證物料管理措施得以實施，包括了申報、采購、出入庫、統計分析等，實現完全的信息化，并且與學校相關系統打通，構建完整的管理體系。通過平臺的應用，使得“學校、二級學院、實訓中心”三級管理體系能夠得到保證，不僅實現了全流程記錄、“一站式”管理，而且極大提高了各級部門的管理效率和物料的有效利用率。另外，還可以即時獲取物料的庫存量以及使用分析報告，及時發布和調整采購計劃、根據庫存調整出入庫計劃等，降低實訓中心的管理成本，提升時間效益和經濟效益。同時，能智能生成統計分析報告，以便審計。

2.2.2 需求分析

本文平臺最終是為用戶提供服務的，因此從用戶需求角度進行分析。平臺的用戶按角色可以劃分為學生、教師和管理者（各級管理人員），不同的角色所要求的功能和權限相應的不同。

（1）學生和教師是物料使用的直接人員。教師在實踐教學開始之前，可以通過多終端（手機、個人計算等）查詢物料出入庫系統獲得所需物料的情況，根據需求提交使用申請，提交給實訓中心管理人員審核，審核通過后發放物料，并記錄在系統；而學生則是向教師提出物料使用申請，由教師負責審核發放并記錄系統，學生在實踐過程記錄物料使用情況并上傳至系統。

（2）管理者主要包括“學校、二級學院、實訓中心”三級管理體系中涉及的相關人員。實訓中心管理人員審核提交的物料使用申請，根據物料庫存審核申請，如果需要采購，則通過采購管理系統向二級學院提出采購請求。二級學院審核采購請求，通過學校采購系統公示物料采購信息，等待供應商主動提供服務或者主動聯系供應商，啟動采購程序。當采購完成后，通過物料出入庫系統將物料相關數據存儲進數據中心，并告知物料使用申請者。

（3）管理者還可以使用物料使用和管理情況分析系統，及時對物料的使用進行統計分析，獲得完整的統計分析報告和臺帳，便于核對和優化庫存管理。另外，還以通過管理分析系統，對物料大數據進行分析，能夠提供決策功能，找出管理薄弱點，有針對性提出優化方案。

（4）解決好數據安全性問題。大數據中心的優點是實現了網絡互連互通、數據共享，不過也存在著網絡安全、Web滲透以及數據涉密、數據分級等問題。另外，物料數據中也可能會涉及到科研數據、學校其他數據的保密。因此在利用大數據共享管理優勢的同時，既要加強物料大數據中心的安全管理制度建設，也要利用好技術手段（如防火墻、DMZ隔離、軟件權限管理）來保證大數據的安全使用。

3 物料智慧管理平臺設計與實現

3.1 業務流程圖

平臺總體業務流程如圖2所示，最主要的三個流程包括物料采購流程、物料入庫流程和物料出庫流程。

圖2 業務流程

（1）物料采購流程。實踐教學教師或者實驗管理員皆可發起采購申請，由實訓中心作出審核并提交二級學院確認審核，當審核通過后，提交學校備案，并與學校的采購管理系統以及財務系統對接來完成采購流程。采購完成后，更新數據并通知物料采購部門及申請者。

（2）物料入庫流程。物料入庫包括新物料入庫和物料歸還兩種類型。新物料入庫時實驗管理人員提出入庫申請，由實訓中心負責人審核。審核通過后選擇物料的具體類型，按照分類要求，使用RFID、傳感器等手段將物料入庫，并提交學校備案，更新數據中心。當實踐教學完成后，學生及教師都需將剩余物料返還、節約資源。學生向教師提出入庫返還申請，當學生入庫返還申請經教師審核全部入庫后，教師向實驗人員提交入庫返還申請，由實驗管理人員進行審核，審核通過后正常入庫。通過兩種入庫類型，有效提高了物料的使用率，避免了浪費，節約了學校成本。

（3）物料出庫流程。在實踐教學前，教師提交出庫申請，選擇物料類型，提交實訓中心的實驗管理人員審核。實驗管理人員審核通過后，查詢庫存是否滿足要求，滿足要求則物料出庫；如不滿足要求，則詢問是否采購，如采購則進入物料采購流程，當物料采購完畢并入庫后，通知申請者。學生需向教師提出物料出庫申請，由教師進行審核并分發物料。

3.2 功能模塊

如圖3所示，物料智慧管理平臺圍繞大數據中心展開，主要功能模塊主要包括物料大數據采集系統、物料大數據存儲系統、物料大數據綜合管理系統、物料大數據安全系統。

圖3 功能模塊

（1）物料大數據采集系統

物料大數據采集系統包括物料感知子系統和物料錄入子系統。物料感知子系統：主要依靠RFID、二維碼、傳感器以及圖像識別等技術來獲取物料的信息（如供應商、物料名稱、物料類型、規格等）。物料錄入子系統：不僅可以快速將感知的信息寫入大數據中心，也支持傳統的手動錄入，避免信息無法采集的情況發生。

（2）物料大數據存儲系統

物料大數據存儲系統包括物料云管理子系統和物料數據存取子系統。物料云管理系統：主要是實現對數據中心的管理功能，包括網絡數據庫服務器、數據備份及恢復等。物料數據存取系統：主要是實現了數據操作的訪問接口，并且將訪問接口封裝成可方便調用的API，以方便數據的快速存儲、查詢和修改。

（3）物料大數據綜合管理系統

物料大數據綜合管理系統包括物料采購管理子系統、物料出入庫管理子系統、物料使用情況分析子系統、物料管理情況分析子系統。物料采購管理子系統：主要是與學校管理系統對接，實現并追蹤物料采購全流程，并將采購信息及時通知相關人員。物料出入庫管理子系統：主要是根據使用者的申請，完成物料的出入庫，對物料使用的全過程進行記錄，以便追蹤和統計。物料使用情況分析子系統：主要是對物料的使用情況進行實時地智能統計、分析，生成統計分析數據，也支持使用者自行設置條件（如某種物料、某段時間），有針對性的分析物料的使用情況，并能自動生成臺帳，方便審計。物料管理情況分析子系統：主要是評估智慧平臺各個子系統的使用效率和效果，根據評估指標進行評分。通過對所得評分大數據的分析判斷，支持管理決策的制定和實施。

（4）物料大數據安全系統

物料大數據安全系統包括網絡管理安全子系統和用戶權限管理子系統。網絡管理安全子系統：在傳輸網絡的拓撲結構中劃分出DMZ隔離區域，部署防火墻，并對路由器、交換機、服務器等網絡設備進行安全設置，建立SSL安全通道，通過軟、硬件實施保證數據中心、Web服務器的安全。用戶權限管理子系統：對接學校教職員工管理系統，根據角色分配相對應系統操作權限，并且將操作權限細粒度化，實現基于角色的細粒度訪問控制，提升安全性。

3.3 平臺實現

3.3.1 大數據中心的部署

大數據中心是基于大數據的物料智慧管理平臺的核心，采用Linux+Hadoop作為數據中心的云平臺，支持關系型和非結構化數據應用。將Hadoop數據服務器放在學校信息化管理中心，不僅方便與學校現有數據系統（如教職工信息、財務信息、資產管理）對接，還可以充分利用學校信息服務中心的現有安全防護體系，加固服務器安全防護。

3.3.2 系統開發與實現

系統的開發基于MVC，采用基于Java的開發環境SpringBoot+Hadoop，并結合Spring Cloud微服務技術完成各軟件系統的集成開發。其中，物聯網技術使用阿里云的NBIoT，降低了開發的難度。開發完成后，將其部署到Web服務器上，對外發布服務。

3.3.3 系統的使用

平臺包括了多個系統，開發周期較長。目前，已經實現了Web端系統開發，并在校園內運行。用戶可以通過主流瀏覽器（如Google Chorme、360極速瀏覽器等）進入該平臺，如圖4所示。

圖4 物料出入庫管理系統頁面

4 結 語

高職院校實踐教學的物料管理存在管理不完善、流程不完整、信息化管理水平參差不齊、分類凌亂、統計分析難度大、信息孤島等問題。本文從解決問題角度出發，基于大數據設計了物料智慧管理平臺，圍繞物料大數據中心展開，開發并部署了平臺各個系統，與學校其他管理系統對接，實現了物料大數據的互聯互通、數據共享。

平臺實現了物料三級管理體系實施的信息化，完善了管理流程，明確了管理的主體責任，做到全程記錄追蹤；實現了物料信息明確分類、詳細信息以及物料出入庫流程，能夠生成統計分析報告和臺帳，方便審計和決策；打通數據堵點，與學校信息系統對接，解決“信息孤島”問題。通過平臺應用，極大地方便了學生和教師，有效提升了實踐教學環節的教學效率，還降低了物料管理工作的復雜度，提升了工作效率、有效地節約資源，方便學校的管理和審計。