中成药国家基本药物保障监测分析系统的设计与实现

王慧　张小波　黄璐琦　郭兰萍　王凌　赵宇平　杨光

[摘要]中成药的生产受原料（中药材）价格和资源存量的影响比较大，一方面，原料药材价格呈现周期性剧烈波动甚至是不可逆的飙升，使得中成药价格不稳定甚至出现成本与最高零售限价倒挂，另一方面，因资源不足或者禁用导致部分中成药被迫停产。中成药国家基本药物保障监测分析系统基于微服务架构，应用Redis实现了系统的集群部署，围绕《国家基本药物目录》（2012年版）中的203种中成药，通过连接和整合中药资源普查数据库、中药资源动态监测数据库、中成药国家基本药物数据库数据，实现了中药材及中成药的动态监测和预警智能化。

[关键词]基本药物； 中成药； 监测分析； 微服务架构； 集群部署

[Abstract]The supply of Chinese patent medicine is influenced by the price of raw materials （Chinese herbal medicines） and the stock of resources On the one hand， raw material prices show cyclical volatility or even irreversible soaring， making the price of Chinese patent medicine is not stable or even the highest cost of hanging upside down On the other hand， due to lack of resources or disable some of the proprietary Chinese medicine was forced to stop production Based on the microservice architecture and Redis cluster deploymentBased on the microservice architecture and Redis cluster deployment，the supply security monitoring and analysis system for Chinese patent medicines in national essential medicines has realized the dynamic monitoring and intelligence warning of herbs and Chinese patent medicine by connecting and integrating the database of Chinese medicine resources， the dynamic monitoring system of traditional Chinese medicine resources and the basic medicine database of Chinese patent medicine

[Key words]essential medicines； Chinese patent medicine； monitoring and analysis； microservice architecture； cluster deployment

中成藥是国家基本药物的重要组成部分，《国家基本药物目录》（2012年版）中收录中成药203个，涉及的中药材432种。国家基本药物作为医改的措施之一，是保证药品可及性的重要手段，主要特征是安全、必需、有效和廉价。中成药与化学药物、生物药最大的不同就是需要以中药资源为基础。中成药的供应受原料价格和资源存量的影响比较大，近年来，许多中药材价格出现了暴涨暴跌的现象，一些中药材价格出现过10倍以上的涨幅，如三七、太子参、党参、桔梗、白及。使得中成药价格不稳定出现供应短缺的问题，另外价格短期上涨对投料质量的影响也不容忽视[4]。中成药的生产严格受到中药资源的限制，许多中成药工业生产都因资源不足或禁用而被迫停止，一些经典名方因为资源质量下降或改变而失效。

为了及时发现和预测基本药物可能存在的问题，避免因中药材价格上升导致中成药供应不足，课题组从数据的获取、监测指标和预警模型的设计进行了深入的研究。第四次全国中药资源普查建立了全国中药资源普查数据库，中药资源动态监测信息和技术服务网络体系，建立了中药资源动态监测数据库，汇总了全国主要药材集散地、产地的中药材价格实时数据。中成药国家基本药物数据库收集汇总了中药材的价格、产量数据，中成药的产量、价格、中标信息、生产企业等信息。由于数据量庞大，数据结构复杂，数据的标准化程度差，采用人工方式难以对数据进行有效分析。为有效解决基本药物保障供应预测与预警问题，借助计算机网络技术、数据库技术等，研发了中成药国家基本药物供应保障监测分析系统（以下简称“基药监测分析系统”），对中药材及中成药进行一站式分析，实现了中成药基本药物的动态监测和智能化预警。

1系统功能结构

基药监测分析系统共分为数据维护、预警指标分析、统计分析、一站式分析和后台管理5大功能模块，实现了中成药基本药物的价格、产量等的监测和自动化分析。系统功能结构见图1。系统采用左右布局，左侧为系统导航菜单，右侧为系统功能操作界面，系统主界面见图2。

2核心技术

21微服务（microservice）架构微服务（microservice）一词最早在2011年由威尼斯的一个软件架构小组提出[5]，用以表示当时出现的一种流行的软件架构风格，2012年，该小组将其命名为微服务。微服务架构基本思想在于围绕着业务领域组件来创建应用，这些应用可独立地进行开发、管理和加速。在分散的组件中使用微服务架构和平台，使部署、管理和服务功能交付变得更加简单。endprint

微服务把单一的巨大应用拆分为众多松散耦合的微小服务，其通常是按照业务功能来分解的，每一个服务虽然微小但却实现相对完整的功能，使用私有的数据库，可以单独构建和部署，某个服务的修改和部署不会影响其他正在运行的服务。微服务提供与语言无关的API 接口供其他模块调用。

微服务架构在规模较大的应用中具有明显优势。首先体现在独立性方面，服务是松散耦合的，有明确的系统边界，各开发团队可以并行开发和部署，避免了牵一发而动全身，提高了效率。其次是技术选择灵活，可针对具体业务特性和团队技能为一个服务选择最合适的语言、框架和数据库，各服务使用不同的技术栈，技术转型的成本也大为降低。再次是系统伸缩更自由，可针对某些服务单独进行伸缩，实现系统三维度伸缩。最后是服务可独立部署，借助自动化构建和部署工具，为DevOps的实施提供更好的支持。

22Redis集群部署Redis是当前互联网行业广泛使用的一种内存数据库[67]，其不仅具有内存数据库性能优异的特点，而且数据可以持久化存储，是一个开源的API。Redis使用ANSI C语言编写，支持网络、KeyValue数据库。

Redis本身支持简单易用的主从复制的功能，可以让Slave服务器成为Master服务器的完整副本。从 Redis 28版本开始，Slave会每秒一次向Master服务器发送同步进度报告，一个Master可以有多个Slave可以组成分支结构，Slave也可以存在Slave 组成链式结构。

Redis作为一个内存数据库，如果没有持久化机制，在计算机意外宕机后数据会全部丢失，作为数据库服务这是不可接受的。Redis提供了RDB和AOF 2种持久化方式。

RDB是在指定的时间间隔内上传数据集的时间快照。RDB文件是父进程fork出一个子进程，由子进程来完成快照的创建，在数据恢复时速度较快。

AOF记录的是Redis执行的每一条命令，并且该日志是只能在尾部追加，在AOF达到一定的状态后可以对其进行重写（Rewrite）来减少该文件大小，AOF默认时每秒fsync 1次，这种情况下在宕机时最多丢失1 s内的数据。当开启AOF功能时，数据恢复会优先选择AOF，但是与RDB相比其速度稍慢。在一个Master服务器有多个Slave时，可以将Master的持久化功能禁用，以提高处理性能，而持久化操作交给Slave完成。

3系统功能设计

31数据维护数据维护功能主要完成中成药基本药物保障相关数据的维护更新工作。将每年购买和搜集的各项相关数据录入到基本药物保障数据库中，用于数据分析。数据维护主要包括数据管理、数据导入和信息查询功能，用于实现中成药基本药物信息、药品生产企业相关信息和中药材信息的管理、导入和查询。数据管理实现了中成药基本药物信息、制药厂信息和中药材信息的新增、修改、删除操作。数据导入功能提供统一的数据导入接口，可以将中成药基本药物信息、制药厂信息和中药材信息以Excel表格形式批量导入到数据库中。信息查询提供了按照关键字的简单查询和组合查询功能。

中成药基本药物信息包括药物基本信息、药物分类和药品组方用量信息3个方面。药物基本信息包括中成药基本药物的编号、名称、剂型、分类、规格、备注（同一名称的药品有不同的规格）、药品中标地区和中标价格8个指标。药物分类信息包括药物分类编码、分类名称、是否有子分类、子分类名称和备注5个指标。药品组方用量信息包括中成藥的名称、组方中涉及到的中药材名称、用量、数量单位、是否是主要药材和备注（同一种药材有不同炮制方法）6个指标。

药品生产企业相关信息包含生产企业基本信息、生产企业产量信息、生产企业注册信息、生产企业的药品中标信息4个方面。生产企业基本信息包括生产企业的名称、位置、批准文号、采购方式、联系人和联系方式6个指标。生产企业产量信息包括企业名称、该企业生产的药品类型、规格型号、产量、产量单位、标准产量、标准产量单位和药品本位码8个指标信息。生产企业注册信息包括生产的药品类型、企业名称、批准文号、药品本位码、注册年份和剂型6个指标。生产企业的药品中标信息包括药品类型、药品名称、生产企业名称、中标省份、投标企业、中标年份、中标价格、中标规格说明、包装转换比、发布日期、质量层次、来源文件、招商产品和备注14个指标。

中药材信息包括基本信息、价格信息和产量信息3个方面。中药材基本信息，主要是203种中成药组方中包含的中药材的名称、药材编码、别名、入药部位和首字母5个指标。中药材价格信息包括中药材名称、产地、价格（元/kg）、规格、年份、月份和是否为主要价格7个指标。中药材产量信息包括中药材名称、编码、产地、产量（t）、规格、年份、月份和产量说明8个指标。

32预警指标分析为了及时发现中成药国家基本药物供应保障存在的风险和问题，从资源端入手深入分析影响中成药基本药物供应的因素，设计了7个预警指标，分别是中成药企业在产率（a）、企业中标省份比例（b）、主要原料产量供应不足（c）、主要厂家产量下降（d）、中成药原料成本占比（e）、中药材价格涨幅（f）和中药材产量下降（g），并给出了每个指标的量化方法和三级预警级别[8]。其中，指标a用来反映中成药的在产情况，间接反映企业生产的积极性和该产品的利润；指标b反映市场对该中成药的认可程度；指标c和指标d反映中成药的主要原料及中成药的供应变化情况，可以间接反映中成药供给存在的风险；指标e反映中药原料的成本所占比例，间接反映中成药供给存在的风险；指标f和指标g反映中药材供应变化趋势，可以间接反映中药材供给存在的风险。

预警指标分析模块对以上7个指标，自动按照年份、预警级别进行分组统计分析，以表格的形式给出各个指标的汇总分析结果，并以不同颜色标记三级预警级别（黄色预警表示该指标需要关注；橙色预警表示较重，该指标值较低；红色预警表示严重，该指标值极低）。系统支持按中成药基本药物编号和指标计算结果进行排序显示，并可以导出为Excel，保存到本地计算机。endprint

33统计分析为了对中成药基本药物的供应保障情况进行全局性、整体性的评价，建立基于雷达图的多指标综合评估模型。对反映中成药基本药物供应情况的5个指标（a，b，c，d，e），以总分100，对5个指标分别设置相应的权重分值，该权重分值，根据德尔菲法进行确定。根据各指标结果值，计算总得分。从而对203种中成药的供应情况进行排名。得分越低，供应存在的风险越高，并自动绘制每个中成药的综合预警分析雷达图，直观反映各项指标的变动趋势和相互间的差距情况。

34一站式分析一站式分析实现了中成药基本药物和中药材的自动汇总和分析。基本药物一站式分析自动分析中成药基本药物相关的信息，包括中成药历年产量变化趋势、组方用量信息、历年中标价格趋势、预警指标结果和中成药中标信息5个方面。中药材一站式分析实现了中药材基本信息、历年产量变化趋势、历年（月）价格变化趋势和详细的中药材价格信息4个方面的汇总和展示。一站式分析以图、表形式集中展示中成药和中药材相关信息。

35后台管理后台管理功能主要包括用户管理、角色管理、资源管理、系统日志和模型管理5个模块。用户管理模块主要实现系统使用用户的增加、修改和删除功能，并可以为用户分配相应的角色，如数据维护员、应用管理员等。角色管理模块用于角色的新增、修改和删除，同时，可以指定不同角色拥有的功能权限，如数据维护员仅能操作数据维护功能。资源管理模块包括参数管理、应用管理、字典管理、资源管理等，用于对系统的功能模块、字典数据、后台页面进行新增、修改和删除操作。系统日志模块记录系统登录用户、登录时间、IP、操作日志等。基药监测分析系统提供了指標模型的管理功能，可以根据各指标权重定义，新增或修改综合预警模型，并可根据需要对各指标的预警级别进行设置。

4结果

中成药国家基本药物保障监测分析系统对中成药企业在产率、主要厂家产量下降、主要原料产量供应不足、中成药原料成本占比、企业中标省份比例、中药材价格涨幅和中药材产量下降等7个指标的分析和监测，较为全面地反映了中药国家基本药物存在的风险，并通过预测模型的构建，完成了中药基本药物一站式分析，实现了中药材及中成药的动态监测与预警的智能化，为政府科学决策提供支撑。

[参考文献]

[1]World Health Organization The selection of essential drugs： report of a WHO expert committee[R] Geneva：WHO， 1977， 72（615）：216

[2]中共中央国务院关于深化医药卫生体制改革的意见（中发〔2009〕6号）[EB/OL] （20090406）[20170815]http：//wwwgovcn/jrzg/200904/06/content_1278721htm

[3]国务院 医药卫生体制改革近期重点实施方案（2009—2011年）（国发〔2009〕12号）[EB/OL] （20090407）[20170815]http：//wwwgovcn/zwgk/200904/07/content_1279256htm.

[4]杨光，王永炎，陆建伟，等 基于全国中药资源普查的中药基本药物供应预警方法探讨[J] 中草药，2015，46（1）：7

[5]王磊 微服务架构与实践[M] 西安：电子工业出版社，2015

[6]Carlson J L， Sanfilippo S Redis in action[M]New York： Manning， 2013

[7]黄健宏 Redis 设计与实现[M].北京：机械工业出版社，2014

[8]王慧， 黄璐琦， 张小波，等 中成药国家基本药物保障供应综合评估模型的探索与研究[J] 中国中药杂志， 2017， 42（13）：2612

[责任编辑吕冬梅]endprint