基于大数据的高职物料管理智慧平台设计

裴 浩

（常州纺织服装职业技术学院，江苏 常州 213164）

0 引 言

高等职业教育是我国高等教育发展中的一个主要类型，它与学科型普通高等教育存在着较大的差异，主要体现在人才培养的目标、方式、途径和手段等方面。高等职业教育主要侧重于培养高素质、高技术、高技能型应用技术人才，实践教学占据了很大的比重，是极其重要的环节。另外，高职院校实践教学具有多样化的特点，教学所需的物料和耗材种类繁多、使用量大，随着教学规模的扩大，管理难度加大，给传统的管理方法带来了较大的挑战。传统的管理方法主要采用人工或者部门单节点管理，存在着物料耗材的重复购置、利用率低、数据分散等问题，从而导致数据流不通畅，不利于全局数据的统计分析，使得管理体系存在堵点。因此，本文提出一种基于大数据的实训物料智慧管理平台，可满足实践教学多种物料的分层次管理需求，打通数据流通堵点，使得物料的使用与采购更加科学、规范，管理更加自动化。

1 物料管理存在的问题

实践教学中使用到的物料主要包括了低值易耗品和耗材[1]，达不到固定资产的标准。低值易耗品是指可以一次或者多次使用的实验材料和工具等；耗材是指一次性使用即被消耗，不能重复利用的物料。这些物料大多具有价值比较低、类型多、数量大、易损耗等特点，管理难度比较大。物料管理的主要问题[1-3]包括以下几点：

（1）管理体系不完善，物料管理流程不完整。物料管理的完整流程应该包括计划管理、采购管理、库存管理、使用管理、统计管理、审计管理等。然而，实际情况是物料管理一般归口于二级教学部门下属实训实验室管理，主要完成库存管理和使用管理，范围及权限有限，无法完成全流程追踪和管理。

（2）信息化管理水平参差不齐，工作效率低。由于管理体制的不完善、管理手段的不统一，并没有形成严格的规范要求。各个实训室可能会采用手工管理或者信息化管理等方式，具体方式由管理人员自行随意完成，信息化管理水平也就有高有低，导致信息化管理效率也不能达到有力效果。

（3）物料信息的收集不够全面，文件的分类与整理凌乱。低值易耗品和耗材的种类繁多，具体类别划分可能会存在多级类别，并且可能会需要动态调整。因此，相关信息的收集和管理都可能会存在疏漏，文件的整理难度也会较大。

（4）存在着“信息孤岛”，数据统计分析难度大，不利于审计。无论是人工管理还是简单的信息化管理，对于物料的使用情况都难以做到随时统计，甚至还需查找纸质数据进行核对。显然，这样做不仅将耗量大量时间和精力，而且统计结果的呈现形式也会比较单薄、不够立体，数据的展示效果也比较差。

2 基于大数据的实践教学物料智慧管理平台

物料的高水平管理不仅有助于提高人才培养、实践教学水平的质量，也可以进一步优化物料使用的生命周期，降低损耗、提高利用率。提高物料的管理水平，要从组织、制度、技术3个层面着手，可以借助大数据、云计算、移动互联网、人工智能、物联网等信息技术手段，设计以大数据技术为核心的实训物料智慧管理平台。这样不仅可以完善管理流程，还可以保证“学校、二级学院、实训中心”三级管理体系能够得到有效实施。另外，平台应具有扩展性，可以与学校其他管理平台相对接，打造互联互通的“一站式”管理模式。

2.1 物料智慧管理平台架构

大数据中心是平台的核心，所有的应用都是围绕数据进行。平台充分使用了信息技术以及数据挖掘、神经网络、统计分析等技术，从多个维度为使用者提供各类信息化服务。其不仅能够实现物料的全过程管理，还能够实时、多维度呈现物料使用和管理的情况，比如物料采购、物料库存盘点、物料利用率、统计分析报告及电子台帐等。如图1所示，平台架构包括了数据来源、数据使用者、数据应用、数据终端以及数据对接等维度。

图1 基于大数据的实训物料智慧管理平台架构

从数据来源维度看，平台使用物联网技术来感知、采集实验物料管理相关的所有数据，通过4G/5G等网络通信技术和大数据技术等将数据存储至大数据中心，以满足数据实际使用的要求。

从数据使用者维度看，平台的使用者也就是物料使用相关人员，主要包括学生、教师、各级管理人员（学校、二级学院、实训中心），通过技术手段支持物料管理流程的信息化。

从数据应用维度看，物料管理系统包括了采购管理子系统、出入库管理子系统、情况分析系统等，应用云计算和人工智能技术手段对数据进行挖掘、多维分析，不仅能够随时查看物料的库存状况，当库存不足时还能主动发出通知。另外，还可以分析物料的使用情况，自动生成台帐，提出有效建议等。

从数据终端维度看，支持多终端使用，应用移动互联应用技术，不仅提供Web应用服务，还支持移动APP、小程序等，提高系统的应用效率。

从数据对接维度看，可以对接学校的其他管理系统或者第三方应用系统，避免成为“信息孤岛”，改变以往物料管理的孤立模式，成为学校物料管理的重要部分之一，提升学校整体物料业务管理能力。

2.2 物料智慧管理平台目标和需求

2.2.1 总体目标

平台的总体目标是通过信息技术手段，保证物料管理措施得以实施，包括了申报、采购、出入库、统计分析等，实现完全的信息化，并且与学校相关系统打通，构建完整的管理体系。通过平台的应用，使得“学校、二级学院、实训中心”三级管理体系能够得到保证，不仅实现了全流程记录、“一站式”管理，而且极大提高了各级部门的管理效率和物料的有效利用率。另外，还可以即时获取物料的库存量以及使用分析报告，及时发布和调整采购计划、根据库存调整出入库计划等，降低实训中心的管理成本，提升时间效益和经济效益。同时，能智能生成统计分析报告，以便审计。

2.2.2 需求分析

本文平台最终是为用户提供服务的，因此从用户需求角度进行分析。平台的用户按角色可以划分为学生、教师和管理者（各级管理人员），不同的角色所要求的功能和权限相应的不同。

（1）学生和教师是物料使用的直接人员。教师在实践教学开始之前，可以通过多终端（手机、个人计算等）查询物料出入库系统获得所需物料的情况，根据需求提交使用申请，提交给实训中心管理人员审核，审核通过后发放物料，并记录在系统；而学生则是向教师提出物料使用申请，由教师负责审核发放并记录系统，学生在实践过程记录物料使用情况并上传至系统。

（2）管理者主要包括“学校、二级学院、实训中心”三级管理体系中涉及的相关人员。实训中心管理人员审核提交的物料使用申请，根据物料库存审核申请，如果需要采购，则通过采购管理系统向二级学院提出采购请求。二级学院审核采购请求，通过学校采购系统公示物料采购信息，等待供应商主动提供服务或者主动联系供应商，启动采购程序。当采购完成后，通过物料出入库系统将物料相关数据存储进数据中心，并告知物料使用申请者。

（3）管理者还可以使用物料使用和管理情况分析系统，及时对物料的使用进行统计分析，获得完整的统计分析报告和台帐，便于核对和优化库存管理。另外，还以通过管理分析系统，对物料大数据进行分析，能够提供决策功能，找出管理薄弱点，有针对性提出优化方案。

（4）解决好数据安全性问题。大数据中心的优点是实现了网络互连互通、数据共享，不过也存在着网络安全、Web渗透以及数据涉密、数据分级等问题。另外，物料数据中也可能会涉及到科研数据、学校其他数据的保密。因此在利用大数据共享管理优势的同时，既要加强物料大数据中心的安全管理制度建设，也要利用好技术手段（如防火墙、DMZ隔离、软件权限管理）来保证大数据的安全使用。

3 物料智慧管理平台设计与实现

3.1 业务流程图

平台总体业务流程如图2所示，最主要的三个流程包括物料采购流程、物料入库流程和物料出库流程。

图2 业务流程

（1）物料采购流程。实践教学教师或者实验管理员皆可发起采购申请，由实训中心作出审核并提交二级学院确认审核，当审核通过后，提交学校备案，并与学校的采购管理系统以及财务系统对接来完成采购流程。采购完成后，更新数据并通知物料采购部门及申请者。

（2）物料入库流程。物料入库包括新物料入库和物料归还两种类型。新物料入库时实验管理人员提出入库申请，由实训中心负责人审核。审核通过后选择物料的具体类型，按照分类要求，使用RFID、传感器等手段将物料入库，并提交学校备案，更新数据中心。当实践教学完成后，学生及教师都需将剩余物料返还、节约资源。学生向教师提出入库返还申请，当学生入库返还申请经教师审核全部入库后，教师向实验人员提交入库返还申请，由实验管理人员进行审核，审核通过后正常入库。通过两种入库类型，有效提高了物料的使用率，避免了浪费，节约了学校成本。

（3）物料出库流程。在实践教学前，教师提交出库申请，选择物料类型，提交实训中心的实验管理人员审核。实验管理人员审核通过后，查询库存是否满足要求，满足要求则物料出库；如不满足要求，则询问是否采购，如采购则进入物料采购流程，当物料采购完毕并入库后，通知申请者。学生需向教师提出物料出库申请，由教师进行审核并分发物料。

3.2 功能模块

如图3所示，物料智慧管理平台围绕大数据中心展开，主要功能模块主要包括物料大数据采集系统、物料大数据存储系统、物料大数据综合管理系统、物料大数据安全系统。

图3 功能模块

（1）物料大数据采集系统

物料大数据采集系统包括物料感知子系统和物料录入子系统。物料感知子系统：主要依靠RFID、二维码、传感器以及图像识别等技术来获取物料的信息（如供应商、物料名称、物料类型、规格等）。物料录入子系统：不仅可以快速将感知的信息写入大数据中心，也支持传统的手动录入，避免信息无法采集的情况发生。

（2）物料大数据存储系统

物料大数据存储系统包括物料云管理子系统和物料数据存取子系统。物料云管理系统：主要是实现对数据中心的管理功能，包括网络数据库服务器、数据备份及恢复等。物料数据存取系统：主要是实现了数据操作的访问接口，并且将访问接口封装成可方便调用的API，以方便数据的快速存储、查询和修改。

（3）物料大数据综合管理系统

物料大数据综合管理系统包括物料采购管理子系统、物料出入库管理子系统、物料使用情况分析子系统、物料管理情况分析子系统。物料采购管理子系统：主要是与学校管理系统对接，实现并追踪物料采购全流程，并将采购信息及时通知相关人员。物料出入库管理子系统：主要是根据使用者的申请，完成物料的出入库，对物料使用的全过程进行记录，以便追踪和统计。物料使用情况分析子系统：主要是对物料的使用情况进行实时地智能统计、分析，生成统计分析数据，也支持使用者自行设置条件（如某种物料、某段时间），有针对性的分析物料的使用情况，并能自动生成台帐，方便审计。物料管理情况分析子系统：主要是评估智慧平台各个子系统的使用效率和效果，根据评估指标进行评分。通过对所得评分大数据的分析判断，支持管理决策的制定和实施。

（4）物料大数据安全系统

物料大数据安全系统包括网络管理安全子系统和用户权限管理子系统。网络管理安全子系统：在传输网络的拓扑结构中划分出DMZ隔离区域，部署防火墙，并对路由器、交换机、服务器等网络设备进行安全设置，建立SSL安全通道，通过软、硬件实施保证数据中心、Web服务器的安全。用户权限管理子系统：对接学校教职员工管理系统，根据角色分配相对应系统操作权限，并且将操作权限细粒度化，实现基于角色的细粒度访问控制，提升安全性。

3.3 平台实现

3.3.1 大数据中心的部署

大数据中心是基于大数据的物料智慧管理平台的核心，采用Linux+Hadoop作为数据中心的云平台，支持关系型和非结构化数据应用。将Hadoop数据服务器放在学校信息化管理中心，不仅方便与学校现有数据系统（如教职工信息、财务信息、资产管理）对接，还可以充分利用学校信息服务中心的现有安全防护体系，加固服务器安全防护。

3.3.2 系统开发与实现

系统的开发基于MVC，采用基于Java的开发环境SpringBoot+Hadoop，并结合Spring Cloud微服务技术完成各软件系统的集成开发。其中，物联网技术使用阿里云的NBIoT，降低了开发的难度。开发完成后，将其部署到Web服务器上，对外发布服务。

3.3.3 系统的使用

平台包括了多个系统，开发周期较长。目前，已经实现了Web端系统开发，并在校园内运行。用户可以通过主流浏览器（如Google Chorme、360极速浏览器等）进入该平台，如图4所示。

图4 物料出入库管理系统页面

4 结 语

高职院校实践教学的物料管理存在管理不完善、流程不完整、信息化管理水平参差不齐、分类凌乱、统计分析难度大、信息孤岛等问题。本文从解决问题角度出发，基于大数据设计了物料智慧管理平台，围绕物料大数据中心展开，开发并部署了平台各个系统，与学校其他管理系统对接，实现了物料大数据的互联互通、数据共享。

平台实现了物料三级管理体系实施的信息化，完善了管理流程，明确了管理的主体责任，做到全程记录追踪；实现了物料信息明确分类、详细信息以及物料出入库流程，能够生成统计分析报告和台帐，方便审计和决策；打通数据堵点，与学校信息系统对接，解决“信息孤岛”问题。通过平台应用，极大地方便了学生和教师，有效提升了实践教学环节的教学效率，还降低了物料管理工作的复杂度，提升了工作效率、有效地节约资源，方便学校的管理和审计。