基于TOGAF的农业综合行政执法信息化架构研究

孙丽婷，平笑柔，于 璐，冯金卫，苏 醒，杨 飞

(北京计算机技术及应用研究所，北京 100854)

0 引言

当前基层农业综合行政执法人员普遍存在执法效率低下问题，如①案件处理意见书、行政处罚决定书等文书相似，内容多次重复填写；②执法手段模型单一，不足以应对各类应用场景，缺乏智能化、规范化执法手段；③农业综合行政执法横向、纵向数据孤立、不共享，统计数据多头填报，上层部门无法做到有效监管；④调查取证过程中现场检查笔录、询问笔录等需要手工填写；⑤文书审批过程繁琐、缓慢。为了克服上述问题，许多研究者从宏观层面提出解决思路，如加大资金投入力度、加强执法队伍建设、完善执法设备以提升农业执法综合效能[1-3]；也有研究者通过开展执法信息化研究，解决一线执法人员的执法效率低下问题[4]。但宏观层面的指导提出了解决思路，尚未切实打中执法办案人员的痛点；执法信息化研究可以解决执法人员线下转线上的工作模式，一定程度上提升了办案人员的执法效能，但无法满足执法办案过程中的智能化需求。

因此，为满足农业综合行政执法过程中的信息化、智能化发展需求，本文基于TOGAF 构建农业综合行政执法信息化架构，阐述了体系结构的特点，从业务架构、数据架构、技术架构等领域统筹研究、设计，形成一套面向农业执法的复杂体系分析与模型复用迭代的架构设计方法，为农业综合行政执法信息化、智能化应用建设提供可靠的系统描述和模型支撑。

1 TODAF概述

1.1 TOGAF架构设计方法

TOGAF（The Open Group Architecture Framework）以信息管理技术体系框架为基础，提供一个实用、方便的开发企业体系架构的工业标准方法，是一种协助发展、验收、运行、使用和维护架构的工具，其核心是架构开发方法(Architecture Development Method，ADM)，用于开发满足组织业务和IT需求的企业架构，可分为一个预备、八个步骤以及一个需求管理组成。预备阶段主要做架构开发的准备工作；八个步骤覆盖了架构开发和管理维护的全生命周期，包含架构愿景、业务架构、应用架构+数据架构、技术架构、机会及解决方案、迁移规划、实施治理，以及架构变更管理；需求管理主要是通过需求验证架构方案[5]。

1.2 TOGAF架构

采用ADM 开发的企业架构，包括业务架构、应用架构、数据架构和技术架构，图1展示了四个主要架构的设计思路。首先根据业务架构分析定义数据架构，然后将数据架构结合业务功能定义应用架构，最后根据数据架构和应用架构的特点和技术要求来设计技术架构。

图1 TOGAF架构示意图

2 基于TOGAF的农业综合行政执法信息化架构研究

2.1 架构设计思路

当前农业综合行政执法领域的信息化应用主要按照传统管理模式建设，从上层的业务应用到底层的基础设施，都按照种子、植物检疫、农药、兽药、肥料、饲料及饲料添加剂等复杂的业务条线提供业务服务，缺乏灵活的应用组合能力及有效的线性扩展能力，资源共享率低、按需组合的能力比较欠缺。

基于TOGAF 的农业综合行政执法信息化架构的设计思路是：依据农业综合行政执法流程，通过梳理农业执法实际业务需求，采用微服务设计思想，以“硬件算力泛在化、数据中台通用化、业务平台服务化”为技术主线，构建满足复杂农业执法需求的总体信息化架构，实现农业执法智能化、执法应用平台化、应用能力微服务化、数据中心大数据化的目标；之后，从业务驱动和数据驱动出发，梳理业务功能、流程、接口，以及业务之间数据的流转，搭建业务架构、数据架构；最后从技术角度，基于先进的技术理念，构建统一、开放的技术架构，以保证业务应用平台化，共享数据开放化。

2.2 总体架构

作为一种目标导向的架构开发论，在构建基于TOGAF的信息系统架构框架时，需要首先明确系统建设目标[5]。农业综合行政执法信息化应用的建设目标是遵循国办、农业农村部相关政策要求，围绕农业执法业务协同和信息资源共享，以执法办案为中心，建成面向全国农业综合行政执法办案人员应用的标准统一、整体联动、业务协同、数据共享的农业综合行政执法信息化体系，其总体架构如图2所示，包含五层两翼。

图2 农业综合行政执法信息化架构

对农业综合行政执法信息化架构的详细描述如下。①用户层：依据农业农村部下发的“农业行政执法基本文书格式”，应用使用对象包含执法人员、执法机构负责人、法制机构负责人、执法机关负责人，以及系统维护人员。②应用层：满足种子、植物检疫、农药等执法领域执法人员在受理、分案、立案、调查取证、结案等执法办案过程中的信息化、智能化办案需求，提供流程化办案、智能化辅助办案应用和服务。③支撑服务层：梳理农业综合行政执法业务流程，采用服务共享设计理念，将执法流程中共性的业务能力以“微服务”的形式共享出来，执法过程中按需选配资源和服务，进行动态组合和集成，形成面向各类执法领域的服务能力，避免重复建设。④数据层：将采集的执法数据抽象建模，形成面向农业执法的各种专题库、主题库，结合不同的模型算法，向顶层业务应用或用户提供数据检索、即席查询等各类数据服务。⑤基础设施层：满足信创环境运行需求，基于先进的新兴技术[6]，提供信创云、大数据[7]等基础运行环境。⑥运维管理体系：满足云计算、大数据时代的精细化运维管理需求，以及执法应用快速迭代和敏捷化发展需求，以数据驱动解决运维工作中的难点和痛点。⑦安全保障体系：构建满足电子政务内外网的安全防护体系，保障物理环境、计算环境、区域边界、通信网络、跨网隔离交换等的安全。

2.3 业务架构

业务架构是指将抽象的业务远景通过整理、集合、优化等措施转换为具体可操作的业务模型[5]。本研究结合农业综合行政执法人员在案件受理、立案、分案、调查取证、结案等执法阶段的业务需求，构建农业综合行政执法业务架构的参考模型，如图3 所示。在架构远景和架构目标确定的框架内，确定架构的功能，包含基础功能、用户管理、业务办理、运维管理，以及应用层。

图3 农业综合行政执法业务架构

农业综合行政执法业务架构的详细描述①基础功能：对执法各业务功能进行抽取，形成共性的底层服务支撑组件，包含OCR基础服务、语言识别基础服务、文本分析基础服务等，同时包含服务管控功能，对服务的定义、部署、注册等进行运营管控。②用户管理：实现对执法人员、执法机构负责人、法制机构负责人、执法机关负责人等用户的管理功能，包含用户登录、注册、个人资料以及账号安全等功能，属于后台端功能。③业务办理：农业综合行政执法人员按照受理、立案、调查取证、案件处理，以及结案的办理流程进行办案，具体案件办理功能体现在办案中心，在前端业务的办理过程中，会有后台的流程服务、文书服务、审批服务提供支撑。④运维管理：在执法人员执法办案过程中，同样需要对业务应用进行运维，包含应用功能的监控，以及应用的自动化发布等。⑤应用层：采用不同的客户端访问应用。

2.4 数据架构

通过多元技术汇集多网数据资源，形成数据资源池。通过数据处理平台实现对数据的计算、存储、治理，保证数据的规范可用，按使用类型分为基础数据、业务数据、专题数据等；结合数据挖掘算法，基于执法业务需求，融合各类数据，抽象形成数据模型、知识模型，为种子执法、肥料执法、渔政执法等提供数据查询、数据分析、数据检索、知识推送等数据服务支撑。基于此思路，构建数据架构如图4 所示，包含数据源层、数据模型层、数据服务层，同时通过厘清数据的对外流转，保证数据在各业务中的共享开放，实现数据向决策信息的转变。

图4 农业综合行政执法数据架构

农业综合行政执法数据架构的详细描述①数据资源池：数据资源包含基础数据、业务数据、主题数据。各类数据自上而下或自外向内，汇集到数据资源池；并通过数据目录实现对外的共享交换。②模型：包含数据映射模型、数据处理模型和数据应用模型。数字映射模型，是将执法实体实现从实到虚的转换，解决几种要素在数字空间内的“孪生体”问题；数据处理模型涵盖数据的全生命周期管理；数据应用模型，面向决策分析等应用场景，构建数据-信息-知识-智慧的转换模型，为对外开放的数据服务提供模型支撑。③数据服务：给执法人员、机关领导提供共享的数据查询、数据访问、数据目录等服务。

2.5 应用架构

应用架构主要体现应用之间的集成关系。可以通过业务架构和用户需求分析，协助构建应用架构，定义业务应用功能的总体结构和组织方式，与业务流程及活动进行有效匹配，以组件为基础来构建。首先，对几类用户需求进行分析，执法人员采用此平台完成执法办案的全生命周期过程；法制机构人员采用此平台在文书审批环节完成案件审查；执法机关和执法机构负责人借助平台应用完成文书审批。其次，通过各类用户的需求链接，可以梳理出平台各应用功能以及功能与功能之间的关系。构建应用架构如图5所示，分成用户层、业务应用层、支撑服务层。

图5 农业综合行政执法应用架构

农业综合行政执法应用架构的详细描述①用户层：厘清每类用户所需使用的业务功能，并且描述各功能之间的流程关系。②业务应用层：结合用户层分析，总结农业综合行政执法应用包含的总体功能，可划分为流程办案类应用和智能辅助办案应用。流程办案类应用为主应用，可借助智能辅助办案应用提升办案人员的办案质效。两类应用相辅相成，共同满足办案人员的留痕、智能化办案需求。③支撑服务层：抽取共性服务能力，包含基础支撑服务能力以及智能支撑服务能力。

2.6 技术架构

技术架构是基于功能和技术的需求，描述系统内模块间的关系以及与其他系统间的相互关系，同时描述农业综合行政执法开发、部署、运行所需的技术组件。技术架构设计如图6所示。

图6 农业综合行政执法技术架构

农业综合行政执法技术架构的详细描述①基础设施层：统筹业务应用、平台软件等所需硬件资源，按需提供基础运行环境，满足大数据、人工智能背景下业务应用运行需求。②数据层：构建具备数据采集、数据计算与存储、数据治理、数据共享交换的数据平台。平台必须支持海量异构数据源的采集，包括执法过程中产生的结构化、半结构化、非结构化数据和外部第三方数据，并解决数据量暴增所带来的存储与计算性能问题。③服务支撑层：基于服务能力开放共享原则，构建平台服务层，包含支撑服务、共性服务以及应用服务。其中平台服务是基础性的服务组件，共性服务是满足上层应用按需调用的共性服务组件，应用服务主要是业务组件。④应用层：满足不同业务应用研发所需的软件工具包。

3 结束语

本研究引入TOGAF，提出一种适应当前农业综合行政执法信息化架构搭建的设计方法。针对当前全国农业综合行政执法面临的痛点、难点问题，本研究采用业务驱动和数据驱动的双轮驱动策略，从总体架构、业务架构、数据架构、应用架构、技术架构层面厘清农业综合行政执法的总体框架、执法业务流程及业务功能、数据流转，以及底层支撑的先进、科学的技术路线，为国内推进全国农业综合行政执法业务应用研发提供有力参考。