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城市軌道交通云建設探討
發布日期:2019-05-23 18:12:37

何     霖     姚世峰
( 廣州地鐵集團有限公司  廣州    510335)


摘    要         大規模的城市軌道交通( 以下簡稱“ 城軌交通”)建設、運營及管理需要信息化手段支撐,但傳統的 企業信息化建設模式周期長、投資大、涉及系統多、集成 和實施難度高。  云計算技術的出現以及逐漸成熟的應 用模式,使得建設符合城軌交通行業管理需要的云服 務成為可能;同時可解決由于城軌交通企業各自建設 信息系統導致的資源分散、難以共享,形成信息孤島和 資源浪費等問題;可快速提升行業信息化普及水平,降 低整體建設成本。  通過分析城軌交通信息化的現狀, 探討城軌交通云建設的必要性,提出在行業內采取合 作與合資 2 種建設模式,搭建 IaaS( 基礎設施即服務)、 PaaS( 平臺即服務)、SaaS( 軟件即服務)  3 個層次的城 軌交通云服務,以及分階段實現的云建設思路,為城軌 行業在云計算時代加速信息化發展提供借鑒和參考。

關鍵詞:城市軌道交通;企業信息化;云計算;云建設
中圖分類號    F530.7;U29   39     A
文章編號      1672   (60732016)02-0037-04

       城市軌道交通( 以下簡稱“ 城軌交通”) 行業經過 了 100 多年的發展,已進入信息化時代。 對于城軌交 通企業而言,信息化建設已經不再只是一個可選項,而 是維系企業正常生產經營活動的必要生產管理工具和 基礎設施。 國內城軌交通企業的信息化程度發展不 一,主要與企業發展、城軌交通建設規模和信息化重視 程度等相關,整體發展情況大致可分為以下幾類[1] :
       1) 已進入網絡化運營的企業。 企業已具備較大 的線網運營規模,信息化組織與管理體系比較成熟,信 息化已覆蓋并支持企業大部分業務和管理的需要,信 息化架構整合情況較好,開始進入數據分析等高階應 用,信息化價值不斷得到體現。
       2) 已進入多條線路運營的企業。 企業已運營一 定里程的線路規模,企業業務重心在向提升運營能力 的方向發展,企業信息化主要集中在工程建設和設備 維修等主要業務,有一定的覆蓋面,但在深度和廣度上 還需進一步擴展。
       3) 正在投入城軌交通建設或準備建設的企業。 企業組建成立不久,還處于以工程建設為業務重點的 階段,信息化應用主要體現在郵件、辦公自動化、網站 等簡單應用。

 

1  、城軌交通企業信息化建設存在的問題
       在傳統模式下,企業信息化建設一般遵循“ 信息化 規劃一項目建設一系統維護和升級改造” 的路徑,各企 業通過制定五年信息化發展戰略規劃,根據規劃的要 求按年度開展信息化建設。 這種模式在過往被驗證是 有效的,通過信息化規劃有效地協調了企業需求、資源 和技術之間的關系,采用分步實施的方式逐步開展信 息化的建設。 廣州地鐵經過 3 個五年規劃期( 自 2001 年開始),建成了 45 個核心應用系統,企業信息化覆蓋 率達到了 70%( 截至 2015 年 6 月) [2] 。 但在該模式下 也存在一系列的問題。

 

1.1  信息化建設實施周期長,集成難度大
       在傳統模式下企業從信息化規劃啟動,到一期項 目建成投入使用,往往需要 1 年甚至更長的時間。 在 項目建設過程中,還需面臨大量異構系統的集成風險 和實施風險。 如實施不當,輕則增加成本,延長進程; 重則導致企業信息化項目實施失敗。 此外,企業的信 息化戰略規劃藍圖一般是按照 5 年的時間來設計,規 劃期內企業內外部環境和信息技術都在不斷變化和發 展,企業信息化規劃面臨重大的挑戰。
 

1.2  信息化投資大,資源利用率不高
       國內各地城軌交通企業的業務內容和管理模式具 有高度相似的特點,信息化需求也基本相同。 如工程 管理系統、設備維護維修系統、合同管理系統等,相當于各自建設一套功能基本一致的業務系統,而硬件采 購往往也以預估的峰值性能配置,造成絕大部分時間 硬件資源浪費;OAI合同 IERP等,8 小時下班后幾乎無 人訪問,但服務器、網絡等均需要保持開機狀態,而維 修管理系統則是夜間訪問量大,但白天也需正???, 資源利用率僅為 10% ~20%。

 

1.3  信息化運維難度大、成本高
       在傳統的企業信息化建設模式下,系統建成后隨 之而來的就是大量的基礎設施與應用系統的維護需 求,需配置的日常運維人員遠遠超過建設期配置人員, 且運維效果和質量難以保證。
 

2   城軌交通云建設的必要性
       云計算( c1oud  computing) 從 20 世紀 90 年代末出 現以來,其所帶來的超大規模、高可用性、通用性、可擴 展性、按需服務等特點,對信息技術本身和應用方式產 生深刻的影響,經過 10 多年的發展已日益趨向成熟。 在工信部啟動的“ 十三五” 綱要中,已將云計算列為重 點發展的戰略性產業[3] ,云計算在我國進入了快速發 展和應用的階段,也為城軌交通企業信息化帶來了新 的建設思路。  城軌交通可集行業之力,搭建服務城軌 交通行業的專業云計算服務平臺,以解決行業內在信 息化建設過程中普遍存在的問題。

 

 

2.1  降低企業獲得信息化服務的成本

       通過建設基于高可用云計算技術的基礎設施( 機 房、服務器、核心網絡、存儲、災備等),可為各企業提供 開通即用的基礎設施服務( 即 IaaS) ,在“ 云” 端隱藏大 量的服務器、存儲和網絡管理的技術細節,各企業可根 據實際需要動態購買或租用所需要的資源與服務,只 需要極少量的管理工作就可以設定和分配所需的設備 資源,同時還可降低 IT運 維的工作壓力和人員配置, 從而節約人力資源成本和管理成本。

 

2.2  加速行業信息化水平的提高
       城軌交通云可從行業成熟的企業管理經驗和業務 知識中,提煉出工程建設從單線到多線、大規模線網運 營各個發展階段的需求與業務規則,開發為行業通用軟 件云服務( SaaS),根據企業不同發展階段的需求,采用 自定義策略進行調整形成特性服務,用戶可在成熟企業 的運作經驗上,迅速獲得符合自身需求的信息化服務。

 

2.3  應對業務管理向上下游產業和社會延伸的 挑戰
       城軌交通企業由于業務的需要,信息化服務的對象還需擴展到施工單位、供應商等外部合作單位。  傳 統的信息系統向上下游企業的延伸,面臨數據泄密、外 部單位眾多,數據量大,突發訪問量規模無法預估,容 易造成系統巖機等問題。  云計算平臺可采取數據切片 技術、高級加密技術,有效規避數據泄密風險,同時提 供多線寬帶通道、彈性資源調度,以解決外部單位訪問 不同網絡環境的訪問體驗差異、不可預測的突發訪問 壓力等問題,實現內、外部單位基于同一平臺的協作與 管控。

 

2.4  有效收集利用行業數據資源
       城市軌道已成為各大城市公共交通的主要承載力 量,并與公交汽車、出租汽車、城際快線等多元化交通 構成完整的城市公共交通體系,各地的閘機客流、機車 運行、能源消耗、商業經營、監控視頻等大量數據處于 孤立分散狀態[4] 。  城軌交通云可集聚各地運營信息 庫,利用分布式數據管理技術,通過軟件有效粘合網絡 上眾多獨立的存儲節點,在不增加新設備的情況下建 造一臺虛擬的超級存儲,構建大數據平臺[5] , 解決海 量信息的存儲、分析和利用問題,為各城軌交通企業安 全、高效的運營服務提供重要的數據支撐。

 

2.5  實現綠色節能,創造良好社會效益
       云計算還對提高資源利用率和降低能耗起到關鍵 性作用。  云計算平臺可通過圖形化的管理界面實時觀 察到整個系統或單個服務,或其他設備閑置和過去的 開 I關情況、資源消耗情況、負載狀態、溫度以及能源消 耗情況,采取資源的實時遷移機制來動態調整系統負 載和資源使用率,設備資源利用率可由 20%的平均值 提升到 70% ~80%,節約 50%的電能消耗[6 7] ,達到綠 色節能效果。

 


3   城軌交通云建設的設想
       根據對行業信息化建設現狀及對云計算技術的思 考,筆者從建設模式、建設內容、建設步驟 3 個方面提 出城軌交通云建設的總體設想。

 

3.1  城軌交通云建設模式
       城軌交通云作為向行業提供專業化服務的公共平 臺,需要行業內的多方參與。  可采取 2 種模式實現,即 合作模式和合資模式。

3.1.1  合作模式
       由行業內具有豐富的業務管理和 IT建 設經驗的 一家企業直接負責云平臺的投資、建設和運維,其他企 業與承建公司簽署戰略合作協議,出資參與云平臺的建設投資,并以優惠價格、優惠條件使用云產品或服務 作為投資回報;或其他企業與承建方簽署戰略采購協 議,承諾以約定價格、約定條件采購承建方的相應云服 務和云產品。  在該模式下,合作方基本不承擔投資風 險,但合作方對云平臺的建設和產品研發的介入較少, 云產品的適用性無法得到很好的保證。

 

3.1.2  合資模式
       由行業內各企業作為股東出資成立合資公司,按 持股比例承擔建設資金并分享云平臺收益,股東為云平臺和云產品研發提供各自企業的行業經驗、技術和 數據支持。  合資公司作為實體負責投資建設云平臺和 運維服務。  在該模式下,可有效整合各股東的行業經 驗、技術等優勢, 各股東還可分享云平臺知識成果與 收益。


3.2  城軌交通云建設內容
       城軌交通云包括 IaaS( 基礎設施即服務)、PaaS( 平 臺即服務)、SaaS ( 軟件即服務) 3 個層次的服務,其整 體架構如圖 1 所示。

3.2.1    IaaS層服務
       IaaS 層實現對服務器、存儲資源進行云化,形成海 量資源池,通過互聯網向行業內外提供基礎資源,包括 云計算和云存儲 2 方面的服務。

 

3.2.2    PaaS層服務
       PaaS 層包括了集成中間件和應用中間件 2 部分功 能,重點是形成中間件資源池和應用托管容器,實現可 管理、調度的計算資源和計算單元。  集成中間件包括了 數據集成和應用集成等多方面的內容,數據集成包括了 ETL(數據抽取、轉換和加載),ODI( orac1e的數據集成類 工具)等,應用集成重點是 ESB( 企業服務總線),實現企 業業務服務的集成和統一的服務目錄的提供。
       PaaS 層可提供公共服務組件和行業服務組件服 務。  公共服務組件包括身份認證、查詢、搜索、工作流 引擎等服務;行業服務組件包括城軌交通沿線信息發 布、換乘信息、站點信息等專有資源的提供,向城軌交 通上下游企業二次開發提供接口服務。

 

3.2.3   SaaS層服務
       SaaS 層主要是通過行業化研發形成應用云服務, 為城軌交通企業在工程項目全生命周期管理、設備運 維管理創新、票務管理、運營安全監控、機車和機電設 備的質量及壽命全過程維修維護跟蹤、檢修成本全面 控制等領域提供服務[8J 。

 

3.3  城軌交通云建設思路
       城軌交通云建設需要有一個逐步發展的過程,需通過始創階段、規?;錐魏推放蘋錐?3 個階段來不斷完善,如圖 2 所示。

3.3.1  第 1階段(2年)
       該階段主要組建云平臺研發與運營團隊,采購部 署相應軟硬件基礎設施,形成云計算資源池,并云化改 造部分成熟行業應用系統以及通用應用系統( 如協同 辦公、合同管理等應用系統) [9] ;同時,大力研發業界 急需的工程項目管理云,為行業內客戶提供基本的云 計算資源和急需的應用軟件服務。

 

3.3.2  第 2階段(3年)
       在前期基礎架構搭建完成之后,如市場前景明朗, 可加大投資力度,建設南北數據中心( 華南、華北) 各 1 萬 m2 規模(120 個機柜),開發城軌交通行業標準化軟 件以及全行業領域的云化軟件產品,形成城軌交通行業 的四大領域標準化業務云產品( 工程建設云、運營管理 云、資源經營云、資產管理云),同時建立面向整個城軌 交通行業的電子商務平臺,并向行業上下游企業擴展, 如施 工、 監 理、 設 備 制 造 企 業 內 部 管 理 所 需 的 云 產品[10 11] 。

 

3.3.3  第 3階段( 持續)

       該階段為繼續優化完善應用系統體系及 IT基 礎 架構,大力提升客戶服務水平和客戶自助服務能力,在 行業內和外部行業進行市場化拓展,形成具有強大品 牌輻射力的行業專業化云計算服務平臺。

 

4    結語
       本文分析歸納了國內城軌交通企業信息化現狀以 及存在的問題,對行業引人云計算模式的必要性、建設 模式、內容和思路提出了初步的總體設想。  論述了以 云計算作為行業信息化發展的主要技術方向和趨勢, 具備現實的可行性以及較高的管理、經濟和社會效益。


收稿日期: 2015 11 05 修回日期: 2015 11 26
作者簡介: 何霖,男,副總經理,教授級高級工程師,從事城市軌道交 通管理、研究工作,[email protected]
 

 
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