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城市轨道交通云建设探讨
发布日期:2019-05-23 18:12:37

何     霖     姚世峰
( 广州地铁集团有限公司  广州    510335)


摘    要         大规模的城市轨道交通( 以下简称“ 城轨交通”)建设、运营及管理需要信息化手段支撑,但传统的 企业信息化建设模式周期长、投资大、涉及系统多、集成 和实施难度高。  云计算技术的出现以及逐渐成熟的应 用模式,使得建设符合城轨交通行业管理需要的云服 务成为可能;同时可解决由于城轨交通企业各自建设 信息系统导致的资源分散、难以共享,形成信息孤岛和 资源浪费等问题;可快速提升行业信息化普及水平,降 低整体建设成本。  通过分析城轨交通信息化的现状, 探讨城轨交通云建设的必要性,提出在行业内采取合 作与合资 2 种建设模式,搭建 IaaS( 基础设施即服务)、 PaaS( 平台即服务)、SaaS( 软件即服务)  3 个层次的城 轨交通云服务,以及分阶段实现的云建设思路,为城轨 行业在云计算时代加速信息化发展提供借鉴和参考。

关键词:城市轨道交通;企业信息化;云计算;云建设
中图分类号    F530.7;U29   39     A
文章编号      1672   (60732016)02-0037-04

       城市轨道交通( 以下简称“ 城轨交通”) 行业经过 了 100 多年的发展,已进入信息化时代。 对于城轨交 通企业而言,信息化建设已经不再只是一个可选项,而 是维系企业正常生产经营活动的必要生产管理工具和 基础设施。 国内城轨交通企业的信息化程度发展不 一,主要与企业发展、城轨交通建设规模和信息化重视 程度等相关,整体发展情况大致可分为以下几类[1] :
       1) 已进入网络化运营的企业。 企业已具备较大 的线网运营规模,信息化组织与管理体系比较成熟,信 息化已覆盖并支持企业大部分业务和管理的需要,信 息化架构整合情况较好,开始进入数据分析等高阶应 用,信息化价值不断得到体现。
       2) 已进入多条线路运营的企业。 企业已运营一 定里程的线路规模,企业业务重心在向提升运营能力 的方向发展,企业信息化主要集中在工程建设和设备 维修等主要业务,有一定的覆盖面,但在深度和广度上 还需进一步扩展。
       3) 正在投入城轨交通建设或准备建设的企业。 企业组建成立不久,还处于以工程建设为业务重点的 阶段,信息化应用主要体现在邮件、办公自动化、网站 等简单应用。

 

1  、城轨交通企业信息化建设存在的问题
       在传统模式下,企业信息化建设一般遵循“ 信息化 规划一项目建设一系统维护和升级改造” 的路径,各企 业通过制定五年信息化发展战略规划,根据规划的要 求按年度开展信息化建设。 这种模式在过往被验证是 有效的,通过信息化规划有效地协调了企业需求、资源 和技术之间的关系,采用分步实施的方式逐步开展信 息化的建设。 广州地铁经过 3 个五年规划期( 自 2001 年开始),建成了 45 个核心应用系统,企业信息化覆盖 率达到了 70%( 截至 2015 年 6 月) [2] 。 但在该模式下 也存在一系列的问题。

 

1.1  信息化建设实施周期长,集成难度大
       在传统模式下企业从信息化规划启动,到一期项 目建成投入使用,往往需要 1 年甚至更长的时间。 在 项目建设过程中,还需面临大量异构系统的集成风险 和实施风险。 如实施不当,轻则增加成本,延长进程; 重则导致企业信息化项目实施失败。 此外,企业的信 息化战略规划蓝图一般是按照 5 年的时间来设计,规 划期内企业内外部环境和信息技术都在不断变化和发 展,企业信息化规划面临重大的挑战。
 

1.2  信息化投资大,资源利用率不高
       国内各地城轨交通企业的业务内容和管理模式具 有高度相似的特点,信息化需求也基本相同。 如工程 管理系统、设备维护维修系统、合同管理系统等,相当于各自建设一套功能基本一致的业务系统,而硬件采 购往往也以预估的峰值性能配置,造成绝大部分时间 硬件资源浪费;OAI合同 IERP等,8 小时下班后几乎无 人访问,但服务器、网络等均需要保持开机状态,而维 修管理系统则是夜间访问量大,但白天也需正常开机, 资源利用率仅为 10% ~20%。

 

1.3  信息化运维难度大、成本高
       在传统的企业信息化建设模式下,系统建成后随 之而来的就是大量的基础设施与应用系统的维护需 求,需配置的日常运维人员远远超过建设期配置人员, 且运维效果和质量难以保证。
 

2   城轨交通云建设的必要性
       云计算( c1oud  computing) 从 20 世纪 90 年代末出 现以来,其所带来的超大规模、高可用性、通用性、可扩 展性、按需服务等特点,对信息技术本身和应用方式产 生深刻的影响,经过 10 多年的发展已日益趋向成熟。 在工信部启动的“ 十三五” 纲要中,已将云计算列为重 点发展的战略性产业[3] ,云计算在我国进入了快速发 展和应用的阶段,也为城轨交通企业信息化带来了新 的建设思路。  城轨交通可集行业之力,搭建服务城轨 交通行业的专业云计算服务平台,以解决行业内在信 息化建设过程中普遍存在的问题。

 

 

2.1  降低企业获得信息化服务的成本

       通过建设基于高可用云计算技术的基础设施( 机 房、服务器、核心网络、存储、灾备等),可为各企业提供 开通即用的基础设施服务( 即 IaaS) ,在“ 云” 端隐藏大 量的服务器、存储和网络管理的技术细节,各企业可根 据实际需要动态购买或租用所需要的资源与服务,只 需要极少量的管理工作就可以设定和分配所需的设备 资源,同时还可降低 IT运 维的工作压力和人员配置, 从而节约人力资源成本和管理成本。

 

2.2  加速行业信息化水平的提高
       城轨交通云可从行业成熟的企业管理经验和业务 知识中,提炼出工程建设从单线到多线、大规模线网运 营各个发展阶段的需求与业务规则,开发为行业通用软 件云服务( SaaS),根据企业不同发展阶段的需求,采用 自定义策略进行调整形成特性服务,用户可在成熟企业 的运作经验上,迅速获得符合自身需求的信息化服务。

 

2.3  应对业务管理向上下游产业和社会延伸的 挑战
       城轨交通企业由于业务的需要,信息化服务的对象还需扩展到施工单位、供应商等外部合作单位。  传 统的信息系统向上下游企业的延伸,面临数据泄密、外 部单位众多,数据量大,突发访问量规模无法预估,容 易造成系统岩机等问题。  云计算平台可采取数据切片 技术、高级加密技术,有效规避数据泄密风险,同时提 供多线宽带通道、弹性资源调度,以解决外部单位访问 不同网络环境的访问体验差异、不可预测的突发访问 压力等问题,实现内、外部单位基于同一平台的协作与 管控。

 

2.4  有效收集利用行业数据资源
       城市轨道已成为各大城市公共交通的主要承载力 量,并与公交汽车、出租汽车、城际快线等多元化交通 构成完整的城市公共交通体系,各地的闸机客流、机车 运行、能源消耗、商业经营、监控视频等大量数据处于 孤立分散状态[4] 。  城轨交通云可集聚各地运营信息 库,利用分布式数据管理技术,通过软件有效粘合网络 上众多独立的存储节点,在不增加新设备的情况下建 造一台虚拟的超级存储,构建大数据平台[5] , 解决海 量信息的存储、分析和利用问题,为各城轨交通企业安 全、高效的运营服务提供重要的数据支撑。

 

2.5  实现绿色节能,创造良好社会效益
       云计算还对提高资源利用率和降低能耗起到关键 性作用。  云计算平台可通过图形化的管理界面实时观 察到整个系统或单个服务,或其他设备闲置和过去的 开 I关情况、资源消耗情况、负载状态、温度以及能源消 耗情况,采取资源的实时迁移机制来动态调整系统负 载和资源使用率,设备资源利用率可由 20%的平均值 提升到 70% ~80%,节约 50%的电能消耗[6 7] ,达到绿 色节能效果。

 


3   城轨交通云建设的设想
       根据对行业信息化建设现状及对云计算技术的思 考,笔者从建设模式、建设内容、建设步骤 3 个方面提 出城轨交通云建设的总体设想。

 

3.1  城轨交通云建设模式
       城轨交通云作为向行业提供专业化服务的公共平 台,需要行业内的多方参与。  可采取 2 种模式实现,即 合作模式和合资模式。

3.1.1  合作模式
       由行业内具有丰富的业务管理和 IT建 设经验的 一家企业直接负责云平台的投资、建设和运维,其他企 业与承建公司签署战略合作协议,出资参与云平台的建设投资,并以优惠价格、优惠条件使用云产品或服务 作为投资回报;或其他企业与承建方签署战略采购协 议,承诺以约定价格、约定条件采购承建方的相应云服 务和云产品。  在该模式下,合作方基本不承担投资风 险,但合作方对云平台的建设和产品研发的介入较少, 云产品的适用性无法得到很好的保证。

 

3.1.2  合资模式
       由行业内各企业作为股东出资成立合资公司,按 持股比例承担建设资金并分享云平台收益,股东为云平台和云产品研发提供各自企业的行业经验、技术和 数据支持。  合资公司作为实体负责投资建设云平台和 运维服务。  在该模式下,可有效整合各股东的行业经 验、技术等优势, 各股东还可分享云平台知识成果与 收益。


3.2  城轨交通云建设内容
       城轨交通云包括 IaaS( 基础设施即服务)、PaaS( 平 台即服务)、SaaS ( 软件即服务) 3 个层次的服务,其整 体架构如图 1 所示。

3.2.1    IaaS层服务
       IaaS 层实现对服务器、存储资源进行云化,形成海 量资源池,通过互联网向行业内外提供基础资源,包括 云计算和云存储 2 方面的服务。

 

3.2.2    PaaS层服务
       PaaS 层包括了集成中间件和应用中间件 2 部分功 能,重点是形成中间件资源池和应用托管容器,实现可 管理、调度的计算资源和计算单元。  集成中间件包括了 数据集成和应用集成等多方面的内容,数据集成包括了 ETL(数据抽取、转换和加载),ODI( orac1e的数据集成类 工具)等,应用集成重点是 ESB( 企业服务总线),实现企 业业务服务的集成和统一的服务目录的提供。
       PaaS 层可提供公共服务组件和行业服务组件服 务。  公共服务组件包括身份认证、查询、搜索、工作流 引擎等服务;行业服务组件包括城轨交通沿线信息发 布、换乘信息、站点信息等专有资源的提供,向城轨交 通上下游企业二次开发提供接口服务。

 

3.2.3   SaaS层服务
       SaaS 层主要是通过行业化研发形成应用云服务, 为城轨交通企业在工程项目全生命周期管理、设备运 维管理创新、票务管理、运营安全监控、机车和机电设 备的质量及寿命全过程维修维护跟踪、检修成本全面 控制等领域提供服务[8J 。

 

3.3  城轨交通云建设思路
       城轨交通云建设需要有一个逐步发展的过程,需通过始创阶段、规模化阶段和品牌化阶段 3 个阶段来不断完善,如图 2 所示。

3.3.1  第 1阶段(2年)
       该阶段主要组建云平台研发与运营团队,采购部 署相应软硬件基础设施,形成云计算资源池,并云化改 造部分成熟行业应用系统以及通用应用系统( 如协同 办公、合同管理等应用系统) [9] ;同时,大力研发业界 急需的工程项目管理云,为行业内客户提供基本的云 计算资源和急需的应用软件服务。

 

3.3.2  第 2阶段(3年)
       在前期基础架构搭建完成之后,如市场前景明朗, 可加大投资力度,建设南北数据中心( 华南、华北) 各 1 万 m2 规模(120 个机柜),开发城轨交通行业标准化软 件以及全行业领域的云化软件产品,形成城轨交通行业 的四大领域标准化业务云产品( 工程建设云、运营管理 云、资源经营云、资产管理云),同时建立面向整个城轨 交通行业的电子商务平台,并向行业上下游企业扩展, 如施 工、 监 理、 设 备 制 造 企 业 内 部 管 理 所 需 的 云 产品[10 11] 。

 

3.3.3  第 3阶段( 持续)

       该阶段为继续优化完善应用系统体系及 IT基 础 架构,大力提升客户服务水平和客户自助服务能力,在 行业内和外部行业进行市场化拓展,形成具有强大品 牌辐射力的行业专业化云计算服务平台。

 

4    结语
       本文分析归纳了国内城轨交通企业信息化现状以 及存在的问题,对行业引人云计算模式的必要性、建设 模式、内容和思路提出了初步的总体设想。  论述了以 云计算作为行业信息化发展的主要技术方向和趋势, 具备现实的可行性以及较高的管理、经济和社会效益。


收稿日期: 2015 11 05 修回日期: 2015 11 26
作者简介: 何霖,男,副总经理,教授级高级工程师,从事城市轨道交 通管理、研究工作,heIin@gzmtr.con
 

 
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