何 霖 姚世峰

城市軌道交通云建設(shè)探討

何 霖 姚世峰

(廣州地鐵集團(tuán)有限公司廣州510335)

大規(guī)模的城市軌道交通(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“城軌交通”)建設(shè)、運(yùn)營(yíng)及管理需要信息化手段支撐，但傳統(tǒng)的企業(yè)信息化建設(shè)模式周期長(zhǎng)、投資大、涉及系統(tǒng)多、集成和實(shí)施難度高。云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)以及逐漸成熟的應(yīng)用模式，使得建設(shè)符合城軌交通行業(yè)管理需要的云服務(wù)成為可能;同時(shí)可解決由于城軌交通企業(yè)各自建設(shè)信息系統(tǒng)導(dǎo)致的資源分散、難以共享，形成信息孤島和資源浪費(fèi)等問(wèn)題;可快速提升行業(yè)信息化普及水平，降低整體建設(shè)成本。通過(guò)分析城軌交通信息化的現(xiàn)狀，探討城軌交通云建設(shè)的必要性，提出在行業(yè)內(nèi)采取合作與合資2種建設(shè)模式，搭建IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、PaaS(平臺(tái)即服務(wù))、SaaS(軟件即服務(wù))3個(gè)層次的城軌交通云服務(wù)，以及分階段實(shí)現(xiàn)的云建設(shè)思路，為城軌行業(yè)在云計(jì)算時(shí)代加速信息化發(fā)展提供借鑒和參考。

城市軌道交通;企業(yè)信息化;云計(jì)算;云建設(shè)

城市軌道交通(以下簡(jiǎn)稱(chēng)“城軌交通”)行業(yè)經(jīng)過(guò)了100多年的發(fā)展，已進(jìn)入信息化時(shí)代。對(duì)于城軌交通企業(yè)而言，信息化建設(shè)已經(jīng)不再只是一個(gè)可選項(xiàng)，而是維系企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)的必要生產(chǎn)管理工具和基礎(chǔ)設(shè)施。國(guó)內(nèi)城軌交通企業(yè)的信息化程度發(fā)展不一，主要與企業(yè)發(fā)展、城軌交通建設(shè)規(guī)模和信息化重視程度等相關(guān)，整體發(fā)展情況大致可分為以下幾類(lèi)［1］:

1)已進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)化運(yùn)營(yíng)的企業(yè)。企業(yè)已具備較大的線(xiàn)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)規(guī)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(yè)大部分業(yè)務(wù)和管理的需要，信息化架構(gòu)整合情況較好，開(kāi)始進(jìn)入數(shù)據(jù)分析等高階應(yīng)用，信息化價(jià)值不斷得到體現(xiàn)。

2)已進(jìn)入多條線(xiàn)路運(yùn)營(yíng)的企業(yè)。企業(yè)已運(yùn)營(yíng)一定里程的線(xiàn)路規(guī)模，企業(yè)業(yè)務(wù)重心在向提升運(yùn)營(yíng)能力的方向發(fā)展，企業(yè)信息化主要集中在工程建設(shè)和設(shè)備維修等主要業(yè)務(wù)，有一定的覆蓋面，但在深度和廣度上還需進(jìn)一步擴(kuò)展。

3)正在投入城軌交通建設(shè)或準(zhǔn)備建設(shè)的企業(yè)。企業(yè)組建成立不久，還處于以工程建設(shè)為業(yè)務(wù)重點(diǎn)的階段，信息化應(yīng)用主要體現(xiàn)在郵件、辦公自動(dòng)化、網(wǎng)站等簡(jiǎn)單應(yīng)用。

1 城軌交通企業(yè)信息化建設(shè)存在的問(wèn)題

在傳統(tǒng)模式下，企業(yè)信息化建設(shè)一般遵循“信息化規(guī)劃—項(xiàng)目建設(shè)—系統(tǒng)維護(hù)和升級(jí)改造”的路徑，各企業(yè)通過(guò)制定五年信息化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，根據(jù)規(guī)劃的要求按年度開(kāi)展信息化建設(shè)。這種模式在過(guò)往被驗(yàn)證是有效的，通過(guò)信息化規(guī)劃有效地協(xié)調(diào)了企業(yè)需求、資源和技術(shù)之間的關(guān)系，采用分步實(shí)施的方式逐步開(kāi)展信息化的建設(shè)。廣州地鐵經(jīng)過(guò)3個(gè)五年規(guī)劃期(自2001

年開(kāi)始)，建成了45個(gè)核心應(yīng)用系統(tǒng)，企業(yè)信息化覆蓋率達(dá)到了70%(截至2015年6月)［2］。但在該模式下也存在一系列的問(wèn)題。

1.1 信息化建設(shè)實(shí)施周期長(zhǎng)，集成難度大

在傳統(tǒng)模式下企業(yè)從信息化規(guī)劃啟動(dòng)，到一期項(xiàng)目建成投入使用，往往需要1年甚至更長(zhǎng)的時(shí)間。在項(xiàng)目建設(shè)過(guò)程中，還需面臨大量異構(gòu)系統(tǒng)的集成風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)。如實(shí)施不當(dāng)，輕則增加成本，延長(zhǎng)進(jìn)程;重則導(dǎo)致企業(yè)信息化項(xiàng)目實(shí)施失敗。此外，企業(yè)的信息化戰(zhàn)略規(guī)劃藍(lán)圖一般是按照5年的時(shí)間來(lái)設(shè)計(jì)，規(guī)劃期內(nèi)企業(yè)內(nèi)外部環(huán)境和信息技術(shù)都在不斷變化和發(fā)展，企業(yè)信息化規(guī)劃面臨重大的挑戰(zhàn)。

1.2 信息化投資大，資源利用率不高

國(guó)內(nèi)各地城軌交通企業(yè)的業(yè)務(wù)內(nèi)容和管理模式具有高度相似的特點(diǎn)，信息化需求也基本相同。如工程管理系統(tǒng)、設(shè)備維護(hù)維修系統(tǒng)、合同管理系統(tǒng)等，相當(dāng)于各自建設(shè)一套功能基本一致的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，而硬件采購(gòu)?fù)惨灶A(yù)估的峰值性能配置，造成絕大部分時(shí)間硬件資源浪費(fèi);OA/合同/ERP等，8小時(shí)下班后幾乎無(wú)人訪(fǎng)問(wèn)，但服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等均需要保持開(kāi)機(jī)狀態(tài)，而維修管理系統(tǒng)則是夜間訪(fǎng)問(wèn)量大，但白天也需正常開(kāi)機(jī)，資源利用率僅為10%～20%。

1.3 信息化運(yùn)維難度大、成本高

在傳統(tǒng)的企業(yè)信息化建設(shè)模式下，系統(tǒng)建成后隨之而來(lái)的就是大量的基礎(chǔ)設(shè)施與應(yīng)用系統(tǒng)的維護(hù)需求，需配置的日常運(yùn)維人員遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)建設(shè)期配置人員，且運(yùn)維效果和質(zhì)量難以保證。

2 城軌交通云建設(shè)的必要性

云計(jì)算(cloud computing)從20世紀(jì)90年代末出現(xiàn)以來(lái)，其所帶來(lái)的超大規(guī)模、高可用性、通用性、可擴(kuò)展性、按需服務(wù)等特點(diǎn)，對(duì)信息技術(shù)本身和應(yīng)用方式產(chǎn)生深刻的影響，經(jīng)過(guò)10多年的發(fā)展已日益趨向成熟。在工信部啟動(dòng)的“十三五”綱要中，已將云計(jì)算列為重點(diǎn)發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)［3］，云計(jì)算在我國(guó)進(jìn)入了快速發(fā)展和應(yīng)用的階段，也為城軌交通企業(yè)信息化帶來(lái)了新的建設(shè)思路。城軌交通可集行業(yè)之力，搭建服務(wù)城軌交通行業(yè)的專(zhuān)業(yè)云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)，以解決行業(yè)內(nèi)在信息化建設(shè)過(guò)程中普遍存在的問(wèn)題。

2.1 降低企業(yè)獲得信息化服務(wù)的成本通過(guò)建設(shè)基于高可用云計(jì)算技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施(機(jī)房、服務(wù)器、核心網(wǎng)絡(luò)、存儲(chǔ)、災(zāi)備等)，可為各企業(yè)提供開(kāi)通即用的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(即IaaS)，在“云”端隱藏大量的服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)管理的技術(shù)細(xì)節(jié)，各企業(yè)可根據(jù)實(shí)際需要?jiǎng)討B(tài)購(gòu)買(mǎi)或租用所需要的資源與服務(wù)，只需要極少量的管理工作就可以設(shè)定和分配所需的設(shè)備資源，同時(shí)還可降低IT運(yùn)維的工作壓力和人員配置，

從而節(jié)約人力資源成本和管理成本。

2.2 加速行業(yè)信息化水平的提高

城軌交通云可從行業(yè)成熟的企業(yè)管理經(jīng)驗(yàn)和業(yè)務(wù)知識(shí)中，提煉出工程建設(shè)從單線(xiàn)到多線(xiàn)、大規(guī)模線(xiàn)網(wǎng)運(yùn)營(yíng)各個(gè)發(fā)展階段的需求與業(yè)務(wù)規(guī)則，開(kāi)發(fā)為行業(yè)通用軟件云服務(wù)(SaaS)，根據(jù)企業(yè)不同發(fā)展階段的需求，采用自定義策略進(jìn)行調(diào)整形成特性服務(wù)，用戶(hù)可在成熟企業(yè)的運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)上，迅速獲得符合自身需求的信息化服務(wù)。

2.3 應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)管理向上下游產(chǎn)業(yè)和社會(huì)延伸的挑戰(zhàn)

城軌交通企業(yè)由于業(yè)務(wù)的需要，信息化服務(wù)的對(duì)象還需擴(kuò)展到施工單位、供應(yīng)商等外部合作單位。傳統(tǒng)的信息系統(tǒng)向上下游企業(yè)的延伸，面臨數(shù)據(jù)泄密、外部單位眾多，數(shù)據(jù)量大，突發(fā)訪(fǎng)問(wèn)量規(guī)模無(wú)法預(yù)估，容易造成系統(tǒng)宕機(jī)等問(wèn)題。云計(jì)算平臺(tái)可采取數(shù)據(jù)切片技術(shù)、高級(jí)加密技術(shù)，有效規(guī)避數(shù)據(jù)泄密風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)提供多線(xiàn)寬帶通道、彈性資源調(diào)度，以解決外部單位訪(fǎng)問(wèn)不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的訪(fǎng)問(wèn)體驗(yàn)差異、不可預(yù)測(cè)的突發(fā)訪(fǎng)問(wèn)壓力等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)內(nèi)、外部單位基于同一平臺(tái)的協(xié)作與管控。

2.4 有效收集利用行業(yè)數(shù)據(jù)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(chē)、出租汽車(chē)、城際快線(xiàn)等多元化交通構(gòu)成完整的城市公共交通體系，各地的閘機(jī)客流、機(jī)車(chē)運(yùn)行、能源消耗、商業(yè)經(jīng)營(yíng)、監(jiān)控視頻等大量數(shù)據(jù)處于孤立分散狀態(tài)［4］。城軌交通云可集聚各地運(yùn)營(yíng)信息庫(kù)，利用分布式數(shù)據(jù)管理技術(shù)，通過(guò)軟件有效黏合網(wǎng)絡(luò)上眾多獨(dú)立的存儲(chǔ)節(jié)點(diǎn)，在不增加新設(shè)備的情況下建造一臺(tái)虛擬的超級(jí)存儲(chǔ)，構(gòu)建大數(shù)據(jù)平臺(tái)［5］，解決海量信息的存儲(chǔ)、分析和利用問(wèn)題，為各城軌交通企業(yè)安全、高效的運(yùn)營(yíng)服務(wù)提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

2.5 實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能，創(chuàng)造良好社會(huì)效益

云計(jì)算還對(duì)提高資源利用率和降低能耗起到關(guān)鍵性作用。云計(jì)算平臺(tái)可通過(guò)圖形化的管理界面實(shí)時(shí)觀(guān)察到整個(gè)系統(tǒng)或單個(gè)服務(wù)，或其他設(shè)備閑置和過(guò)去的開(kāi)/關(guān)情況、資源消耗情況、負(fù)載狀態(tài)、溫度以及能源消耗情況，采取資源的實(shí)時(shí)遷移機(jī)制來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)整系統(tǒng)負(fù)載和資源使用率，設(shè)備資源利用率可由20%的平均值提升到70%～80%，節(jié)約50%的電能消耗［6-7］，達(dá)到綠色節(jié)能效果。

3 城軌交通云建設(shè)的設(shè)想

根據(jù)對(duì)行業(yè)信息化建設(shè)現(xiàn)狀及對(duì)云計(jì)算技術(shù)的思考，筆者從建設(shè)模式、建設(shè)內(nèi)容、建設(shè)步驟3個(gè)方面提出城軌交通云建設(shè)的總體設(shè)想。

3.1 城軌交通云建設(shè)模式

城軌交通云作為向行業(yè)提供專(zhuān)業(yè)化服務(wù)的公共平臺(tái)，需要行業(yè)內(nèi)的多方參與?？刹扇?種模式實(shí)現(xiàn)，即合作模式和合資模式。

3.1.1 合作模式

由行業(yè)內(nèi)具有豐富的業(yè)務(wù)管理和IT建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的一家企業(yè)直接負(fù)責(zé)云平臺(tái)的投資、建設(shè)和運(yùn)維，其他企業(yè)與承建公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，出資參與云平臺(tái)的建設(shè)投資，并以?xún)?yōu)惠價(jià)格、優(yōu)惠條件使用云產(chǎn)品或服務(wù)作為投資回報(bào);或其他企業(yè)與承建方簽署戰(zhàn)略采購(gòu)協(xié)議，承諾以約定價(jià)格、約定條件采購(gòu)承建方的相應(yīng)云服務(wù)和云產(chǎn)品。在該模式下，合作方基本不承擔(dān)投資風(fēng)險(xiǎn)，但合作方對(duì)云平臺(tái)的建設(shè)和產(chǎn)品研發(fā)的介入較少，云產(chǎn)品的適用性無(wú)法得到很好的保證。

3.1.2 合資模式

由行業(yè)內(nèi)各企業(yè)作為股東出資成立合資公司，按持股比例承擔(dān)建設(shè)資金并分享云平臺(tái)收益，股東為云平臺(tái)和云產(chǎn)品研發(fā)提供各自企業(yè)的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。合資公司作為實(shí)體負(fù)責(zé)投資建設(shè)云平臺(tái)和運(yùn)維服務(wù)。在該模式下，可有效整合各股東的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、技術(shù)等優(yōu)勢(shì)，各股東還可分享云平臺(tái)知識(shí)成果與收益。

3.2 城軌交通云建設(shè)內(nèi)容

城軌交通云包括IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、PaaS(平臺(tái)即服務(wù))、SaaS(軟件即服務(wù))3個(gè)層次的服務(wù)，其整體架構(gòu)如圖1所示。

圖1 城軌交通云整體架構(gòu)

3.2.1 IaaS層服務(wù)

IaaS層實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)資源進(jìn)行云化，形成海量資源池，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向行業(yè)內(nèi)外提供基礎(chǔ)資源，包括云計(jì)算和云存儲(chǔ)2方面的服務(wù)。

3.2.2 PaaS層服務(wù)

PaaS層包括了集成中間件和應(yīng)用中間件2部分功能，重點(diǎn)是形成中間件資源池和應(yīng)用托管容器，實(shí)現(xiàn)可管理、調(diào)度的計(jì)算資源和計(jì)算單元。集成中間件包括了數(shù)據(jù)集成和應(yīng)用集成等多方面的內(nèi)容，數(shù)據(jù)集成包括了ETL(數(shù)據(jù)抽取、轉(zhuǎn)換和加載)，ODI(oracle的數(shù)據(jù)集成類(lèi)工具)等，應(yīng)用集成重點(diǎn)是ESB(企業(yè)服務(wù)總線(xiàn))，實(shí)現(xiàn)企業(yè)業(yè)務(wù)服務(wù)的集成和統(tǒng)一的服務(wù)目錄的提供。

PaaS層可提供公共服務(wù)組件和行業(yè)服務(wù)組件服務(wù)。公共服務(wù)組件包括身份認(rèn)證、查詢(xún)、搜索、工作流引擎等服務(wù);行業(yè)服務(wù)組件包括城軌交通沿線(xiàn)信息發(fā)布、換乘信息、站點(diǎn)信息等專(zhuān)有資源的提供，向城軌交通上下游企業(yè)二次開(kāi)發(fā)提供接口服務(wù)。

3.2.3 SaaS層服務(wù)

SaaS層主要是通過(guò)行業(yè)化研發(fā)形成應(yīng)用云服務(wù)，為城軌交通企業(yè)在工程項(xiàng)目全生命周期管理、設(shè)備運(yùn)維管理創(chuàng)新、票務(wù)管理、運(yùn)營(yíng)安全監(jiān)控、機(jī)車(chē)和機(jī)電設(shè)備的質(zhì)量及壽命全過(guò)程維修維護(hù)跟蹤、檢修成本全面控制等領(lǐng)域提供服務(wù)［8］。

3.3 城軌交通云建設(shè)思路

城軌交通云建設(shè)需要有一個(gè)逐步發(fā)展的過(guò)程，需通過(guò)始創(chuàng)階段、規(guī)?；A段和品牌化階段3個(gè)階段來(lái)不斷完善，如圖2所示。

圖2 城軌交通云發(fā)展階段示意

3.3.1 第1階段(2年)

該階段主要組建云平臺(tái)研發(fā)與運(yùn)營(yíng)團(tuán)隊(duì)，采購(gòu)部署相應(yīng)軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施，形成云計(jì)算資源池，并云化改造部分成熟行業(yè)應(yīng)用系統(tǒng)以及通用應(yīng)用系統(tǒng)(如協(xié)同辦公、合同管理等應(yīng)用系統(tǒng))［9］;同時(shí)，大力研發(fā)業(yè)界急需的工程項(xiàng)目管理云，為行業(yè)內(nèi)客戶(hù)提供基本的云計(jì)算資源和急需的應(yīng)用軟件服務(wù)。

3.3.2 第2階段(3年)

在前期基礎(chǔ)架構(gòu)搭建完成之后，如市場(chǎng)前景明朗，可加大投資力度，建設(shè)南北數(shù)據(jù)中心(華南、華北)各1萬(wàn)m2規(guī)模(120個(gè)機(jī)柜)，開(kāi)發(fā)城軌交通行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化軟件以及全行業(yè)領(lǐng)域的云化軟件產(chǎn)品，形成城軌交通行業(yè)的四大領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化業(yè)務(wù)云產(chǎn)品(工程建設(shè)云、運(yùn)營(yíng)管理云、資源經(jīng)營(yíng)云、資產(chǎn)管理云)，同時(shí)建立面向整個(gè)城軌交通行業(yè)的電子商務(wù)平臺(tái)，并向行業(yè)上下游企業(yè)擴(kuò)展，如施工、監(jiān)理、設(shè)備制造企業(yè)內(nèi)部管理所需的云產(chǎn)品［10-11］。

3.3.3 第3階段(持續(xù))

該階段為繼續(xù)優(yōu)化完善應(yīng)用系統(tǒng)體系及IT基礎(chǔ)架構(gòu)，大力提升客戶(hù)服務(wù)水平和客戶(hù)自助服務(wù)能力，在行業(yè)內(nèi)和外部行業(yè)進(jìn)行市場(chǎng)化拓展，形成具有強(qiáng)大品牌輻射力的行業(yè)專(zhuān)業(yè)化云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。

4 結(jié)語(yǔ)

本文分析歸納了國(guó)內(nèi)城軌交通企業(yè)信息化現(xiàn)狀以及存在的問(wèn)題，對(duì)行業(yè)引入云計(jì)算模式的必要性、建設(shè)模式、內(nèi)容和思路提出了初步的總體設(shè)想。論述了以云計(jì)算作為行業(yè)信息化發(fā)展的主要技術(shù)方向和趨勢(shì)，具備現(xiàn)實(shí)的可行性以及較高的管理、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。

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［2］何霖.城市軌道交通運(yùn)營(yíng)籌備與組織［M］.2版.北京:中國(guó)勞動(dòng)社會(huì)保障出版社，2013.

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(編輯:曹雪明)

Research on Cloud Construction of Urban Rail Transit

He Lin Yao Shifeng
(Guangzhou Metro Group Co.，Ltd.，Guangzhou 510335)

The traditionalway of applying information technology to business operation takes a long time and greater costs and involvesmany sub-systems in an urban rail transit enterprise.At the same time，it is difficult to be integrated and implemented.The emergenceof cloud computing technology and itsgraduallymature applicationmake it possible for the construction of urban rail transit industrymanagement based on cloud services.Cloud services can greatly improve the operation performance of urban rail transitand reduce the overall costs.In addition，it can also solve problems such as scattered resources，information isolated island，resourceswaste，which all arise from the IT system of traditional urban rail transit businesses.This paper analyzes the current situation of using of information technology by urban rail transit businesses，discusses the necessity of cloud construction for urban rail transportation，and puts forward two constructionmodes，including co-operation and co-investment，three levels of cloud service including IaaS(Infrastructure as a service)，PaaS(platform as a service)and SaaS(software as a service)，and thoughts on the realization of cloud construction.

urban rail transit;enterprise information;cloud computing;cloud construction

F530.7;U29-39

A

1672-6073(2016)02-0037-04

10.3969/j.issn.1672-6073.2016.02.008

2015-11-05

2015-11-26

何霖，男，副總經(jīng)理，教授級(jí)高級(jí)工程師，從事城市軌道交通管理、研究工作，helin@gzm tr.con