何 霖 姚世峰

城市軌道交通云建設(shè)探討

何 霖 姚世峰

(廣州地鐵集團有限公司廣州510335)

大規(guī)模的城市軌道交通(以下簡稱“城軌交通”)建設(shè)、運營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、投資大、涉及系統(tǒng)多、集成和實施難度高。云計算技術(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等問題;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(平臺即服務(wù))、SaaS(軟件即服務(wù))3個層次的城軌交通云服務(wù)，以及分階段實現(xiàn)的云建設(shè)思路，為城軌行業(yè)在云計算時代加速信息化發(fā)展提供借鑒和參考。

城市軌道交通;企業(yè)信息化;云計算;云建設(shè)

城市軌道交通(以下簡稱“城軌交通”)行業(yè)經(jīng)過了100多年的發(fā)展，已進入信息化時代。對于城軌交通企業(yè)而言，信息化建設(shè)已經(jīng)不再只是一個可選項，而是維系企業(yè)正常生產(chǎn)經(jīng)營活動的必要生產(chǎn)管理工具和基礎(chǔ)設(shè)施。國內(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［1］:

1)已進入網(wǎng)絡(luò)化運營的企業(yè)。企業(yè)已具備較大的線網(wǎng)運營規(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，開始進入數(shù)據(jù)分析等高階應(yīng)用，信息化價值不斷得到體現(xiàn)。

2)已進入多條線路運營的企業(yè)。企業(yè)已運營一定里程的線路規(guī)模，企業(yè)業(yè)務(wù)重心在向提升運營能力的方向發(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一步擴展。

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)重點的階段，信息化應(yīng)用主要體現(xiàn)在郵件、辦公自動化、網(wǎng)站等簡單應(yīng)用。

1 城軌交通企業(yè)信息化建設(shè)存在的問題

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—項目建設(shè)—系統(tǒng)維護和升級改造”的路徑，各企業(yè)通過制定五年信息化發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，根據(jù)規(guī)劃的要求按年度開展信息化建設(shè)。這種模式在過往被驗證是有效的，通過信息化規(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，采用分步實施的方式逐步開展信息化的建設(shè)。廣州地鐵經(jīng)過3個五年規(guī)劃期(自2001

年開始)，建成了45個核心應(yīng)用系統(tǒng)，企業(yè)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(shè)實施周期長，集成難度大

在傳統(tǒng)模式下企業(yè)從信息化規(guī)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(shè)過程中，還需面臨大量異構(gòu)系統(tǒng)的集成風(fēng)險和實施風(fēng)險。如實施不當(dāng)，輕則增加成本，延長進程;重則導(dǎo)致企業(yè)信息化項目實施失敗。此外，企業(yè)的信息化戰(zhàn)略規(guī)劃藍圖一般是按照5年的時間來設(shè)計，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，信息化需求也基本相同。如工程管理系統(tǒng)、設(shè)備維護維修系統(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?fù)惨灶A(yù)估的峰值性能配置，造成絕大部分時間硬件資源浪費;OA/合同/ERP等，8小時下班后幾乎無人訪問，但服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)等均需要保持開機狀態(tài)，而維修管理系統(tǒng)則是夜間訪問量大，但白天也需正常開機，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(tǒng)的企業(yè)信息化建設(shè)模式下，系統(tǒng)建成后隨之而來的就是大量的基礎(chǔ)設(shè)施與應(yīng)用系統(tǒng)的維護需求，需配置的日常運維人員遠遠超過建設(shè)期配置人員，且運維效果和質(zhì)量難以保證。

2 城軌交通云建設(shè)的必要性

云計算(cloud computing)從20世紀(jì)90年代末出現(xiàn)以來，其所帶來的超大規(guī)模、高可用性、通用性、可擴展性、按需服務(wù)等特點，對信息技術(shù)本身和應(yīng)用方式產(chǎn)生深刻的影響，經(jīng)過10多年的發(fā)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(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)［3］，云計算在我國進入了快速發(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)的專業(yè)云計算服務(wù)平臺，以解決行業(yè)內(nèi)在信息化建設(shè)過程中普遍存在的問題。

2.1 降低企業(yè)獲得信息化服務(wù)的成本通過建設(shè)基于高可用云計算技術(shù)的基礎(chǔ)設(shè)施(機房、服務(wù)器、核心網(wǎng)絡(luò)、存儲、災(zāi)備等)，可為各企業(yè)提供開通即用的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(即IaaS)，在“云”端隱藏大量的服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò)管理的技術(shù)細節(jié)，各企業(yè)可根據(jù)實際需要動態(tài)購買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，同時還可降低IT運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)驗和業(yè)務(wù)知識中，提煉出工程建設(shè)從單線到多線、大規(guī)模線網(wǎng)運營各個發(fā)展階段的需求與業(yè)務(wù)規(guī)則，開發(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，采用自定義策略進行調(diào)整形成特性服務(wù)，用戶可在成熟企業(yè)的運作經(jīng)驗上，迅速獲得符合自身需求的信息化服務(wù)。

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

城軌交通企業(yè)由于業(yè)務(wù)的需要，信息化服務(wù)的對象還需擴展到施工單位、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)訪問量規(guī)模無法預(yù)估，容易造成系統(tǒng)宕機等問題。云計算平臺可采取數(shù)據(jù)切片技術(shù)、高級加密技術(shù)，有效規(guī)避數(shù)據(jù)泄密風(fēng)險，同時提供多線寬帶通道、彈性資源調(diào)度，以解決外部單位訪問不同網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的訪問體驗差異、不可預(yù)測的突發(fā)訪問壓力等問題，實現(xiàn)內(nèi)、外部單位基于同一平臺的協(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、出租汽車、城際快線等多元化交通構(gòu)成完整的城市公共交通體系，各地的閘機客流、機車運行、能源消耗、商業(yè)經(jīng)營、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營信息庫，利用分布式數(shù)據(jù)管理技術(shù)，通過軟件有效黏合網(wǎng)絡(luò)上眾多獨立的存儲節(jié)點，在不增加新設(shè)備的情況下建造一臺虛擬的超級存儲，構(gòu)建大數(shù)據(jù)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(yè)安全、高效的運營服務(wù)提供重要的數(shù)據(jù)支撐。

2.5 實現(xiàn)綠色節(jié)能，創(chuàng)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(guān)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(tǒng)或單個服務(wù)，或其他設(shè)備閑置和過去的開/關(guān)情況、資源消耗情況、負載狀態(tài)、溫度以及能源消耗情況，采取資源的實時遷移機制來動態(tài)調(diào)整系統(tǒng)負載和資源使用率，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)對行業(yè)信息化建設(shè)現(xiàn)狀及對云計算技術(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)提供專業(yè)化服務(wù)的公共平臺，需要行業(yè)內(nèi)的多方參與?？刹扇?種模式實現(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)驗的一家企業(yè)直接負責(zé)云平臺的投資、建設(shè)和運維，其他企業(yè)與承建公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，出資參與云平臺的建設(shè)投資，并以優(yōu)惠價格、優(yōu)惠條件使用云產(chǎn)品或服務(wù)作為投資回報;或其他企業(yè)與承建方簽署戰(zhàn)略采購協(xié)議，承諾以約定價格、約定條件采購承建方的相應(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，但合作方對云平臺的建設(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)資金并分享云平臺收益，股東為云平臺和云產(chǎn)品研發(fā)提供各自企業(yè)的行業(yè)經(jīng)驗、技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。合資公司作為實體負責(zé)投資建設(shè)云平臺和運維服務(wù)。在該模式下，可有效整合各股東的行業(yè)經(jīng)驗、技術(shù)等優(yōu)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(shè)內(nèi)容

城軌交通云包括IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、PaaS(平臺即服務(wù))、SaaS(軟件即服務(wù))3個層次的服務(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層實現(xiàn)對服務(wù)器、存儲資源進行云化，形成海量資源池，通過互聯(lián)網(wǎng)向行業(yè)內(nèi)外提供基礎(chǔ)資源，包括云計算和云存儲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，重點是形成中間件資源池和應(yīng)用托管容器，實現(xiàn)可管理、調(diào)度的計算資源和計算單元。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)集成類工具)等，應(yīng)用集成重點是ESB(企業(yè)服務(wù)總線)，實現(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)組件包括身份認證、查詢、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信息發(fā)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(yè)二次開發(fā)提供接口服務(wù)。

3.2.3 SaaS層服務(wù)

SaaS層主要是通過行業(yè)化研發(fā)形成應(yīng)用云服務(wù)，為城軌交通企業(yè)在工程項目全生命周期管理、設(shè)備運維管理創(chuàng)新、票務(wù)管理、運營安全監(jiān)控、機車和機電設(shè)備的質(zhì)量及壽命全過程維修維護跟蹤、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)需要有一個逐步發(fā)展的過程，需通過始創(chuàng)階段、規(guī)?；A段和品牌化階段3個階段來不斷完善，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研發(fā)與運營團隊，采購部署相應(yīng)軟硬件基礎(chǔ)設(shè)施，形成云計算資源池，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，大力研發(fā)業(yè)界急需的工程項目管理云，為行業(yè)內(nèi)客戶提供基本的云計算資源和急需的應(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m2規(guī)模(120個機柜)，開發(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、運營管理云、資源經(jīng)營云、資產(chǎn)管理云)，同時建立面向整個城軌交通行業(yè)的電子商務(wù)平臺，并向行業(yè)上下游企業(yè)擴展，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)，大力提升客戶服務(wù)水平和客戶自助服務(wù)能力，在行業(yè)內(nèi)和外部行業(yè)進行市場化拓展，形成具有強大品牌輻射力的行業(yè)專業(yè)化云計算服務(wù)平臺。

4 結(jié)語

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

［1］何霖.城市軌道交通運營管理［M］.北京:中國勞動社會保障出版社，2015:1-10.

［2］何霖.城市軌道交通運營籌備與組織［M］.2版.北京:中國勞動社會保障出版社，2013.

［3］工業(yè)和信息化部電信研究院.云計算白皮書［R］.北京，2014.

［4］中國城市軌道交通協(xié)會.城市軌道交通2014年度統(tǒng)計分析報告［R］.北京，2015.

［5］徐玉萍，覃功，張正.城市軌道交通調(diào)查大數(shù)據(jù)應(yīng)用研究［J］.鐵道運輸與經(jīng)濟，2015，37(4):78-81.

［6］中國電子學(xué)會云計算專家委員會.云計算技術(shù)發(fā)展報告［M］.北京:科學(xué)出版社，2011:43-64.

［7］竇蒙.云計算在企業(yè)信息建設(shè)和商務(wù)智能領(lǐng)域的應(yīng)用［J］.程序員，2009(5):102-103.

［8］趙丹陽.SaaS模式在中小型企業(yè)信息化管理中的應(yīng)用研究［D］.上海:上海工程技術(shù)大學(xué)，2015.

［9］章瑞.云計算服務(wù)的定價策略研究［D］.上海:東華大學(xué)，2014.

［10］羅斌.對軌道交通企業(yè)信息化之路的探索［J］，科技與企業(yè).2014(5):56-57.

［11］王宇.淺析城市軌道交通行業(yè)中的信息化建設(shè)［J］.鐵道勘測與設(shè)計，2012(3):63-66.

(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，教授級高級工程師，從事城市軌道交通管理、研究工作，helin@gzm tr.con