軌道交通企業(yè)應(yīng)用集成方案設(shè)計(jì)與實(shí)踐

邢軍偉， 周光軍， 王 斌

(杭州市地鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司， 杭州 310017)

軌道交通企業(yè)應(yīng)用集成方案設(shè)計(jì)與實(shí)踐

邢軍偉， 周光軍， 王 斌

(杭州市地鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司， 杭州 310017)

軌道交通企業(yè)的業(yè)務(wù)比較復(fù)雜，需要各類應(yīng)用系統(tǒng)提供技術(shù)支撐。為避免產(chǎn)生“信息孤島”，必須預(yù)先做好信息化規(guī)劃和應(yīng)用系統(tǒng)集成方案。根據(jù)杭州地鐵信息化的經(jīng)驗(yàn)，對軌道交通企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行層次劃分，設(shè)計(jì)出可擴(kuò)展的企業(yè)應(yīng)用技術(shù)架構(gòu),以及面向服務(wù)的系統(tǒng)集成方案，主要包括數(shù)據(jù)、服務(wù)、流程、信息展現(xiàn)和安全訪問集成等內(nèi)容。同時(shí)，提出系統(tǒng)集成的技術(shù)規(guī)范，用實(shí)際案例進(jìn)行說明。實(shí)踐表明,本方案有一定的完整性和前瞻性，對軌道交通企業(yè)的應(yīng)用集成有一定的參考意義。另外還分析了云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)對應(yīng)用集成方案的影響。

軌道交通； 企業(yè)應(yīng)用； 集成方案

企業(yè)應(yīng)用集成一般指通過硬件、軟件、標(biāo)準(zhǔn)和業(yè)務(wù)過程的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)2個或多個企業(yè)系統(tǒng)之間的無縫集成，使他們能夠統(tǒng)一運(yùn)作[1-2]。系統(tǒng)集成的關(guān)鍵在于解決系統(tǒng)之間的互聯(lián)和互操作性問題[3]。

軌道交通企業(yè)先期一般以建設(shè)為主，再由單條線路運(yùn)營逐漸向多條線路建設(shè)、運(yùn)營及資源開發(fā)并行開展的模式轉(zhuǎn)變，企業(yè)組織也會向集團(tuán)化發(fā)展。相應(yīng)地，軌道交通企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)通常也是分階段實(shí)施的。從系統(tǒng)本身看，在通常模式下，軌道交通企業(yè)的應(yīng)用系統(tǒng)一部分會選擇成熟的軟件產(chǎn)品，一部分由外部公司定制，少部分采取自主開發(fā)[4]，這就要求軌道交通企業(yè)的信息化工作必須做好頂層設(shè)計(jì)和總體規(guī)劃，否則很容易形成“信息孤島”和“流程孤島”，導(dǎo)致無法做到統(tǒng)一管理，使后續(xù)維護(hù)難度加大[5]。

本文在分析軌道交通行業(yè)特點(diǎn)和應(yīng)用需求的基礎(chǔ)上，以“集中、統(tǒng)一、共享”的信息化原則為基礎(chǔ)，結(jié)合杭州地鐵信息化規(guī)劃和一體化管理信息系統(tǒng)平臺建設(shè)工作，設(shè)計(jì)了可擴(kuò)展的企業(yè)應(yīng)用技術(shù)架構(gòu)和面向服務(wù)的應(yīng)用集成架構(gòu)，提出了相應(yīng)的技術(shù)規(guī)范，實(shí)踐結(jié)果表明，方案可行，擴(kuò)展性良好。

1 應(yīng)用系統(tǒng)架構(gòu)分析

軌道交通企業(yè)的業(yè)務(wù)通常主要包括建設(shè)、運(yùn)營、資源開發(fā)(廣告、通信、房地產(chǎn)等)、職能管理等內(nèi)容[6]。為提升企業(yè)整體的管理效率，上述業(yè)務(wù)板塊所需的應(yīng)用系統(tǒng)采用共享設(shè)計(jì)、合理集成，以提升跨板塊、跨業(yè)務(wù)部門的流程銜接與業(yè)務(wù)系統(tǒng)能力，按系統(tǒng)功能的不同可以分為如下幾類。

1) 集團(tuán)層面可以共用的系統(tǒng)：內(nèi)部門戶、外部門戶、辦公自動化、人力資源管理、資金管理、預(yù)算管理、合同管理、財(cái)務(wù)管理、郵件、統(tǒng)一通信等系統(tǒng)；

2) 建設(shè)業(yè)務(wù)專用的系統(tǒng)：設(shè)計(jì)管理、工程項(xiàng)目管理等系統(tǒng)；

3) 運(yùn)營業(yè)務(wù)專用的系統(tǒng)：施工調(diào)度、設(shè)備維修維護(hù)管理等系統(tǒng)；

4) 資源開發(fā)業(yè)務(wù)專用系統(tǒng)：租賃管理、商業(yè)管理等系統(tǒng)。

為了降低成本、提升管理效率，上述應(yīng)用系統(tǒng)共享統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施，如網(wǎng)絡(luò)、存儲、服務(wù)器等系統(tǒng)。

由于上述應(yīng)用系統(tǒng)通常是分期建設(shè)，采取的技術(shù)也多種多樣，因此在信息化工作初期就應(yīng)該設(shè)計(jì)好應(yīng)用系統(tǒng)的整體架構(gòu)，確保不同功能、不同技術(shù)、不同階段實(shí)施的系統(tǒng)能夠有效集成。

1.1 應(yīng)用系統(tǒng)邏輯分層

按照業(yè)務(wù)和系統(tǒng)功能屬性的不同，各應(yīng)用系統(tǒng)從功能上可以垂直劃分為分析層、執(zhí)行層、支撐層和協(xié)同層。分析層是對企業(yè)業(yè)務(wù)活動、管理任務(wù)、執(zhí)行情況的分析與評估，可以從不同維度上考量管理、執(zhí)行的成果和效率，為企業(yè)戰(zhàn)略決策制定提供依據(jù)；執(zhí)行層包括各種業(yè)務(wù)活動的執(zhí)行和管理，包括物資采購、合同管理、設(shè)備設(shè)施維修維護(hù)以及運(yùn)營施工調(diào)度管理等；支撐層是對企業(yè)核心的資源包括人力資源、財(cái)務(wù)、資金等的管理，它們?yōu)閳?zhí)行層提供流程和數(shù)據(jù)的支持；協(xié)同層是企業(yè)內(nèi)部協(xié)同辦公的信息化平臺，包括域管理、郵件管理、統(tǒng)一通信平臺等。同時(shí)，還有部分生產(chǎn)系統(tǒng)如立體倉庫、票務(wù)系統(tǒng)等與應(yīng)用系統(tǒng)有集成的需求。

1.2 可擴(kuò)展的技術(shù)架構(gòu)分析

明確了各系統(tǒng)的層次和定位后，以統(tǒng)一的系統(tǒng)平臺和集成標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)，采取可擴(kuò)展的技術(shù)架構(gòu)，主要分為企業(yè)門戶、協(xié)同辦公、管理支撐、生產(chǎn)系統(tǒng)、技術(shù)支撐和基礎(chǔ)平臺等幾類，如圖1所示。

圖1 統(tǒng)一可擴(kuò)展的技術(shù)架構(gòu)Fig.1 Unified and extensible technical architecture

2 應(yīng)用系統(tǒng)集成方案設(shè)計(jì)

由于面向服務(wù)的集成架構(gòu)(SOA)和松散耦合軟件的解決方案，具有敏捷性、跨平臺、分布式的特點(diǎn)，能夠以程序化的、可訪問軟件服務(wù)的形式公開業(yè)務(wù)功能，以使其他應(yīng)用程序通過已發(fā)布和可發(fā)現(xiàn)的接口來使用這些服務(wù)[7-9]。因此，在統(tǒng)一可擴(kuò)展的應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)架構(gòu)下，在集成時(shí)采取SOA集成架構(gòu)，如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)集成總架構(gòu)Fig.2 System integration architecture

面向服務(wù)的集成架構(gòu)主要包括信息集中展現(xiàn)、流程整合、服務(wù)/數(shù)據(jù)共享和安全訪問等維度的內(nèi)容。下面對關(guān)鍵的集成項(xiàng)加以說明。

2.1 數(shù)據(jù)集成

數(shù)據(jù)集成基于數(shù)據(jù)倉庫、數(shù)據(jù)挖掘或者數(shù)據(jù)聯(lián)邦與復(fù)制等技術(shù)，從一定維度對物理上分散的數(shù)據(jù)進(jìn)行抽取與整合，構(gòu)建面向分析和數(shù)據(jù)共享的主題數(shù)據(jù)庫(數(shù)據(jù)集市)，為業(yè)務(wù)分析提供數(shù)據(jù)支持。采用數(shù)據(jù)集成技術(shù)，能夠?qū)Ψ植荚诓煌到y(tǒng)的信息進(jìn)行有效地整合，提供對各類數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問、共享、查詢、搜索以及深層次的分析能力。

圖3 應(yīng)用系統(tǒng)交互關(guān)系Fig.3 Interface relationships of application system

2.2 服務(wù)集成

企業(yè)服務(wù)總線(ESB)是集成架構(gòu)中最核心的技術(shù)平臺，它實(shí)現(xiàn)了服務(wù)和數(shù)據(jù)共享，并且提供一個具有可擴(kuò)展性的整體信息平臺架構(gòu)，一方面最大限度地整合現(xiàn)有資源，另一方面為未來新的系統(tǒng)集成一體化平臺提供了較大的技術(shù)選擇空間。與數(shù)據(jù)集成相比，服務(wù)集成是一個粒度較粗，偏向業(yè)務(wù)能力的集成。服務(wù)集成的內(nèi)容主要是交易請求和數(shù)據(jù)共享，業(yè)務(wù)服務(wù)保證在正確的時(shí)間，以正確的格式傳送符合要求的信息。借助于服務(wù)集成，可以減少應(yīng)用系統(tǒng)之間點(diǎn)對點(diǎn)的請求響應(yīng)關(guān)系，極大地增強(qiáng)了服務(wù)的靈活性。圖3是一體化管理信息系統(tǒng)平臺部分系統(tǒng)和模塊的業(yè)務(wù)交互關(guān)系示例，為實(shí)現(xiàn)上述集成需求，采取圖4所示的主數(shù)據(jù)服務(wù)。

圖4 主數(shù)據(jù)服務(wù)邏輯Fig.4 Service logic of master data

2.3 流程集成

流程集成的核心是工作流管理平臺，它負(fù)責(zé)解釋執(zhí)行有業(yè)務(wù)流程設(shè)計(jì)器定義的流程定義。工作流最基本的特性是能結(jié)合人工和機(jī)器的行為，特別是與自主開發(fā)的應(yīng)用程序和消息隊(duì)列等進(jìn)行交互，完成業(yè)務(wù)流程自動化處理。流程集成可以將多個系統(tǒng)的流程一體化地集成起來，達(dá)到企業(yè)整體信息化業(yè)務(wù)的流程一體化。在一體化管理信息系統(tǒng)平臺中，流程集成體現(xiàn)在跨多個系統(tǒng)(如OA、合同管理等)的審批流程上(見圖5)。

圖5 流程集成邏輯Fig.5 Logic of process integration

2.4 信息展現(xiàn)集成

在現(xiàn)有應(yīng)用系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，建立一套完整的內(nèi)部門戶網(wǎng)站，提供一個企業(yè)級的信息門戶平臺，實(shí)現(xiàn)集團(tuán)及各分子公司的應(yīng)用系統(tǒng)在統(tǒng)一的門戶上進(jìn)行展現(xiàn)，內(nèi)容包括：企業(yè)信息發(fā)布、待辦事項(xiàng)、知識文檔、個性化內(nèi)容等。圖6為門戶集成架構(gòu)。

2.5 安全訪問集成

基于AD(活動目錄)域、統(tǒng)一用戶視圖和單點(diǎn)登錄實(shí)現(xiàn)安全訪問集成。AD目錄服務(wù)提供了內(nèi)部用戶安全數(shù)據(jù)，統(tǒng)一用戶視圖整合了外部用戶的數(shù)據(jù)，而單點(diǎn)登錄提供了統(tǒng)一用戶登錄和多種認(rèn)證方式，為各個應(yīng)用系統(tǒng)提供基于消息令牌的用戶登錄信息接口，應(yīng)用系統(tǒng)可以通過令牌識別當(dāng)前用戶是否已經(jīng)登錄，并且識別用戶登錄的賬號和身份信息，從而可以自行控制用戶在本系統(tǒng)內(nèi)的操作權(quán)限。同時(shí)，單點(diǎn)登錄提供主動登錄攔截功能，如果用戶在未登錄的狀態(tài)下，繞開門戶登錄直接訪問應(yīng)用系統(tǒng)，系統(tǒng)會自動控制頁面跳轉(zhuǎn)回單點(diǎn)登錄系統(tǒng)統(tǒng)一的登錄頁面，直到用戶通過驗(yàn)證為止，以防止安全漏洞。

圖6 內(nèi)部門戶集成架構(gòu)Fig.6 Integration architecture of internal gateway

一體化管理信息系統(tǒng)平臺集成到單點(diǎn)登錄框架中的應(yīng)用系統(tǒng)有合同管理、人力資源管理、財(cái)務(wù)/物資管理等系統(tǒng)，其他的系統(tǒng)或平臺可以基于統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和接口加入到這個框架中。

3 應(yīng)用系統(tǒng)集成技術(shù)規(guī)范和示例

為了確保各系統(tǒng)間接口集成的效果，采取如下技術(shù)規(guī)范。

1) 規(guī)范化：對于需要接入的應(yīng)用系統(tǒng)，采用統(tǒng)一、規(guī)范的接口方式。

2) 松耦合：采用松耦合的方式連接應(yīng)用系統(tǒng)，使應(yīng)用系統(tǒng)之間的組裝和拆卸變得更加靈活方便。

3) 可重用：使原有的應(yīng)用系統(tǒng)、接口能夠被復(fù)用，減少重復(fù)投資。

4) 安全性：對應(yīng)用系統(tǒng)的接入進(jìn)行訪問控制，并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?/p>

5) 可擴(kuò)展：在不對技術(shù)架構(gòu)進(jìn)行修改的前提下，可以對接口平臺增加、修改業(yè)務(wù)流程或其他功能。

6) 可靠性：提供對應(yīng)用系統(tǒng)間數(shù)據(jù)共享和流程互動的保障，支持應(yīng)用系統(tǒng)功能發(fā)布和調(diào)用的穩(wěn)定性。

3.1 集成方式示例

以一體化管理信息系統(tǒng)平臺為例，根據(jù)系統(tǒng)自身特點(diǎn)，按照上述系統(tǒng)集成和接口規(guī)范，制定以下系統(tǒng)集成和接口策略，如表1所示。其中，一體化平臺之間可以通過服務(wù)總線、數(shù)據(jù)庫接口表以及系統(tǒng)間的適配器集成，一體化平臺與外圍系統(tǒng)之間的集成主要通過服務(wù)總線。

3.2 接口集成案例

以合同系統(tǒng)和財(cái)務(wù)系統(tǒng)的發(fā)票接口為例，其集成方法為服務(wù)總線平臺。

表1 接口集成方式示例

處理步驟：1)在財(cái)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中建立合同系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口表和訪問視圖；2)合同系統(tǒng)所需的主數(shù)據(jù)或其他靜態(tài)數(shù)據(jù)通過服務(wù)總線訪問財(cái)務(wù)系統(tǒng)中的視圖；3)合同系統(tǒng)所需的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，通過服務(wù)總線訪問在財(cái)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中建立的合同系統(tǒng)數(shù)據(jù)接口表；4)合同系統(tǒng)將合同信息、付款申請等接口數(shù)據(jù)，通過服務(wù)總線寫入財(cái)務(wù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫中的合同系統(tǒng)接口表；5)財(cái)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行接口導(dǎo)入程序，將合同相關(guān)業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)導(dǎo)入財(cái)務(wù)系統(tǒng)正式表。

處理頻率：實(shí)時(shí)或每分鐘執(zhí)行一次。

數(shù)據(jù)安全：通過數(shù)據(jù)庫對象的讀寫權(quán)限進(jìn)行控制。

錯誤處理：財(cái)務(wù)系統(tǒng)運(yùn)行接口導(dǎo)入程序時(shí)，檢查校驗(yàn)接口數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生錯誤信息輸出文件，通過檢查修改接口表中的錯誤數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并再次運(yùn)行導(dǎo)入程序。

4 結(jié)語

截至2016年末，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，中國大陸地區(qū)已獲得城軌交通建設(shè)項(xiàng)目批復(fù)的城市有58座(包括地方批復(fù)的淮安等14座城市)，在建、規(guī)劃線路規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，制式多元化、運(yùn)營網(wǎng)絡(luò)化趨勢明顯，經(jīng)營能力有所增強(qiáng)[10-11]。企業(yè)信息化工作面臨較大的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。企業(yè)信息化是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程，做好信息化規(guī)劃，設(shè)計(jì)好系統(tǒng)集成方案，有利于整合信息資源、消除信息孤島，最終提高企業(yè)信息化實(shí)施的成功率，助力企業(yè)業(yè)務(wù)發(fā)展[12]。本文的應(yīng)用集成方案在杭州地鐵一體化管理信息系統(tǒng)平臺進(jìn)行了初步的實(shí)踐，在后續(xù)開展的運(yùn)營業(yè)務(wù)相關(guān)的應(yīng)用系統(tǒng)建設(shè)以及集團(tuán)移動辦公系統(tǒng)建設(shè)項(xiàng)目中再次得到了驗(yàn)證，整個集成方案可擴(kuò)展性良好。

隨著軌道交通企業(yè)業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展以及云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)和移動化等技術(shù)的推動，企業(yè)應(yīng)用集成的內(nèi)涵和外延也需不斷優(yōu)化、完善，如：主數(shù)據(jù)管理平臺的建設(shè)及大數(shù)據(jù)分析工作[13]；公有云和私有云共用情況下的系統(tǒng)集成工作；多個工作流平臺的整合工作；移動應(yīng)用系統(tǒng)與現(xiàn)有系統(tǒng)的集成工作等等。

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(編輯：郝京紅)

Integrated Application Solutions for Rail Transit
Companies: Design and Practice

XING Junwei, ZHOU Guangjun, WANG Bin

(Hangzhou Metro Group Co., Ltd., Hangzhou 310017)

Integrated technological applications are needed for the complicated business of rail transit companies. Planning and designing of the application is of great importance to avoid “information silos”. This paper cited the experience of IT application in Hangzhou Metro as an example to illustrate the layout and scheme of the integrated applications, which are classified into different layers in a bid to provide a unified and extensible technical architecture. An integrated system with service-oriented architecture (SOA) is presented, which includes the features of data, services, processes, information display and secure access. The technical standards that this integrated system should comply with are also proposed and proved by practical cases. It is shown that the system is prospective and of use for rail transit companies. The influences of cloud computing and big data on the system are also elaborated. Keywords： rail transit; enterprise application; integration scheme

10.3969/j.issn.1672-6073.2017.03.018

2017-04-07

2017-04-27

邢軍偉，男，工學(xué)碩士，高級工程師，從事軌道交通信息化管理和研究工作，xingjunwei@hzmetro.com

U231.1

A

1672-6073(2017)03-0093-05