企業云計算信息化的投資回報率分析

劉 森

1 引言

云計算是信息技術進步的最新產物，是下一代IT技術架構的發展方向，很多文獻均認為云計算會大大降低企業的信息化成本［1－6］。歐洲網絡與信息安全中心 (ENISA)的一項調查表明68.1%的企業認為云計算可以避免大量的資金花費在硬件、軟件和信息安全上，30.6%認為云計算可以降低企業的現代化門檻［7］。但另外的數據顯示，在參加調查的1000余家中小企業中，將近半數(48%)企業對云計算能夠節約成本持懷疑態度，38%的決策者仍處于對云計算的評估階段［8］。云計算究竟能不能真正幫助企業降低成本，提高效益，企業通常都要進行云計算信息化的投資回報率 (ROI)分析，特別是從傳統的信息化建設模式轉為按需租用lT服務的云計算模式，更應將云計算信息化的投資收益與傳統模式進行比較，以確定云計算的價值所在［9］。

投資回報率 (ROI)是指通過投資而應返回的價值，它涵蓋了企業的獲利目標、利潤，和投入經營所必備的財產相關［10］。云計算信息化的ROI分析，關鍵在于云計算的成本和所獲得的收益，云計算是一種破壞性創新技術［11］，徹底改變了企業的信息化模式，云計算的應用不僅能夠降低企業的顯性成本 (如硬件和軟件)，還能降低隱形成本 (如人員工資、維護等)，同時還能使企業更容易應對市場變化，更加專注核心業務等。但是，目前關于云計算這方面的研究較少，且僅有的研究均只考慮到云計算對成本的節約，而沒有考慮到云計算可能帶來的商業價值及風險，如文獻［9，12，13］等在計算云計算的成本時均只考慮到服務器、硬盤、設備、軟件、帶寬以及人員費用等成本，而沒有考慮到云計算可能帶來的收益和風險，這樣研究云計算信息化的ROI顯然是不夠全面和準確的。本文試圖建立云計算信息化ROI分析的整體框架，充分考慮云計算技術影響的各方面因素，為企業提供決策支持和分析工具。

2 云計算的定義、特征和服務模式

云計算是一種通過網絡向客戶提供硬件和軟件等IT服務的新型IT服務模式［3］。相比傳統IT技術，云計算具有泛在接入、彈性、可擴展性、資源共享和按需付費等特征［3，14－16］，這些特征深刻改變了企業傳統的信息化模式。云計算又分為三種服務模式［3，14，17］:①基礎設施即服務 (IaaS):通過網絡傳輸計算機基礎設施的服務 (例如虛擬服務器，存儲設備等)，如Amazon's EC2，阿里云和盛大云等;②平臺即服務 (PaaS):將軟件研發的平臺 (包括操作系統、數據庫、運營環境等)提交給用戶的服務。用戶在此平臺上部署和運行自己的應用，不能管理和控制底層的基礎設施，如 Google's App Engine，Microsoft's Azure，Amazon Web services，和 Force.com等;③軟件即服務(SaaS):通過Internet提供軟件的模式，用戶無需購買軟件，而是向提供商租用基于Web的軟件。云提供商在云端安裝和運行應用軟件，用戶通過云客戶端使用軟件，只能做有限的應用程序設置，如各種郵箱、oogle Docs、Saleforec.com、WebEx和 Microsoft Officece Live等。

3 云計算信息化的ROI分析

3.1 云計算的ROI模型

ROI是衡量投資績效的工具，ROI的計算需要項目的初始成本，投資和新投資所節省的成本，公式為:

為了計算云計算的ROI，需要理解節省成本、初始成本和投資在云計算信息化中的含義。企業將IT架構移植到云上不需要初始的投資，也就是說沒有初始資金成本。因此，在這種情況下，投資成本是一種基于按月或年來付費的形式。成本節省可能是整個信息系統的成本(全部轉移到云上)或是信息系統成本的遞減(部分轉移到云)。

但是在計算云計算的ROI時，不僅要考慮到使用云計算所產生的費用，還需要考慮到云計算這種新興技術可能帶來的收益以及風險帶來的損失，因此，云計算信息化的ROI應為:

只要計算出云計算的投資、節省的成本、增加的收益和可能面對的風險，即可得出云計算的ROI。

3.2 云計算的投資

云計算的投資 Cinvestment主要由計算成本Ccomputing、存儲成本Cstorage、傳輸成本Ctransfer和應用成本Capplication四方面組成，如下:

計算成本指客戶利用云服務商提供的計算資源，進行需要大量計算需求的程序運行或數據處理的費用，如游戲運行，動畫渲染等，這方面服務的代表有阿里云的虛擬主機、亞馬遜的EC2等。通常情況下，云服務商按照計算資源的使用量來進行收費，以年為單位，企業一年的計算投入Ccomputing為:

其中，∫T0W(t)·dt為企業一年使用云計算進行運算的量 (企業一年里使用云服務進行計算的量是根據需求的變化而變動的，故采用積分形式)，cc為單位計算資源的費用。

存儲成本指客戶利用云服務商提供的存儲資源，進行大容量的數據、圖片和文件等存儲的費用，如阿里云和亞馬遜的云存儲、金山云盤、360網盤等。通常情況下，云服務商總是按照每月固定存儲空間的形式進行收費，因此，企業一年的存儲投入Cstorage為:

其中，S是企業每月使用的存儲量，cs為企業每月云存儲所支付的費用。

傳輸成本是指云服務商將云計算服務通過互聯網傳輸給客戶的費用，包括流量費用和互聯網寬帶費用，因此，企業一年的傳輸投入Ctransfer為:

其中，dinput為輸入的數據，doutput為輸出的數據，cI為互聯網寬帶費用

應用成本指客戶使用云服務商提供的SaaS軟件或PaaS平臺的費用，企業使用云服務應用的投入 Capplication為:

其中，Tn為在第n款應用/平臺上使用的時間，An為n款應用/平臺每小時花費的費用

因此，企業云計算的投資為:

3.3 節省的成本

有報告顯示企業的處理器負載有80%是空閑的，只有20%用于工作［18］，云計算使得企業可以減少很多的IT設備 (如服務器、硬盤等)，用很小的成本即可提高企業的峰值負載能力［14］，企業也就不需要再購置或保留多余的IT設備。因此，企業從傳統IT架構轉變為云計算所節省的成本Csaving為:

其中，Nbefore為企業使用云計算前的服務器數量，Nafter是企業使用云計算服務后的服務器數量，TCO為每臺服務器的總所有成本 (Total Cost of Ownership)，包括每臺服務器所耗費的人工、電力、維護、軟件和備份等。

3.4 增加的收益

除了成本節省外，本文認為云計算能使企業更加靈活，更加專注于核心業務、更強的災難恢復能力、規模經濟效應和網絡效應［3，17，19］。

(1)靈活。云計算的彈性、可擴展性、泛在接入的特征使得企業可以更靈活地使用IT資源，以更低的成本開發出新的應用，有效提高企業應對市場變化的能力。如云計算的泛在性使得企業在使用IT資源時不再受時間和空間的限制［20］。可擴展性使企業以很低的成本即可實現應用軟件的快速部署，從而很容易地擴大產品和服務線［3］。而彈性則使得企業不需要前期的硬件投資即可應對客戶計算需求的瞬時大幅度變化，提高企業信息系統的峰值負載能力［14］。云計算的這種靈活性對小企業的影響更大，因為，小企業普遍資金更為緊張，所面臨市場更不穩定，而大企業則往往資金充裕，市場環境也較為穩定［17］。因此，將企業因為云計算靈活性所帶來的收益設為PFlexibility。

其中，D指企業使用云計算之前的年收益，f(L)是衡量企業規模的函數，f(L)=(營業收入，從業人員)(根據國家統計局的標準，企業規模主要參考企業的營業收入和從業人員兩個指標)，具體函數的確定需要細化到具體的行業。

(2)專注。云計算按需付費的技術特征，將企業前期高額的一次性信息化投入分攤到企業的日常運營中，將企業IT的固定成本轉化為可變成本［21］，從而企業在信息化初期不需要任何軟硬件成本，隨時開通即時使用，輕松實現信息化需求，不僅大大降低了企業的信息化門檻，同時企業也不再需要分心來考慮IT技術方面的問題如維護，升級，備份和安全等，從而更加專注于自己的核心業務，提高企業的運營效率。云計算使得企業更加專注，而這種專注將會帶來企業生產力提高，生產力的改變可以用邊際成本 (Mc)降低和邊際收益 (Mb)提高來表示。因此，云計算專注性帶來企業的收益Pconcentration為:

其中，N為企業每年產品或服務的數量。

(3)災難恢復。對于企業的信息系統來說，災難恢復是很重要的，尤其是當企業的設備，系統，網絡等越來越復雜，系統出錯的概率就越高。企業信息系統出現的問題包括自然 (如地震、火災等)和人工的問題 (如操作不當、人為損害等)。國際調查機構Gartner的調查也表明，在經歷了大型災難而導致系統停運的公司中有2/5再也沒有恢復經營，剩下的公司中也有1/3在兩年內破產［22］。因此，災難恢復計劃對于任何企業都越發重要，但是企業實施災難恢復會耗費大量的人力和物力，而基于云的IT架構則保證每份數據均存儲在不同地點的多臺服務器上，從而保證企業數據的安全性。并且，由于其信息系統架構在云上，企業不用維護，也保證了人為操作的安全性。因此，企業使用云計算而省下災難恢復計劃的成本，也可看作收益PDR:

其中，CDR指企業用于災難恢復計劃的預算，表示用于將數據上傳到云端所耗費的傳輸費用，CDRs表示將數據存儲在云端所耗費的存儲費用，CDRp表示云計算操作的人工成本。

(4)規模經濟效應。云計算的成本優勢使其具有規模經濟效用。微軟在2010年發布的白皮書《云經濟學》(The economics of cloud)總結了云計算的規模優勢［23］:①供應方成本降低:通過將資源集聚，降低每臺服務器成本;②需求方利用率提升:提高服務器利用率和峰值負載能力;③多租戶效應:托管多個租戶可以分散管理成本和降低每個數據中心的成本。在供應方，云計算可以降低能源，提高勞動效率和安全性。而對使用方，則降低了服務器空置率，提高利用率，并由于按需付費的成本結構，在提高IT峰值負載能力的同時，也使企業IT投入的邊際成本遞減而收益遞增。因此，越是需要大型服務器的企業，其利用率越可以得到提高，顯著降低運營成本。因此，云計算的規模經濟效應同樣會給企業帶來收益。

(5)網絡效應。網絡效應是指一種產品對消費者的價值隨著其他使用者數量變化而變化的效應。云計算具有由于產品用戶數量增加而直接導致網絡價值增大的“直接網絡效應”。云計算IaaS和PaaS類似平臺，上面的SaaS服務商越多，就越能吸引更多終端用戶，且整個云平臺上各主體效益就越大。并且，云計算也具有隨著產品使用數量增加，互補產品數量增多、價格不斷降低而產生的“間接網絡效應”。在云平臺上，當用戶規模越大，SaaS供應商接入PaaS和IaaS平臺的動力就越強，SaaS供應商的網絡效應收益就越高。同時，接入PaaS平臺的SaaS供應商規模越大，則平臺越能吸引更多不同類型的用戶，開發出更多產品，形成“云生態”，從而產生間接網絡效應。云計算的網絡效應會逐漸增大云平臺的價值，從而也將在無形中給企業帶來收益。

3.5 可能的風險與挑戰

雖然云計算代表了未來的IT服務趨勢，但是對于使用者而言，這種新技術還存在一些風險與挑戰，如安全和隱私、供應商鎖定以及技術可靠性［3，17，24］，而這些風險可能給企業帶來損失，在做ROI分析時也需要理性估量這些風險并將其作為成本考慮。

(1)安全和隱私。安全和隱私是目前云計算使用最大的擔心和障礙。IDC(International Data Corporation)的調查表明75%的企業認為安全和隱私是目前云計算使用最大的問題［17］。ENISA的調查也指出66%的企業擔心云計算會泄露隱私，64%的企業擔心數據的安全和保密性［7］。企業在云計算信息化模式下其數據、傳輸和存儲信息等均通過云端進行，一旦出現安全和隱私泄露的問題，其帶來的風險和損失將比傳統的信息化模式要大得多。

(2)供應商鎖定。隨著云計算市場發展，將會出現越來越多的云服務供應商，但是目前云計算市場還沒有統一的云服務標準，這就使得服務的“可移植性”成為不得不面對的問題。企業將IT基礎設施架構在“云端”，也就意味著企業的數據等存儲在云服務商的數據中心，這將使得企業對自己IT資源失去一定的控制，一旦對云服務商不滿意，在轉換云服務時也必然存在一定難度。ENISA的調查同樣表明62%的企業擔心使用云計算會失去對數據和服務的控制［7］。

(3)技術可靠性。技術可靠性也是企業不能忽視的問題。由于企業的信息系統均是構架在云端，一旦云服務商的數據中心發生故障或是遭到自然災害損壞將會給企業帶來不可估量的損失［24］。世界上許多知名的云服務商均發生過或大或小的問題。如Salesforce.com曾經在2008年2月暫停服務6小時，同年，亞馬遜的S3和EC2均發生了服務中斷。這些故障的發生使得云服務可靠性有潛在的巨大風險。并且，由于市場競爭，將來必然會導致一些小規模云服務商被整合或倒閉從而也將給企業帶來風險。如2013年中國雅虎停止郵箱服務，影響了諸多的企業和個人用戶。

4 結論

云計算顯著的成本節約效應將促使信息產業更快發展，并降低其他行業的信息化壁壘，推動深度信息化，使更多行業獲益，從而促進經濟增長，具有十分重大的意義［4］。但是，很多企業對云計算還持觀望和懷疑態度，這大大影響到我國云計算的推廣和發展。因此，本文建立了云計算信息化全面的ROI模型，不僅充分考慮到云計算信息化的成本，而且考慮到云計算給企業帶來的隱形收益，并將其用數學公式具體刻畫出來，接著分析了云計算可能帶來的風險和挑戰，從而建立了更為全面準確和具有可操作性的云計算信息化ROI框架，在理論上可以有效彌補研究缺陷，在實踐上可以幫助企業進行云計算決策分析。

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