軌道交通企業應用集成方案設計與實踐

邢軍偉， 周光軍， 王 斌

(杭州市地鐵集團有限責任公司， 杭州 310017)

軌道交通企業應用集成方案設計與實踐

邢軍偉， 周光軍， 王 斌

(杭州市地鐵集團有限責任公司， 杭州 310017)

軌道交通企業的業務比較復雜，需要各類應用系統提供技術支撐。為避免產生“信息孤島”，必須預先做好信息化規劃和應用系統集成方案。根據杭州地鐵信息化的經驗，對軌道交通企業的應用系統進行層次劃分，設計出可擴展的企業應用技術架構,以及面向服務的系統集成方案，主要包括數據、服務、流程、信息展現和安全訪問集成等內容。同時，提出系統集成的技術規范，用實際案例進行說明。實踐表明,本方案有一定的完整性和前瞻性，對軌道交通企業的應用集成有一定的參考意義。另外還分析了云計算、大數據等技術對應用集成方案的影響。

軌道交通； 企業應用； 集成方案

企業應用集成一般指通過硬件、軟件、標準和業務過程的結合，實現2個或多個企業系統之間的無縫集成，使他們能夠統一運作[1-2]。系統集成的關鍵在于解決系統之間的互聯和互操作性問題[3]。

軌道交通企業先期一般以建設為主，再由單條線路運營逐漸向多條線路建設、運營及資源開發并行開展的模式轉變，企業組織也會向集團化發展。相應地，軌道交通企業的應用系統通常也是分階段實施的。從系統本身看，在通常模式下，軌道交通企業的應用系統一部分會選擇成熟的軟件產品，一部分由外部公司定制，少部分采取自主開發[4]，這就要求軌道交通企業的信息化工作必須做好頂層設計和總體規劃，否則很容易形成“信息孤島”和“流程孤島”，導致無法做到統一管理，使后續維護難度加大[5]。

本文在分析軌道交通行業特點和應用需求的基礎上，以“集中、統一、共享”的信息化原則為基礎，結合杭州地鐵信息化規劃和一體化管理信息系統平臺建設工作，設計了可擴展的企業應用技術架構和面向服務的應用集成架構，提出了相應的技術規范，實踐結果表明，方案可行，擴展性良好。

1 應用系統架構分析

軌道交通企業的業務通常主要包括建設、運營、資源開發(廣告、通信、房地產等)、職能管理等內容[6]。為提升企業整體的管理效率，上述業務板塊所需的應用系統采用共享設計、合理集成，以提升跨板塊、跨業務部門的流程銜接與業務系統能力，按系統功能的不同可以分為如下幾類。

1) 集團層面可以共用的系統：內部門戶、外部門戶、辦公自動化、人力資源管理、資金管理、預算管理、合同管理、財務管理、郵件、統一通信等系統；

2) 建設業務專用的系統：設計管理、工程項目管理等系統；

3) 運營業務專用的系統：施工調度、設備維修維護管理等系統；

4) 資源開發業務專用系統：租賃管理、商業管理等系統。

為了降低成本、提升管理效率，上述應用系統共享統一的基礎設施，如網絡、存儲、服務器等系統。

由于上述應用系統通常是分期建設，采取的技術也多種多樣，因此在信息化工作初期就應該設計好應用系統的整體架構，確保不同功能、不同技術、不同階段實施的系統能夠有效集成。

1.1 應用系統邏輯分層

按照業務和系統功能屬性的不同，各應用系統從功能上可以垂直劃分為分析層、執行層、支撐層和協同層。分析層是對企業業務活動、管理任務、執行情況的分析與評估，可以從不同維度上考量管理、執行的成果和效率，為企業戰略決策制定提供依據；執行層包括各種業務活動的執行和管理，包括物資采購、合同管理、設備設施維修維護以及運營施工調度管理等；支撐層是對企業核心的資源包括人力資源、財務、資金等的管理，它們為執行層提供流程和數據的支持；協同層是企業內部協同辦公的信息化平臺，包括域管理、郵件管理、統一通信平臺等。同時，還有部分生產系統如立體倉庫、票務系統等與應用系統有集成的需求。

1.2 可擴展的技術架構分析

明確了各系統的層次和定位后，以統一的系統平臺和集成標準為目標，采取可擴展的技術架構，主要分為企業門戶、協同辦公、管理支撐、生產系統、技術支撐和基礎平臺等幾類，如圖1所示。

圖1 統一可擴展的技術架構Fig.1 Unified and extensible technical architecture

2 應用系統集成方案設計

由于面向服務的集成架構(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，能夠以程序化的、可訪問軟件服務的形式公開業務功能，以使其他應用程序通過已發布和可發現的接口來使用這些服務[7-9]。因此，在統一可擴展的應用系統技術架構下，在集成時采取SOA集成架構，如圖2所示。

圖2 系統集成總架構Fig.2 System integration architecture

面向服務的集成架構主要包括信息集中展現、流程整合、服務/數據共享和安全訪問等維度的內容。下面對關鍵的集成項加以說明。

2.1 數據集成

數據集成基于數據倉庫、數據挖掘或者數據聯邦與復制等技術，從一定維度對物理上分散的數據進行抽取與整合，構建面向分析和數據共享的主題數據庫(數據集市)，為業務分析提供數據支持。采用數據集成技術，能夠對分布在不同系統的信息進行有效地整合，提供對各類數據進行訪問、共享、查詢、搜索以及深層次的分析能力。

圖3 應用系統交互關系Fig.3 Interface relationships of application system

2.2 服務集成

企業服務總線(ESB)是集成架構中最核心的技術平臺，它實現了服務和數據共享，并且提供一個具有可擴展性的整體信息平臺架構，一方面最大限度地整合現有資源，另一方面為未來新的系統集成一體化平臺提供了較大的技術選擇空間。與數據集成相比，服務集成是一個粒度較粗，偏向業務能力的集成。服務集成的內容主要是交易請求和數據共享，業務服務保證在正確的時間，以正確的格式傳送符合要求的信息。借助于服務集成，可以減少應用系統之間點對點的請求響應關系，極大地增強了服務的靈活性。圖3是一體化管理信息系統平臺部分系統和模塊的業務交互關系示例，為實現上述集成需求，采取圖4所示的主數據服務。

圖4 主數據服務邏輯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，它負責解釋執行有業務流程設計器定義的流程定義。工作流最基本的特性是能結合人工和機器的行為，特別是與自主開發的應用程序和消息隊列等進行交互，完成業務流程自動化處理。流程集成可以將多個系統的流程一體化地集成起來，達到企業整體信息化業務的流程一體化。在一體化管理信息系統平臺中，流程集成體現在跨多個系統(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 信息展現集成

在現有應用系統的基礎上，建立一套完整的內部門戶網站，提供一個企業級的信息門戶平臺，實現集團及各分子公司的應用系統在統一的門戶上進行展現，內容包括：企業信息發布、待辦事項、知識文檔、個性化內容等。圖6為門戶集成架構。

2.5 安全訪問集成

基于AD(活動目錄)域、統一用戶視圖和單點登錄實現安全訪問集成。AD目錄服務提供了內部用戶安全數據，統一用戶視圖整合了外部用戶的數據，而單點登錄提供了統一用戶登錄和多種認證方式，為各個應用系統提供基于消息令牌的用戶登錄信息接口，應用系統可以通過令牌識別當前用戶是否已經登錄，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內的操作權限。同時，單點登錄提供主動登錄攔截功能，如果用戶在未登錄的狀態下，繞開門戶登錄直接訪問應用系統，系統會自動控制頁面跳轉回單點登錄系統統一的登錄頁面，直到用戶通過驗證為止，以防止安全漏洞。

圖6 內部門戶集成架構Fig.6 Integration architecture of internal gateway

一體化管理信息系統平臺集成到單點登錄框架中的應用系統有合同管理、人力資源管理、財務/物資管理等系統，其他的系統或平臺可以基于統一的技術標準和接口加入到這個框架中。

3 應用系統集成技術規范和示例

為了確保各系統間接口集成的效果，采取如下技術規范。

1) 規范化：對于需要接入的應用系統，采用統一、規范的接口方式。

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

3) 可重用：使原有的應用系統、接口能夠被復用，減少重復投資。

4) 安全性：對應用系統的接入進行訪問控制，并保證數據傳輸的安全。

5) 可擴展：在不對技術架構進行修改的前提下，可以對接口平臺增加、修改業務流程或其他功能。

6) 可靠性：提供對應用系統間數據共享和流程互動的保障，支持應用系統功能發布和調用的穩定性。

3.1 集成方式示例

以一體化管理信息系統平臺為例，根據系統自身特點，按照上述系統集成和接口規范，制定以下系統集成和接口策略，如表1所示。其中，一體化平臺之間可以通過服務總線、數據庫接口表以及系統間的適配器集成，一體化平臺與外圍系統之間的集成主要通過服務總線。

3.2 接口集成案例

以合同系統和財務系統的發票接口為例，其集成方法為服務總線平臺。

表1 接口集成方式示例

處理步驟：1)在財務系統數據庫中建立合同系統數據接口表和訪問視圖；2)合同系統所需的主數據或其他靜態數據通過服務總線訪問財務系統中的視圖；3)合同系統所需的業務數據，通過服務總線訪問在財務系統數據庫中建立的合同系統數據接口表；4)合同系統將合同信息、付款申請等接口數據，通過服務總線寫入財務系統數據庫中的合同系統接口表；5)財務系統運行接口導入程序，將合同相關業務數據導入財務系統正式表。

處理頻率：實時或每分鐘執行一次。

數據安全：通過數據庫對象的讀寫權限進行控制。

錯誤處理：財務系統運行接口導入程序時，檢查校驗接口數據，并產生錯誤信息輸出文件，通過檢查修改接口表中的錯誤數據進行處理，并再次運行導入程序。

4 結語

截至2016年末，據不完全統計，中國大陸地區已獲得城軌交通建設項目批復的城市有58座(包括地方批復的淮安等14座城市)，在建、規劃線路規模進一步擴大，制式多元化、運營網絡化趨勢明顯，經營能力有所增強[10-11]。企業信息化工作面臨較大的機遇和挑戰。企業信息化是一個復雜的系統工程，做好信息化規劃，設計好系統集成方案，有利于整合信息資源、消除信息孤島，最終提高企業信息化實施的成功率，助力企業業務發展[12]。本文的應用集成方案在杭州地鐵一體化管理信息系統平臺進行了初步的實踐，在后續開展的運營業務相關的應用系統建設以及集團移動辦公系統建設項目中再次得到了驗證，整個集成方案可擴展性良好。

隨著軌道交通企業業務的不斷發展以及云計算、大數據、物聯網和移動化等技術的推動，企業應用集成的內涵和外延也需不斷優化、完善，如：主數據管理平臺的建設及大數據分析工作[13]；公有云和私有云共用情況下的系統集成工作；多個工作流平臺的整合工作；移動應用系統與現有系統的集成工作等等。

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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