（系统工程专业论文）SOA在铁路信息共享平台中的应用研究.pdf

中文摘要 摘要：面向服务架构( s o a ) 是当前解决异构系统整合、应用系统集成最理想的 方案。它可以利用现有资源，实现跨平台的整合，增加程序功能部件的重复利用， 减少开发成本，加快新应用的部署，降低实施风险，促进流程的不断优化。本文 针对目前铁路信息化建设现状和信息共享存在的问题，尝试把s o a 即面向服务体 系架构( s e r v i c e s o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ) 的技术都引入到铁路信息共享领域，提出 了一种新的基于面向服务架构的分布式铁路信息共享平台构造方案，它可以跨越 不同部门的应用体系、操作系统、开发语言等的界限，以服务的形式封装数据和 应用并对外发布，供用户调用，从而形成一个基于s o a 的铁路信息服务共享平台。 本文首先对铁路信息化建设现状进行调查，分析铁路信息共享存在的问题， 通过对s o a 及相关技术进行研究，提出基于s o a 铁路信息共享平台服务共享概 念，利用w e b 服务技术对现存系统重用，设计了可重用性、软件功能松耦合的基 于s o a 铁路信息共享平台系统架构，详细分析以服务为导向的铁路信息共享平台 的应用架构、服务框架及网络拓扑结构，并对该方案进行评价；最后运用s o a 架 构思想设计和实现铁道部项目“铁路信息共享实验系统”中的货票信息共享系统， 来对本文提出的方案进行验证。 关键词：铁路信息共享；铁路信息共享平台：服务共享；面向服务架构；s o a 分类号：t p 3 0 2 1 ；u 2 8 3 4 a b s t r a c t ：s e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ( s e a ) i sa n o p t i m a l s o l u t i o nf o r h e t e r o g e n e o u ss y s t e m si n t e g r a t i o na n da p p l i c a t i o ns y s t e m si n t e g r a t i o n i tc a n m a k ef u l l u s eo fe x i s t i n gr e s o u r c e st oa c h i e v ec r o s s p l a t f o r mi n t e g r a t i o n ，i n c r e a s er e u s eo f f u n c t i o nc o m p o n e n t st or e d u c ed e v e l o p m e n tc o s t s ，a c c e l e r a t ed e p l o y m e n to fn e w a p p l i c a t i o n s ，r e d u c ei m p l e m e n t a t i o nr i s k sa n dp r o m o t ec o n s t a n tf l o wo p t i m i z a t i o n t h i s p a p e rr e v i e w sc u r r e n ta c t u a l i t y o fr a i l w a yi n f o r m a t i o nc o n s t r u c t i o na n de x i s t i n g p r o b l e m so fi n f o r m a t i o ns h a r i n g , t r y t oi n t r o d u c es e at ot h ef i e l do fr a i l w a y i n f o r m a t i o ns h a r i n g , t h i sp a p e rb r i n g sf o r w a r du e wd i s t r i b u t e di n f o r m a t i o ns h a r i n g p l a t f o r m s t r u c t u r es c h e m eb a s e do ns e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e i tc a rc r o s s b o u n d a r i e so fa p p l i c a t i o ns y s t e m s ，o p e r a t i o ns y s t e m s ，a n dp r o g r a ml a n g u a g eo fv a r i o u s d e p a r t m e n t s a p p l i c a t i o n sa n dd a t aa r er e l e a s e di nt h ef o r mo fs e r v i c e sp a c k a g i n gf o r u s e r sc a l l ，t h u si tf o r mi n f o r m a t i o ns e r v i c e ss h a r i n gp l a t f o r mb a s e do ns o a t h i sp a p e rb e g i n sw i t ht h ea c t u a l i t yi n v e s t i g a t i o no fr a i l w a yi n f o r m a t i o n c o n s t r u c t i o n ，a n dt h e na n a l y z e se x i s t i n gp r o b l e m so fi n f o r m a t i o ns h a r i n g a f t e rr e s e a r c h o rs o aa n dr e l a t e dt e c h n o l o g i e s ，p u t sf o r w a r ds e r v i c e ss h a r i n gc o n c e p to fr a i l w a y i n f o r m a t i o ns h a r i n gp l a t f o r mb a s e do ns e a t h r o u g hr e u s eo fe x i s t i n gs y s t e m su s i n g w e bs e r v i c e st e c h n o l o g y , t h i sp a p e rd e s i g n s r a i l w a yi n f o r m a t i o ns h a r i n gs y s t e m f r a m e w o r kb a s e do ns e aw i t hr e u s a b i l i t y , l o o s e l y - c o u p l e df u n c t i o n s i ta n a l y z e st h e o v e r a l la r c h i t e c t u r e ，a p p l i c a t i o nf i a m e w o r k , s e r v i c em o d e la n dn e t w o r kt o p o l o g yf r a m e o fs e r v i c e - o r i e n t e dr a i l w a yi n f o r m a t i o ns h a r i n gp l a t f o r mi nd e t a i l ，a n de v a l u a t e st h i s p r o j e c t f i n a l l y , t h i sp a p e rd e s i g n sa n di m p l e m e n t sf r e i g h t t i c k e ti n f o r m a t i o ns h a r i n g s y s t e mo f “i n f o r m a t i o ns h a r i n ge x p e r i m e n t a ls y s t e m o fr a i l w a ym i n i s t r yp r o j e c tt o v a l i d a t et h es c h e m ep r o p o s e db yt h i sp a p e r k e y w o r d s ：r a i l w a yi n f o r m a t i o ns h a r i n g ；r a i l w a yi n f o r m a t i o ns h a r i n gp l a t f o r m ； s e r v i c es h a r i n g ；s e r v i c eo r i e n t e da r c h i t e c t u r e ；s e a c l a s s n 0 ：t p 3 0 2 1 ：u 2 8 3 4 致谢 论文完成之际，心中感慨万千，在此本人谨向所有给予我指导、关心、支持 和帮助的老师，领导、同学和亲人致以最衷心的感谢! 首先我要衷心感谢我的导师董宝田教授。在我攻读硕士学位的过程中，董老 师无微不至的关怀给我的生活与学习带来了极大的帮助，对我的研究方向及课题 的深入给予了悉心的指导，在论文的准备和撰写过程中，董老师广博的知识、丰 富的经验，始终指导和帮助着我，使我能够顺利完成课题研究并撰写硕士论文， 提高了我的科研能力，让我获益匪浅。除了学业方面的指导，董老师严谨的治学 态度、求实创新的科研作风、渊博的学识，丰富的实践经验、平易近人的为人风 范无一不在潜移默化地影响着我，我将为此而受益终生。在此，对导师的辛勤培 养和关怀表示衷心的感谢! 感谢我的师姐黎英，在我撰写论文过程中，给予我宝贵的意见和帮助，使我 深受启发。同时，她的工作成果为我的课题研究打下了扎实的基础。感谢吴利军、 柳青、闫凤良同学在项目合作过程以及论文撰写中给予我的帮助和肯定。 感谢我身边的及远方的朋友们，谢谢你们当我多次在困难面前感到畏惧、感 觉研究工作举步维艰、想要退缩、放弃的时候给我的鼓励与支持，是你们，让这 段有苦有甜的岁月变得弥足珍贵。 感谢研究生院、运输学院的领导、感谢朝夕相处室友和同学们，从她们身上 我学到了许多优良的品质和作风。 最后，我还要感谢我生命中最重要的人一我的父母。没有你们多年来坚定的 支持和无私的奉献，就不可能有我论文的最终成稿。 1 1研究背景与意义 1 1 1 问题的提出 第一章绪论 随着公路、民航、水运、管道等其它运输方式不断向铁路传统优势领域扩展， 铁路面对的运输市场竞争日趋激烈。我国已加入w t o ，国际贸易将有大的发展， 全球经济一体化为铁路运输提供了更多的商机，也带来了更广泛和更强劲的竞争， 为增强企业竞争力，必须提高铁路现有的信息化水平。 如今，铁路信息化经过近三十年的发展，建立了大量的信息系统，取得了很 好的效益，但这些系统都是根据当时铁路运输生产需要而建立的，在系统规划的 时候受当时的r r 技术的约束，对软件理论的认识程度的影响并没有更多的去考虑 统一软件基础平台，造成铁路众多的业务系统相互独立，各系统之间的连通性和 互操作性不好，信息资源不能共享，信息孤岛现象十分明显已成为铁路信息化建 设进一步发展的瓶颈，使铁路信息化建设面临新的挑战： 如何使各种异构系统实现互连互通、互操作，实现跨地区、跨部门的信息 共享，改善这些系统的能力以满足新的需求? 如何避免重复的数据采集与数据不一致问题? 如何以最低的成本，整合各应用系统，形成“块”上的综合应用? 越来越多的业务需要不同部门之间的协同作战，如何规范、简单地实现业 务系统之间的业务协同? 如何利用铁路数据向社会其它部门和个人开展社会化服务，提供诸如火车 时刻表、客票余额实时查询、货票及行李票的实时追踪等信息服务，实现 用户多样化、个性化的需求，提高企业竞争力，以收到良好的社会效益， 使铁路数据增值? 为了实现上述业务目标，面向服务的体系架构( s e r v i c e o r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ， s o a ) 毫无疑问具有指导性的意义和作用。以服务为导向的体系架构s o a ，是目 前领先的、具整合能力的应用体系架构，是通过业务服务的概念来提供r r 的各项 基本应用功能，这些服务可以自由地排列组合，互通互连、融会贯通，能随时弹 性配合未来的、新的需求而调整。s o a 为铁路信息系统找到了一条“整合之道”， 从架构模型和技术上能够实现铁路企业遗留系统的无缝整合，最终实现铁路的业 务灵活性和现有资产的可重用性。铁道部在“十五”规划里就提出了要整合现有 信息系统的设想。整合已成为今天铁路信息化的一个核心主题。基于过去r r 建设 的经验，越来越多的部门已认识到新一层次的整合不应单纯从某个具体的应用出 发，应该从关注单个应用走向从集成的整体角度考虑架构层面的问题。这时就需 要采用开放标准，s o a 是符合开放标准的架构的。正是基于这种背景，有必要探 索与研究构建以服务为导向的铁路信息共享平台。 1 1 2 研究意义 本课题研究所要解决的问题属于当前我国铁路信息化建设一个重要的研究方 向。研究意义主要表现在以下几方面： 理论意义 ( 1 ) 探索基于s o a 架构的铁路信息共享平台的模型，丰富和完善铁路信息共享 平台系统架构。 ( 2 ) 将s o a 的技术引入铁路信息共享平台的研究，为铁路信息共享平台提供新 的设计方法，为进行信息共享和系统整合提供了新思想和参考依据。 _ 应用价值 ( 1 ) 采用面向服务架构模型集成铁路业务信息系统，为铁路企业实现全路范围 内的信息资源无缝共享提供一个解决方案，不仅可以解决遗留系统的复用 问题，还可以解决跨语言、跨平台、跨防火墙的异构系统间的互操作性问 题，建立一个开放性的软件体系，解决铁路现有信息系统一直存在的“信 息孤岛”问题。 ( 2 ) 基于s o a 的铁路信息共享平台最终将使铁路的系统架构能够更快速、更有 效地适应业务需求的变化。 ( 3 ) 将s o a 应用于铁路信息共享平台，能够充分利用铁路现有的资产，包括遗 留应用和数据库，新系统可以通过将遗留应用和数据纳入s o a 而不是替换 它们，使其成为铁路信息共享整体解决方案的一部分。 ( 4 ) 建立一个面向服务的铁路信息共享平台框架，为铁路内部各业务信息系统 提供服务的同时，也可以满足与航空业等可能的行业进行b 2 b 电子商务的 服务需求。 2 1 2国内国外研究综述 s o a 并不是一个新概念，早在1 9 9 6 年，g a r t n e r g r o u p 就提出了s o 炳向服 务的架构) 概念，其基本思想是以服务为核心，将企业的t 1 r 资源整合成可操作的、 基于标准的服务，使其能被重新组合和应用。由于当时的软件发展水平和信息化 程度还不足以支撑这样的概念走进实质性应用阶段。到2 0 0 2 年1 2 月，g a r t n c r 又 提出了s o a 是“现代应用开发领域最重要的课题”，并且预言到2 0 0 8 年，7 5 的 新的企业应用将使用s o a 的元素，s o a 将成为占有绝对优势的软件工程实践方法。 伴随着面向服务架构应用的稳健步伐，各个公司在实现各种w e bs e r v i c e s 和 将己有应用转换成面向服务架构上取得了重大的进展。在面向服务架构的研究中， 研究有着眼于整个架构设计的原则与模型的讨论，也有针对具体的服务细节进行 讨论。国内外已经有一些案例，将s o a 的设计思想应用到医疗、电信、金融等各 个行业【5 1 1 6 1 7 1 。国内中远集装箱运输有限公司是成功应用s o a 架构的典型，将其 2 1 大类e d i ( 电子数据交换) 应用系统成功地整合到一个平台，实现了基于s o a ( 面向服务的构架) 的国内业务流程整合吼s o a 在德国邮政系统和金融行业中 都得到了应用【9 l 【埘。瑞士丰泰保险公司引入s o a 来集成现有的主机应用程序，提 供可重用、租粒度且独立于技术的服务，使应用程序前端能够访问大型机的后端 功甜n l 。就w e b 服务核心支撑技术的研究而言，存在很多有待解决的开放问题。 例如，在组合w e b 服务的实施方案中，服务组件或基本服务的定位、协调、通信 及调用策略，服务执行结果的评估和正确性验证，高效服务质量管理策略的探索 及服务质量代价模型的建立等【1 2 j 。对于具体的研究细节，服务的自动组合、服务 设计的粒度、服务的契约，乃至服务的分析与设计都是研究的热点。德国的波茨 坦大学主要研究了将人工智能技术应用在s o a 的服务自动组合中。国家8 6 3 c i m s 主题资助项目基于本体的w e b 服务查找和合成技术研究f 1 3 l 。通过应用本体领域分 类概念和d a m l 语义标签，对w e b 服务进行标准化表示。 目前己经有一系列基于x m l 的w e b 服务标准被业界广泛接受，形成了w e b 服务的核心技术，如w s d l 、s o a p 、u d d i 。针对业界公布的标准，许多大型企 业( i b m ，m i c r o s o f t ，s u n ，b e a 等1 开始着手对基于w e b 服务的面向服务的体系架 构予以实现和推广。从2 0 0 5 年开始，他们已经陆续推出各自的s o a 策略、架构 以及产品，真正将s o a 推动到可部署阶段。 3 1 3课题研究内容与内容组织 s o a 在铁路信息共享平台的应用研究的主要目标是从架构模型和技术上探讨 铁路信息共享的新方法并建立基础化平台，将铁路遗留系统和新系统灵活地集成 到面向服务体系架构中，实现信息共享使他们能够自由方便的交换数据和使用系 统提供的软件服务。论文的研究内容及组织结构如下： 第一章绪论。介绍本课题的研究背景和意义，联系比较国内外发展现状，阐 述本课题的主要研究内容、意义及创新点。 第二章铁路信息共享平台概述。调研铁路信息资源分布状况及信息共享现 状，分析铁路信息化建设中的“信息孤岛”问题，对铁路信息共享进行需求分析 研究。 第三章面向服务架构研究。主要研究s o a 相关的概念、特点和主要实现技 术。对比其它解决方案得出面向服务架构的优势。 第四章基于s o a 铁路信息共享平台总体框架设计。探讨以服务为导向的铁 路信息共享平台设计原则及实现目标，详细分析了基于s o a 铁路信息共享平台框 架模型、网络拓扑结构以及安全策略。 第五章基于s o a 设计思想和理念，给出了实验系统。并从数据持久层、业 务逻辑层、业务门面层、服务层、服务总线层、表示层进行详细描述，包括各功 能模块实现的技术思想及核心代码等。 第六章结束语。总结现有研究工作，对下一步研究工作进行展望。 1 4 论文创新点 本文创新点主要体现在应用方法的创新： 应用s o a 分析设计方法，从业务层面以服务的观点重新看待和规划该平台， 对铁路信息共享平台进行应用架构建模。基于面向服务架构( s o a ) 的铁路信息 共享平台突出了封装性、松散性，行业标准性、开放扩展性，业务灵活性、高度 集成性等特点。采用这种方法能够把铁路异构系统基础设施、异构数据源以及分 布的数据信息包装成统一的独立服务，并实现服务共享，且服务之间是松耦合的， 能够重新组合和应用，更能适应铁路业务的变化。 4 第二章铁路信息共享平台概述 2 1 当前中国铁路信息化应用状况 2 1 1 铁路信息化基础设施建设 目前，铁路已构筑了初具规模的信息化基础设施，主要表现在： 1 。构筑了覆盖全路的数据通信网 铁路的通信网建设取得很大的发展，为了铁路运输系统提供了有力支撑，传 输网、交换网、数据通信网三大基础网基本形成。整个网络由主干网和基层网组 成。从铁道部到铁路局的通信网为主干网，从各铁路局至数千个站、段的通信网 为基层网。铁路通信光缆长度达到七万四千多公里，接入网两万三千多公里。另 外铁路的7 1 条干线，基础通信网达到了光缆化、数字化，主要的车站具备了n 个 两兆高速接入网络。卫星通讯网一期工程全面实施，二期工程和全路卫星基层数 据通讯网项目开始启动。 2 建设了初具规模的信息处理平台 铁道部主处理中心承担着铁路各应用系统的运行，铁路局处理中心建有中小 型机多机集群，运行数据库和铁路各应用系统。数千个基层站、段建有u n i x 环境 的双机热备的小型机、微机服务器和相关作业岗位p c 客户机，运行着相应的应用 软件。 2 1 2 铁路信息化应用系统的建设 经过多年的努力，铁路信息化建设有了较大的发展，信息技术全面渗透铁路 运输的各个领域，先后开发了一大批应用信息系统，推进了铁路运输生产和经营 管理现代化进程。 1 铁路客票发售和预订系统成效显著 铁路客票发售和预订系统由铁道部客票中心、2 4 个地区客票中心和2 0 0 0 多个 车站售票系统构成，售票量占全路客票发售量的9 0 以上，计算机售票收入占全 路客票收入的9 5 以上，该系统提供了车站窗口售票、代售点联网售票、自动售 票机自助式售票、电话订票和直达列车长达1 8 0 天的客票预约等便民功能。客票 发售和预定系统于1 9 9 8 年底投入了广泛的应用。自2 0 0 0 年1 0 月2 1 日正式实施 联网售票起，初步实现了全国范围内的联网发售异地客票的建设目标。解决了长 5 期存在的买票难问题，提高了铁路客运经营水平和服务质量，取得了良好的社会 和经济效益，获国家科技进步一等奖。 2 运输调度指挥系统( d m i s ) 进展顺利 铁道部于1 9 9 6 年提出开发运输调度指挥管理信息系统( d m i s ) ，经过铁道部 部署，有关铁路局和d m i s 研制单位的共同努力，目前d m i s 一期工程已完成， 二期工程已顺利展开。 3 铁路运输管理信息系统0 m i s ) 基本完成 铁路运输管理信息系统由多个子系统构成，t m i s 自1 9 9 2 年设计施工以来取 得了巨大的成绩，并且在1 9 9 8 年部分投入了使用，覆盖了铁路货运生产的全过程， 是一个十分庞大复杂的信息系统。 ( 1 ) 货运营销与生产管理系统。该系统包括货运计划和技术计划两大部分。货 运计划部分在全路1 4 7 8 个货运站全面投产，完成货主提报的货运计划的受理，并 通过网络将受理的货运计划原提实时上报铁路局、铁道部。技术计划部分利用己 批准的货运计划信息，编制车辆运用计划，通过合理安排各区段车辆的运用，提 高车辆运用效率和铁路运输能力，技术计划部分于2 0 0 2 年投入运用。 ( 2 ) 货运制票系统。全路已完成货票软件的更新，并从2 0 0 2 年1 2 月开始了严 格的考核，货票信息上报的及时性、完整性、准确性得到明显提高。 ( 3 ) 集装箱追踪管理信息系统自2 0 0 1 年3 月1 日起，集装箱追踪系统全面投 产使用，2 0 0 2 年，将集装箱清单信息与a t i s 等信息结合，改善了集装箱追踪的效 果，增加了按路局、分局的集装箱保有量统计。集装箱追踪信息上报质量明显提 高。 ( 4 ) 车站综合管理系统。车站综合管理系统是近年t m i s 工程建设的重点。在 1 2 3 0 个大、中、小型编组站、货运站、区段站使用，功能涵盖车站作业生产和管 理的各主要环节，全面提高了车站的作业管理水平，减轻了作业人员的劳动强度， 并提供和上报了运输作业原始信息。 ( 5 ) 综合调度管理信息系统。截止到2 0 0 2 年底，全路2 3 0 个列车调度台、2 2 0 0 多个报点站正式投入运用。 ( 6 ) 确报信息系统。自1 9 9 8 年系统投入应用以来，系统运行稳定，运用效果 良好，产生了巨大的社会和经济效益。 ( 7 ) 铁路车号自动识别系统。车号自动识别系统( a t i s ) 在全路45 万辆部属 货车、1 2 万辆企业自备车和1 5 0 0 0 台机车的底部安装记载有车辆、机车基本信息 的电子标签，全路所有路局分界站和大型车站已安装地面识别标签设备。 ( 8 ) 货车追踪系统。铁道部级货车追踪系统已模拟运行。路局基于机群技术的 三级建库设备安装及己投产应用的迁移基本完成，货车追踪系统软件开发完成。 6 4 财务、货运清算系统推广应用和模拟运行 ( 1 ) 铁道财务会计信息库系统( r f a m i s ) 初步完成并推广应用；通用会计核算及 管理信息系统完成研制并在全路实施推广：铁道资金管理信息系统完成设计并开 始实施；点到点成本计算系统基本完成并投入应用。 ( 2 ) 旅客运输清算子系统工程已于2 0 0 1 年1 月开始运行，目前已升级到2 0 版 本。货物运输清算子系统工程于2 0 0 3 年1 月开始模拟运行。 5 电子政务建设初具规模 铁路电子政务建设起步于九十年代铁路办公信息系统建设，已初具规模。办 公信息系统在铁道部机关、所有路局、分局机关和部分站段实现联网运行，电子 邮件、电子公文等功能投入应用，实现了政务、管理、运输生产等信息的网上发 布与查询。铁道部政府专网系统与国务院办公厅办公系统联网运行。面向公众的 铁道部政府网站已正式开通运行。 6 其他业务信息系统加快建设 围绕铁路的经营管理其他业务信息系统包括人事、劳资、计划、统计、车辆、 机务，工务、工程建设等信息系统，也都已经或正在建设。 2 2 铁路信息化建设中的信息共享问题分析 在充分肯定铁路各种信息系统建设所取得成绩的同时，又要清醒地认识到目 前建设过程中存在的问题。 2 2 1 铁路业务m i s 内部的共享问题分析 由于网络通信和信息共享的软硬件要求高，程序开发的难度也较大，一些m i s 还没有实现信息的完全共享。例如，t m i s 的许多子系统就是在不同的软，硬件平 台环境中开发的，各自都有自身的运行环境要求，其运行方式、使用方式和信息 数据的编码格式都不同( 仅t m i s 中就有三套编码格式) 。因此，用户想要查询某 个信息系统的信息数据时，必须在信息系统运行的软硬件环境下，采用完全一致 的查询方法。因为查询方法和查询命令对每个系统都不一样，当用户想要查询多 个信息系统的信息数据时，必须学习、熟悉每个信息系统的各种命令和参数。显 然，这给用户的使用带来了极大的不便。同时，为查询多个信息系统，对于同一 个用户来说，必须针对不同的系统设置不同的硬、软件环境和终端。 如果这种现象得不到根本的解决，不要说不同的m i s 系统，就是同一m i s 中 的不同子系统也难以实现信息共享、互连互通。而t m i s 中的货票管理信息系统 7 目前就只单方面地实现了货票信息的上传，尚未实现货票信息的下传。所有这些 都限制了信息系统在实际应用中作用的发挥。 2 2 2 各m i s 之间的共享问题分析 由于缺乏总体规划，各个m i s 的建设时间不同，参与建设的人员各异，在建 设各信息系统的过程中，许多系统是在不同的软件、硬件平台环境中开发的，运 行环境要求、运行方式、数据编码都各不相同，设计时没有考虑通用的共享接口 标志设计，各m i s 内部的共享问题同样阻碍了各个m i s 之间的信息资源共享。 而且从长远来看，仅仅制定各信息系统的接口标准也是不够的，要考虑制定全路 统一的实时数据交换标准。 2 2 3 决策支持系统的共享问题分析 铁路部门的决策者面对世界上庞大的铁路系统和激烈的市场竞争，迫切需要 对企业运转状况有整体、全面和多角度的把握，以便做出正确的决策。而目前， 由于各个业务管理信息系统尚未建设完成，并没有建立起来真正的铁路决策支持 系统来充分利用铁路信息系统中的信息资源，只提供一些简单的汇总报表给决策 者。 决策支持系统的设计开发应在相应的业务管理信息系统实施完成的基础上进 行。在全路业务管理信息系统尚未完全规划和实施之前不应开展决策支持系统的 开发，避免由于基础数据资源不具备，影响决策与支持系统的正常运行，或导致 功能上的重复开发。 2 2 4 路外用户的共享问题分析 面对路外用户，铁路部门在信息资源共享方面应对共享的需求进行划分。第 一、对于用户来说铁路部门是提供服务的单位。为了提高服务质量，增强铁路的 市场竞争力。加强与路外用户的信息资源共享是必由之路，如及时准确的提供铁 路客、货运输信息，铁路日常生产动态信息、铁路形象宣传级服务方式信息等。 从铁道部到各个铁路局乃至各个车站等服务窗口单位己建成一些w w w 站点供 用户浏览、查询，但由于没有纳入统一的体系中，一方面，宣传力度不大，不为 人知，造成人力物力的浪费，另一方面，提供给用户的信息量有限，信息更新速 度慢，重复信息多。第二、铁路与外界存在大量的信息交换，目前，交换渠道不 8 畅通，其中涉及到铁路信息网与外界的接口。这属于铁路电子商务外界接口设计。 2 2 5 公用基础信息和其它信息的共享 公用基础信息资源共享是全路信息化的重要内容。要达到铁路信息资源的全 面共享，应在对铁路共享信息分析的基础上，统一考虑信息技术的最新发展，铁 路通讯网络的现状和发展，并结合投资实现的可行性。 由以上分析，可以得出结论。目前铁路信息资源难以实现共享，其原因有： ( 1 ) 标准不统一导致信息孤岛根源 铁路各信息系统在不同时期分散实施，由于在运行环境、数据库系统、信息 编码规则、业务流程定义等方面执行不同的标准，软硬件与数据平台不统一，成 为系统无法实现信息共享和集成的根本原因。由于铁路各个信息系统是面向具体 业务和部门，数据库面向人工报表建立，数据流程大多是模拟手工业务流程，信 息编码是在没有统一的标准上建立的。因而，导致信息系统之间难以实现信息共 享，不仅为系统集成造成了困难，也大大制约了铁路信息化建设的发展。 ( 2 ) 系统规划不够，造成应用散乱 由于在大规模开始建设信息系统之初对信息化建设缺乏总体规划、系统应用 散乱，没有参照执行的技术标准、规范，造成各单位重视系统的归属、按部门划 分功能，系统设计、开发的科学性考虑不够，只重视各自系统开发的表面工作， 不重视系统内部相关性、系统性，信息系统设计时没有或很少考虑各系统间的接 口，使得各部门内部的信息相对封闭，产生了信息孤岛效应，造成了信息资源的 巨大浪费。这是影响铁路信息共享的关键因素。 ( 3 )网络建设各自为政，结构不合理，互连互通十分困难 从网络建设角度来看，不能互连互通主要包括三个方面：一是各系统均要求 形成自己的“内部”网络系统，从而造成系统与系统问软硬平台的不兼容；二是 路内各网均用专线，不但造成信道冗余、利用率不高，而且直接导致基础网络的 不通；三是铁路数据网等业务网络基本是局限在铁路范围内，没有实现与全国其 他通信网络资源的连接，这也极大地影响到了铁路内外的信息交流与共享。 ( 4 )数据的使用与维护上无统一的协调管理机构 各系统建设管理上没有统一的领导组织机构，缺乏有效的指挥和协调，造成 建设管理无序，各系统间缺少接口，分工不明、义务和责任不清，各自为政，直 接造成各系统间不能互连互通，大量的信息被重复采集、加工处理，不但极大地 浪费了人力、物力、财力，而且造成了信息资源的不一致性。 9 2 3 信息共享需求分析 铁路系统作为一个庞大的国民经济生产部门，拥有众多的客户，不仅包括部 领导、局领导，分析人员，站段的运输生产管理人员，还包括广大旅客、货主、 工矿企业等，根据对铁路信息需不同的客户，可以从路内信息共享需求、路外信 息共享需求两大方面来考虑，下面分别论述这两种需求。 2 3 1 路内信息共享需求内容 2 3 1 1业务应用系统信息共享需求 业务应用系统信息共享是指铁道部、铁路各级运输企业机关局域网中各业务 应用系统之间的信息共享。例如，运输管理信息系统c t m i s ) 是整个铁路业务应用 信息系统的核心，它与路内其他信息系统之间存在着大量的信息共享需求。t m i s 需要从其它信息系统输入的信息有：机务管理信息系统的机车概况、机车技术履 历、机车运用等信息，工务管理信息系统的线路与桥梁的技术状态和维修施工计 划等信息，电务管理信息系统的通信信号设备的技术状态、设备检修、施工计划 等信息，车辆管理信息系统的车辆基本信息与车辆修理信息等，供电给水管理信 息系统的供电给水设备状态设备检修、施工计划等信息。同时，t m i s 也要向机 务、工务，电务、车辆、供电给水，财务等信息系统提供各种列车运行动态信息、 计划信息、实时信息与统计信息等。t m i s 以外的其他铁路业务应用系统之间也存 在着信息共享的需求。例如，财务会计管理信息系统需要共享机务、工务管理信 息系统的铁路机车和工务设备等资产信息，劳资管理信息系统的劳动工作量和职 工工资等信息，物资管理信息系统的材料和燃料等信息，以及办公自动化管理信 息系统的机关文件信息等等。 这一范围内的信息共享主要是在局域网范围内的信息共享。是各信息系统信 息资源的集中地，实现局部范围内的信息共享是铁路信息化建设成功的基础。 2 3 1 2纵向广域信息共享需求 铁路纵向广域信息共享主要指铁道部、路局、基层站段这一垂直行政体系范 围内的信息共享。从铁道部、路局都需要及时详细地了解所属范围内的信息，而 下属各单位也需要及时得到上级主管单位的指示等各种控制信息以及反馈回来的 生产和管理信息。例如，在运输、机务、电务、车辆，供电给水等直接涉及铁路 l o 运输生产运作的管理信息系统，从基层站段到分局、路局直至铁道部，由下往上 传递的信息主要是铁路运输生产的实际完成情况和操作请求；从铁道部至基层站 段传递的信息主要是各种作业计划和命令。在财务会计、统计、计划、人事劳资、 安全和办公自动化等管理信息系统中，自下而上传递的主要是各种统计、计划信 息，自上而下传递的主要是审核与命令信息。 由于我国幅员广阔，这一范围的信息共享常常跨越几十到几千公里，因此属 于广域网范围内的信息共享，通过铁路干线数字通信网络实现共享信息，共享信 息的交换量和频率较大，是铁路信息化建设需要解决的重点问题。 2 3 1 3横向广域信息共享需求分析 各铁路局特别是相邻铁路局之间，往往需要交换诸如机务、工务、客流、货 流、列车到发时刻、货物丢失赔偿及调度等实时信息，特别是通过分界口的各种 客货流信息。相邻路局之间需要共享的调度信息主要是从其它路局发出的、在本 路局中转或到达列车的调度信息；需要共享的货运信息主要是从其它路局发出的、 在本路局中转或到达的货物货票信息和确报信息；需要共享的客运信息主要是异 地售退票信息、异地查询信息( 包括列车时刻表、两站间的里程，客票票价、客票 发售状况及换乘信息等) 、直通客流信息、跨局运输的行包到发信息等。 这一方面的信息共享涉及各铁路局信息系统之间的接口，信息的一致性需要 得到充分保证，较难规范，属于更复杂的广域网范围内的信息共享。 2 3 1 4决策支持信息共享需求 决策支持信息是指通过对铁路空间信息、铁路运输基础信息和铁路业务应用 系统信息进行综合加工后所得到的，能够辅助铁道部、路局、分局等各业务管理 部门的领导进行决策的信息。这些客户主要是部领导，局领导，分析人员等，他 们需要一个能够辅助决策支持的信息系统，以帮助他们做出如政策制定、线路规 划、运行图规划，事故防治、选择交通方式、确定运输时间等各种决策。这种系 统以各级管理信息系统的信息分析为基础，因而需要共享相关的各级，各类基础 信息和管理信息以及路外有关信息，主要由业务管理综合分析系统、宏观与微观 综合发展预测系统、政策及生产管理仿真系统、计算机辅助编制生产经营计划系 统和专家与决策支持系统等综合应用与决策系统生产和提供。 对决策支持信息的需求主要由以下三方面构成：a 运输生产经营决策信息b 运输营销决策信息c 铁路局资产经营责任制和运输体制改革决策信息。 1 1 运输生产经营决策需要t m i s 的客货运信息、车辆与机车管理信息系统的车 辆与机车的基本信息和使用、维修等信息，财务管理信息系统的财务信息，统计 管理信息系统的各种统计信息。运输营销决策需要运输、车辆、机车等管理信息 系统的各类车使用信息，各类车停留时间信息、现在车正点率信息及晚点原因信 息等。铁路资产经营和运输体制改革决策不仅需要路内运输、统计、财务等各个 管理信息系统的信息，还需要路外的政府部门信息。这些信息必须综合利用信息 系统采集的基础信息并进行数据挖掘和知识发现才能实现，目前还缺少科学的计 算方法，尚处于探讨阶段。 2 3 2 路外用户信息共享需求内容 路外信息共享是铁路信息化的重要目标和铁路营销现代化的重要标志，也是 国家信息化的重要组成部分。 路外用户对铁路信息资源有相当大的共享需求。例如，a 面向普通消费者：提 供铁路客、货运输信息，包括客票发售与预约系统中的客流信息、客票发售和预 定信息、列车到发时刻、动态票额揭示，客运行包系统中代办点的到货通知信息、 行包信息及实时追踪，货运系统中的货票信息等延伸服务信息。其特征是在传统 运输生产系统之上，通过现代1 1 r 技术延伸服务渠道，方便铁路客户；b 面向专业 客户，除上述信息外，还提供铁路运输日常生产动态信息：包括铁路日常生产中 客、货运输的实绩及动态预报。其特征是各生产及管理系统的信息通过各种不同 的信息发布手段，采用铁路主动发布及被动接收客户查询的方式服务于旅客和货 主。例如运输管理信息系统中的列车运行实绩发布及运行变更情况，货运信息中 的要车计划、确报信息、车站信息、货车车辆实时追踪信息、机车实时追踪信息、 集装箱实时追踪信息、货运营销信息等。c 面向海关及银行，提供数据接口，开展 电子商务。 同时，铁路部门也要从外界获取信息，包括铁道部和国家计委、经贸委、财 政部、统计局等国家机关之间的信息交换；包括铁路局、分局、站段和地方政府， 和厂矿、企业、公路、水路、海关等之间的运输和统计信息交换；包括和社会广 大乘客之间的客、货运信息交换等。这一方面信息共享的关键在于铁路信息网和 外界的接口设计，是国家信息化建设的重要组成部分，是铁路客货营销现代化的 重要标志，是铁路信息化建设的重要目标。 2 4 铁路信息共享需解决的问题 铁路信息化建设目前存在的一个突出问题就是信息系统没有构成有机整体， 一些专业信息系统间及系统内部间，没有做到信息资源共享，严重制约了综合应 用的发展和投资效益的发挥。要真正实现铁路信息资源的全面共享，迫切需要在 新的铁路信息化体系结构基础上，在铁路基础通信网络发展的基础上，进行面向 未来的、能够充分发挥铁路现有计算机软硬件潜力的、能够彻底实现铁路各信息 系统之间数据无缝交换的、能够极大提高铁路企业生产管理安全和效率的铁路信 息共享应用总体规划。该总体规划应达到如下目标； 在铁路信息化体系结构的基础上，在对铁路共享信息资源特点的分析基础上， 充分考虑计算机和信息系统技术的最新发展，充分考虑铁路远程网络通信的现状 和发展，综合考虑投资实现的可行性和系统运行速度需求及效果，进行铁路信息 资源共享总体应用模式的设计，进行铁路各级管理及生产单位的信息提供及信息 共享模式的设计，进行铁路信息资源和共享用户的统一编码设计，进行友好的信 息共享人机交互机制的设计，从而实现“数出一门、资源共享”，实现全路范围内 的信息资源无缝共享，实现路内路外信息资源的充分交换。以便在大量准确信息 资源累积的基础上，在数据仓库、g i s 等先进技术平台上，进行电子商务、客货运 营销、企业管理与决策等方面的数据挖掘，从而为铁路企业提供微观、宏观经营 战略等方面的决策支持服务。 铁路信息共享平台的建设是一个循序渐进的系统工程，涉及到众多的业务部 门，因此是分布式的、协调式的信息系统，对数据结构、数据模型、指标体系和 数据转换格式有统一要求，即标准化，规范化；抓紧建立铁路信息化标准体系， 使全路在设备规范、数据编码、网络球地址等方面做到统一，从源头上保证信息 资源共享。同时要充分得用现有的业务信息系统资源，搞好对即有信息资源的整 合；此外铁路信息的安全保密极为重要，需要在网络系统和信息资源方面采取有 效措施。 在随后实施新系统时，新系统必须按照规定的数据平台、数据接口进行建设， 并实现新系统与现有系统之间的集成，保持信息源的唯一性，消除可能存在的孤 岛隐患，提高运营效率，提高信息系统的综合效益。 第三章面向服务架构( s o a ) 的研究 3 1 面向服务架构( s o a ) 概述 3 1 1s o a 产生背景及解决的问题 g a r t n e rg r o u p 于1 9 9 6 年最早提出了面向服务构架侣e r v i c eo r i e n t e d a r c h i t e c t u r e ，s o a ) ，其最初的应用并不是为了企业系统，但是由于w e bs e r v i c e 的广泛应用，s o a 企业化应用的趋势明显加强。如何合理地把w e b 服务应用到各 类企业的r r 系统和商业流程之中、并给企业带来直接的经济效益，如何使企业r r 环境更灵活且更快地响应不断改变的业务需求，如何使异构系统和应用程序尽可 能无缝地进行通信，一直是备受国内外企业管理者高度关注的课题。面向服务架 构( s o a ，s e r v i c e - o r i e n t e da r c h i t e c t u r e ) 就是在此背景下出现的，s o a 被誉为下一 代w e b 服务的基础框架，目前已经成为计算机信息领域的一个新的发展方向。 s o a 采用了一种能将现有系统与新系统统一起来的描述模型。s o a 凭借一些 重要特点，如松散耦合、可灵活支持业务流程重构、广泛应用标准，使得s o a 更 适用于业务系统问的互操作和整合，使得企业可以按照模块化的方式来添加新服 务或更新现有服务，以解决新的业务需要，提供选择从而可以通过不同的渠道提 供服务，并可以把企业现有的或已有的应用作为服务，从而保护了现有的r r 基础 建设投资。但s o a 并不是什么场合都适用，主要应用场景包括：企业应用集成 ( e a i ) ，业务流程管理，多渠道服务，电子商务( b 2 b ) ，电子政务( 可以实现委 办局或部门间的信息共享和协同工作) 。连接各种用于自动化企业业务流程的运营 系统是最重要的s o a 应用。对于一个单个的应用系统s o a 并不一定是一个最好 的解决方案，但这些单个的应用系统可以成为s o a 中的一个重要的服务