姚乐:智慧城市的顶层设计探索

2015-06-24 19:06 来源:国脉物联网
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  SOA已成为我国各行业及区域信息化建设中打破信息孤岛、实现业务协同的有效方式。为了促进国际、国内SOA标准工作的有效推进,促进SOA标准成果在我国产业及行业信息化的应用推广,6月27日,“第五届中国SOA标准和应用研讨会”在北京新世纪日航饭店世纪厅举行。

  北京大学信息化与信息管理研究中心秘书长姚乐先生在研讨会上做了《智慧城市的顶层设计探索》的主题演讲,以下为演讲实录:

  尊敬的各位领导、各位专家,大家中午好!我知道现在是吃午饭的时间,我会很快过一下内容。

  今天很多专家都提到了顶层设计问题,今天我给大家汇报的题目也是智慧城市的顶层设计探索。只能用“探索”这个词,为什么?因为确实是在探索的过程。我介绍的部分包括:什么是智慧城市;智慧城市体系架构;基于EA的智慧城市顶层设计。

北京大学信息化与信息管理研究中心秘书长 姚乐

  对智慧城市的理解是这样的。现在的城市有什么问题,未来城市应该是怎样的。从现在城市角度来讲,刚刚很多人讲了是以部门为中心的,是条块分割的。分散管控、反映迟钝、盲目决策等等一系列的问题。我们希望通过技术进步,包括云计算、物联网、移动互联网等等技术应用,希望未来城市是以公众为中心,而不是以部门为中心的,它是单一的政府,它是统一管控、快速反映、智能决策的政府。像咱们讲的天人合一,人能快速反映、自动做出决策,是由于大脑发达,那智慧城市,也希望通过网络快速感知、反映,通过云中心做出快速反映。智慧城市寄托了人们对于未来城市发展方向的憧憬。

  这里有一个简单的定义。智慧城市是指在现代信息与通信技术的支持下,通过更加透彻的感知、更加广泛的连接和更加深入的计算,使得整个城市的运营和发展更加智能化,从而达到使市民更加幸福,企业更加繁荣,社会更加和谐的城市形态。智慧城市是城市信息化的远景目标。它是一个没有终点的进程。跟信息化一样。

  智慧城市本身是信息化当中的一个领域。它面临的问题跟我们信息化过程当中面临的问题是一样的。比如大量重复建设、浪费,大量信息孤岛和烟囱。大量的推倒重来和失败,大量投资黑洞和陷阱。没有革命的理论就没有革命的实践!我想信息化这个事一定要有相应理论指导,这个也来源于实践。智慧城市建设需要总体架构和顶层设计。我这里提一个方法,利用体系架构方法进行智慧城市的顶层设计。

  什么是体系架构?任何事情有它的架构,盖房屋、造汽车有各自的架构。这些都是我们对于架构的认识。我们对任何事物架构认识的水平决定了我们对于它利用的水平。

  体系架构(EA)指一个组织单元的业务、应用、数据及技术基础设施等之间的关系,包括基线的、目标的及过渡的动态关系描述。它有什么作用呢?有了体系架构,可以使我们对信息化相关的任何事情都有一个更加整体性的视图与思考。还有它将复杂的问题简单化。将复杂的整体划分成一个个小的逻辑块来分别处理。把业务、数据、技术等等分成块,把复杂的问题简单化。还有就是将高层的战略、原则与指导转换成单个系统设计与设计需求;政府有自己的战略、使命,这些东西怎么约束下面项目需求,需要进行分解对于项目进行约束。比如说有没有违背相关原则等等。还有将单个的IT需求与高层的驱动力与约束相匹配。我们每个需求的提出不是有需求就做什么,而是每个需求要受到上面的约束。

  体系架构会有很多框架,框架就代表一种方法,作为一种框架一般定义了模型的结构、通用词汇以及开发方法和怎么做架构。使用成熟的体系架构与方法,可以重用业界的最佳实践,从而快速地开发智慧城市的体系架构。

  架构发展历程我就不说的。我们简单看几个:比如zachman这个框架(PPT),就是一大堆人访问一大堆功能,一大堆功能访问着一大堆数据,这里面涉及到什么时间、什么地点和为什么要做这件事六个要素。zachman框架里有几个核心要素。第一它是关于体系架构本质内容,本身的重点不在于方法论。在信息化建设中一定要考虑如何“以不变应万变”,所以它有原子件和复合件的概念。跟SOA是不谋而合的。建系统只是考虑复合件但是没有考虑原子件,那么这个复合件是不可重用的。建复合件的时候,如果考虑它的原子件是什么,这个原子件才有重用的价值。如果只是按照需求建系统,而不考虑架构,这样系统会无限增多。大家也都有这样的体会,信息化到一定程度,就发现不能只按照需求建系统,一定要考虑架构。因为需求是无限的,需求会不断的增加,我们这样建会有大量的重复、冗余。越复杂的越是变化的,越需要架构支持。这是zachman的核心思想。

  TOGAF也是一个框架,可以作为开放架构。它有ADM开发方法,有10个轮子。还有内容框架,有了方法和流程,那么架构内容是什么样?也有很多参考内容。(PPT)还有两个很重要的参考模型。还有方法中的方法,每个领域架构怎么做,方法中间还有方法,就是ADM指南与技巧。还有架构能力框架等方面的介绍。

  TOGAF的ADM是一个完整的EA开发流程,可以作为自上而下的IT规划方法,也可以作为自下而上的企业级需求管理方法。ADM中间就是需求管理,从驱动力到架构的开发和实施治理,中间是需求管理。架构内容框架只是作为架构开发内容的参考,而不要作为输出成果的标准。这是我个人的体会。TOGAF内容框架不能作为标准,不是说一定把这些东西全部做出来,只是根据需要作为参考。TOGAF参考模型和连续序列为架构资产的分类、存储和利用提供了很好的指导。

  我们再看一下FEA,这是美国联邦政府在用的。最初他们做的是FEAF,后来在美国政府基本没有推开,因为他们每个部门都有自己的框架。2001年2003年美国推出了顶层设计,就是FEA参考模型。还有分块架构方法,有顶层东西把复杂问题简单化,一个一个分块。还有联邦过渡框架,这是什么东西呢?因为有很多东西需要大家共享、协同或合作,它分析出来需要大家共同协作的东西放在联邦过渡框架里面,会随时发布。每一个部门在做它的EA,一定要把联邦过渡框架里面的内容整合到其中。还有EA评估框架,评估使用状况、完整性、使用效果等等。还有联邦SOA,怎么做好SOA这个事情?也是面向服务的。国内很多做SOA的也有体会,最难的就是什么东西重用,粒度怎么划分。如果没有面向服务的企业架构,我们是用了SOA的软件,用了这些东西,理论上是可以重用,但到底怎么重用,如果没有上面的指导下面是空的。所以整个架构设计要能指导下面面向服务的基础设施。

  FEA核心要素有几个方面,比如说FEA参考模型是核心,相当于美国联邦政府电子政务的顶层设计,目的是作为投资立项的依据,发现合作、重用和共享的机会。EA评估框架和过渡框架是美国联邦政府通过EA来保证IT项目与各机构战略及跨机构战略的匹配。分块架构方法论作为一个分块架构标准开发方法,它为解决方案的开发提供了最直接的指导。

  (PPT)这是我们提出的信息化体系架构框架(IEAF)。从流程的架构准备、架构目标、架构定义、架构使用、架构维护,每个流程都有相关的使用技巧。还有交付物是什么东西。这是国家社科基金在支持我们做的。

  我们怎么使用EA框架来开发城市EA?根据我个人理解做了一个简单的分析。如果城市级,使用的框架可以是FEA,因为核心交付物是顶层参考模型,可以帮你分析什么东西应该重用、共享等等。如果是部门级,比如说工商局、税务局,TOGAF、DoDAF两个框架是更合适一些,因为它的核心交付物就是企业及分块架构,主要是解决IT需求与战略及使命匹配的问题。比如我的部门战略、使命是什么等等,数据到应用,它们之间的匹配关系。如果是项目级后系统级,zachman比较合适。特别是供应商要考虑的。它主要是解决方案架构,解决构件重用问题。当然不完全是这样,但我觉得侧重点可以这么考虑。

  再看基于EA的智慧城市顶层设计。顶层设计的作用是什么?为什么要有顶层设计?它的作用,根据我的理解,首先是可以做好IT需求管理。很多地方、部门单位信息化建设都走过类似的阶段,刚开始是大家都面临需求不足,到一定时候就IT需求过剩,这个时候最重要的是需求管控。怎么做好IT需求管理?没有依据怎么审批项目?项目该不该批?就没有审核依据。还有就是指导IT预算与项目审批。很多部门作为城市级,你想统一管控,依据是什么?没有依据就只能拍脑袋。还有一个是指导重大IT项目建设。比如说做共享平台、云计算平台。我想这些是我们做顶层设计的主要驱动力。

  IT需求管理我们看这个图(PPT)。这四张图反映的是什么的?他从做这个事情,到这个事情不应该做,但他还在做。这也是我们平时所遇到的问题。还有这张图(PPT)“盲人摸象”,我们每个做项目的人都是盲人摸象,只是看到了整体的一部分。中国古训是“不谋万世者,不足以谋一时;不谋全局者,不足以谋一域。”讲的也这样的道理。我们的需求是多变的,我们需要更加全面、长远的来看待,怎么来验证这些需求。

  (PPT)这个图大家也很熟悉,不同人对需求的不同认识。大家都是不一致的。

  还有是IT能力与业务需求的不匹配。我们的战略业务是什么?我们构建的能力是什么?这些都没有一个清晰的匹配。我们对需求有很多的假设和误解。我们误认为某个人能把需求做好,我们误认为只有一套需求,我们误认为需求定义问题及其解决方案等等。那么需求正确理解是什么?需求是动态变化的,不是一成不变的。智慧城市需求一定是会发生变化的。真实的需求需要再一个完整的体系架构中验证。什么是真实的需求?不是提出需求的人就拿来作为验证标准。企业级需求不等于系统级需求,更不等于软件级需求。需求有来自于自上而下的规划,也有来自自下而上的要求,但都必须得到体系架构的审核。企业级需求管理的方法就是体系架构方法。

  (PPT)比如用TOGAF做自上而下的需求。用TOGAF进行IT战略规划。从IT使命与愿景;IT目标与目的、IT发起项目、IT行动计划,对实施项目的控制到根据环境变化的变更。整个是通过两个一致性,项目跟架构的一致,架构跟变化需求保持一致,通过两个一致性来保证IT业务匹配需求。

  我们再看一下自下而上的需求。除了战略规划里面,大家知道需求不是规划了,一般规划都是宏观层面的,例如“十二五”规划。但是我们的需求是随时改变的,这些需求不是规划好了就不处理这些需求。例如,这是美国HHS(健康与人类服务部)相当于我们的卫生部。这个部门利用快速分块的方法,它有自己的EA,当新需求来了之后,用快速分块方法来快速定义需求和解决方案。美国法案颁布也会牵扯到很多改变,比如哪些东西要向公众公布,这是一个非常开放透明的做法。这是2009年的例子,2009年颁布了《美国复苏与再投资法案》。这个时候它不可能像我们这样,一个法令变化,整个系统又重新开发。这是2009年的例子,通过这个方法来做,横向纵向进行分析,哪些数据可以直接出来,哪些需要做修改等等,马上就分析出来。

  下面我们讲讲怎么指导IT预算与项目审批。FEA的例子(PPT)。这里有五个参考模型:绩效参考模型、业务参考模型、服务构建参考模型、技术参考模型、数据参考模型。看看绩效参考模型的使用,举个例子,比如国土安全部要建一个边境检测系统。过去通过边境要花两个小时,现在是需要半个小时。这个带来了怎样的客户结果?过去客户满意度大概是80%,现在是达到了90%、甚至98%。当然还有使命、业务的结果,比如说每年通过边境进入到美国枪支拥有量减少多少、犯罪率减少多少,你的使命就是保护美国本土安全。所以一方面有客户结果,一方面有使命和业务结果。

  还有一个是指导重大IT项目建设。例如做云计算平台,到底要做什么样的平台?IaaS,可以做个基础。作为平台来讲,是做共同系统平台。还有一个是行业平台,例如医疗、制造业、政府的。第四层是组织特定的。我们的PaaS就要考虑这些层次怎么划分,到底支持什么。

  最后我画了这样一张云计算生态链图(PPT)。从芯片到服务,整个里面涉及到哪些层级我们用EA的方法论。比如说SaaS跟DaaS做的分离。我们为什么做这个分离呢?在云计算平台下这两个是分离的趋势。在云计算平台下,这里面是要产生分离的。为什么呢?现在部署在云端,好多中小企业的SaaS服务不敢用,如果说数据是存在有资质认证的大企业,这是可以用的。过去很多企业要讲标准化,我们做了很多数据标准的工作。但是每个企业都是根据自己来做的,都是自己的标准。现在云计算平台给了这样一个机会,大家可以共用数据标准。还有我们也考虑过国际分工的问题。云计算平台现在外资不允许在中国运营,因为涉及到很多问题,如数据主权和安全问题。我在想国外厂商SaaS跟国内DaaS结合,国外厂商只提供软件服务,我想从国际分工来讲也是一个解决思路。

  最后提两点建议:利用EA与SOA做好智慧城市顶层设计。这个对下一步智慧城市建设是非常有利的。另外一个是利用顶层设计,开展基于云计算平台的智慧城市建设。有了这些顶层设计的东西,才能真正开展好我们的建设。借用工信部杨学山副部长在第六届中国电子政务高峰论坛所讲的话,讲到电子政务及发展模式的转变,一个转变是技术架构上走向云模式。从业务角度就是要回归到政府履行职责的本质而不是部门分工。过去信息化建设都是按部门分工做的。大家看到我们要处理为民服务的东西等等都是跨部门的。最后一个是信息资源开发利用走向大数据模式。我们的智慧城市建设要考虑这种新的模式转变。谢谢大家!

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