鐵路貨運(yùn)綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究

1、鐵路貨運(yùn)綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究摘要：針對(duì)目前鐵路貨運(yùn)生產(chǎn)系統(tǒng)存在的建設(shè)分散、數(shù)據(jù)共享困難等問題，利用微服務(wù)、統(tǒng)一PaaS平臺(tái)、雙活架構(gòu)等技術(shù)，對(duì)既有系統(tǒng)進(jìn)行重構(gòu)再造，建設(shè)鐵路貨運(yùn)綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了一線生產(chǎn)與多級(jí)管理的集中統(tǒng)一。并結(jié)合鐵路貨運(yùn)信息化建設(shè)實(shí)際，對(duì)貨運(yùn)信息系統(tǒng)整合集成涉及的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究，對(duì)后續(xù)實(shí)施策略提出了建議。關(guān)鍵詞：微服務(wù)；統(tǒng)一PaaS平臺(tái)；雙活中心；實(shí)施策略鐵路貨運(yùn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)是鐵路貨物運(yùn)輸?shù)闹匾ぞ?，?jīng)過20多年建設(shè)，目前，已建立覆蓋生產(chǎn)作業(yè)各環(huán)節(jié)的信息系統(tǒng)，包括電商系統(tǒng)、貨票系統(tǒng)和貨運(yùn)站系統(tǒng)等。既有貨運(yùn)生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)存在建設(shè)分散、數(shù)據(jù)共享度低、字典不統(tǒng)一和用

2、戶體驗(yàn)較差等問題。按照鐵路信息化總體規(guī)劃1要求，需要構(gòu)建新一代鐵路貨運(yùn)綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)，利用新架構(gòu)、新技術(shù)重構(gòu)再造既有系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)作業(yè)管理信息化的長(zhǎng)足進(jìn)步，為鐵路開展對(duì)外服務(wù)、提升精細(xì)化管理水平提供業(yè)務(wù)支撐與數(shù)據(jù)支撐。1設(shè)計(jì)原則按照鐵路信息化總體規(guī)劃要求，對(duì)貨運(yùn)生產(chǎn)相關(guān)信息系統(tǒng)進(jìn)行融合與集成，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)運(yùn)營(yíng)服務(wù)模式創(chuàng)新，打破各業(yè)務(wù)板塊之間的信息壁壘，優(yōu)化再造當(dāng)前鐵路各個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用系統(tǒng)?；谝陨弦螅ㄟ^對(duì)既有生產(chǎn)業(yè)務(wù)系統(tǒng)融合再造，形成以一線生產(chǎn)作業(yè)為主體，以鐵路局集團(tuán)公司（簡(jiǎn)稱：鐵路局）、中國(guó)國(guó)家鐵路集團(tuán)有限公司（簡(jiǎn)稱：國(guó)鐵集團(tuán)）管理決策為輔助的綜合貨運(yùn)生產(chǎn)管理系統(tǒng)，以作業(yè)流、信息流的全線貫

3、通為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)“重塑貨運(yùn)對(duì)外形象，再造貨運(yùn)信息系統(tǒng)”目標(biāo)。整體設(shè)計(jì)滿足“四大”原則。（1）大整合：與貨運(yùn)所有相關(guān)信息系統(tǒng)均納入該系統(tǒng)功能整合范圍，實(shí)現(xiàn)大整合，并不斷努力。（2）大集中：依托中國(guó)鐵路主數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)系統(tǒng)部署與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的大集中，充分發(fā)掘數(shù)據(jù)價(jià)值。（3）大平臺(tái)：打造對(duì)外服務(wù)大平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)貨運(yùn)與鐵路外部系統(tǒng)、與市場(chǎng)客戶、與社會(huì)的互聯(lián)互通。（4）大服務(wù)：服務(wù)一線崗位、服務(wù)站段鐵路局、服務(wù)外部企業(yè)和服務(wù)社會(huì)，以信息服務(wù)帶動(dòng)經(jīng)營(yíng)效益，實(shí)現(xiàn)多方互贏。在技術(shù)設(shè)計(jì)上，除了滿足業(yè)務(wù)功能需求，兼顧以下方面：（1）數(shù)字化轉(zhuǎn)型，引入敏捷開發(fā)、構(gòu)建方法，增效率、降成本；（2）提高系統(tǒng)的客戶體驗(yàn)，提高開發(fā)和

4、運(yùn)維效率；（3）利用平臺(tái)自動(dòng)化能力，構(gòu)建微服務(wù)、云原生和持續(xù)交付的業(yè)務(wù)應(yīng)用；（4）通過微服務(wù)和云原生架構(gòu)，避免和擺脫業(yè)務(wù)單體應(yīng)用的強(qiáng)依賴關(guān)系，提高系統(tǒng)整體的可靠性、可擴(kuò)展性；（5）用成熟的新技術(shù)，持續(xù)保持系統(tǒng)的領(lǐng)先性2。2系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)2.1總體架構(gòu)設(shè)計(jì)。生產(chǎn)部分以貨運(yùn)站（貨運(yùn)中心）為應(yīng)用單元，以業(yè)務(wù)辦理及生產(chǎn)作業(yè)為依據(jù)，圍繞貨運(yùn)票據(jù)電子化，進(jìn)行子系統(tǒng)拆分，管理部分以鐵路局站段業(yè)務(wù)處室、國(guó)鐵集團(tuán)各處室職能管理范圍為依據(jù)，以數(shù)據(jù)分析、決策支持為核心，進(jìn)行專業(yè)化管理3。2.2應(yīng)用架構(gòu)設(shè)計(jì)。以“平臺(tái)+組件”架構(gòu)進(jìn)行開發(fā)，形成可靈活組織、靈活集成的應(yīng)用架構(gòu)，即新一代開放能力共享架構(gòu)4。（1）共享基礎(chǔ)平臺(tái)

5、?；谠乒芷脚_(tái)、彈性計(jì)算、分布式數(shù)據(jù)、分布式中間件等，構(gòu)建共享基礎(chǔ)平臺(tái)，為上層共享能力中心提供基礎(chǔ)資源支撐。（2）共享數(shù)據(jù)中心。以貨運(yùn)核心作業(yè)數(shù)據(jù)及分析數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，構(gòu)建共享數(shù)據(jù)中心，支撐核心生產(chǎn)業(yè)務(wù)。（3）共享服務(wù)中心。業(yè)務(wù)建模，抽取業(yè)務(wù)核心能力，構(gòu)建共享服務(wù)中心，形成一線業(yè)務(wù)的服務(wù)支撐2。（4）貨運(yùn)核心生產(chǎn)業(yè)務(wù)?；诠蚕頂?shù)據(jù)中心和共享服務(wù)中心，依托貨運(yùn)積累業(yè)務(wù)管理經(jīng)驗(yàn)，業(yè)務(wù)流程的組織及搭建，降低試錯(cuò)風(fēng)險(xiǎn)，提升上線能力。2.3數(shù)據(jù)架構(gòu)設(shè)計(jì)。采用中國(guó)鐵路主數(shù)據(jù)中心集中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，采用邏輯拆分的架構(gòu)。數(shù)據(jù)架構(gòu)。（1）生產(chǎn)數(shù)據(jù)采集區(qū)。生產(chǎn)庫滿足生產(chǎn)作業(yè)、市場(chǎng)經(jīng)營(yíng)、設(shè)備資源各子系統(tǒng)的日常運(yùn)行。輕量化數(shù)據(jù)

6、資源，根據(jù)實(shí)際需要建立多個(gè)業(yè)務(wù)主題。（2）統(tǒng)計(jì)分析區(qū)。生產(chǎn)庫同步復(fù)制至管理庫，管理庫主要滿足報(bào)表臺(tái)賬和統(tǒng)計(jì)分析功能。（3）戰(zhàn)略決策區(qū)。管理庫通過ETL等工具，進(jìn)入大數(shù)據(jù)倉庫，進(jìn)行戰(zhàn)略分析決策的生成。（4）數(shù)據(jù)共享區(qū)。為了方便各鐵路局的經(jīng)營(yíng)數(shù)據(jù)分析，每日把生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)結(jié)果數(shù)據(jù)定時(shí)同步至各鐵路局共享庫。同時(shí)，把貨運(yùn)相關(guān)數(shù)據(jù)同步至共享庫，便于收入、審計(jì)和清算等部門使用。2.4雙活及分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)。系統(tǒng)包括應(yīng)用集中和數(shù)據(jù)集中，為了盡可能地提升系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，采用雙活架構(gòu)及分布式部署架構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，規(guī)避單點(diǎn)故障5.2.5技術(shù)架構(gòu)設(shè)計(jì)（1）鐵路貨運(yùn)綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)圍繞微服務(wù)治理體系，依托分布式消息服務(wù)、分布式應(yīng)用部

7、署、數(shù)據(jù)庫集群等中間件，打造“強(qiáng)平臺(tái)，富組件”的集成架構(gòu)應(yīng)用；（2）基于統(tǒng)一PaaS平臺(tái)打造流水線式的DevOps環(huán)境，支撐團(tuán)隊(duì)規(guī)模化開發(fā)，提高軟件研發(fā)效率6；（3）利用SpringBoot、SpringCloud微服務(wù)架構(gòu)體系形成統(tǒng)一應(yīng)用開發(fā)框架，定義標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)測(cè)試規(guī)范、版本管理規(guī)范；（4）構(gòu)建自動(dòng)化測(cè)試的持續(xù)集成環(huán)境7。整體技術(shù)架構(gòu)，如圖5所示。3關(guān)鍵技術(shù)3.1系統(tǒng)整合集成技術(shù)。通過重構(gòu)既有業(yè)務(wù)系統(tǒng)，以技術(shù)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)業(yè)務(wù)流程再造的方式，以中國(guó)鐵路主數(shù)據(jù)中心建設(shè)為基礎(chǔ)，構(gòu)建以開發(fā)能力共享架構(gòu)為基礎(chǔ)的新一代鐵路貨運(yùn)綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)貨運(yùn)作業(yè)系統(tǒng)的重構(gòu)再造，一級(jí)部署多級(jí)應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)鐵路IT資產(chǎn)

8、與數(shù)據(jù)資產(chǎn)的雙提升和貨運(yùn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)大集中，為后續(xù)的延伸服務(wù)奠定業(yè)務(wù)基礎(chǔ)與數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。3.2微服務(wù)架構(gòu)。鐵路貨運(yùn)綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)基于SpringBoot、SpringCloud框架構(gòu)建基礎(chǔ)服務(wù)微服務(wù)、核心業(yè)務(wù)處理微服務(wù)，為展現(xiàn)層多端應(yīng)用提供全面、可靠的服務(wù)支撐。運(yùn)用領(lǐng)域驅(qū)動(dòng)模型（DDD），引入EventSourcing事件源和CQRS讀寫責(zé)任分離，分庫分表進(jìn)行系統(tǒng)詳細(xì)設(shè)計(jì)和微服務(wù)設(shè)計(jì)。把業(yè)務(wù)歸類、拆分，將各業(yè)務(wù)模塊發(fā)布為微服務(wù)；將各業(yè)務(wù)模塊的資源以業(yè)務(wù)能力的形式組織起來，通過微服務(wù)開發(fā)框架對(duì)這些業(yè)務(wù)能力進(jìn)行封裝，形成易于共享的服務(wù)，實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)能力粒度上的重用、組裝、維護(hù)和管理。采用分布式服務(wù)框架組件進(jìn)

9、行業(yè)務(wù)能力的搭建和管理，通過統(tǒng)一方式發(fā)布、調(diào)用服務(wù)，支持服務(wù)容量線性擴(kuò)展，服務(wù)可根據(jù)部署需求自動(dòng)上下線，提供接口級(jí)、方法級(jí)、參數(shù)級(jí)的服務(wù)路由、服務(wù)歸組、服務(wù)限流和安全控制追蹤等服務(wù)治理能力。3.3統(tǒng)一PaaS平臺(tái)系統(tǒng)。通過統(tǒng)一的PaaS平臺(tái)構(gòu)建應(yīng)用程序開發(fā)、運(yùn)行環(huán)境。提供PaaS平臺(tái)用戶安全認(rèn)證、多租戶管理、自動(dòng)化安全補(bǔ)丁升級(jí)、安全傳輸?shù)绕脚_(tái)安全相關(guān)能力。提供分布式服務(wù)管理、分布式消息隊(duì)列、分布式業(yè)務(wù)監(jiān)控、分布式緩存和事務(wù)、分布式數(shù)據(jù)庫、平臺(tái)健康監(jiān)控、應(yīng)用性能監(jiān)控、日志聚合等功能，為整個(gè)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定運(yùn)行提供有力的技術(shù)平臺(tái)支撐8。3.4軟件研發(fā)和運(yùn)維全生命周期管理系統(tǒng)。構(gòu)建完善的研發(fā)和運(yùn)維全生

10、命周期管理機(jī)制，包括業(yè)務(wù)需求提交、協(xié)同研發(fā)、代碼倉庫、持續(xù)集成、持續(xù)交付、性能測(cè)試、灰度發(fā)布及日志追蹤等，建立完整的軟件運(yùn)維團(tuán)隊(duì),實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)化開發(fā)、測(cè)試和交付9。通過PaaS平臺(tái)提供一鍵式應(yīng)用部署、彈性伸縮、監(jiān)控等交付和運(yùn)維能力。4實(shí)施策略建議系統(tǒng)的建設(shè)是一個(gè)錯(cuò)綜復(fù)雜、交互迭代的過程，本著“先核心后外圍，快速迭代”原則，分為兩階段實(shí)施。第1階段：以貨運(yùn)票據(jù)電子化生產(chǎn)作業(yè)為主線，重構(gòu)既有生產(chǎn)作業(yè)相關(guān)系統(tǒng)。（1）設(shè)計(jì)統(tǒng)一研發(fā)平臺(tái)。以“平臺(tái)+組件”模塊化開發(fā)為目標(biāo)，結(jié)合目前企業(yè)研發(fā)主流技術(shù)，結(jié)合鐵路貨運(yùn)既有系統(tǒng)的研發(fā)實(shí)際，制定研發(fā)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)范，編寫示例代碼，組織集中技術(shù)培訓(xùn)，整體提升各項(xiàng)目組開發(fā)水平

11、。（2）內(nèi)部生產(chǎn)作業(yè)相關(guān)系統(tǒng)集成。以生產(chǎn)作業(yè)為主線，梳理電商系統(tǒng)、貨運(yùn)站系統(tǒng)、集裝箱系統(tǒng)、零散平臺(tái)、集裝化用具系統(tǒng)、貨票系統(tǒng)自身功能及對(duì)外服務(wù)和數(shù)據(jù)共享內(nèi)容，本著不改變或少改變既有操作方式，業(yè)務(wù)代碼盡量復(fù)用的原則，重構(gòu)既有系統(tǒng)，形成統(tǒng)一登錄、統(tǒng)一基礎(chǔ)字典維護(hù)、統(tǒng)一用戶操作方式的一體化貨運(yùn)生產(chǎn)作業(yè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)貨運(yùn)外勤手持機(jī)原型，涵蓋外勤作業(yè)各個(gè)環(huán)節(jié)，并基于上述原型進(jìn)行開發(fā)實(shí)現(xiàn)。（3）統(tǒng)計(jì)分析集成。梳理國(guó)鐵集團(tuán)、鐵路局、站段各級(jí)業(yè)務(wù)管理部門所需的管理統(tǒng)計(jì)報(bào)表，形成基礎(chǔ)臺(tái)賬報(bào)表、統(tǒng)計(jì)分析兩大塊管理統(tǒng)計(jì)功能來支撐各級(jí)管理需求。（4）周邊系統(tǒng)改造。針對(duì)集中式部署的貨運(yùn)整合系統(tǒng)建設(shè)實(shí)際，梳理同外部系統(tǒng)關(guān)系，

12、并同步解決。整合的系統(tǒng)包括現(xiàn)車系統(tǒng)、集成平臺(tái)、十八點(diǎn)系統(tǒng)、貨運(yùn)精密、收入系統(tǒng)和審計(jì)系統(tǒng)等。第2階段：重構(gòu)集成其余系統(tǒng)，針對(duì)第一階段的研發(fā)經(jīng)驗(yàn)，其余貨運(yùn)相關(guān)系統(tǒng)進(jìn)行集成，含保價(jià)、接取送達(dá)、危險(xiǎn)品、貨檢、計(jì)量、貨運(yùn)資源、運(yùn)到時(shí)限和施封鎖等。5結(jié)束語本文針對(duì)鐵路貨運(yùn)綜合生產(chǎn)管理系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述，對(duì)后續(xù)的實(shí)施策略提出了針對(duì)性建議。由于該系統(tǒng)的建設(shè)是一項(xiàng)綜合性工程，僅從整體上完成的設(shè)計(jì)還不能落地實(shí)施，后續(xù)要綜合考慮既有系統(tǒng)的應(yīng)用范圍、研發(fā)團(tuán)隊(duì)能力、整體投資估算等一系列因素，進(jìn)一步研究其實(shí)施策略。參考文獻(xiàn)1中國(guó)鐵路總公司.鐵路信息化總體規(guī)劃：鐵總信息2017152號(hào)Z.北京：中國(guó)鐵路總公司，2017.2中國(guó)鐵路總公司.鐵路技術(shù)管理規(guī)程M.北京：中國(guó)鐵道出版社，2014：38-40.3鐘華.企業(yè)IT架構(gòu)轉(zhuǎn)型之道：阿里巴巴中臺(tái)戰(zhàn)略思想與架構(gòu)實(shí)戰(zhàn)M.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2017：58-59.4翟永超.SpringCloud微服務(wù)實(shí)戰(zhàn)M.北京：電子工業(yè)出版社，2017：19-21.5蘇莉，胡漢鋒.鐵路信息化工作管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)J.鐵路計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2018，27（3）：24-25.