罗翔

摘要：企业架构设计是数字铁路建设的基础。本文在对铁路运输和信息化现状的认识基础上，介绍了企业顶层设计的开放群组架构框架（TOGAF）模型，阐述了架构规划各阶段内容，分别说明了业务架构、应用架构和数据架构中的基线架构以及目标架构的规划方法，和技术架构的规划内容，并设计了总体架构规划路线图和数字铁路信息系统基本结构图。解决各架构层次中基线架构到目标架构的迁移路线，完成数字铁路顶层架构设计，以提升铁路的运输能力，加快数字铁路建设。

关键词：TOGAF；数字铁路；EA；架构设计

中图分类号：TP31 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）06（a）-0000-00

1引言

数字铁路规划研究的本质，是对铁路运输信息系统进行顶层设计，即企业架构（Enterprise Architecture）设计。加快数字铁路建设，消除信息化孤岛现象，充分开发利用信息资源，必须从企业架构设计入手，进行数字铁路规划、数字铁路企业架构规划与设计，避免信息化主线的缺乏，实现IT与业务的一致，促进铁路信息化发展方式的转变[1]。

企业信息化的目的，是为企业提供无边界信息流动能力，实现充分的信息共享，并在此基础上利用计算机的处理能力，实现自动化和智能化应用，提高生产效率和决策水平。企业架构设计是对企业信息化布局的战略性规划，是一门复杂的系统科学，需要系统的方法论支撑[2]。

2TOGAF简介

目前业界常见的企业架构设计方法有Zachman、TOGAF、FEAF、DoDAF等方法，其中国际开放群组（TOG）的开放群组架构框架（The Open Group Architecture Framework，简称TOGAF）具有通用开放、过程完备、参考信息丰富等优点，是目前最为开放、使用最多的规划方法论，是非专用领域企业架构设计的首选方法论。TOGAF从业务架构、应用架构、数据架构、技术架构四个角度来描述企业架构，提供了完整的架构开发方法（ADM），定义了详细的架构制品结构，并提供了大量可供参考的资料和最佳实践[3]。

TOGAF总体架构组成如图1所示：

图1 TOGAF总体架构

TOGAF继承了主流EA设计的理念，将企业架构分解为业务架构、应用架构、数据架构、技术架构四个部分。业务架构是对机构关键业务战略及其对业务功能和流程影响的表达，业务架构定义了机构行使职能的目的、如何行使职能以及机构部门内外的协作关系。应用架构对部门当前应用系统状态进行描述，并需要理清应用系统间的交互关系、应用与核心业务、管理对象的对应关系。数据架构描述了逻辑数据、物理数据资产及管理数据资产的结构，并建立关键信息流模型，描述业务事件的关键输入、输出信息，为应用架构提供数据支持。技术架构给出了实现应用架构与数据架构的技术途径[4]。

在TOGAF框架的基础上，将数字铁路总体架构规划分为6个阶段，如图2所示。

图2 架构规划阶段

其中各阶段规划内容为：

预备阶段：确认业务目标、驱动力和约束；界定被影响的组织范围和项目范围；描述企业组织结构，识别利益相关者、关注点和业务功能需求；确认企业架构治理和支持的框架，并对其架构开发和治理组织结构提出建议；选择和定制架构框架；识别架构原则，包含业务原则和架构原则；选择、确定并实现架构工具；简要描述企业的关键业务流程和业务能力改进要求，评估业务能力现状和接受业务转型的准备情况；识别业务转型风险和减缓活动；开发企业架构计划初稿，安排内部资源。

愿景阶段：在业务资料基础上，确认预备阶段准备的内容，形成架构愿景和架构工作说明书，并通过企业管理层评审。

业务架构阶段：在前期调研的基础上，详细描述基线业务架构和目标业务架构，分析两者的差距，并定义改进路线图。

信息系统架构阶段：可与业务架构交叉并行进行，包括数据架构和应用架构两方面的内容。

迁移规划阶段：提供实施路线图和实施计划。

需求管理阶段：贯穿于整个规划活动的始终，其目的是有效管理架构中产生的各项需求，保证最终产品与需求一致，每项需求都得到处理。

3架构设计技术路线

3.1业务架构

业务架构对应数字铁路优化业务组织流程的需求，把企业的业务战略转化为日常运作的渠道。业务战略决定业务架构，它包括业务的运营模式、流程体系、组织结构、地域分布等内容。业务架构需要分别描述基线架构（现状）和目标架构。

数字铁路的基线架构在现状分析报告中，从组织、职能/服务、流程、交互、信息等不同角度，对铁路运输的业务现状进行描述。包括：通过组织分解图描述组织结构现状，通过功能分解图、用例图描述组织功能，通过流程图描述关键业务过程，通过业务互动矩阵描述业务间的关联交互，通过业务服务/信息图描述业务涉及的主数据。

目标架构在业务架构规划报告中，包括对运输组织模式、组织机构的创新分析和目标架构定义两部分。创新分析运用价值链分析技术，分析铁路运输管理模式及信息化支撑手段，借鉴国内外先进管理理念，去除僵化继承的国铁方式；运用战略规划技术，对现有运输业务流程进行优化和再造，在无边界信息流的前提下，重新审视业务活动，去除因信息流通问题产生的额外活动，重新定义组织职责，重组或新建铁路运输各个专业信息系统，构建铁路智能运输系统，实现覆盖企业的数字铁路建设蓝图。

目标架构定义部分使用的工具与基线架构类似，通过组织分解图、功能分解图、用例图、流程图，描述优化后的组织结构、职责和关键业务流程；通过业务互动矩阵，描述优化后的业务活动关联；通过业务服务/信息图，描述目标系统中的业务服务和企业主数据的关联关系。

3.2信息系统架构

IT架构是指导IT投资和设计决策的IT框架，是建立企业信息系统的综合蓝图，包括数据架构、应用架构和技术架构三部分。数据架构定义了组织级数据的逻辑结构和物理结构，应用架构提供了企业所需应用系统的蓝图，技术架构描述了运行业务、数据、应用服务所需要的IT基础设施。数据架构、应用架构和技术架构同样需要从基线、目标两个角度进行描述，并通过两个架构的对比分析，找出差距，定义实现目标架构的路线图。

3.2.1应用架构

由于数字铁路可借鉴的国内外经验较多，目标相对比较明确，应用架构可采取目标优先的迭代方法，重点描述目标架构。但在次序上，考虑调研进度安排，仍先描述基线架构。

基线架构描述要根据调研了解铁路板块现有的信息系统，列出应用组合目录，并通过系统/组织矩阵，描述出应用系统和组织机构的对应关系；通过系统/功能矩阵，描述出应用系统的主要功能职责；通过接口目录，列出应用间现存的接口。

目标架构设计首先根据业务架构的功能分解图、用例图、流程图等输出，设计目标系统的流程/系统实现图、系统/功能矩阵、系统/组织矩阵，构建目标应用架构的基本结构（图3）。通过应用互动矩阵，描述出目标应用系统间的交互和依赖关系。通过接口目录，列出目标系统应包括的接口。

图3 应用基本结构

在已建立的目标应用基本结构的基础上，通过软件工程图（实现图）对应用进行分解，拆分成粗粒度的服务；通过软件分布图（部署图）描述应用系统在基础设施上的分布，建立应用和技术架构的关联。根据应用拆分的结果，形成应用规模和成本估算；根据应用对基础设施的依赖，形成对技术架构的基本需求。

对比基线架构和目标架构，通过差距分析，找出目标架构和基线架构的区别，提出升级、购买、研发方面的建议；对可升级软件，分析各铁路公司既有产品的特征，提出升级建议。通过应用迁移图，对上述分析结果进行描述。

3.2.2数据架构

根据基线业务架构的业务服务/信息图，了解既有系统的基本数据内容和处理过程，建立基线数据架构。

根据目标业务架构的业务服务/信息图，找出目标系统的主数据；根据业务互动矩阵和应用互动矩阵，找出主数据间的依赖、关联关系；通过流程图，建立主数据处理流程。在此基础上，建立系统/数据矩阵、类图（仅针对主数据）、类阶层图、数据散播图，描述目标数据架构。

对比基线数据架构和目标数据架构，通过差异分析，提出数据过渡方案，通过数据迁移图进行描述。

3.2.3技术架构

技术架构设计要根据应用架构和数据架构规划的结果，找出对基础设施的需求，通过基础设施目录进行描述，定义对基础设施规格、配置、质量属性、服务接口等的需求。进一步的技术架构规划工作，需要根据企业的技术路线、要求，共同开发完成。

技术架构通过提供技术服务和管理服务来保证应用功能的实现。技术架构定义了支持一种或多种应用所需要的中间件、技术服务和系统软件等等。技术架构包含执行架构、运维架构、开发架构、基础设施架构及安全技术五大体系。执行架构是指信息系统运行和部署的支撑环境，包括用户交互、应用逻辑、应用集成与信息共享4个方面。运维架构是指为维持信息系统运行所需的各种服务，包括运维安全管理、网络系统管理、业务连续性保障、服务管理、配置管理和物理环境管理以及相关的规章制度和管理流程等。开发架构是指支持信息系统开发所需的环境、工具和相关标准与规范。基础设施架构是指支撑应用系统运行的硬件、网络、系统软件以及相关安全性、可用性和性能等。安全技术包括执行架构中身份和访问管理、开发安全管理、运维安全管理和集成架构安全等方面。

4结语

企业架构规划是企业提高业务能力、实现发展战略的重要环节。数字铁路建设涉及内容较多，本文仅从总体架构规划方面进行了深入研究，将TOGAF方法应用到数字铁路的EA设计中来，提出了业务架构及信息系统架构设计的技术路线，为数字铁路建设的顶层设计提供了方法支持。

参考文献：

[1]刘忠东，张千. 基于SOA的铁路信息化架构研究[J]. 铁路计算机应用，2014，11：20-23.

[2]彭川. 关于企业信息化顶层设计的研究与思考[J]. 中国管理信息化，2014，10：40-42.

[3] The Open Group.TOGAF Version 9：The Open Group Architecture Frame-work[M].Apr， 2009.

[4]李爽爽，沈潋，韩懿. 基于TOGAF的交通运输数据中心总体架构设计研究[J]. 上海船舶运输科学研究所学报，2012，02：30-33.