劉　嬋，譚章祿

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，北京 100083)

基于共享-互操作指數(shù)的煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)范圍研究

劉嬋，譚章祿

(中國礦業(yè)大學(xué)(北京)，北京 100083)

摘要：本文針對煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)過程中，信息化標(biāo)準(zhǔn)的范圍確定問題開展研究，結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)經(jīng)濟學(xué)的理念，提出了一種通過建立共享-互操作指數(shù)來確定煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)范圍的方法。首先，本文參考OSI模型，構(gòu)建了包括感知控制層、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層、信息資源層、應(yīng)用系統(tǒng)層的煤炭企業(yè)信息化四層模型，以此為基礎(chǔ)，確定了煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的邊界；其次，通過分析煤炭企業(yè)信息資源的共享性和互操作性，建立了共享-互操作指數(shù)，以此為依據(jù)，提出了一種基于共享-互操作指數(shù)的煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)范圍的確定方法，并通過舉例分析說明如何運用共享-互操作指數(shù)來判斷煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的范圍,為煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)范圍的確定提供一種可供借鑒的方法。

關(guān)鍵詞：煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn);信息化標(biāo)準(zhǔn)范圍;共享-互操作指數(shù)

近來，煤炭企業(yè)信息化建設(shè)中的“數(shù)據(jù)孤島”問題已逐漸引起重視，信息化標(biāo)準(zhǔn)作為解決“數(shù)據(jù)孤島”的有效途徑，日益被提上建設(shè)日程。但是，在建設(shè)煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的過程中，標(biāo)準(zhǔn)化的程度應(yīng)當(dāng)如何選擇，是否對信息化所涉及的所有方面都應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化？李春田在《標(biāo)準(zhǔn)化概論》中強調(diào)，標(biāo)準(zhǔn)化要秉承適度的原則，過度標(biāo)準(zhǔn)化就喪失了事物發(fā)展的多樣性，而標(biāo)準(zhǔn)化不足又會使事物發(fā)展處于無序的狀態(tài)。[1-2]基于此觀點，對于煤炭企業(yè)信息化建設(shè)，究竟什么應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化，什么不應(yīng)當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)化，信息化標(biāo)準(zhǔn)的范圍應(yīng)當(dāng)如何確定，就成為建設(shè)煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)急需解決的問題。本文通過建立煤炭企業(yè)信息化模型，確定煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的邊界，在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建共享-互操作指數(shù)，為確定煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的范圍提供可供借鑒的方法。

1煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)邊界確定

確定煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的范圍，首先應(yīng)當(dāng)知道煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的邊界，本文以國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出的開放式互聯(lián)系統(tǒng)參考模型為基礎(chǔ)和依據(jù)，建立煤炭企業(yè)信息化模型分析信息化模型中各層次的內(nèi)容及其相互關(guān)系，以此來確定煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的邊界。

OSI參考模型(Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM)，是由國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO提出的一個網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)互連模型。其目的是為解決不同廠商、不同結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品互連時遇到的不兼容問題。OSI包含七個層次：應(yīng)用層、表示層、會話層、傳輸層、網(wǎng)絡(luò)層、數(shù)據(jù)鏈路層、物理層。此模型的優(yōu)點是將服務(wù)、接口和協(xié)議分開，模型各層之間的獨立性很強，能夠減輕異種網(wǎng)絡(luò)互連時問題的復(fù)雜程度，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障時，可迅速定位于故障所處層次，以便于查找和糾錯；同時，模型各層分別定義標(biāo)準(zhǔn)接口，使處于同一層次的不同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備能夠?qū)崿F(xiàn)互操作。

依據(jù)OSI七層模型的特點，本文結(jié)合煤炭行業(yè)信息化建設(shè)的特點以及建設(shè)趨勢，提出煤炭企業(yè)信息化模型，以此作為煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)范圍的確定依據(jù)。

如圖1所示，此模型分為感知控制層、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層、信息資源層和應(yīng)用系統(tǒng)層四層，四個層次中，感知控制層是基礎(chǔ)，各類感知設(shè)備采集煤礦生產(chǎn)運作、安全管理中的各類信息，通過感知網(wǎng)絡(luò)匯聚到網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層；網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層是保證，通過三網(wǎng)合一，將電視網(wǎng)、數(shù)據(jù)網(wǎng)和電信網(wǎng)三網(wǎng)高層應(yīng)用業(yè)務(wù)融合，實現(xiàn)各種數(shù)字、視頻、音頻、圖像等信號的高效傳輸；信息資源層是整個企業(yè)的知識庫，包括基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)庫、決策支持?jǐn)?shù)據(jù)庫，通過信息資源層對各類數(shù)據(jù)信息的整理加工，形成具有統(tǒng)一格式的數(shù)據(jù)倉庫，是運用云計算、數(shù)據(jù)挖掘的數(shù)據(jù)保障；應(yīng)用系統(tǒng)層是煤炭企業(yè)綜合自動化、工程數(shù)字化和管理信息化的集成與升華，通過將原有的各個獨立的功能子系統(tǒng)的集成應(yīng)用，實現(xiàn)系統(tǒng)聯(lián)動。支撐體系包括標(biāo)準(zhǔn)化體系、信息安全體系和組織運維體系。四個建設(shè)層次必須在此支撐體系的保障下才能順暢的運行。

圖1　煤炭企業(yè)信息化模型

感知控制層、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層、信息資源層和應(yīng)用系統(tǒng)層均對應(yīng)著煤炭企業(yè)信息化建設(shè)中不同層次的建設(shè)內(nèi)容，可以此為依據(jù)，確定出各層所對應(yīng)的信息化標(biāo)準(zhǔn)，將其作為煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的邊界(表1)。

根據(jù)表1的分析，煤炭企業(yè)信息化模型的建設(shè)內(nèi)容決定了信息化標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)內(nèi)容，因此，將各層次所對應(yīng)的信息化標(biāo)準(zhǔn)劃分出來，同時也就劃分出了煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的大體邊界。但是，在標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)過程中，應(yīng)當(dāng)秉承適度的原則，過度標(biāo)準(zhǔn)化會扼殺了企業(yè)創(chuàng)新以及產(chǎn)品多樣化，但是標(biāo)準(zhǔn)化不足，又會使信息化建設(shè)處于無序的狀態(tài)[3]。因此，應(yīng)當(dāng)在煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)邊界的基礎(chǔ)上，選擇一種合適的方法，確定煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的范圍。本文采用建立并計算共享-互操作指數(shù)的方法，作為確定煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。

表1　煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)邊界

2煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)共享-互操作指數(shù)的建立

2.1煤炭企業(yè)信息資源的共享和互操作

煤炭企業(yè)信息資源是指與煤炭企業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)營管理有關(guān)的文件、資料、圖表和數(shù)據(jù)等信息的總稱。煤炭企業(yè)信息資源以多種形式存在，按主題可分為：生產(chǎn)、經(jīng)營、人事、后勤、安全、黨政、輔助辦公、生產(chǎn)技術(shù)等。煤炭企業(yè)信息資源具有如下特點。

1)信息量大，覆蓋面廣。煤炭企業(yè)信息資源從集團到各個礦井，集團中各個管理部門，礦井中井上井下，均有大量的信息資源流動，不僅流動的信息量大，而且覆蓋面廣。

2)信息的準(zhǔn)確性要求高。煤炭企業(yè)將安全生產(chǎn)放在重中之重，信息資源的準(zhǔn)確性直接影響到礦井的安全生產(chǎn)，因此，對信息的準(zhǔn)確性要求很高。

3)信息存儲在空間上分布廣泛，相對獨立的分布在各部門以及各礦井中，隨著煤炭企業(yè)信息化建設(shè)的逐漸普及，各礦井除集團要求的系統(tǒng)外，自己也著手建立各種信息系統(tǒng)，因此建設(shè)過程相對獨立，信息資源也相對獨立和分散。

4)存在大量的信息重疊。同樣的信息，在各個部門中重復(fù)錄入以及存儲。

在煤炭企業(yè)中，各類信息資源廣泛存在于集團以及各礦井的生產(chǎn)和管理系統(tǒng)中。并且信息資源所分布的系統(tǒng)是完全異構(gòu)和自主的，不管是數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、應(yīng)用系統(tǒng)，還是編碼格式、文件格式、數(shù)據(jù)格式、結(jié)構(gòu)模型，都完全不同。因此，如何打破信息孤島，提高信息的共享程度，實現(xiàn)煤炭企業(yè)各部門以及各礦井間的協(xié)同工作，成為煤炭企業(yè)信息化發(fā)展的現(xiàn)實需求。為了實現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通，煤炭企業(yè)信息資源應(yīng)當(dāng)具有共享性和互操作性兩種特性。①共享性。信息資源的共享性是指不同系統(tǒng)以及平臺之間數(shù)據(jù)和資源共有的能力和特性。信息資源的共享性包括硬件、操作系統(tǒng)、應(yīng)用軟件、數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)語義、數(shù)據(jù)格式等不同層系的互操作，涉及到的問題有運行環(huán)境、體系結(jié)構(gòu)、應(yīng)用流程、安全管理、實現(xiàn)技術(shù)、操作控制和數(shù)據(jù)模型。②互操作性。信息資源的互操作性[4]指兩個或多個系統(tǒng)交換信息并相互使用已交換信息的能力，信息資源的互操作性包含著兩層含義：交換實體雙方對信息的一致性理解和雙方在協(xié)作的方式下對信息的自動化操作。

而無論是煤炭企業(yè)數(shù)據(jù)的互操作，還是軟件功能的互操作，均包含煤炭企業(yè)信息資源的不斷流轉(zhuǎn)。因此，煤炭企業(yè)實現(xiàn)互操作的驅(qū)動力就是異構(gòu)環(huán)境下煤炭企業(yè)各個系統(tǒng)或應(yīng)用之間存在信息交換和資源共享的需求。煤炭企業(yè)互操作分為橫向互操作和縱向互操作[4]。①縱向互操作。分為兩種類型。一種是從組織架構(gòu)上來說，大型煤炭企業(yè)是集團管控方式，集團是第一層級，下屬各礦、二級公司為第二層級，因此，各個層級的信息資源之間存在著互操作需求；一種是從煤炭企業(yè)信息化模型的角度來說，應(yīng)用系統(tǒng)層、信息資源層、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)層和感知控制層不同層級之間存在著互操作需求。②橫向互操作。同樣分為兩種類型。一種是組織架構(gòu)中同一層級中存在橫向互操作需求，即集團各系統(tǒng)之間、各礦井各系統(tǒng)之間；另一種是煤炭企業(yè)信息化模型同一層級之間存在互操作需求，比如網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施層存在不同網(wǎng)絡(luò)之間互操作需求，應(yīng)用系統(tǒng)層存在綜合自動化、工程數(shù)字化和管理信息化三大類系統(tǒng)之間的互操作需求。

煤炭企業(yè)信息資源的共享性和互操作性是緊密相連的，互操作性是建立在共享性之上的，共享的信息資源不一定互操作，而互操作的信息資源卻一定共享。

為了對信息系統(tǒng)間的共享和互操作進行定量描述，以由共享-互操作指數(shù)的大小確定煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的范圍。所謂共享-互操作指數(shù)，是指煤炭企業(yè)信息系統(tǒng)某一模塊與其他模塊共享和交換的程度，用于反應(yīng)兩個或兩個以上系統(tǒng)間的需求與供給程度。

2.2煤炭企業(yè)信息資源的共享性

以上提到，煤炭企業(yè)信息資源的共享性是互操作性的基礎(chǔ)，擁有共享性的信息資源不一定能夠互操作，而擁有互操作性的信息資源則一定能夠?qū)崿F(xiàn)共享。因此，確定信息資源共享的數(shù)量和范圍是分析信息資源互操作性的前提和基礎(chǔ)。以下用集合的方法提出確定煤炭企業(yè)信息資源共享數(shù)量以及共享指數(shù)的方法。

假設(shè)系統(tǒng)內(nèi)的三個模塊A、B、C，當(dāng)三個模塊中存在信息資源共享時，A、B、C就存在交集(圖2)。

圖2　系統(tǒng)中模塊的共享性

首先，應(yīng)明確系統(tǒng)中信息資源的總量。在此系統(tǒng)中，A、B、C的并集為信息資源的總數(shù)量，用式(1)來表示。其次，確定此系統(tǒng)中共享信息資源的數(shù)量。A和B的交集為共享的信息資源，cn為系統(tǒng)中所共享的數(shù)據(jù)元，即d1,d2,d3,…,dn，用式(2)來表示。兩模塊信息資源的共享性表現(xiàn)為共享指數(shù)，由式(1)和式(2)，可知式(3)。

(1)

(2)

(3)

共享指數(shù)σ可以表示兩模塊信息資源共享數(shù)量的高低，可以作為確定兩模塊互操作性的基礎(chǔ)。

2.3煤炭企業(yè)信息資源的互操作性

互操作指數(shù)用來反映煤炭企業(yè)信息資源的互操作性。它取決于煤炭企業(yè)信息系統(tǒng)的互操作數(shù)據(jù)或模塊占全部數(shù)據(jù)或模塊的比例。比例越高，互操作指數(shù)就越高；比例越低，互操作指數(shù)就越低。根據(jù)互操作的方向，可以將互操作指數(shù)劃分為互操作需求指數(shù)和互操作供給指數(shù)[4]。

煤炭企業(yè)信息系統(tǒng)種類繁多，信息之間相互交錯，一個系統(tǒng)可能對多個系統(tǒng)的信息有互操作需求和供給(圖3)，如：財務(wù)系統(tǒng)對人事系統(tǒng)的人員信息有互操作需求，而對成本控制系統(tǒng)的成本信息有互操作供給。

圖3　多個模塊互操作示意圖

假設(shè)僅有兩個模塊M、N(如財務(wù)系統(tǒng)、人事系統(tǒng))，當(dāng)這兩個模塊之間有互操作供給和互操作需求時，如圖4所示。

圖4　兩個模塊互操作示意圖

煤炭企業(yè)信息資源的互操作除與互操作需求、互操作供給相關(guān)外，還應(yīng)以下幾個因素相關(guān)[4-5]。

1)互操作頻度，指在單位時間內(nèi)互操作的次數(shù)與總次數(shù)的比值。

2)互操作重要程度，指此業(yè)務(wù)或數(shù)據(jù)的互操作在煤炭企業(yè)各項管理業(yè)務(wù)中的重要程度。有的業(yè)務(wù)互操作雖然是需求量很大，頻率很高，但不一定就是重要的。

3)互操作范圍,指實現(xiàn)互操作的信息資源占全部信息資源的比例。

4)互操作權(quán)限,指互操作信息資源的權(quán)限占全部權(quán)限的比例。

因此，還應(yīng)引入互操作頻度，互操作重要程度，互操作范圍，互操作權(quán)限，此四項指標(biāo)均為，與互操作指數(shù)的大小成正比。

2.4建立煤炭企業(yè)共享-互操作指數(shù)

在煤炭企業(yè)信息資源共享性和互操作性分析的基礎(chǔ)上，建立煤炭企業(yè)共享-互操作指數(shù)，作為確定煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)的依據(jù)。

共享-互操作指數(shù)包括共享指數(shù)和互操作指數(shù)兩部分，為共享指數(shù)與互操作指數(shù)的乘積。

(4)

式中：λ為共享-互操作指數(shù)；σ為共享指數(shù)；β為互操作指數(shù)。

因此，對于模塊m，共享-互操作需求指數(shù)和供給指數(shù)分別以λmd、λms表示為：λmd=σ·gmd·αfm·αim·αefm·αsm；λms=σ·gms·αfm·αim·αefm·αsm。對于模塊n，共享-互操作需求指數(shù)和供給指數(shù)分別以λnd、λns表示為：λnd=σ·gnd·αfn·αin·αen·αsn；λns=σ·gns·αfn·αin·αen·αsn。其中，gid為互操作需求指數(shù)，gis為互操作供給指數(shù)，αfi為互操作頻度，αii為互操作重要程度，αei為互操作范圍，αsi為互操作權(quán)限。

由此，共享-互操作指數(shù)構(gòu)建完成，對于模塊m,當(dāng)λmd>λms時，則對此信息進行標(biāo)準(zhǔn)化；當(dāng)時λmd<λms，則不對此信息進行標(biāo)準(zhǔn)化。這樣，共享-互操作指數(shù)就成為煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)范圍策略選擇的依據(jù)。

3煤炭企業(yè)共享-互操作指數(shù)的計算與應(yīng)用

在實際應(yīng)用過程中，可計算煤炭企業(yè)各個信息系統(tǒng)的共享-互操作指數(shù)，并分析其共享-互操作需求和供給，來判斷是否對其進行標(biāo)準(zhǔn)化。

根據(jù)計算，可以綜合考察煤炭企業(yè)中各系統(tǒng)以及各層級的共享-互操作指數(shù)，以此作為煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)策略的依據(jù)，即哪些需要標(biāo)準(zhǔn)化，哪些不需要標(biāo)準(zhǔn)化，或者說哪些進行高標(biāo)準(zhǔn)化策略，哪些進行低標(biāo)準(zhǔn)化策略。

總之，共享-互操作指數(shù)可以清楚的界定某一系統(tǒng)在煤炭企業(yè)中的位置，表明它與其他系統(tǒng)之間的關(guān)聯(lián)程度，是煤炭企業(yè)信息化標(biāo)準(zhǔn)參考模型建立的基礎(chǔ)，也是煤炭企業(yè)進行信息化標(biāo)準(zhǔn)實施的策略依據(jù)。

參考文獻

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Research on the range of information standard in coal enterprises based on shared- interoperability index

LIU Chan，TAN Zhang-lu

(China University of Mining and Technology(Beijing),Beijing 100083，China)

Abstract:This paper researched on a question that how to determine the range of information standard in coal enterprises.Combining standard economics，this paper proposed a method in Shared-Interoperability Index to confine the range of information standard in coal enterprises.Firstly，refer to OSI model,the paper established an informatization model in coal enterprises，which included perceived control layer，network layer，information resources layer，application layer.Based the model，this paper confined the boundary of information standard in coal enterprises.Secondly，Analyzed the shared and Interoperability，this paper set up a Shared- Interoperability Index，which is used to determine the range of information standard in coal enterprises.Through illustrated and analyzed，this paper explained how to use it to confine the range of information standard in coal enterprises.This paper proposed an available method to confine the range of information standard in coal enterprises.

Key words：information standard in coal enterprises；the range of information standard；shared- interoperability index

收稿日期：2014-10-05

作者簡介：劉嬋(1983-)，女，陜西西安人，講師，研究方向為信息化標(biāo)準(zhǔn)。

中圖分類號：TP393.01

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1004-4051(2016)02-0026-05