基于共享-互操作指数的煤炭企业信息化标准范围研究

刘　婵，谭章禄

(中国矿业大学(北京)，北京 100083)

基于共享-互操作指数的煤炭企业信息化标准范围研究

刘婵，谭章禄

(中国矿业大学(北京)，北京 100083)

摘要：本文针对煤炭企业信息化标准建设过程中，信息化标准的范围确定问题开展研究，结合标准经济学的理念，提出了一种通过建立共享-互操作指数来确定煤炭企业信息化标准范围的方法。首先，本文参考OSI模型，构建了包括感知控制层、网络基础层、信息资源层、应用系统层的煤炭企业信息化四层模型，以此为基础，确定了煤炭企业信息化标准的边界；其次，通过分析煤炭企业信息资源的共享性和互操作性，建立了共享-互操作指数，以此为依据，提出了一种基于共享-互操作指数的煤炭企业信息化标准范围的确定方法，并通过举例分析说明如何运用共享-互操作指数来判断煤炭企业信息化标准的范围,为煤炭企业信息化标准范围的确定提供一种可供借鉴的方法。

关键词：煤炭企业信息化标准;信息化标准范围;共享-互操作指数

近来，煤炭企业信息化建设中的“数据孤岛”问题已逐渐引起重视，信息化标准作为解决“数据孤岛”的有效途径，日益被提上建设日程。但是，在建设煤炭企业信息化标准的过程中，标准化的程度应当如何选择，是否对信息化所涉及的所有方面都应当标准化？李春田在《标准化概论》中强调，标准化要秉承适度的原则，过度标准化就丧失了事物发展的多样性，而标准化不足又会使事物发展处于无序的状态。[1-2]基于此观点，对于煤炭企业信息化建设，究竟什么应当标准化，什么不应当标准化，信息化标准的范围应当如何确定，就成为建设煤炭企业信息化标准急需解决的问题。本文通过建立煤炭企业信息化模型，确定煤炭企业信息化标准的边界，在此基础上，构建共享-互操作指数，为确定煤炭企业信息化标准的范围提供可供借鉴的方法。

1煤炭企业信息化标准边界确定

确定煤炭企业信息化标准的范围，首先应当知道煤炭企业信息化标准的边界，本文以国际标准化组织ISO提出的开放式互联系统参考模型为基础和依据，建立煤炭企业信息化模型分析信息化模型中各层次的内容及其相互关系，以此来确定煤炭企业信息化标准的边界。

OSI参考模型(Open System Interconnection Reference Model，OSI/RM)，是由国际标准化组织ISO提出的一个网络系统互连模型。其目的是为解决不同厂商、不同结构的网络产品互连时遇到的不兼容问题。OSI包含七个层次：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层、物理层。此模型的优点是将服务、接口和协议分开，模型各层之间的独立性很强，能够减轻异种网络互连时问题的复杂程度，当网络发生故障时，可迅速定位于故障所处层次，以便于查找和纠错；同时，模型各层分别定义标准接口，使处于同一层次的不同网络设备能够实现互操作。

依据OSI七层模型的特点，本文结合煤炭行业信息化建设的特点以及建设趋势，提出煤炭企业信息化模型，以此作为煤炭企业信息化标准范围的确定依据。

如图1所示，此模型分为感知控制层、网络基础层、信息资源层和应用系统层四层，四个层次中，感知控制层是基础，各类感知设备采集煤矿生产运作、安全管理中的各类信息，通过感知网络汇聚到网络基础层；网络基础层是保证，通过三网合一，将电视网、数据网和电信网三网高层应用业务融合，实现各种数字、视频、音频、图像等信号的高效传输；信息资源层是整个企业的知识库，包括基础数据库、业务数据库、决策支持数据库，通过信息资源层对各类数据信息的整理加工，形成具有统一格式的数据仓库，是运用云计算、数据挖掘的数据保障；应用系统层是煤炭企业综合自动化、工程数字化和管理信息化的集成与升华，通过将原有的各个独立的功能子系统的集成应用，实现系统联动。支撑体系包括标准化体系、信息安全体系和组织运维体系。四个建设层次必须在此支撑体系的保障下才能顺畅的运行。

图1　煤炭企业信息化模型

感知控制层、网络基础层、信息资源层和应用系统层均对应着煤炭企业信息化建设中不同层次的建设内容，可以此为依据，确定出各层所对应的信息化标准，将其作为煤炭企业信息化标准的边界(表1)。

根据表1的分析，煤炭企业信息化模型的建设内容决定了信息化标准的建设内容，因此，将各层次所对应的信息化标准划分出来，同时也就划分出了煤炭企业信息化标准的大体边界。但是，在标准化建设过程中，应当秉承适度的原则，过度标准化会扼杀了企业创新以及产品多样化，但是标准化不足，又会使信息化建设处于无序的状态[3]。因此，应当在煤炭企业信息化标准边界的基础上，选择一种合适的方法，确定煤炭企业信息化标准的范围。本文采用建立并计算共享-互操作指数的方法，作为确定煤炭企业信息化标准的依据。

表1　煤炭企业信息化标准边界

2煤炭企业信息化标准共享-互操作指数的建立

2.1煤炭企业信息资源的共享和互操作

煤炭企业信息资源是指与煤炭企业生产和经营管理有关的文件、资料、图表和数据等信息的总称。煤炭企业信息资源以多种形式存在，按主题可分为：生产、经营、人事、后勤、安全、党政、辅助办公、生产技术等。煤炭企业信息资源具有如下特点。

1)信息量大，覆盖面广。煤炭企业信息资源从集团到各个矿井，集团中各个管理部门，矿井中井上井下，均有大量的信息资源流动，不仅流动的信息量大，而且覆盖面广。

2)信息的准确性要求高。煤炭企业将安全生产放在重中之重，信息资源的准确性直接影响到矿井的安全生产，因此，对信息的准确性要求很高。

3)信息存储在空间上分布广泛，相对独立的分布在各部门以及各矿井中，随着煤炭企业信息化建设的逐渐普及，各矿井除集团要求的系统外，自己也着手建立各种信息系统，因此建设过程相对独立，信息资源也相对独立和分散。

4)存在大量的信息重叠。同样的信息，在各个部门中重复录入以及存储。

在煤炭企业中，各类信息资源广泛存在于集团以及各矿井的生产和管理系统中。并且信息资源所分布的系统是完全异构和自主的，不管是数据结构、操作系统、数据库系统、应用系统，还是编码格式、文件格式、数据格式、结构模型，都完全不同。因此，如何打破信息孤岛，提高信息的共享程度，实现煤炭企业各部门以及各矿井间的协同工作，成为煤炭企业信息化发展的现实需求。为了实现数据的互联互通，煤炭企业信息资源应当具有共享性和互操作性两种特性。①共享性。信息资源的共享性是指不同系统以及平台之间数据和资源共有的能力和特性。信息资源的共享性包括硬件、操作系统、应用软件、数据库系统、网络、数据语义、数据格式等不同层系的互操作，涉及到的问题有运行环境、体系结构、应用流程、安全管理、实现技术、操作控制和数据模型。②互操作性。信息资源的互操作性[4]指两个或多个系统交换信息并相互使用已交换信息的能力，信息资源的互操作性包含着两层含义：交换实体双方对信息的一致性理解和双方在协作的方式下对信息的自动化操作。

而无论是煤炭企业数据的互操作，还是软件功能的互操作，均包含煤炭企业信息资源的不断流转。因此，煤炭企业实现互操作的驱动力就是异构环境下煤炭企业各个系统或应用之间存在信息交换和资源共享的需求。煤炭企业互操作分为横向互操作和纵向互操作[4]。①纵向互操作。分为两种类型。一种是从组织架构上来说，大型煤炭企业是集团管控方式，集团是第一层级，下属各矿、二级公司为第二层级，因此，各个层级的信息资源之间存在着互操作需求；一种是从煤炭企业信息化模型的角度来说，应用系统层、信息资源层、网络基础层和感知控制层不同层级之间存在着互操作需求。②横向互操作。同样分为两种类型。一种是组织架构中同一层级中存在横向互操作需求，即集团各系统之间、各矿井各系统之间；另一种是煤炭企业信息化模型同一层级之间存在互操作需求，比如网络基础设施层存在不同网络之间互操作需求，应用系统层存在综合自动化、工程数字化和管理信息化三大类系统之间的互操作需求。

煤炭企业信息资源的共享性和互操作性是紧密相连的，互操作性是建立在共享性之上的，共享的信息资源不一定互操作，而互操作的信息资源却一定共享。

为了对信息系统间的共享和互操作进行定量描述，以由共享-互操作指数的大小确定煤炭企业信息化标准的范围。所谓共享-互操作指数，是指煤炭企业信息系统某一模块与其他模块共享和交换的程度，用于反应两个或两个以上系统间的需求与供给程度。

2.2煤炭企业信息资源的共享性

以上提到，煤炭企业信息资源的共享性是互操作性的基础，拥有共享性的信息资源不一定能够互操作，而拥有互操作性的信息资源则一定能够实现共享。因此，确定信息资源共享的数量和范围是分析信息资源互操作性的前提和基础。以下用集合的方法提出确定煤炭企业信息资源共享数量以及共享指数的方法。

假设系统内的三个模块A、B、C，当三个模块中存在信息资源共享时，A、B、C就存在交集(图2)。

图2　系统中模块的共享性

首先，应明确系统中信息资源的总量。在此系统中，A、B、C的并集为信息资源的总数量，用式(1)来表示。其次，确定此系统中共享信息资源的数量。A和B的交集为共享的信息资源，cn为系统中所共享的数据元，即d1,d2,d3,…,dn，用式(2)来表示。两模块信息资源的共享性表现为共享指数，由式(1)和式(2)，可知式(3)。

(1)

(2)

(3)

共享指数σ可以表示两模块信息资源共享数量的高低，可以作为确定两模块互操作性的基础。

2.3煤炭企业信息资源的互操作性

互操作指数用来反映煤炭企业信息资源的互操作性。它取决于煤炭企业信息系统的互操作数据或模块占全部数据或模块的比例。比例越高，互操作指数就越高；比例越低，互操作指数就越低。根据互操作的方向，可以将互操作指数划分为互操作需求指数和互操作供给指数[4]。

煤炭企业信息系统种类繁多，信息之间相互交错，一个系统可能对多个系统的信息有互操作需求和供给(图3)，如：财务系统对人事系统的人员信息有互操作需求，而对成本控制系统的成本信息有互操作供给。

图3　多个模块互操作示意图

假设仅有两个模块M、N(如财务系统、人事系统)，当这两个模块之间有互操作供给和互操作需求时，如图4所示。

图4　两个模块互操作示意图

煤炭企业信息资源的互操作除与互操作需求、互操作供给相关外，还应以下几个因素相关[4-5]。

1)互操作频度，指在单位时间内互操作的次数与总次数的比值。

2)互操作重要程度，指此业务或数据的互操作在煤炭企业各项管理业务中的重要程度。有的业务互操作虽然是需求量很大，频率很高，但不一定就是重要的。

3)互操作范围,指实现互操作的信息资源占全部信息资源的比例。

4)互操作权限,指互操作信息资源的权限占全部权限的比例。

因此，还应引入互操作频度，互操作重要程度，互操作范围，互操作权限，此四项指标均为，与互操作指数的大小成正比。

2.4建立煤炭企业共享-互操作指数

在煤炭企业信息资源共享性和互操作性分析的基础上，建立煤炭企业共享-互操作指数，作为确定煤炭企业信息化标准的依据。

共享-互操作指数包括共享指数和互操作指数两部分，为共享指数与互操作指数的乘积。

(4)

式中：λ为共享-互操作指数；σ为共享指数；β为互操作指数。

因此，对于模块m，共享-互操作需求指数和供给指数分别以λmd、λms表示为：λmd=σ·gmd·αfm·αim·αefm·αsm；λms=σ·gms·αfm·αim·αefm·αsm。对于模块n，共享-互操作需求指数和供给指数分别以λnd、λns表示为：λnd=σ·gnd·αfn·αin·αen·αsn；λns=σ·gns·αfn·αin·αen·αsn。其中，gid为互操作需求指数，gis为互操作供给指数，αfi为互操作频度，αii为互操作重要程度，αei为互操作范围，αsi为互操作权限。

由此，共享-互操作指数构建完成，对于模块m,当λmd>λms时，则对此信息进行标准化；当时λmd<λms，则不对此信息进行标准化。这样，共享-互操作指数就成为煤炭企业信息化标准范围策略选择的依据。

3煤炭企业共享-互操作指数的计算与应用

在实际应用过程中，可计算煤炭企业各个信息系统的共享-互操作指数，并分析其共享-互操作需求和供给，来判断是否对其进行标准化。

根据计算，可以综合考察煤炭企业中各系统以及各层级的共享-互操作指数，以此作为煤炭企业信息化标准策略的依据，即哪些需要标准化，哪些不需要标准化，或者说哪些进行高标准化策略，哪些进行低标准化策略。

总之，共享-互操作指数可以清楚的界定某一系统在煤炭企业中的位置，表明它与其他系统之间的关联程度，是煤炭企业信息化标准参考模型建立的基础，也是煤炭企业进行信息化标准实施的策略依据。

参考文献

[1]克努特．布林德.标准经济学——理论、证据与政策[M].北京：中国标准出版社,2006:83-120.

[2]李春田.标准化概论[M].北京：中国人民大学出版社，2010:50-53.

[3]McMaster D.25 years in the International application of information technology (IT) and standards to process and disseminate patent information，from 1980 to 2004[J].World Patent Information，2005,27(2)：153-161.

[4]张泽根.面向互操作的区域电子政务标准化研究[D].北京：中国矿业大学(北京)，2009.

[5]吕艳.供应链环境下的信息系统语义互操作方法[D].杭州：浙江大学，2012.

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

作者简介：刘婵(1983-)，女，陕西西安人，讲师，研究方向为信息化标准。

中图分类号：TP393.01

文献标识码：A

文章编号：1004-4051(2016)02-0026-05