铁路既有信息系统大多建立在传统的信息技术之上，应用软件的技术架构一直处于不断演进的过程中，从单体应用架构发展至垂直应用架构和面向服务的架构。目前，铁路信息化服务基本覆盖各业务领域场景，存在信息系统数量多、功能各异、兼容性不强等问题，不利于铁路信息系统的运营和管理^[1]。随着铁路信息化的不断发展，中国国家铁路集团有限公司（简称：国铁集团）对铁路应用系统软件的开发日趋专业化、一体化，数字技术和数字化持续融入铁路业务，为了快速感知铁路业务系统及用户的多元需求，聚焦核心业务流程，应积极引入创新技术，充分复用现有铁路信息化建设成果，探索适合铁路行业的信息系统统型建设模式，支撑铁路业务应用快速构建、敏捷迭代、灵活扩展。

微软^[2]、亚马逊等公司均提出了微服务架构，在不同行业利用企业级云服务、低代码平台等组件进行应用实践；国家电网延续企业架构开展数字化架构优化设计，支撑企业级信息系统建设和架构中台化战略落地^[3]；中国电信已开展20余个业务平台的微服务化^[4]，规划实现90%业务平台的微服务化改造；航天企业^[5-6]、交通企业^[7-8]、电力企业^[9]纷纷开展企业级信息系统集成与管控。在中国标准动车组方面，利用标准化原理，推进动车组标准化统型工作并持续优化实施^[10]；吴志伟等人^[11]基于微服务架构构建货运基础字典统一运营维护（简称：运维）应用系统，为老旧货运系统统型提供参考。

为满足新形势下铁路高质量发展的新需要，进一步提高铁路信息系统网络安全防护水平，实现信息系统数量的大幅缩减，以及应用软件自主可控，《“十四五”铁路网络安全和信息化规划》^[12]中提出利用3～5年的时间，完成全铁路信息系统统型工作，对铁路信息系统种类繁多、项目重复开发、系统接口通用性较差等问题进行梳理整顿、优化完善，实现铁路信息系统功能流程化、接口标准化、应用通用化。因此，结合相关行业信息系统综合集成经验，本文提出适用于铁路信息系统统型的总体思路和方法，逐步完成既有铁路各业务领域信息系统统型，避免铁路应用系统重复建设与资源浪费，及时应对铁路行业业务流程优化和数字化发展的需求。

1   铁路信息系统统型需求分析

统型是标准化领域的概念，指应用通用化、系列化、模块化的思想，对现有杂乱的产品品种、规格和型号进行的统一集中清理和标准化整顿的行为，属于“后标准化”范畴^[13]。按照《“十四五”铁路网络安全和信息化规划》，铁路信息系统共分为6个业务领域、44个一级信息系统。本文结合铁路信息系统建设现状，分析当前铁路信息系统建设存在的问题，总结提炼铁路信息系统统型需求，包括以下5个方面。

（1）信息系统统型亟需总体设计。目前，铁路信息系统分散建设、各自为战，导致各业务领域信息系统数量众多、流程繁杂、重复投资，亟需结合统型方法论形成实施方案，为铁路各业务领域开展业务流程优化及信息系统精简提供顶层参考指导。

（2）数据集成与共享程度仍需提高。铁路信息系统条块分割、信息孤岛现象较为普遍，须统一开展业务数据定义及标准化，提升信息资源利用率与流转速度，实现信息系统间的数据共享和数据资源的全面整合。

（3）信息系统间互联互通有待进一步加强。既有各信息系统技术性能不一致、通信规约不兼容、设备物联通信的协议不统一，须制定面向统型需求的信息系统间规范的交互协议，为业务流程整合提供技术支撑。

（4）业务研发规范性有待增强。既有业务类信息系统大部分为单独开发建设，其采用的技术架构、数据库架构、中间件、技术栈等均不统一，须充分利用铁路开发测试平台实现研发能力的平台化，增强信息系统研发的规范性。

（5）信息系统的自主可控性有待提升。通过铁路信息系统的架构设计和自主研发，实现风险可监控、可管理和过程的可审计，同时，加强业务类信息系统在环境安全、边界安全、主机安全、数据安全、集中管控与主动防御等方面的安全防护管理，尤其是对用户隐私和重要业务数据的保护能力，实现铁路业务类信息系统的自主可控。

2   应用现代化方法论

中国信息通信研究院提出的应用现代化方法论包含“五化两指引”，即应用架构现代化、数据架构现代化、技术架构现代化、用户体验现代化、组织流程现代化这5个关键思路，以及战略目标、业务价值这2个上层指引，又可划分为顶层规划、中层设计、底层实现、跨层管理、通层优化类5个层级^[14]，如图1所示。

图  1  应用现代化方法论5层拆解

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铁路须以战略目标和业务价值为指引，着重在跨层管理、技术架构、应用架构这3个方面践行应用现代化方法论。在跨层管理方面，即管理层面，探索配套铁路先进信息系统的管理模式，以发挥其最大效用，制定统一的铁路业务数据标准规范，打通信息系统接口，提升铁路数据全生命周期管理效率，充分发挥数据价值；在技术架构方面，即技术层面，通过铁路一体化信息集成平台底层技术供给能力，驱动业务优化；在应用架构方面，即业务层面，梳理满足统型需求的业务流程，在对业务流程进行模式优化后，可将不同业务领域拆解出多个服务单元，利用各服务单元间的相互协作，实现不同业务领域的业务需求，通过优化铁路场景下应用的逻辑设计、应用与应用之间的协作模式，开展各专业信息系统统型。

3   铁路信息系统统型总体思路

本文基于应用现代化方法论，提出铁路信息系统统型总体思路，结合国铁集团提出的“统一规划、统一标准、统一平台”的技术路线，综合利用相关集成方法，将2个或2个以上不同业务领域或不同层次相互联系的铁路信息系统体系结构进行有序整合，建成一个有机整体应用系统，如图2所示。

图  2  铁路信息系统统型总体思路

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3.1   管理层面

管理层面主要包括项目组合管理、开发实践社区和统一管控体系。该层面利用统一的数据标准及接口规范，为实现数据集中管理与专业共享提供管理基础。

3.1.1   项目组合管理

在铁路信息化规划战略指导下，制定项目组合管理策略，采用集中管理一个或多个项目组合方式，实现不同目标及层级的项目组合方式，确保项目建设符合铁路信息系统建设目标。

3.1.2   开发实践社区

通过组建铁路信息系统研发联盟，共同学习铁路应用研发技术研究及创造知识。基于铁路信息系统研发联盟组织架构及框架，搭建铁路开发实践社区，开展现有知识的利用及协作，同时探索新知识的交流、创新与应用，其应用可包括开发技术框架、业务功能重组、系统间数据流转等，改善既有独立团队研发信息系统产生的企业意识薄弱、研发能力局限、专业发展限制等现状。铁路开发实践社区构建方式如图3所示。

图  3  铁路开发实践社区构建方式

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3.1.3   统一管控体系

针对铁路信息系统统型实施过程中统筹协同难和技术统一难的问题，提出利用信息化管控工具构建铁路信息系统统一管控体系。采用铁路信息系统全过程管控方法，规范既有应用系统统型和后期信息系统建设，规避信息系统统型风险，避免重复建设与资源浪费。

3.2   技术层面

在技术层面，利用《“十四五”铁路网络安全和信息化规划》中的集成服务平台、大数据与人工智能平台、开发测试平台，为统型提供统一的服务能力，为整合铁路信息系统数据及服务提供技术支撑。

3.2.1   集成服务平台

集成服务平台按照建设企业级业务中台、技术中台的理念，提供企业服务总线、业务流程管理、外部协作、业务中台、技术中台等能力。

3.2.2   大数据与人工智能平台

大数据与人工智能平台由铁路数据服务平台、铁路人工智能平台、地理信息平台和北斗应用服务平台组成。

（1）铁路数据服务平台提供基础数据管理、数据集成、数据共享、大数据存储与分析数据服务能力，促进铁路数据开放共享，提升数据资源利用率。

（2）铁路人工智能平台提供人工智能算力，样本标注、样本管理、模型训练、模型部署、调度运维等人工智能基础能力，支持面向铁路各专业领域的计算机视觉、自然语言处理、音频处理等人工智能模型的研究和应用。

（3）地理信息平台提供我国基础地理信息数据、铁路专业公用地理信息数据、铁路线性参考、路径规划、几何分析等服务。

（4）北斗应用服务平台为铁路各专业业务应用提供高精度定位、短报文通信、授时及时间同步、在网设备统一管理、北斗数据安全加密等服务。

3.2.3   开发测试平台

提供开发者平台、自动化测试、集成部署、日志和监控、项目协作、配置管理、低代码平台支持统型服务能力，为铁路信息系统的统一开发、测试提供平台支撑。

3.3   业务层面

针对铁路不同业务领域的既有系统，参考标准统一化原理的具体形式及统型内涵^[12-13]，分别制定各自专业的统型方法，包括通用化统型、系列化统型和模块化统型；针对立项统建系统，采用统一规划、统一设计、统一标准等形式实现系统架构、工具规范性研发与应用^[15]。铁路业务层面统型方法如图4所示。

图  4  铁路业务层面统型方法

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3.3.1   通用化统型

通用化统型是对现有的铁路信息系统进行归并、优选、简化，选择能最大限度地满足铁路各层级业务需求的信息系统作为通用化对象，进行推广，替代既有各所属单位建设的同类信息系统。例如，2022年国铁集团立项新版铁路物资管理信息系统，通过该系统的推广实施，将逐步替代目前18个铁路局集团公司及所属单位自建的物资管理系统，实现铁路物资管理信息系统的统型。

3.3.2   系列化统型

系列化统型是将铁路信息系统按一定标准进行分类、分级，形成系列化信息系统产品^[16]。例如，为提高铁路机车车辆等移动装备的安全性和可用性，降低设备运用维修成本，在统一的技术架构和平台支撑下，分别开展机车、动车、客车和货车的故障预测与健康管理（PHM，Prognostic and Health Management）相关信息系统建设，形成序列化的铁路移动装备PHM软件产品。

3.3.3   模块化统型

模块化统型是指将应用软件按独立功能进行分解，构建成具有交互接口的可集成拼装的应用模块，并可根据业务需求选择部分应用模块进行集成，构成一个完整的信息系统或应用软件。例如，以业务流程管理（BPM，Business Process Management）、自动化办公（OA，Office Automation）为代表的应用平台，将流程和活动对象化、模块化，而应用系统则可利用模块化后的流程和活动进行流程定制和重组，形成各种完整的业务流程，以满足不同层级单位的个性化需求，从而实现信息系统统型。

4   统型实施策略

围绕铁路各业务领域信息系统统型需求，基于铁路信息系统统型总体思路，提出铁路各业务领域信息系统进行整合集成的具体实施策略。

4.1   制定实施策略

规划各业务领域未来3～5年统型实施路线，同步开展支撑软件配置、国产化替代、安全风险应对策略等。

4.2   开展有序性策略实施

聚焦业务层面，精简信息系统数量，建议采用通用化统型和系列化统型方法优先整合运输生产强相关业务领域信息系统；考虑采用模块化统型方法后续推进资源管理、综合协同等领域的信息系统，支持提供个性化功能服务。

4.3   复用铁路一体化信息集成平台能力

以铁路一体化信息集成平台为核心，为铁路各业务领域信息系统统型提供统一数据标准，实现数据共享，提供统一技术架构，驱动信息系统应用集成。

4.4   利用信息化管控体系

基于统一管控体系搭建铁路信息化管控平台，开展铁路信息系统架构全流程在线管控，有效统筹信息系统建设需求，提高铁路信息系统运行的安全性、可靠性、稳定性和自主性。

5   保障措施

5.1   加强组织领导

建议加强国铁集团网络安全和信息化领导小组对统型建设的统筹协调，进一步完善统型管理工作机制；充分发挥国铁集团科技和信息化部主体的领导作用和各业务部的协调作用，突出各级主体管理职能，运用科学的项目管理方法，推动铁路信息系统统型工作按期顺利实施。

5.2   研发创新体系

构建自主可控的研发新机制，基于研发联盟搭建铁路在线实践社区，利用在线实践社区共同学习铁路应用研发技术研究及创造知识，形成不同层级研发人员合力，逐步推进铁路信息系统标准化建设相关理念及技术落地。

5.3   流程协同管理

铁路各单位、各部门应切实发挥统型引领和约束作用，依据规划科学合理安排年度项目计划，建立科学高效的统型管理机制，落实建设责任。利用铁路一体化信息集成平台，实现信息系统研发设计、开发、测试、部署及运维等全流程管理。

5.4   有效保障资源投入

加强统型经费投入和管理，建立统型经费预算绩效评价机制，合理保障经费使用。统筹使用好各类资金投入，严格规范使用，区分资金来源，保障统型建设投入。

5.5   完善评估考核机制

建立铁路信息化项目建设责任制和绩效考核体系，将信息化工作成效列入企业绩效考核和机关部门工作绩效考核，加强项目第三方后评估机制，加强考核评价，强化过程控制，充分发挥各单位、各部门主要领导的组织推动作用。

6   结束语

本文在分析铁路信息系统统型需求的基础上，提出一种基于应用现代化的铁路信息系统统型总体思路，为铁路信息系统统型工作提供参考，为实现铁路信息系统整合、数据互联互通、有序规范信息化建设提供理论及方法支撑，对及时应对铁路行业业务流程优化、数字化发展的需求，具有理论和实践意义。