基于架构的信息化建设

基于架构的教育信息化建设2010年12月清华大学计算机与信息管理中心

蒋东兴提纲教育信息化进入深化提高阶段《纲要》提出了明确的要求用户需求向深层次发展《纲要》提出了明确的要求——

加快教育信息化进程加快教育信息基础设施建设。信息技术对教育发展具有革命性影响，必须予以高度重视。把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略，超前部署教育信息网络。到2020年，基本建成覆盖城乡各级各类学校的数字化教育服务体系，促进教育内容、教学手段和方法现代化。充分利用优质资源和先进技术，创新运行机制和管理模式，整合现有资源，构建先进、高效、实用的数字化教育基础设施。加快终端设施普及，推进数字化校园建设，实现多种方式接入互联网。重点加强农村学校信息基础建设，缩小城乡数字化差距。加快中国教育和科研计算机网、中国教育卫星宽带传输网升级换代。制定教育信息化基本标准，促进信息系统互联互通。《纲要》提出了明确的要求——

加快教育信息化进程加强优质教育资源开发与应用。加强网络教学资源库建设。引进国际优质数字化教学资源。开发网络学习课程。建立数字图书馆和虚拟实验室。建立开放灵活的教育资源公共服务平台，促进优质教育资源普及共享。创新网络教学模式，开展高质量高水平远程学历教育。继续推进农村中小学远程教育，使农村和边远地区师生能够享受优质教育资源。强化信息技术应用。提高教师应用信息技术水平，更新教学观念，改进教学方法，提高教学效果。鼓励学生利用信息手段主动学习、自主学习，增强运用信息技术分析解决问题能力。加快全民信息技术普及和应用。《纲要》提出了明确的要求——

加快教育信息化进程构建国家教育管理信息系统。制定学校基础信息管理要求，加快学校管理信息化进程，促进学校管理标准化、规范化。推进政府教育管理信息化，积累基础资料，掌握总体状况，加强动态监测，提高管理效率。整合各级各类教育管理资源，搭建国家教育管理公共服务平台，为宏观决策提供科学依据，为社会公众提供公共教育信息，不断提高教育管理现代化水平。《纲要》提出了明确的要求——

加快教育信息化进程国家教育信息化工程。提高中小学每百名学生拥有计算机台数，逐步实现中小学每个班级均能开展多媒体教学；建设有效共享的覆盖各级各类教育的国家数字化教学资源库和公共服务平台；基本建成较完备的国家级和省级教育基础信息库以及教育质量、学生流动、资源配置和毕业生就业状况等监测分析系统。高校信息化取得长足进展基础设施建设有了较快发展高校已经全部建成了校园网络，校园网主干带宽和出口带宽均有显著的提高；很多高校建立了校园数据中心。数字资源建设越来越得到重视绝大多数高校建立了教学资源库和电子图书资源；过半数高校建立了全校统一的教学资源管理平台。高校信息化取得长足进展信息化教育教学取得长足进步高校普遍采用信息技术改进教学方式，混合式教学模式得到高度认可；网络辅助教学平台、科研协作交流平台、科研知识共享平台、学科资源库受到青睐。电子校务蓬勃发展大多数高校都建立了办公自动化、教学管理、科研管理、学生管理、人事管理、财务管理、设备资产管理等主干信息系统；部分高校成功实践了校级信息系统的统一集成。高校信息化取得长足进展信息化保障机制建设逐步得到重视近半数高校有单列的信息化规划；不断有高校成立专门的信息化工作办公室；不少高校开始将信息化运维经费列入学校常规预算；信息化队伍的建设也越来越得到重视。高校管理信息标准推广应用有大的发展大部分高校在主动采用高校管理信息标准；在《高校管理信息标准》工作平台网站登记下载标准的高校已接近500所。用户需求向深层次发展教学科研支持的需求：高校师生在教学、科研活动中对信息化支撑的需求越来越强烈；集成的文档管理、知识共享、实时交流、协作学习、协作科研的呼声越来越高；协同工作的需求：部处内部、部处之间、部处与院系的网上协同工作需求急剧上升；用户需求向深层次发展决策支持的需求：学校领导、部处领导、院系领导、项目负责人都有强烈的决策支持需求；个性化信息服务的需求：院系业务人员、全校师生对于个性化信息服务需求越来越多；加强网络宣传的需求：加强网络形象建设，通过网络扩大学校知名度与美誉度、推进校际合作与交流越来越成为高校共识。是新一代数字校园建设的要求新一代数字校园的特征：以用户为中心组织信息资源与服务，以提高用户工作效率为目的；以信息资源的开发、共享、利用为目标建设信息系统，充分发挥信息资源的作用；以构建与现实校园有机衔接的数字空间为重心，实现跨部门的校级业务系统。只有校级统一信息系统才能支撑新一代数字校园建设的目标！是成为核心竞争力的必由之路信息化要成为高校核心竞争力，必须融入教育教学，推动教育教学的革命性变化：革新教学：创新教学模式、手段与方法，丰富教学资源，提高学习效率与质量；提升科研：促进知识的产生、传播与管理，支撑学术创新；优化管理：通过畅通学校的信息流，实现各部门工作协同，提高效率；提供科学全面的数据资源与决策依据，提升决策水平与能力；改进服务：提高对师生服务的水平，提升对社会的服务能力。建立校级统一信息系统是推动高校事业发展发生革命性变化的必由之路！提纲UA架构的提出大学信息化理论的发展企业架构的启示UA架构的组成基于UA的顶层设计实践14CERNET成立数字校园提出新一代数字校园提出起步发展阶段建设分散独立信息系统阶段建设校级统一信息系统阶段全面提升校级统

一信息系统阶段高校信息化发展阶段需要建立适当的信息系统开发架构系统越来越复杂业务需求的多变要求系统越来越灵活信息系统建设面临新的挑战16信息系统建设面临新的挑战加强总体设计，实现信息化的可持续发展；解决孤岛，实现信息系统的数据共享、信息集成；数据分散定义、存储和使用；系统孤立，每个系统自成体系，与其他系统隔离；标准不统一，建设、运行、管理与服务效果等方面出现较多问题减少系统重复建设，增强灵活性与扩展性，提高资源利用率；加强业务分析，建立一套行之有效的信息系统开发架，对信息系统的建设进行统一规划；建立切实可行的长远规划和年度计划，减少非计划、非架构、非标准信息化建设导致的风险。

需要建立新阶段下大学信息化建设的理论支撑！17提纲UA架构的提出大学信息化理论的发展企业架构的启示UA架构的组成基于UA的顶层设计实践18为什么需要架构盖房子：房屋架构造汽车：汽车架构建设城市：城市架构开发软件：软件架构发展企业：企业架构对一件事物的架构的认识，决定了我们能够利用它的能力和水平19为什么是EAEA指导信息化建设方向，支持大型、复杂系统的管理方法和IT治理模式EA是涵盖企业战略、业务、组织、IT各个层面的全方位的规划，使管理者、业务人员、技术人员按一种方式理解架构问题EA是一个从更高层面定义企业发展的问题，并从业务、数据、应用和技术等元素上展现企业的内部结构和关系，将信息化战略规划正确有效落到实处。企业架构在企业中的核心价值体现在：支撑业务创新；提升企业效率；降低成本与控制风险。20EA架构简介现状＋业务发展趋势＋(发展)战略IT愿景IT策略IT应用框架《规范》IT技术框架IT业务框架《指南》依据目的方针框架成果IT数据框架21EA的定义企业架构(EnterpriseArchitecture,EA)是是近来国际普遍采用的IT规划、管理和复杂系统设计及实施的理论、方法、标准和工具。EA从企业全局的角度审视与信息化相关的业务、信息、技术和应用间的相互作用关系以及这种关系对企业业务流程和功能的影响Zachman框架TOGAFFEA22Zachman被称之为“企业架构框架”，是企业架构领域的理论开拓者，现有的企业架构框架大都由Zachman框架派生而来。Zachman框架适应几乎所有的企业架构要求；Zachman框架偏重于分类。Zachman框架数据What功能How网络Where人Who时间When动机Why整体范围（内容）策划者企业模型（概念）所有者系统模型（逻辑）设计者技术模型（物理）建设者详细描述（内部）承担者企业运作数据功能网络组织进度战略列出业务关键点实体＝业务内容分类列出业务执行过程功能＝业务过程分类列出业务发生位置节点＝主要业务位置列出业务关键组织人＝关键组织列出业务重大活动时间＝主要业务事件列出业务目标/战略终点/手段＝主业务目标/成功关键因素语意模型实体＝业务实体关系＝业务关系业务过程模型过程＝业务过程输入/输出＝业务资源逻辑网络节点＝业务位置联系＝业务联系工作流模型人＝组织单元工作＝生产工作主要进度时间＝业务时间周期＝业务周期业务计划终点＝业务目标手段＝业务策略逻辑数据模型实体＝数据实体关系＝数据关系应用程序架构过程＝应用程序功能输入/输出＝用户视图分布式系统架构节点＝I/S功能联系＝线路特征人员关系架构人＝角色工作＝交接处理结构时间＝系统事件周期＝处理周期业务规则模型终点＝结构要求手段＝行为要求物理数据模型实体＝页、表、等等关系＝指针、键、等等系统设计过程＝计算机功能输入/输出＝屏幕、设备分布式系统架构节点＝硬件、系统软件联系＝线路规格表现架构人＝用户工作＝屏幕格式控制结构时间＝执行周期＝组件周期规则设计终点＝条件手段＝行为数据定义实体＝字段关系＝地址程序过程＝语言段输入/输出＝控制块网络结构节点＝地址联系＝协议安全结构人＝标识工作＝身份时间定义时间＝中断周期＝机器周期规则规范终点＝子条件手段＝步骤整体范围（内容）策划者企业模型（概念）所有者系统模型（逻辑）设计者技术模型（物理）建设者详细描述（内部）承担者23TOGAF是开放组架构框架（TheOpenGroupArchitectureFramework）不仅是一个企业架构框架，还提供了一套EA开发方法和支持工具，是众多的架构理论及架构模型中唯一具有企业架构核心开发理论的模型方法。TOGAF框架是一个开放框架；TOGAF框架偏重于过程。TOGAF24FEA是一种基于业务与绩效的、用于某级政府的跨部门的绩效改进框架（FederalEnterpriseArchitecture，FEA）。FEA框架是为政府定制的；FEA框架偏重于方法。FEA参考模型25EA用途架构驱动因素26信息资源规划信息资源规划是大连海事大学高复先教授引进、吸收国际先进的信息工程和数据管理等理论，经过研究实践与总结创新的信息工程方法论。信息资源规划流程用户需求初步意见

1-DFD

2-DFD

业务需求分析数据需求分析职能域定义业务过程业务活动用户视图分析数据元素分析数据流分析需求分析系统建模

E-R图系统功能建模系统数据建模

系统目标子系统定义功能模块定义程序模块定义业务主题定义用户视图分组基本表定义数据元素规范化系统体系结构建模(C-U矩阵)业务需求优化数据需求优化企业架构（EA）总体架构组织战略业务架构信息架构应用架构技术架构基础设施战略规划

外部环境

业务目标

业务策略

资源分配战略实施

业务流程

应用系统

技术架构

组织架构上游下游IT治理信息安全企业架构（EnterpriseArchitecture，EA）是近来国际普遍采用的IT规划、管理和复杂系统设计及实施的理论、方法、标准和工具。常用企业架构Zachman框架Zachman框架能够适应几乎所有的企业架构要求；Zachman框架偏重于分类；TOGAF框架TOGAF框架是一个开放框架；TOGAF框架偏重于过程；FEA框架FEA框架是为政府定制的；FEA框架偏重于方法。Zachman模型从五个层面，六个类型进行架构分析：五层面：整体范围：策划者企业模型：所有者系统模型：设计者技术模型：建设者详细描述：承担者六个类型：数据（What）功能（How）网络（Where）人（Who）时间（When）动机（Why）Zachman模型数据What功能How网络Where人Who时间When动机Why整体范围（内容）策划者企业模型（概念）所有者系统模型（逻辑）设计者技术模型（物理）建设者详细描述（内部）承担者企业运作数据功能网络组织进度战略列出业务关键点实体＝业务内容分类列出业务执行过程功能＝业务过程分类列出业务发生位置节点＝主要业务位置列出业务关键组织人＝关键组织列出业务重大活动时间＝主要业务事件列出业务目标/战略终点/手段＝主业务目标/成功关键因素语意模型实体＝业务实体关系＝业务关系业务过程模型过程＝业务过程输入/输出＝业务资源逻辑网络节点＝业务位置联系＝业务联系工作流模型人＝组织单元工作＝生产工作主要进度时间＝业务时间周期＝业务周期业务计划终点＝业务目标手段＝业务策略逻辑数据模型实体＝数据实体关系＝数据关系应用程序架构过程＝应用程序功能输入/输出＝用户视图分布式系统架构节点＝I/S功能联系＝线路特征人员关系架构人＝角色工作＝交接处理结构时间＝系统事件周期＝处理周期业务规则模型终点＝结构要求手段＝行为要求物理数据模型实体＝页、表、等等关系＝指针、键、等等系统设计过程＝计算机功能输入/输出＝屏幕、设备分布式系统架构节点＝硬件、系统软件联系＝线路规格表现架构人＝用户工作＝屏幕格式控制结构时间＝执行周期＝组件周期规则设计终点＝条件手段＝行为数据定义实体＝字段关系＝地址程序过程＝语言段输入/输出＝控制块网络结构节点＝地址联系＝协议安全结构人＝标识工作＝身份时间定义时间＝中断周期＝机器周期规则规范终点＝子条件手段＝步骤整体范围（内容）策划者企业模型（概念）所有者系统模型（逻辑）设计者技术模型（物理）建设者详细描述（内部）承担者TOGAFTheOpenGroupArchitectureFramework

TOGAF框架的基本层次：业务架构：为达到目标需要进行的业务过程应用程序架构：如何设计应用程序以达到业务要求数据架构：企业数据如何组织和存储技术架构：系统软硬件以及应用支撑ADM架构开发方法：ArchitectureDevelopmentMethodTOGAFTOGAF架构元模型TOGAFADM需求管理0.预备阶段目标：由现行联邦政府机构抽象出、但与具体的政府机构无关、用于描述政府机构业务框架的模型。通过绩效评估来确认那些能够简化的流程、能够共用的联邦IT投资以及能够整合的政府机构之间的工作和联邦政府各业务线之间的工作。作用：通过建立联邦政府业务架构模型和绩效评估体系为OMB和联邦政府各机构提供描述、分析联邦政府架构及其提高服务于民的能力的新方式。如果政府机构要想建立其理想的组织架构，FEA可以作为改进现有业务流程、提高业务能力、优化服务构件技术与数据模型的基础。FEAFEA核心原则以业务为驱动；模块化组件设计；五个参考模型：绩效参考模型（PRM，PerformanceReferenceModel）业务参考模型（BRM，BusinessReferenceModel）服务组件参考模型（SRM，ServiceComponentReferenceModel）数据参考模型（DRM，DataReferenceModel）技术参考模型（TRM，TechnicalReferenceModel）FEA参考模型PRM投入、产出及结果量身定制的绩效指标BRM业务范畴政府机构、用户及合作伙伴DRM以业务为中心的数据标准化跨部门的信息交换TRM服务组件接口、互操作性技术规格及相关标准SRM服务域及服务类别业务及服务组件以业务为驱动的途径基于组件的架构HL7参考信息模型HL7(HealthLevel7)是一个美国国家标准局认可的非营利性组织，它为临床治疗和医疗服务的管理、转移、评估等过程涉及的一系列数据提供了一个交换、管理和集成的标准。参考信息模型（ReferenceInformationModel，RIM）是HL7标准的核心组成部分，使用UML的建模方式和面向对象的设计理念，为医疗卫生科学数据的描述建立了参考标准。HL7参考信息模型实体：所有物理上存在的物体或参与医疗卫生相关活动的生物。人、地点、材料、设备、组织角色：实体可以扮演的角色。医生、护士、病人、科研人员参与：联系角色与活动的纽带，它表示一个角色参与一次活动的方式，比如在哪里、为什么、作为什么等等。护士-见习生-手术护士-助手-手术护士-麻醉师-手术动作：表示正在进行、或已经进行、或可以进行、或将要进行的一件事情。临床检查、药物治疗、手术治疗等等HL7RIM全图提纲UA架构的提出UA架构的组成UA的定位UA的内容基于UA的顶层设计实践43UA的定位

高校信息化分可为四个步骤：管理制度的建立与执行、大学模型的建立、业务过程改进和信息化工程实施。大学架构(UniversityArchitecture,UA)借鉴了企业架构的思想，根据高校信息化建设内容，提供一个普遍的IT规划、管理和复杂系统设计及实施的理论、方法、标准和工具。为高校信息化建设顶层设计提供了理论参考，直接服务大学信息系统的建设。是联系高校业务和IT支撑系统的桥梁，它通过梳理高校的组织机构、职能和业务，完成信息系统建设的调研、设计、实施和维护等方面的总体规划。UA就是具有大学特点的EA！44UA的特点UA借鉴了EA全局视角、结构化体系、层次性框架等思想，依据高校信息化建设的特点进行了改进紧密结合高校特点，是URP（大学资源计划，UniversityResourcePlanning）的基础理论，突出延续性；根据高校的特点进行了简化，强调可操作性；尽量采用成熟并广为人知的工具和方法进行描述，确保可实施性。45提纲UA架构的提出UA架构的组成UA的定位UA的内容基于UA的顶层设计实践46UA的框架47UA的内容绩效模型从高校的整体出发，对学校教学、科研、社会服务的效果进行绩效测评，对