HD钢铁集团基于云计算和物联网的信息化研究

第 1 章 绪 论

1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
钢铁工业是我国国民经济的基础产业，中国的经济需要有钢铁工业做支撑。改革开放以来，我国钢铁工业发展很快。从 1996 年起，我国钢铁产量已连续多年稳居世界第一位。据国家统计局数据，2013 年我国粗钢产量达到 77904.01 万吨，钢材产量达到 106762.20 万吨，是当今世界第一产钢大国，但产钢大国并等于产钢强国，综合竞争力弱的问题日益突显。
近几年，中国钢铁行业从产量和需求高速增长的黄金时期，进入一个高成本、低利润的危机时代，钢铁产能结构性过剩，原材料进口依存度过高危及产业安全。钢铁企业面临着前所未有的困难与挑战，企业盈利能力明显下滑。而大量国内外先进钢铁企业信息化的实践证明：信息化在推动钢铁企业精细化管理、提高产品质量、降低制造成本和科学决策等方面能发挥重要的作用，信息化与钢铁工业的融合，能够促进企业综合竞争力的提高。
“十一五”期间，HD 钢铁集团意识到加速实现企业信息化，是迎接 WTO 所带来的严峻市场挑战的有效途径，进行了企业信息化的实施，取得了一定的管理效果和经济效益，促进了企业工业化和信息化的融合。但是对 HD 钢铁集团来说，随着钢铁产能结构性过剩、原材料进口依存度过高、生产要素成本不断增加、国家宏观调控措施逐渐落实，HD 钢铁集团生产经营陷入困境，转型升级遇到瓶颈。现行信息化系统的不足，逐步在新的市场形势下显露出来。面对生产、经营、管理日益增加的需求，现行信息化平台只能不断地增加功能，软、硬件均有重复臃肿的累赘弊端。长此以往，势必会导致数据冗余庞杂，软、硬件性能降低，效率难以提高，系统维护费用不断增加。要渡过目前的难关，HD 钢铁集团亟待利用新一代信息技术具有的强大计算、海量存储、智能感知等功能进一步提高信息化水平，持续优化和改进企业管理，切实降低生产经营成本，切实提高产品质量和档次，形成利润空间，促进企业生产方式从粗放型到资源节约、环境友好型的转变。
因此，本课题针对 HD 钢铁集团信息化目前存在的诸多问题，在综合考虑 HD 钢铁集团生产经营的发展目标与信息化现状的基础上，采用云计算和物联网进行企业IT 基础架构的改革。探讨以基于云计算和物联网的新平台架构，支撑企业日常的生产经营高效运转，企业基础信息数据的快速反馈，支撑新产品和新工艺的应用，为企业的经营管理决策提供依据。使 HD 钢铁集团信息化系统轻装简行，高效履行系统功能，更加易于扩展和新加功能。在一个相当长的历史时期，为 HD 钢铁集团的发展打下坚实的信息系统基础。促使 HD 钢铁集团着力提高在全球范围优化配置资源和信息共享的能力，更好地融入全球经济体系。
HD 钢铁集团现行信息化系统的状况，只是众多钢铁企业中的一叶，计算机技术发展到了今天，新的平台和架构应该成为钢铁企业信息化的基石。本文的研究也恰是着眼于此。
1.1.2 研究意义
我国是一个发展中的大国，面对全球新一轮的技术创新和产业变革做出了积极的响应。《2006-2020 年国家信息化发展战略》指出：利用信息技术改造和提升传统产业。促进信息技术在能源、交通运输、冶金、机械和化工等行业的普及应用，推进设计研发信息化、生产装备数字化、生产过程智能化和经营管理网络化。充分运用信息技术推动高能耗、高物耗和高污染行业的改造[1]。为钢铁企业未来信息化的发展指明了道路。
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1.2 主要内容和框架结构
论文主要内容：基于云计算和物联网的信息化架构在体系架构、技术实现、系统集成、一体化运行等方面都有着全面的技术进步。从云计算、物联网等新兴技术在钢铁企业里的应用出发，并对其应用体系、特征进行了详细阐述；将企业信息化由原来的辅助支持，上升为获取竞争优势的重要手段这一战略高度，其次基于云计算、物联网的核心理念和分层设计理念给出了一种具有三层结构的 HD 钢铁集团信息化体系架构，为新一代钢铁企业信息化的研究提供参考。
本文的框架结构如图 1-1 所示：

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第 2 章 云计算、物联网理论综述及钢铁行业应用现状

2.1 云计算
2.1.1 云计算定义
云计算是传统技术界外发展领域中两种技术的组合概念，“云”代表了网络和组网，而计算代表了与计算机相关的资源、应用和服务。Google 在“Google 101 计划”中正式提出“云计算”的概念，所谓的“云”强调了计算的弥漫性、无所不在的分布性以及社会性等特征。
美国国家标准与技术学会信息技术实验室将云计算定义为：“云计算是通过网络访问并且按需动态分配计算资源、存储资源和网络资源等底层资源组成的 IT 资源共享池，以适应用户的需求。此外还可以在少量的工作或与云服务供应商少量沟通的条件下动态地重新分配 IT 资源，以适应可扩展的资源负载”[3]。
国内将云计算定义为：“云计算是通过网络将大量计算机的计算资源、存储资源和网络资源整合起来形成资源共享池，实现大规模分布式并行计算，并通过网络提供动态的、可扩展的和虚拟化的资源来服务用户，提供数据存储、计算分析及信息服务等多种类型的服务”[4]。
云计算的使用示意图如图 2-1 所示，用户只需专注于自己的业务而不用关注云计算的具体技术细节。

云计算模糊了资源的位置，用户可以直接通过网络配置资源，不需要绑定专门的物理资源，也可根据需要自动调整获取的资源。随着纷繁复杂的应用场景和云计算技术的发展，关于云计算还在产生新的定义。
2.1.2 云计算的多角度解析
对于云计算现在是众说纷纭，对云计算的解析也迥然不同，目前比较公认的云计算模型如图2-2所示。可以从核心本质特征、业务交付模式和架构部署模式三个不同的角度来解析云计算[3][5][50]。

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2.2 物联网
2.2.1 物联网定义
物联网是新一代信息技术的重要组成部分，物联网的概念来源于 1999 年美国麻省理工学院（MIT）的自动识别（Auto-ID）研究中心的 Kevin Ash-ton 教授提出的:“将物品通过 RFID 射频识别技术实现非接触式自动识别，然后通过网络实现物品的识别和管理”[52]。
2005 年国际电信联盟发布题为《ITU Internet reports 2005：the Internet ofthings》的报告，正式提出了“物联网”的概念：信息与通信技术的目标已经从人与人之间的沟通，扩展到人与物、物与物之间的连接，万物的连接就形成了物联网。其描述如图 2-5 所示，任何物体无论何时、何地都可以通过网络进行信息交换和共享[54]。

目前，国内普遍认同的物联网定义是：“任何物品都能通过网络，利用信息传感设备，遵照一定的标准相互连接起来，进行信息的交互和共享，以实现对物体智能化管理的一种网络”[10-11]。
简单地说，物联网就是通过网络实现物物相连。首先，网络依然是物联网的核心和基础；其次，信息采集延伸到了任何物品，并且物品之间可以相互交互。
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第 3 章 HD 钢铁集团信息化现状...................................................... 16
3.1 企业概况................................................... 16
3.2 组织结构.............................................................. 16
3.3 产品范围和工艺流程....................................................... 17
3.3.1 产品范围.................................................... 17
3.3.2 工艺流程............................................ 17
3.4 企业信息化现状梳理.................................................. 19
3.4.1 信息化现状............................................ 19
3.4.2 存在的问题................................................ 19
第 4 章 基于云计算和物联网的 HD 钢铁集团信息化架构............................................ 21
4.1 信息化发展规划目标............................................... 21
4.2 信息化建设的必要性.......................................... 21
4.3 信息化架构的原则........................................... 22
4.3.1 统一性................................................. 22
4.3.2 集成性............................................... 22
4.3.3 实时性............................................... 22
4.3.4 先进性................................................. 23
4.3.5 实用性......................................... 23
4.3.6 可靠性...................................... 23
4.3.7 安全性............................................ 23
4.3.8 可扩展性.............................................. 23
4.3.9 经济性........................................................ 23
4.4 信息化架构的设计思想......................................... 24
4.5 基于云计算和物联网融合的信息化架构总体方案......................................... 24
4.5.1 感知和控制层....................................... 27
4.5.2 网络传输层.............................................. 29
4.5.3 云计算服务层.......................................... 33
4.6 信息化架构的特征........................................... 36
4.6.1 数据自动采集............................................. 36
4.6.2 实时交互及可靠存储................................... 36
4.6.3 数据智能处理............................................ 36
4.6.4 统一集成平台......................................... 36
4.6.5 保护和利用现有资源.................................... 37
4.6.6 本质安全.............................................. 37
4.6.7 业务协同，流程贯通，信息共享............................................. 37

第 5 章 HD 钢铁集团信息化建设的风险及效益分析

5.1 风险及规避措施
HD 钢铁集团基于云计算和物联网的信息化建设涉及企业生产经营的各个方面，作为一项系统工程，要充分考虑项目的风险，进行有效的风险管理，而认识并理解企业信息化的每一个阶段的主要目标与工作内容，准确进行风险分析是有效进行风险控制的关键，并制定出相应的规避措施，降低风险的影响。使企业的信息化进程在有序、稳定的状态下进行。
有效的管理信息化风险，首先要正确认识企业信息化，企业的信息化要循序渐进，由需求分析、系统实施和应用与持续改进三个阶段不断循环构成。
需求分析阶段主要明确企业信息化建设的目标，明确企业的需求，获得企业广大干部职工的理解和支持；系统实施阶段主要是在确定的项目范围、成本、进度和质量控制下完成本阶段信息化需求，实现企业信息化的目标；应用与持续改进阶段主要由大量日常工作构成，通过不断地实践、系统的使用，实现信息化价值，进而发现新的业务需求。
按照环境和作用力因素来分，HD 钢铁集团信息化建设的风险分为内部风险和外部风险两部分，除了客观存在的不可控风险外，企业的大部分风险是可控的。通过加强内控制度建设，合理规范操作流程，建立一个科学的风险控制体系，强化企业内部监督，可以规避风险或把风险降低到企业可承受的程度。
5.1.1 内部风险
(1) 动机风险
①风险识别
企业的信息化建设对企业有着重大的影响，而不是为了所谓的“面子工程”或“一把手工程”。错误的信息化建设动机必然造成信息化建设的失败。
②风险对策
实施信息化的动机本身来源于企业的发展战略，及由发展战略导出的信息化建设需求和愿景目标，信息化建设的动机只有围绕企业发展战略对信息化建设的需求，统一领导班子、中层管理团队及广大干部职工开展信息化建设的思想认识，结合企业业务分阶段验证信息化建设的可交付成果，才能摆正企业实施信息化的动机。
(2) 管理变革风险
①风险识别
企业信息化建设不是一个孤立的过程，不能将信息化简单地定位为单纯的“技术信息化”，而忽视了“企业管理的信息化”。企业信息化对企业固有的意识形态带来的冲击比较大，对于企业习惯的管理模式和行为模式，将形成极大的挑战，同时，对于企业员工也将带来深刻的影响。
②风险对策
关注这一风险主要应正确对待和解决信息化建设和管理变革的次序和相互作用问题，企业信息化中的许多先进成熟的信息技术，蕴含着丰富的国际先进企业的管理思想，是大量管理实践的总结和结晶。信息化建设需要在业务管理流程优化的基础上，将管理的理念固化到信息化建设中，信息化建设将改变传统的工作方式和思维习惯，推动企业的管理变革。要明确企业信息化是先进管理理念理解和运用的过程。寻找到信息化建设和业务流程再造之间的平衡点，建立业务协同、流程贯通、信息共享、高效整合的信息平台，为以后持续的业务改进打下基础。
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结 束 语

中国钢铁企业转型升级面临的难题，在于如何发挥企业信息化的支撑和牵引作用，将企业的生产经营与信息技术有机融合，深化信息技术集成应用，促进钢铁企业从“钢铁制造商”到“钢铁服务商”的转变，增强企业综合实力、提升品牌价值和竞争能力，不断开发和巩固新的资源和市场，实现钢铁企业的成功转型和产业升级。
本文在HD钢铁集团信息化现状的基础之上，结合HD钢铁集团的实际情况，将云计算和物联网的核心理念和技术手段应用于HD钢铁集团，提出了HD钢铁集团基于云计算和物联网的的信息化架构，从而产生了一种全新的钢铁企业信息化架构。论文在基于云计算和物联网的信息化架构的设计、应用等方面做了尝试性的创新研究。使得新的体系架构有能力快速反应用户需求，减少“牛鞭效应”，实现安全生产等作用。随后对HD钢铁集团基于云计算和物联网信息化架构在实施过程中可能出现的风险和效益进行分析。
目前，对于云计算和物联网结合案例的研究还比较少，虽然本文取得一些研究成果，但自己感觉不够完善，但作为一种有益的探索，将云计算、物联网的管理思想和技术手段，运用到钢铁企业的信息化改造中，从而产生全新的钢铁企业信息化体系架构，正是本文的创新之处。
此外由于研究时间短暂，个人知识和能力范围比较有限，加之云计算和物联网等信息技术的飞速发展，给研究工作带来诸多不便，本文还有许多不足之处：
(1) 本文文献资料范围有限，难以对云计算和物联网的应用进行多方位的归纳和总结，仅对表象进行了梳理，深层次的应用问题还未触及，许多问题都是浅尝辄止。云计算和物联网应用于钢铁业还有待进一步探究和实证。
(2) 对于基于云计算和物联网的信息化架构只是简单提出了一个基本模型框架，对于其内部的结构、技术的融合、服务功能的优化等问题还需进行进一步研究，力求更加完善。
(3) 对于基于云计算和物联网的信息化架构评价方面，受时间和能力限制选取的调查方面有限，也只是一家之言，仍需斟酌。
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参考文献（略）