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如何度量雇员的碳排放量

第 1 部分:样例 SOA 实现架构

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简介

目前,全世界的许多组织(不管是大的还是小的,公有的还是私有的)都试图了解它们对环境的影响。在这一过程中,许多组织都向这方面的先行者(比如 IBM)寻求专业咨询和帮助,因为这些先行者探察到运营的各个方面,包括但不局限于供应链管理、制造、后勤、能源管理和废物管理。每个领域都有一组已定义并且可测量的温室气体(GHG)排放,大部分这些组织的资源和能源都用于这些方面。

本文描述的解决方案支持以上做法,同时也探索公司雇员对环境的影响。雇员在执行任务过程中对 CO2 排放的影响是巨大的,这点不难理解。不管他们是远程工作还是在传统的办公室工作,或出差与客户见面,雇员的活动都直接或间接地与碳排放有关。本文指出了这些排放,并为如何度量、跟踪和管理它们提供建议。我们的解决方案基于开放的 SOA 架构,不仅能够度量碳排放,还能跟踪其他对业务成功至关重要的关键性能指标。

解决方案描述

我们根据雇员执行任务时带来碳排放的方式对其进行分组:

出差雇员:这些雇员带来直接和间接的碳排放。直接排放 是指导致直接排放 CO2 的活动。乘飞机、驾驶租用的汽车或搭乘出租车都属于这个类别。

间接排放 是指通过几个步骤才导致 CO2 排放的活动。居住在宾馆或使用某些 IT 设备都属于这个类别,因为宾馆为客户提供照明、空调设备、水处理和洗衣服务等。这些为客户提供便利的服务都需要消耗电能,而电能是由电厂设备产生的。每千瓦时电能的生产都会排放一定量的 CO2。因此雇员使用 IT 设备时就间接地造成 CO2 排放。IT 设备需要电能才能运行,但对于大型的服务器或存储设备,它们还需要冷却设备才能高效运行。所有这些活动都属于间接排放。

搭乘交通工具的雇员:对于搭乘交通工具到办公室上班的雇员,这个模型也是适用的。雇员在往返过程中会导致直接排放,不管是乘坐私家车还是公共交通工具。雇员在办公室的活动会导致间接排放,包括使用照明和空调设备,以及使用完成工作所需的 IT 设备。

远程雇员:我们的解决方案假设雇员在住所办公,而住所主要指家庭生活场所。换句话说,为了保持简单,我们假设住所没有雇员完成工作所需的照明或空调设备。远程雇员惟一带来的间接排放来自于办公计算机。这避免解决一个复杂的问题,即确定雇员在家工作每月真正需要为工作支付的电费是多少。

碳计算和解决方案假设

碳排放的计算涉及一个包含多个变量的函数。该函数的一个例子是计算飞机旅途的碳排放轨迹。碳排放通常是燃烧石油或其他燃料(煤炭和木料等)的直接结果。在这个例子中,通过燃烧燃料为飞机引擎提供动力。如果我们要准确地了解 CO2 的排放量,就要计算从目的地 A 到目的地 B 需要耗费多少燃料。为此,我们需要能够获得一长串数据:飞机类型、引擎类型、飞机重量、飞机实载人数和天气状况等等。很明显,除了航空公司之外,没有人能够得到这些数据。因此,我们基于行业平均水平进行碳排放计算,在这个例子中为航空业。

这种方法也适用于计算服务器的碳排放轨迹。服务器使用一定量的电能。电能是由电厂提供的,电厂需要使用多种资源进行发电。因此要了解服务器的碳轨迹,必须了解它的物理位置(城市和州)、电能供应商以及电能是何时消耗的。这里再次转变为一个复杂的假设。我们仍然基于行业的平均水平计算碳排放轨迹,这些平均数值来自各种数据源。

我们的解决方案在每个计算中都使用这些平均值。我们不是要寻求绝对精确,而是为比较分析提供一种科学的方法。从本质上讲,我们解决的问题是:“在相同的条件下,如果雇员 A 减少碳排放的意识越来越强,那么他今天的碳轨迹是什么呢?明天又是什么呢?”

数据收集方法

为了收集与计算雇员活动碳轨迹相关的必要数据,这个解决方案使用简单的用户友好的界面(UI)。该 UI 的目的是将数据输入所需的时间降至最低。雇员每周输入数据一次,每个雇员花费的时间不到 2 分钟。

这个解决方案(在后面详述)基于开发的 SOA 框架。它能够与多个系统连接并交换数据,从而支持更多差旅雇员,以及从外部系统动态获取位置数据。不过,由于每个客户使用的系统都不一样,因此这种动态方法最好作为客户的定制过程的一部分开发。

碳轨迹和其他关键性能指标

尽管度量大型企业运营的碳轨迹并理解所有分支是很有用的,但这并不是企业盈利的驱动因素。这就是我们的解决方案跟踪和计算其他关键指标的原因。目前,这个解决方案允许导入与服务组织的运营相关的财务数据。我们根据每月、每季度和每年的目标跟踪收入、成本和总利润,并将它们和碳轨迹数据一并显示。决策者可以查看所有这些信息并决定如何运营组织,在提高利润的同时减少对环境的影响。

因为该架构是基于开放标准的,所以任何人都可以跟踪其他关键性能指标。由您决定这些性能指标是什么、使用什么系统驻留它们以及通过什么类型的 API 访问它们。

这个解决方案构建在其他产品之上,因此允许您研究这些指标与其他指标的关系,以及它们对碳轨迹有什么影响。它还能够基于系统收集到的历史数据提供预测统计数据。

我们为这个实现开发的一个指标是碳效率(Carbon Efficiency)。它主要度量每个人实现 1 美元总利润的碳排放轨迹。这个公式的最终效果是个人各种记账率产生的总利润,但将导致类似的碳排放。总利润为总收入减去成本。这个度量指标允许您比较不同的人力资源,以及他们在执行任务时的碳效率。

架构决策

图 1:Employee Carbon Footprint Dashboard 的逻辑架构
架构图表
架构图表

这个应用程序包含 3 个主要的层,如图 1 所示:

  1. 用户界面层 用于:
    • 收集雇员输入。
    • 导入存储在经过核准的模板中的财务数据。
    • 导入包含与每个项目相关联的 IT 基础设施的项目配置文件。
    • 构建在 JSF 之上。
  2. 业务逻辑层 包括:
    • Websphere Process Server,用于处理业务规则、碳轨迹计算和财务计算。
    • Websphere Business Monitor,用于处理监控该过程发生的所有事件的事件。
    • Business Dashboard,用于显示所有实例数据、关键性能指标、一个能够深入分析数据的复杂数据仓库,以及一个商业用户级别的配置工具。
  3. 数据库层用于存储所有应用程序数据。

这个架构的关键产品是 Websphere Process Server。在这个应用程序中采用它的原因有很多,最主要的原因是该平台提供的可扩展性。尽管本文没有深入关注 Process Server,但提到它的一些要点:

  • WebSphere Process Server 是一个高性能的业务处理引擎,它安全、连贯地运行关键业务流程,并且保持事务的完整性。它帮助整合企业的资产,以构成高度优化和高效的流程。它通过自动化制造流程可以帮助企业实现业务目标,或高效地处理保险索赔或财务支付,或运营高效的供应链。通过自动化流程,WebSphere Process Server 还能够帮助确保遵从最新的行业法规。

  • WebSphere Process Server 包含 WebSphere Enterprise Service Bus 的所有功能,它作为分散的服务的媒介,帮助最大限度地重用资产,不管它们的位置在什么地方、它们基于的平台或供应商是什么,以及它们是否作为打包应用程序的一部分提供。WebSphere Process Server 通过内置的用于消息格式媒介、传输和路由的 WebSphere Enterprise Service Bus 技术支持最大限度的资产重用。

  • WebSphere Process Server 将流程自动化合并到一个统一的服务器中,从而为所有流程需求提供灵活的业务流程解决方案。它允许将任务实现为人类服务或程序服务。它还允许文档或业务对象在任务之间传递。WebSphere Process Server 是人力工作流和工作表管理的最佳解决方案。它还提供关系管理和事件序列化,以从其他独立的系统同步事件。

  • WebSphere Process Server 通过利用前辈的成果交付一组丰富的以集成为中心的功能。这些功能包括 对事务(比如两阶段提交)、恢复、错误处理的内置支持 ,以及通过各种基于 Web 服务或 Java™ 技术的接口与所有主要系统和应用程序连接,或使用消息作为传输机制。

  • WebSphere Process Server 提供一组 适配器,用于将业务流程与其他常用技术(纯文本文件、Java Database Connectivity [JDBC]、File Transfer Protocol [FTP] 和电子邮件)或打包应用程序(SAP、Siebel、PeopleSoft、JD Edwards 和 Oracle)连接起来。

  • WebSphere Process Server 还提供 WebSphere MQ bindings,从而使流程能够可靠地访问服务。WebSphere Process Server 原生支持 Web 服务、Java Message Service (JMS)、WebSphere MQ 和 Java,并且包含 WebSphere 适配器,包括电子邮件、JDBC、纯文本文件、FTP、IBM CICS®、IBM IMS、SAP®、Oracle® 应用程序、Siebel®、PeopleSoft® 和 JD Edwards®。

  • 流程解决方案通过基于 Eclipse 的配套工具 WebSphere Integration Developer 组合起来并部署到 WebSphere Process Server。

Employee Carbon Dashboard 和 SOA

图 2 显示了 IBM SOA 基础产品:

图 2:IBM SOA Foundation 架构
SOA Foundation 架构图表
SOA Foundation 架构图表

这个应用程序的 1.0 版本的重点在于:

  • 计算雇员碳轨迹
  • 从预定义电子表格模板导入财务数据
  • 从另一个预定义 Excel 模板导入项目配置文件数据和相关的 IT 基础设施
  • 在交互式指示板上显示所有数据以供分析。

因此,在图 2 中仅显示了一部分产品和功能。图 3 显示了选择的产品及其提供的功能。

图 3:从 SOA 产品组合中选择用于 Employee Carbon Dashboard 的产品
用于 Employee Carbon Dashboard 的产品的图表
用于 Employee Carbon Dashboard 的产品的图表

图 3:从 SOA 产品组合中选择用于 Employee Carbon Dashboard 的产品

  • Websphere Business Modeler:用于为各种与碳计算相关的人类行为流程和业务规则建模。
  • Websphere Business Monitor:用于监听所有由 Process Server 生成的事件,比如碳计算结果、财务数据计算结果和 KPI 计算结果。我们使用它的 Business Space 指示板显示所有事件数据和行为分析。
  • Websphere Integration Developer:用作开发平台。我们使用它创建所有业务规则、各种计算和 UI。
  • Websphere Process Server:用于创建所有业务逻辑和业务规则。

Employee Carbon Dashboard 2.0

许多将要实现这个解决方案的客户都打算对其进行定制,让其适合内部企业架构。通过使用底层架构的灵活性可以实现许多功能。这个小节介绍我们利用开放 SOA Foundation 框架的一些想法。

用户数据

如果手工输入雇员数据的机制不适合内部使用,您应该考虑其他选择。现在,市场上的许多供应商根据嵌入到手机中的 GPS 位置芯片提供解决方案。您可以从 GPS 定位器将数据下载到中央服务器,然后再将其同步导入或批量导入到应用程序。然后,您可以开发业务规则来将位置数据和雇员配置文件转换为碳排放。这可能最终解决等式中乘交通工具上班的部分以及积累的碳轨迹。必须考虑并妥善处理隐私问题。

等式的另一部分是出差旅行。大部分组织已经开发或使用第三方的差旅管理系统。该数据可用于计算每个雇员差旅的碳轨迹。

流程

公司运营的每个方面都可以定义为一个业务流程。制造、后勤、供应链管理、能源管理、回收和废物管理都可以分解为简洁的业务流程,其中包含人类任务和干预。这些业务流程需要定义、建模、实现、管理和监控,这就是 SOA 框架的专长。

受到法规管制或客户需求的影响,许多公司生产更 “绿色的” 产品和服务的需求不断上升。因为这些产品或服务是业务流程的最终可交付成果,所以计算它们的成本和相关的碳轨迹对实现 “绿色” 品牌至关重要。

这个应用程序的 2.0 版本经过扩展可以跟踪这些流程、它们的效率、成本和相关的碳轨迹。

能源消耗

随着能源价格不断上涨,企业必须严格关注自身的能源消耗级别。许多公司开始关注它们使用物理建筑、数据中心和制造厂所需开支。

尤其是 IT 设备及其对能源消耗的影响,这里有一些值得深思的统计数据:

  • 据分析师预测,到 2010 年时,IT 消耗的电能将占到公司总电能消耗的 50% 以上

  • IT 直接导致全球 CO2 排放的 2%。这个数字与航空业相当(来源 Gartner)

  • 根据当前的效率,服务器和数据中心在 2011 年消耗的国家能源将再翻一倍(来源 U.S Environmental Protection Agency, Report to Congress on Server and Data Center Energy Efficiency Public Law 109-431,2007 年 8 月 2 日)

  • 平均资源利用率 <10% = $140B 超过服务器的能力(来源 U.S Dept. of Energy, IDC)

  • 根据 Gartner 的分析数据,“到 2008 年,目前的数据中心中有 50% 不能满足高端设备的电力和冷却需求”

  • 1 W 应用程序计算需要 27 W 电能(来源 Springboard Research)

IBM 提供许多解决方案来帮助监控建筑物和数据中心的能源消耗。这个应用程序的 2.0 版本经过扩展可以跟踪各种能源消耗源,不仅包括办公区,还包括数据中心。

考虑到任务的复杂性,我们需要全面理解需要跟踪什么,以及根据得出的数据做出决策,从而促成最终的架构。在 IBM Software 产品组合中包含其他一些用于该用途的产品。

IBM 内部实现 1.0 版本

IBM 目前在内部实现了这个应用程序的 1.0 版本。大约有 100 名来自不同组织的参与者每周都向 IBM 提交差旅、乘交通工具上班或远程上班数据。这个项目分为 2 个阶段。第一个阶段的目的是提高对碳计算的意识,并且让雇员养成每周准确提交数据的习惯。

当这个阶段结束之后,我们计划执行能源节约措施,比如:

  • 远程上班
  • 减少 IT 设备的数量,严格限制浪费
  • 鼓励雇员搭乘公共交通工具或搭便车
  • 寻找更有效的差旅方式,并且在绝对必要时才进行差旅。

第二阶段的目的是度量这些能源节约措施对总体雇员碳轨迹的影响。这个项目的目标是看看节约意识是否能够转化为行为改变,以及这种改变能否减少碳排放。

结束语

我们通过仔细设计 IBM SWG Employee Carbon Footprint Dashboard,让它能够评估组织人力资源对环境的影响。我们还利用底层技术将这些度量与其他关键指标(财务指标)结合起来。这个应用程序构建在开放 IBM SOA 框架之上,从而允许进行定制以及与其他外部系统交互。

当前能源匮乏并且价格昂贵,围绕人类行为对环境影响而展开的讨论达到白热化。通过这个解决方案能够帮助企业开始解决一部分问题。不管是因为法规管制还是因为客户需求而采用这个解决方案,大部分企业都发现处理这些问题宜早不宜迟。

在本系列的下一篇文章中,我们将详细讨论如何实现 Employee Carbon Footprint,包括如何使用 WebSphere Process Server、WebSphere Integration Developer、WebSphere Business Modeler 和 WebSphere Business Monitor。


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Zone=WebSphere, SOA and web services
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ArticleTitle=如何度量雇员的碳排放量: 第 1 部分:样例 SOA 实现架构
publish-date=07222009