智慧城市的顶层设计，并不是上层设计：架构师的思考演练题目

前言：本文摘自 高�ㄌ� 老��的新��。在智慧城市领域的顶层设计，应该是指：Top-levelDesign 或 High-levelDesign。意味着不同的决策(Decision-Making)阶段的区别。其中，Top-level Design偏于投资决策前的A段架构设计阶段，做为城市政府立项投资决策的评估依据；而Bottom-level Design则偏于决策后的B段架构设计阶段。这两阶段是有时间上的落差的，并不是在同一时间进行的。

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高焕堂：MISOO(大数据.大思考)联盟.台北中心和东京(日本)分社.总教练

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智慧城市的顶层设计，并不是上层设计

-- 架构师的思考演练题目

• 顶层设计(Top-leveldesign)与上层设计(Top-leyer design)

1. 思考：<顶层设计>涵意的迷思

----在中文里的"层"字，对映到英文上，常见的三个英文字是：Layer,Tier和Level。

由于智慧城市顶层设计的主要目标是：促进不同业务区块(如旅游、医疗等)之间，及不同系统之间的互联互通、信息共享、并避免信息孤岛。其涵盖不同领域、不同软、硬件及通信系统等的相关知识；如果在投资决策前，就进行整体(减法)设计，更容易达成共识，更有效促成系统互联互通、信息共享、和避免信息孤岛。更重要的是，可避免重复投资的资源浪费。

----因此，在智慧城市领域的顶层设计，应该是指：Top-levelDesign 或 High-levelDesign。意味着不同的决策(Decision-Making)阶段的区别。其中，Top-level Design偏于投资决策前的A段架构设计阶段，做为城市政府立项投资决策的评估依据；而Bottom-level Design则偏于决策后的B段架构设计阶段。这两阶段是有时间上的落差的，并不是在同一时间进行的。如图1所示。

图1分层的三个面向

----以史为鉴，所谓信息孤岛，就如同春秋战国自立为王。秦国大力推行整体(减法)设计：例如“书同文、车同轨”策略，有效地整合幅员辽阔的国家。到了唐朝，更上一层楼，促进文化上的减法设计：即诗词上的”诗同形”(例如，七言绝句都是4句7字，而且韵律一致)。于是，打造了史上最伟大辉煌的时代。于是我们说：熟练商业思维，促进创新设计；有效减法设计，大幅开放加法；书同文诗同形，乃有汉唐盛世。

----所以，顶层设计意味着：投资决策前的高阶设计。无论是投资决策前的(高阶)架构设计，或者是投资决策后的实践设计，都具备有上、中、下层(Layer)的设计思考和文件的抽象层级。例如，在EA(Enterprise Architecture)框架里，可分为业务架构层(Operational Layer)、系统架构层(System Layer)和通信网络层(Communication/Network Layer)。此外，无论在哪一个层级(Layer)都可能会细分为多个接力赛的端或段(Tier)；例如城市的自来水系统可分为：水库端、水龙头端、以即中间的水管段。再如，于物联网的通信层(Layer)就常分为：感知端、传输段和处里端。也就是，两个Level各涵盖多个Layer，而各Layer又可含有多个Tier。

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2.应用：创新的起点--愿景(Vision)

避免冻结未来

----有人认为智慧城市设计的焦点在于城市，而不在于智慧。另外有些人则认为智慧城市设计的焦点在于智慧，而不在于城市；为了城市的永续发展，人们给它智慧，而不是把它设计成智慧。其实，这个见解是见仁见智的，只是顶层(架构)设计师的不同视角而已。其目标是一致的：避免”冻结”城市的未来(Frozen the future)。城市是永续发展的、从过去到现在已经有许多软硬件建设都存在了，未来还要继续发展下去。未来的社会、科技、经济环境的变化，都是不可预测的，所以我们需要”智慧地”去做决策，让现在的决策具有未来性，而不是去替未来做决策，以免过度设计(Over-Design)城市的未来，反而”冻结”了城市的未来(Frozen Future)。

让顶层设计<敏捷>起来

----既然城市已经存了，不能重新设计，又必须避免冰冻城市的未来生机和发展。所以。今天智慧城市的顶层设计，就必须承先启后，包容过去的软硬件设施，又必须处处保留”不设计”的空间，支持未来的永续发展。

----于是，顶层设计本身必须敏捷地、灵活地随着未来大环境的变化而作迅速的调整和重构(Refactor)，让一个城市能依循达尔文的”适者生存”原则而永续发展下去。而不是在今天做一个完美的、僵化的大型设计(Master design)，而无视于未来大环境的不可预测性，而伤害了一个城市的永续发展活力。

----刚才提到一个城市需要永续发展，不能一次性的完美的、僵化的大型设计。所以顶层设计必须时时做出能承先启后的最佳设计。因此，顶层设计的过程本身就必须迭代的(Iterative)，依据大环境变化的反馈(Feedback)来触发迭代，带动设计的重构，调整出最适时的新设计来捕捉未来的机运。

有效的顶层设计：

• 设计的质量

融合当今最流行的敏捷软件开发过程，让顶层设计团队也能像软件开发团队一样地敏捷起来。大幅提升了顶层设计的质量。

• 设计的可实现性

基于与软件开发的紧密融合，让顶层设计能顺畅地落地为信息化系统，确保信息系统之间的互联互通、信息共享和避免信息孤岛；完美实现智慧化的未来城市。

• 设计的最佳性

结合AHP方法来对设计决策进行有效的评估分析，确保顶层设计决策的最佳性。

于是，我们基础这个愿景，启动了创新设计的过程，寻觅一种<敏捷顶层设计方法>。

3.观察现实，提出假定(Hypothesis)

----综观目前流行的顶层设计方法，都无法简单、流畅地结合敏捷过程。如果我们采用软件EIT造形(Form)，让顶层设计里的系统接口(Interface)迅速落实为软件代码，让敏捷的检验(Test)机制能依据互联互通的需求来进行检测，以确保设计决策的可实现性。此外，可将检测结果的反馈(Feedback)给设计人员，启动敏捷的迭代(Iterative)过程，触发设计决策的重估，激发更多创意来突破需求的限制。

----城市设计原本就是一项复杂而多样化的活动。而智能城市顶层设计又添加了智能化信息系统之间的互联互通整体需求的设计新视角。其中，智能化系统幕后的软硬件开发和通信建置等也是复杂多变的活动。那么，如何这两项复杂活动融合起来呢? 首先，规划一个开放、弹性而且可扩充的架构(Architecture)是必备的。于是，就针对城市架构设计和敏捷方法，运用设计思维，设计一个简单的造形，作为一个起点，将上述两项复杂活动融合起来，提供更敏捷的设计过程、提升设计决策的最佳性、以及能顺畅落实到智能系统的可实现性。

----由于大多数设计者都擅长于溯因逻辑思维，而其幕后的“假定-否证”逻辑，正是敏捷过程的基础。因此，敏捷过程能让设计人员充分发挥其设计思考和创造力，实践最完美的智能城市顶层设计。朔因推理让设计师能从简单中组合出复杂，这与敏捷的“持续整合”概念是一致的。于是，基于上述的观察，推导出一个假定，发挥溯因推理的创新思维，如图2所示。

图2 溯因+敏捷：应用于顶层设计

----接着，就寻找事实来试图否证这项假定，并依循皮尔士提出的方法：

“将一个假定分解为较小的逻辑组成部分(议题)，每次检验其中一个，然后一个一个地加以检验，直到一个或其中一个解释具有不容质疑的根据为止”。

----由于篇幅的限制，这些详细过程，于此就省略不细说了。

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4.结论：提出新的<顶层设计方法>

于是我提出了：敏捷顶层设计方法(ATA：Agile Top-level Architecture design)，基于EA(Enterprise Architecture)框架的基础，融合当今最流行的敏捷开发方法，将两者组合而成的。其创新性地设计了一个软件造形(Form)，让顶层设计里的系统接口(Interface)迅速落实为软件代码，能有效与软件开发的融合，并能简单、流畅地结合敏捷过程。此外，还结合了AHP (Analytic Hierarchy Process) 决策评估方法；其基于敏捷开发的价值观，敏捷的迭代过程中，能促进更多专家来参与，如图4-32所示。

图3  ATA：敏捷顶层设计方法

----愈多专家来参与，愈能促成不国度、行业、领域知识的交流；各城市或区块的设计团队之间就有愈多的交流机会，愈能消除设计团队的<心灵孤岛>，也就愈能消除<信息孤岛>了。此方法的特点包括：

过程(Process)：基于敏捷开发(Agile Development)原则

----此方法的顶层设计过程是基于当今最流行的敏捷(Agile)开发原则。以敏捷的测试来带动设计团队进行迭代(Iterative)过程。以测试结果的反馈(Feedback)激发各参与人员(Stakeholder)的反思、讨论与重构设计，让顶层设计止于至善。图4-32里的循环圆圈，就表示其迭代过程。

决策分析(Decision Analysis)：基于AHP方法

----采用AHP决策分析方法，来评估顶层设计里的重要决策。以确保设计决策的<最佳性>。这表示于图3里最右边的小圆圈。

需求检验(Requirement Test)：基于TDD方法

----以敏捷的<测试驱动开发>(TDD, Test-Driven Development)来带动整个设计团队进行迭代过程。这迭代过程，会不断重构顶层设计，来满足用户的功能性需求。这表示于图3里最左边的红色圆形。

中层设计(Middle-Level Design)：基于EIT软件造形

----这是此方法里最独特的部分。其特性如下：

• 基于高焕堂设计的EIT造形。

• EIT造形以软件代码(Code)实践上层系统架构的互联互通接口设计(Interface Design)。

• 这造形的软件代码，做为TDD测试的对象。

• 如果EIT造形的代码没有通过TDD检验，就会发出反馈来驱动一次新的迭代循环，驱动设计团队重构顶层设计。

• 当EIT造形代码通过了TDD检验，就表示该接口设计是电脑可执行的，也确保了顶层设计里的互联互通(接口)设计是具有<可实现性>的。

无限创新

• 有了愿景和架构的指引，让人们的思考连结到更多的未知新事物(unknown unknowns)。基于减法设计，让人们更有勇气面对复杂。透过迭代和反馈的去芜存菁，让人们更具有信心去经营未来、捕捉新机会。因此，激发出更多的新型商业模式和策略。

  
  

  
  

~ End ~