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系統論文范文第1篇

關鍵詞自動微分切線性模式數據相關分析統計準確率

1.引言

計算微分大致經歷了從商微分，符號微分，手寫代碼到自動微分幾個階段。與其它幾種微分方法相比，自動微分具有代碼簡練、計算精度高及投入人力少等優(yōu)點。自動微分實現的基本出發(fā)點是：一個數據相對獨立的程序對象（模式、過程、程序段、數值語句乃至數值表達式），無論多么復雜，總可以分解為一系列有限數目的基本函數（如sin、exp、log）和基本運算操作（加、減、乘、除、乘方）的有序復合；對所有這些基本函數及基本運算操作，重復使用鏈式求導法則，將得到的中間結果自上而下地做正向積分就可以建立起對應的切線性模式，而自下而上地做反向積分就可以建立起對應的伴隨模式[1]。基于自動微分方法得到的切線性模式和伴隨模式，在變分資料同化[2]、系統建模與參數辨識[3]、參數的敏感性分析[4]、非線性最優(yōu)化以及數值模式的可預測性分析[5]等問題中有著十分廣泛的應用。

迄今為止，已有數十所大學和研究所各自開發(fā)了能夠用于求解切線性模式的自動微分系統，比較典型的有TAMC系統[6]、ADJIFOR系統[7]和ODYSSEE系統[8]。在一些特定的運用中，它們都是比較成功的，但在通用性和復雜問題的處理效率上還存在許多不足。通常，自動生成切線性模式的關鍵難題在于對象自身的強相關性，這給系統全局分析（如數據IO相關分析和數據依賴相關分析）和微分代碼的整體優(yōu)化都帶來了很多困難。同時，對于程序對象不可導處的準確識別和微分處理，至今仍還沒有一個統一而有效的算法。另外，最優(yōu)或有效求解稀疏雅可比矩陣一直是衡量一個自動微分系統有效性的重要尺度。

統計準確率被我們視為評價一類自動微分工具及其微分模式代碼可靠性與有效性的重要尺度。其基本假設是：如果對于定義域空間內隨機抽樣獲得的至多有限個n維初始場（或網格點），微分模式輸出的差分和微分逼近是成功的；那么對于定義域空間內所有可能初始場（或網格點），微分模式輸出的差分和微分逼近都是成功的。微分模式統計準確率評價的具體方法是：在所有隨機抽樣得到的初始場（或網格點）附近，當輸入擾動逐漸趨向于機器有效精度所能表示的最小正值時，模式輸出的差分和微分之間應該有足夠精度有效位數上的逼近。

DFT系統具有許多優(yōu)點，它能夠完全接受用FORTRAN77語言編寫的源代碼，微分代碼結構清晰，其微分處理能力與問題和對象的規(guī)模及復雜性無關。它基于YACC實現，具有很強的可擴展性。DFT系統具有四個重要特色。它通過對象全局依賴相關分析，準確求解雅可比矩陣的稀疏結構，自動計算有效初始輸入矩陣，從而可以用較小的代價求得整個雅可比矩陣。同時，它可以自動生成客觀評價微分模式效率與可靠性的測試程序，對奇異函數做等價微分處理，并采用二元歸約的方法，在語句級層次上實現微分代碼優(yōu)化。

2.系統概況

DFT系統主要由兩部分組成：微分代碼轉換和微分代碼評價，圖2.1。微分代碼轉換部分接受用戶輸入指令并自動分析對象模式，生成切線性模式代碼及其相關測試代碼，后者直接構成微分代碼評價系統的主體。微分代碼評價是DFT系統的一個重要特色。DFT系統的開發(fā)小組認為，一個微分模式如果在可靠性、時間和存儲效率上沒有得到充分的驗證，至少對實際應用而言，它將是毫無意義的。

原模式切線性模式

統計評價結果

圖2.1DFT系統結構簡圖

2.1微分代碼轉換

DFT系統是基于YACC在UNIX環(huán)境下開發(fā)的，其結構圖2.2所示。通過DFT系統產生的切線性模式代碼成對出現，并在語句級程度上做了簡化，可讀性很強，如圖2.4。

切線性模式

評價函數集

圖2.2微分代碼轉換

微分代碼轉換部分從功能上分為四個部分：詞法分析，語義分析，對象復雜性及數據相關分析和微分代碼轉換。對于一組具有復雜數據相關的程序模式對象，通常需要系統運行兩遍才能得到有效而可靠的微分代碼。這主要有兩方面的考慮：其一，根據對象的復雜性（如最大語句長度、最大變量維數、子過程或函數數目、子過程或函數內最大變量數目等對象特征）選擇合適的系統參數以求最優(yōu)的運行代價；其二，模式內各子過程或函數之間以及一個子過程或函數內往往具有很強的數據相關性，需要事先保存對象的相關信息并且在考慮當前對象的屬性之前必須做上下文相關分析。

圖2.3PERIGEE源程序代碼圖2.4DFT系統生成的切線性代碼

2.2微分代碼評價

通常，評價一個編譯系統的性能有很多方面，如處理速度、結果代碼可靠性及質量、出錯診斷、可擴展和可維護性等。對于一類自動微分系統來說，由于軟件開發(fā)人力的局限以及對象模式的復雜多樣性,通過自動轉換得到的微分模式并非常常是有效而可靠的（即無論是在數學意義上還是在程序邏輯上應與期待的理想結果一致），因而在微分模式被投入實際應用前，往往需要投入一定的人力來對其做嚴格的分析測試。

對切線性模式做統計評價測試的主要內容可以簡單敘述為：在網格化的模式定義域空間內，選擇所有可能的網格點形成微分模式計算的初始場；在不同的網格點附近，隨機選取至少個線性無關的初始擾動，對每個擾動輸入分別進行網格點逼近，統計考察模式輸出差分和微分在有效位數上的逼近程度。圖2.5描述了整個測試過程，它包含網格點數據隨機采樣（1）和網格點數據逼近（2）兩級循環(huán)。

圖2.5切線性模式代碼的測試過程

3.系統主要特色

DFT系統并不是一個完整的FORTRAN編譯器，但它幾乎可以接受和處理所有FORTRAN77編寫的源模式代碼，并且可以很方便地擴展并接受FORTRAN90編寫的源模式代碼。本節(jié)將著重介紹DFT系統（版本3.0）的以下幾個重要特色。

3.1結構化的微分實現

DFT系統采用標準化的代碼實現，切線性模式的擾動變量和基態(tài)值變量、微分計算語句和基態(tài)值計算語句總是成對出現，并具有清晰的程序結構。微分代碼保持了原模式本身的結構和風格（如并行和向量特性、數據精度等），即語句到語句、結構到結構的微分實現。在奇異點或不可導處，DFT系統對微分擾動采取簡單的清零處理，實踐證明這對抑制擾動計算溢出具有重要意義，但并不影響評價測試結果。

3.2全局數據相關分析

DFT系統具有較強的數據相關分析能力，它包括全局數據IO相關分析、全局數據依賴相關分析、全局過程相關分析以及數據迭代相關分析幾個不同方面。數據依賴相關與數據IO相關關系密切，但又存在根本不同。前者強調每個變量在數學關系上的依賴性；而后者描述了一個對象的輸入輸出特性，且具有相對性，即任何一個變量參數，無論它是獨立變量還是依賴變量，在數學意義上都可等價為一個既是輸入又是輸出的參數來處理。

DFT系統記錄所有過程參數的IO屬性表，通過深度遞歸相關計算，準確計算每個過程參數的最終IO屬性。DFT系統通過對數據相關矩陣做模二和及自乘迭代計算（An+1=AnAn2）來完成數據的依賴相關分析，這種算法具有很好的對數收斂特性。DFT系統通過全局過程相關分析的結果，自動生成模式的局部或整體相關引用樹結構（如圖3.1），這對用戶分析復雜數值模式和微分評價測試都具有很好的指導作用。DFT系統還具有分析局部數據迭代相關和函數迭代相關的能力，這兩種形式的數據迭代相關是自動微分實現頗具挑戰(zhàn)的難題之一。

圖3.1GPSRayshooting模式的相關樹結構片段

3.3自動生成測試程序

基于IO相關分析的結果，DFT系統自動生成微分測試代碼，分別對切線性模式的可靠性和運行代價做統計評價測試。特別地，DFT系統還可將任何模式參數都視為輸入輸出參數，生成在數學意義上等價的測試代碼，這樣處理的不利之處在于往往需要極高的存儲開銷。

3.4基于語句級的代碼優(yōu)化

目前，DFT系統僅僅具備局地優(yōu)化能力。在語句級微分實現上采用二元歸約的方法對微分代碼進行優(yōu)化是DFT系統的一個重要特色。根據右端表達式的乘法復雜性及含變元數目的不同，DFT系統采取不同的分解策略。二元歸約的方法避免了微分計算中的許多冗余計算，在一些復雜的非線性表達式的微分計算中具有最小的計算代價，同時也非常適合于微分系統的軟件實現。同時，對于某些特殊的運算操作（除法、乘方）和特殊函數（如sqrt、exp），DFT系統較好地利用了基態(tài)值計算得到的中間結果，避免了微分實現中的冗余計算。

4.系統應用

運用自動微分工具得到的切線性模式，可以在無截斷誤差意義下求解函數的數值微分和導數、稀疏雅可比矩陣。同時這些結果在數值參數敏感性分析、非線性最優(yōu)化以及其它數值理論分析中有著非常重要的應用。這里簡單介紹切線性模式的幾個基本應用。

4.1符號導數和微分

如果輸入為數學關系式，DFT系統可以自動生成對應的微分表達式和梯度，而與數學關系式的復雜程度無關。例如我們輸入關系式：

，（1）

DFT系統將自動生成其符號微分形式及其梯度形式分別為

，（2）

4.2數值導數和微分

切線性模式最基本的應用就是在一定擾動輸入下求解輸出變量的擾動（響應）。表4.1給出了DFT系統在對IAP9L模式、GPSRayshooting模式和GPSRaytrace模式三個數值模式做切線性化的具體應用中，一些不同計算粒度、不同引用深度和不同程序風格的核心子過程，以及它們的切線性模式在SGI2000上運行的統計評價測試結果，其中切線性模式的可靠性指標都準確到六個有效數字以上，在運行時間、存儲開銷和代碼復雜性方面分別是原模式的兩倍左右，比較接近于理想的微分代價結果（1.5倍）。除了IAP9L模式由于過于復雜僅做粗略統計外，其余模式都用非注釋語句行數來表示各自的代碼復雜性。

表4.1DFT系統在三個數值模式中的統計評價測試結果

性能指標

對象模式運行時間（10-3秒）存儲開銷（字節(jié)數）代碼復雜性

原模式切線性

模式

原模式切線性

模式

原模式切線性

模式

Xyz2g2.5306.1605524110485589

IntCIRA1.5602.750133426614165

Dabel0.0350.072601202749

LSS8.30017.50669133879143

RP42.4085.10360572102238

Vgrad10.1000.21218564368282454

RefGr43.0086.0071865414373083578

LL2JK0.6261.350262252442232

RayFind462.70

×103125.4

×103985618212111179

EPSIMP1.76011.50445589101327

Hlimits0.8301.8802425774842543774

Int3sL26.9051.2082002916394584690

MAKE

NCEP1340392072292514458504584

Curvcent0.0130.038527542754

DYFRM3.800

×1037.250

×1035000*9500*161279

PHYSIC2.750

×1035.385

×10330005000*1399*

(含注釋行)2826*

(含注釋行)

適當設置輸入擾動的初值，運用切線性模式可以簡單求解輸出變量對輸入的偏導數。例如，對于一個含有個輸入參數的實型函數

（3）

這里設，。運用DFT系統，可以得到對應的切線性模式

（4）

其中，為切線性模式的擾動輸入參數。可以通過以下辦法來求得偏導數：

（5）

其中。如果對于某個既是輸入參數又是輸出參數，可以類似以下過程引用的辦法來處理。對于過程引用的情形，例如一個含有個輸入參數的子過程

（6）

其中，為輸入參數；，為輸出參數；，既為輸入參數又為輸出參數。運用DFT系統，可以得到對應的切線性模式為

（7）

其中，，，分別為切線性模式的微分擾動輸入、輸出和輸入輸出參數?？梢酝ㄟ^以下輸入擾動設置并引用切線性模式（7）來求得偏導數：

a)設置；（，）；（）可以同時求得（）和（），其中。

b)設置（）；；（，）可以同時求得（）和（），其中。

4.3稀疏雅可比矩陣

運用上節(jié)討論的方法來求解稀疏雅可比矩陣,具有極高的計算代價。例如，一個含個獨立和個依賴參數的子過程，為求解整個雅可比矩陣就需要反復調用次切線性模式，當相當大時，這對許多實際的數值計算問題是不能接受的。事實上，如果雅可比矩陣的任意兩列（行）相互正交，那么可以通過適當設置擾動輸入值，這兩列（行）的元素就可以通過一次引用切線性模式（伴隨模式）完全得到。設和分別為雅可比矩陣的行寬度和列寬度，即各行和各列非零元素數目的最大值，顯然有，。這里介紹幾種常用的求解方法。

正向積分當時，通常采用切線性模式來計算雅可比矩陣。根據雅可比矩陣的稀疏結構，適當選擇右乘初始輸入矩陣，可以獲得接近的計算時間代價。DFT系統采用一種逐列（行）求解的方法，來有效求解右（左）乘初始輸入矩陣。其基本思路是：按照某種列次序考察雅可比矩陣的各列；考察當前列中所有非零元素，并對這些非零元素所在行的行向量做類似模二和累加運算（即將非零元素視為邏輯“1”，零元素視為邏輯“0”），從而得到一個描述當前列與各行存在“某種”相關的標志向量（其元素都是“1”或“0”）；依據此標志向量，就很容易得到一個與之正交的列初始向量，其中與當前列序號對應的元素設置為“1”，而與標志向量中非零元素序號對應的元素設置為“0”，與標志向量中非零元素序號對應的元素設置為“-1”，顯然，該列初始向量是唯一的，并且對應著當前右乘初始輸入矩陣的最后一列；逐一考察已求解得到的列初始向量，如果某列初始向量與當前求解得到的列初始向量按下面定義的乘法（見過程4）正交，那么這兩列就可以合并，即將當前列初始向量中非“-1”的元素按照對應關系分別賦值給該初始向量，并從記錄中刪除當前列初始向量；重復以上過程，繼續(xù)按照給定列次序考察雅可比矩陣的“下一列”。不難說明，按照不同列次序求解得到的右乘初始輸入矩陣可能不同。其中逐列求解右乘初始輸入矩陣的過程可以簡單敘述為：

1）將右乘初始輸入矩陣所有元素的初值均設置為，，。。

2）如果，轉6）。否則，如果雅可比矩陣的第列中的所有元素均為，，重復2）的判斷。否則轉3）。

3）計算標志向量。令，做如下計算：

，;

4）設為的列向量。在上定義乘法，對任意的，我們有：a）；b)如果，必有和。然后，做如下計算：

,;

，6);

2);

5）令，并做如下計算：

，;

令,。如果，轉6）；否則，重復2）的判斷。

6）對，，如果，則。取的前列，這樣，我們就得到了一個維右乘初始輸入矩陣。

這里需要說明的是，運用上面的方法求得的右乘初始輸入矩陣不僅與求解雅可比矩陣的列序有關，而且與過程4）中的合并順序也有關系。至于如何最優(yōu)求解右乘初始輸入矩陣，目前還很難討論清楚。但是，大量模擬試驗結果表明，運用上面自然次序求得的右乘初始輸入矩陣寬度已經非常接近于其下界值。

反向積分當和時，通常采用伴隨模式來計算雅可比矩陣。根據雅可比矩陣的稀疏結構，適當選擇左乘初始輸入矩陣，可以獲得接近的計算時間代價。其中左乘初始輸入矩陣的求解過程完全可以按照上面的方法進行，但是在處理前必須先將雅可比矩陣轉置，最后還需將得到的初始輸入矩陣轉置才能最終得到左乘初始輸入矩陣。同時，其行寬度也已經非常接近于其下界值。

混合積分如果將切線性模式和伴隨模式相結合，往往可以避免梯度向量運算中的諸多冗余計算。例如，ADJIFOR系統在求解雅可比矩陣時，在語句級微分實現中首先用伴隨方法求得所有偏導數，然后做梯度向量積分；其計算時間代價與和模式的語句數目有關，而其存儲代價為。具體討論可參考文獻[7]。

5．結論

切線性模式在無截斷誤差意義上計算函數的方向導數、梯度或雅可比矩陣，以及在模式的可預測性及參數敏感性分析、伴隨模式構造等相關問題中有著廣泛應用。DFT系統主要用于求解FORTRAN77語言編寫的切線性模式，具有很強的全局數據相關分析能力。此外，DFT系統還具有其它幾個重要特色，如結構化的微分實現、自動生成微分測試程序以及基于語句級的微分代碼優(yōu)化。本文簡單給出了DFT系統在求解數值和符號導數和微分、稀疏雅可比矩陣中的應用。為評價一類自動微分系統，本文初步提出了統計準確率的概念。

參考文獻

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AutomaticDifferentiation,"ComputersinPhysics,0:605-612,1996

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Derivatives--Fast"inControlProblemsinIndustry,editedbyI.LasieckaandB.Morton,pages1-16,Birkhauser,

系統論文范文第2篇

關鍵詞:營銷系統速度

正如《兵經百篇•速》中所講:“視而不見,人將先發(fā)。發(fā)而不敏,人將行發(fā)。難得者時,易失者機。迅爾行之,速哉”。知識經濟時代,先機即商機,兵貴神速,速度超過成本或品質,成為企業(yè)間競爭的主流,成為企業(yè)經營首要目標和核心競爭力主要內容。在這種形勢下,企業(yè)應調整自身結構,采取適宜對策,構建提速機制,建立速度營銷系統。從企業(yè)經營系統出發(fā),構建企業(yè)速度營銷系統應包括靈敏的營銷信息系統、高效產品開發(fā)系統,柔性生產制造系統以及快速產品分銷系統等諸多子系統。只有將這諸多子系統統籌起來考慮才能明顯、有效地提高系統響應市場需求的速度,最大限度地縮短從觀念到現實的時間。雖然與企業(yè)經營有關的部分因素的改進,也能局部地提高企業(yè)的競爭力,但均不可能達到未來速度營銷的要求,無法確保當前的改進在不斷變化的市場中依然獲得有利的回報。

高速營銷信息系統

市場瞬息萬變,有速度還要有正確的決策,而正確的決策的基礎是及時、準確、全面的信息?？焖俜磻臓I銷信息系統作為聯結企業(yè)與環(huán)境的紐帶,對企業(yè)的內外部信息溝通和決策等經濟活動起著重要的支持作用。大多數企業(yè)原有營銷信息系統是完全按照以前營銷策略和運作流程設計的,基本上是一個日常業(yè)務處理系統,缺乏決策支持功能,缺乏外部數據采集功能,系統封閉性較強,營銷信息與企業(yè)整體信息系統無法對接,與ERP制造信息脫節(jié),導致現有營銷信息系統無法大幅度地提高營銷管理水平,成為實現速度營銷的瓶頸。因此,必須引進先進的管理技術,采用先進的、集成的營銷信息管理系統。

應大力投資建立企業(yè)新型的數字式基礎設施,建立公司的營銷數字神經系統。營銷數字神經系統會使事實和思想更容易從公司的基層涌現出來,從掌握這些信息的雇員處涌現出來——而且,可能還會使許多新答案被提出,并且它使公司能快速地完成這一切。

營銷數字神經系統能幫助企業(yè)快速地獲取銷售、合作伙伴、顧客等重要信息,快速地為公司內部需要它的人提供有價值信息,提供完美集成的信息流,在正確的時間到達系統的正確地方,使能夠對問題和機遇做出更快速的反應,從而使公司在高速商業(yè)世界中具備與對手競爭需要的反應速度;通過營銷數字神經系統將營銷實體過程轉變?yōu)樘摂M過程,從而構建企業(yè)虛擬價值鏈,通過鏡相的世界,增強企業(yè)有效地“看”物質運作的能力并使企業(yè)能在市場空間控制協調這些市場場所的活動,進一步用虛擬活動代替實質活動,并在市場空間上利用信息建立“新的顧客關系”,為顧客創(chuàng)造新的價值;建立營銷數字神經系統合理結構,通訊部分、數據庫部分和應用程序部分都應有合適的體系結構,并且相互之間要協調運作,密切配合;大力開展網絡營銷。網絡營銷是目前進行商貿活動的一種最先進手段,它是用戶將自己的各類供求意愿按照一定的格式輸入網絡,網絡便會根據用戶的要求提供給用戶各種選擇。一旦用戶確認,網絡便會自動完成買賣合同簽訂、分類、傳遞和款項收付等全套業(yè)務,實現營銷活動的快速開展;進行面向過程的企業(yè)再造。基于傳統的功能層次組織結構下開發(fā)的營銷信息系統,其內部結構也是一種功能層次結構,每一個功能單元幾乎是一個個近乎封閉的任務團塊,它們之間很難進行有效的交互和協調工作,這嚴重制約了營銷信息系統的快速反應能力。

快速反應的營銷信息系統必須要考慮所有功能及其相互之間的協作,為適應這一要求,就需要采用面向對象技術開發(fā)營銷信息系統,使系統中的異構部件在企業(yè)組織結構再造的基礎上有機的集成起來,形成面向業(yè)務流程過程的營銷信息體系結構,這是快速反應營銷信息系統建設的基礎。

總之,在新營銷環(huán)境下,大多數業(yè)務都將變成自我服務的數字化業(yè)務,客戶服務將成為每一家企業(yè)增加價值的主要職能,變革的速度以及針對客戶個人情況的關注的需要將迫使公司在內部采納數字化程序。理解這種變化及變化的性質,構建基于全新理念的速度營銷信息系統,對于構建企業(yè)未來的競爭優(yōu)勢,具有十分重要的戰(zhàn)略意義。

高效產品開發(fā)系統

隨著市場經濟的發(fā)展和科學技術的進步,企業(yè)產品生命周期越發(fā)短暫,加快產品創(chuàng)新,縮短產品開發(fā)時間已成為企業(yè)獲得和保持競爭優(yōu)勢的關鍵。領先開發(fā)新產品往往能獲得技術專有性,給后進入者設置較高的進入壁壘,同時,還可以為產品技術或其它活動確定標準,迫使后來者采納這些標準,而這些標準又反過來使企業(yè)的領先地位更持久。創(chuàng)新領先企業(yè)可以優(yōu)先獲得稀缺資源,優(yōu)先選擇勞動力、原材料供應商、設備及有經驗的管理人員,選擇開發(fā)具有較大需求潛力的產品,開拓有吸引力的市場,迫使競爭對手處于不太理想的競爭地位。

要使產品創(chuàng)新處在領先地位必須建立高效產品開發(fā)系統,這須首先從轉變產品開發(fā)指導思想入手。樹立正確產品開發(fā)思想必須對環(huán)境和產品本身有正確認識。產品開發(fā)環(huán)境正在從產品和服務的標準化、壽命期長、信息含量少、一次易的環(huán)境向產品和服務個性化,壽命期短,信息含量大,并且顧客基礎不斷變化的環(huán)境轉變。市場現實狀況重新驅動了對產品的定義,產品被定義成顧客問題解決方案,這種解決問題的方案是由顧客和生產者聯合確定的,并且是開放式的,它的最終用戶可以對方案進行改進、升級或重新配置,在此基礎上形成連續(xù)的方案產品替代,并且方案的替展與顧客所遇問題的發(fā)展步調一致。這就需要同顧客建立一種戰(zhàn)略性的關系:穩(wěn)定的、長期的、能經受不斷的市場變化考驗的關系。當生產者與顧客能相互理解,共同創(chuàng)造解決方案時,這種不可避免的互相依賴互相影響便成了這種長久關系的基礎,另外,以個別顧客的信息為依據的日益富有彈性的生產能力也使企業(yè)真正能夠提供方案。

在新的速度競爭環(huán)境中,傳統的分步式產品開發(fā)技術已經不適宜于速度競爭環(huán)境下的產品開發(fā),在產品開發(fā)過程中應引入并行工程和虛擬技術。并行工程即“集成地、并行地設計產品及其相關過程(包括制造過程和支持過程)的系統方法。這種方法要求產品開發(fā)人員在一開始就考慮產品整個生命周期中從概念形成到產品報廢的所有因素,包括質量、成本、進度計劃和用戶要求。”并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技術支持下,將原來分別進行的工作在時間和空間上交叉、重迭,充分利用了原有技術,并吸收了當前迅速發(fā)展的計算機技術、信息技術的優(yōu)秀成果,使其成為先進制造技術中的基礎。在并行工程中為了達到并行的目的,必須建立高度集成的主模型,通過它來實現不同部門人員的協同工作;為了達到產品的一次設計成功,減少反復,它在許多部分應用了仿真技術并引入了工作流管理概念,以滿足同步、異構、分布式團隊等復雜管理的要求。并行工程的運用不僅可以縮短開發(fā)時間而且可以減少誤差,如由于在產品開發(fā)中有顧客參與,減少了顧客信息誤差,由于有生產人員參與減少了產品從設計轉換到生產過程的誤差,而且由于標準化、信息化滿足了可重組、可重用及范圍的可變性等要求。并行工程的進一步發(fā)展就是虛擬制造。所謂虛擬制造又叫擬實制造,它利用信息技術、仿真技術、計算機技術對現實制造活動中的人、物、信息及制造過程進行全面的仿真,以發(fā)現制造中可能出現的問題,在產品實際生產前就采取預防措施,從而達到產品一次性制造成功,來達到降低成本、縮短產品開發(fā)周期,增強產品競爭力的目的。虛擬制造的重大作用主要表現為:運用軟件對制造系統中的五大要素(人、組織管理、物流、信息流、能量流)進行全面仿真,使之達到了前所未有的高度集成,為先進制造技術的進一步發(fā)展提供了更廣大的空間,同時也推動了相關技術的不斷發(fā)展和進步;可加深人們對生產過程和制造系統的認識和理解,有利于對其進行理論升華,更好地指導實際生產,即對生產過程、制造系統整體進行優(yōu)化配置,推動生產力的巨大躍升。

柔性生產系統

隨著社會主義市場經濟的不斷發(fā)展,企業(yè)生產轉向圍繞市場需求的生產,多品種、少批量生產方式成為企業(yè)主要生產方式,適應這一特點,企業(yè)生產系統逐步柔性化。

柔性生產系統是以生產為中心,將各個與之相關的部門有機結合起來,形成一個完整、靈活、效率高的生產系統。柔性生產系統的基礎是處理與生產相關的各種管理數據的能力。只有采用計算機管理,才能充分保證企業(yè)生產過程中對各種信息的準確、實時處理。因此,建立一套完善的生產計算機輔助管理系統,是實現柔性生產的前提。柔性生產系統應對生產過程實現單元化重組。它類似標準件的組合,將生產過程盡量劃分為一系列標準的或半標準的、獨立的或協作的智能模塊,各單元之間具有暫時的遞階層次關系,當某一特定的項目產品完成后,這一關系自動解散,并隨時準備生成適應新項目的產品遞階關系,這樣生產規(guī)模有伸縮性,能夠迅速自行組織以適應市場對產品、產量和交貨期限的要求。柔性生產系統也要求管理上的變化,在傳統的工業(yè)企業(yè)中,是以生產線流水作業(yè)為主要生產方式來組織生產的,有著明確的分工。而計算機集成技術卻將生產產品的設計、制造、工藝流程等環(huán)節(jié)全部集成起來由計算機來共同完成,實現生產一體化作業(yè),生產作業(yè)的一體化也要求實行一體化的管理體系,傳統的部門之間職責分明的管理體系被打破,同時由于許多工作由計算機完成,從而導致管理層次減少和管理幅度增加。對生產作業(yè)工人和管理人員要求具有復合能力和靈活應變能力、能夠迅速適應新的工作要求。

柔性生產管理中還引入準時化生產和精益生產的概念。準時生產方式的基本思想是在恰當的時間生產出恰當的零部件、產成品,把生產中出現的存儲、裝備和等待時間、殘次品等視為一種浪費。準時生產所依據的基本原則是“準時”,即在零件剛好被需要時,才將它生產出來并送到需要地點,其追求的理想目標是“零庫存”。為了達到“零庫存”,生產過程必須嚴格控制,生產按定單進行,前道工序由后道工序觸發(fā),當后道工序在控制庫存以下時,前道工序才為補充后道工序的控制庫存而生產。也就是說,對整個定單而出現產品庫存減少到控制庫存以下時,才會再裝配產品補充庫存并進而觸發(fā)前面工序的生產。由于生產過程并非按計劃而是從后向前由定單觸發(fā),因而相應的生產管理系統被稱作為拉動式系統。準時生產的柔性主要表現在它具有動態(tài)的自我完善機制,從根本上消除隱患,以防再度發(fā)生,具有良好的生產過程控制能力。精益生產要求企業(yè)的各項活動都必須運用“精益思維”。精益思維的核心就是以最小的資源投入,包括人力、資金、材料、時間和空間,創(chuàng)造出盡可能多的價值,為顧客提供新產品和及時的服務。精益生產的特點在于:強調人的作用和以人為中心,各部門間人員密切合作,并與協作戶、銷售商友好合作,減掉一切不產生價值的工作,它是需求驅動的簡化生產,簡化了產品的開發(fā)過程,簡化了信息的傳遞,簡化了組織機構和非生產的費用,消除了生產過程中一切錯誤、積壓、多余、過度加工、等候等浪費現象。精益是實現生產柔性的前提條件,整個生產組織系統的精益制造是生產系統柔性的重要保證。

現代企業(yè)柔性生產還突破了組織內柔軟性發(fā)展到組織間柔性。面對市場環(huán)境的瞬息萬變,要求企業(yè)有靈敏的反映,而產品越來越復雜、個性要求越來越高,任何一個企業(yè)已不可能快速、經濟地制造產品的全部,這就需要建立動態(tài)聯盟式虛擬企業(yè),非?？焖俚睾铣尚碌纳a能力。這些能力可由企業(yè)內部和企業(yè)間分散于不同部門及眾多崗位的人力和物力資源,經常、快速地通過電子網絡這種理想方式進行合成。它是對市場機會的動態(tài)響應,市場機會消失,虛擬企業(yè)就解體。它使資源運籌的外延從企業(yè)內部延伸到企業(yè)外部,極大地拓展了資源優(yōu)化配置的范疇,使各種優(yōu)勢資源互相集成,催生出更加強大的綜合優(yōu)勢,以整體的優(yōu)勢應付多變的市場,快速提高企業(yè)競爭能力。虛擬企業(yè)形成了一個具有時間上的“快速性”和空間上的“全球性”的動態(tài)合作經濟實體,超出了單個企業(yè)的邊界,涵蓋了“外組織”,它也成了組織結構的一部分。虛擬企業(yè)之間的合作可以通過業(yè)務外包、合資經營、戰(zhàn)略聯盟等形式實現。業(yè)務外包首先是由一個核心成員企業(yè)發(fā)現客戶對某一個產品或服務的需求時,在確定自己的核心競爭優(yōu)勢后,集中自己的資源放在具有核心競爭優(yōu)勢的活動上,將其余的活動外包給其他專業(yè)公司。如果企業(yè)沒有某方面的核心能力,又出于對技術或成本的保密而不愿外包時,可以由幾家企業(yè)共同出資建立一個專門化合作中心、利益共享、風險共擔,因此有人將這種合資經營形式叫企業(yè)共生。當幾個企業(yè)的擁有的資源和技術相互補充而各自的市場不互相矛盾時可采取戰(zhàn)略聯盟來進行的長期合作,共同開拓一項長期的事業(yè)。虛擬企業(yè)是基于新經營機遇而組建,可以實現對市場或顧客的跟蹤,使產品的產量、品種、個性真正適應市場的需求,滿足顧客定制的要求。

柔性生產還包括其支撐的基礎結構即敏捷供應鏈系統,這需要對供應鏈進行簡化、整合。制造企業(yè)就不再是孤立的個體,而是社會化大系統中的一個成員,并作為動態(tài)的制造環(huán)境中一個可使用的制造個體資源,以企業(yè)集成的形式,通過合作與競爭,加入敏捷供應鏈。因此,企業(yè)集成的范圍應擴大,向供應商和客戶擴展,或者說向企業(yè)的上游和下游擴展,組建面向柔性生產的敏捷供應鏈系統,對企業(yè)從客戶到供應商的全程供應鏈各個環(huán)節(jié)業(yè)務模式進行全面重組,以期能顯著縮短企業(yè)對客戶訂單的響應周期,并同時有效控制產品在全程供應鏈上的全程成本。

快速產品分銷系統

在市場經濟條件下,任何一個產品制造企業(yè)要想提高競爭能力和經濟效益,求得生存和發(fā)展,其中的一個關鍵就是要解決產品上市快的問題,即以盡可能少的費用和盡可能短的時間,將產品推向市場,在滿足消費者需要的同時,實現企業(yè)自身的經營戰(zhàn)略目標。本質上講,產品分銷決策是企業(yè)營銷活動(4P)的一個重要組成部分,產品分銷決策過程研究的是產品從生產者向消費者轉移過程的系列決策,包括依次進行地區(qū)市場需求潛力預測、地區(qū)分銷點決策、分銷渠道選擇與評估、中間商選擇與評價、倉儲點及運輸決策以及分銷資源分配決策等。分銷渠道決策是公司營銷管理中最為重要的決策之一,一個分銷系統也是公司一項關鍵性的外部資源,它的建立通常需要若干年細致的選擇與組織,并且不是輕易可以改變的?？焖俚姆咒N系統首先要求有合理的分銷體系結構,包括分銷渠道長度、廣度及經銷商的選擇?？s短渠道長度正成為越來越多企業(yè)的選擇,愈來愈多的企業(yè)越過中間環(huán)節(jié)采用直復營銷的方式。一體化的渠道結構,相比于傳統的分銷渠道更有助于提高渠道系統響應市場需求的速度。在零售環(huán)節(jié)上實施渦輪營銷對于食品、飲料等行業(yè)的公司尤為重要,因為能否更快地或在其他競爭對手無能為力的情況下將產品送到顧客手中,成為衡量他們競爭力、能否贏得長期顧客的極其重要的因素。美國多米諾比薩餅店在零售環(huán)節(jié)上實施渦輪營銷,它向顧客保證半小時內送貨到家,否則將免費贈送或低價出售比薩餅。為此,公司在貨車上安裝了烤箱和電話,在通往顧客家的路上就可以將比薩餅烤好,成功地實施渦輪營銷使其在美國比薩餅市場上占有相當份額。

快速的產品分銷系統需要有敏捷的物流作支撐。長期以來,人們都習慣把關注的焦點放在生產領域,但隨著現代化大生產的發(fā)展,這個焦點已經逐步轉移到流通領域。據統計,在美國,全部生產過程中只有5%的時間用于加工制造,95%的時間則用于搬運、儲存等物流過程;在日本,物流費用約占產品總成本的10%~12%;在我國,物流費用大約占商品進銷差價的70%,僅在賬面上反映的物流費用就占商品總成本的40%。由此可見,物流在企業(yè)速度營銷信息系統中占有重要地位。物流系統快速,實際上包含著多種含義。首先對于需方來說,快速是指在正確的時間將貨品送達目的地,也就是及時性;對于物流系統而言,快速是指高效完成系統中的物流,這可以減少資產負擔并提高相關的周轉速度,在某種程度上也意味著高效利用庫存;另外應該注意到的是,快速還指物流系統對于業(yè)務變遷的適應能力。敏捷物流系統的實現得益于信息技術發(fā)展,主要是自動識別技術和無線網絡技術。自動識別技術最實際的例子就是超市中一維條碼的廣泛應用。條碼技術的意義在于物流與信息流的結合。在沒有應用條碼的時代,操作中出現差錯的幾率非常大,這實際上就是由于物流與信息流脫節(jié),條碼則緊密地將物流與信息結合在一起,大大減少了出錯的可能性。無線網絡技術從有線到無線并非只是簡單的媒體變化,這種媒體變化帶來了新的可能性。GPS與GSM/CDPD/GPRS的組合,可以提供實時或接近實時的車輛位置信息,這些信息對于運力調配有著重要意義。

總之,在生活快節(jié)奏的21世紀,面臨當前市場競爭的白熱化,企業(yè)就需要開發(fā)速度營銷系統,而高速度需要將各個環(huán)節(jié)高度集成進行全面提速和加速。

參考文獻:

系統論文范文第3篇

JamesF.Moore在《競爭的衰亡》一書中提到，GregoryBateson一生致力于復雜系統工作的研究，對其在商業(yè)生態(tài)系統方面的思考影響巨大。Biggiero和WysockiJr.等提出復雜巨系統的理論提供了另一個視角來思考組織的管理。如果組成系統的成分數量龐大且種類眾多，這些成分之間的關系也錯綜復雜，還形成多種層次結構，那么我們稱這類系統為復雜巨系統。自然生態(tài)系統是復雜巨系統，社會系統也是復雜巨系統。相對于自然生態(tài)系統，社會系統由于人的意識作用更復雜。商業(yè)生態(tài)系統是社會系統，因此，商業(yè)生態(tài)系統也是一個復雜巨系統。nGeneraInsight智庫董事會主席、著名新經濟學家TapscottDon在《Macrowikinomics:RebootingBusinessandtheWorld》一書中提到，企業(yè)在經營發(fā)展過程中，與消費者一起組成共同體，對公司的決策經營非常有好處。自組織理論是20世紀60年展起來的一種系統理論，主要包括耗散結構理論、協同論、突變論、超循環(huán)理論等，吳建材利用自組織理論研究商業(yè)生態(tài)系統進化機制，認為只要條件滿足，商業(yè)生態(tài)系統也可以以超循環(huán)的方式實現自組織進化。Backers認為復雜系統理論的研究成果對分析企業(yè)與競爭者、供應商和消費者之間的復雜關系非常有效。

2商業(yè)生態(tài)系統的研究方向

綜上所述，所謂的商業(yè)生態(tài)系統，其實就是一個基于自然生態(tài)系統思想精心創(chuàng)建起來的企業(yè)網絡組織。和自然生態(tài)系統一樣的是，商業(yè)生態(tài)系統也是復雜巨系統，在條件滿足的時候，同樣能實現自組織的進化。與自然生態(tài)系統不同的是，參與系統的成員是被精心選擇發(fā)展的；與普通企業(yè)網絡組織不同的是，它具備生態(tài)系統的特點，通過企業(yè)生態(tài)位的分離，創(chuàng)造協同進化的條件。同時，它又符合復雜巨系統的特征。根據對國內外學者研究的成果看，目前針對商業(yè)生態(tài)系統的研究可以分為兩個方向，即自然生態(tài)系統的方向和復雜系統研究的方向。

2.1引用自然生態(tài)系統知識方向從這個方向開展研究的學者認為商業(yè)世界中的企業(yè)組織就像自然生態(tài)系統中的生物一樣，企業(yè)與企業(yè)之間既存在著競爭，也有合作的關系，它們之間在競合過程中形成了類似于自然界中食物網的價值網絡。每個企業(yè)是這個價值網絡中的一個成員(結點)，承擔了這個價值網絡中的一個功能，比如蘋果移動生態(tài)系統中的富士康科技公司，其主要功能就是為蘋果公司生產iphone手機，一旦富士康科技公司的生產出現大面積的問題，將嚴重影響蘋果公司iphone手機品牌的聲譽。因此，商業(yè)生態(tài)系統關鍵企業(yè)(結點)的缺失將對商業(yè)生態(tài)系統的穩(wěn)定和發(fā)展造成重大的破壞。從自然生態(tài)系統方向開展研究的學者，特別重視對生物學和生態(tài)學中關鍵知識的延伸理解和使用。比如在商業(yè)生態(tài)系統的創(chuàng)建形成方面，JamesF.Moore認為，如同自然生態(tài)系統的形成主要是“集合定律”的作用一樣，商業(yè)生態(tài)系統的形成同樣適用這個規(guī)律；EricSchmid相信“企業(yè)組織與自然界的生物體一樣具有DNA”，這種組織DNA(即企業(yè)文化、企業(yè)行為和企業(yè)精神等方面)主要來自于組織最初的創(chuàng)立者或組織強有力的領導者；DanielZ.Sui研究發(fā)現，自然界中，生物間的競爭導致其生態(tài)位的分離，并最終形成自然界中生物的多樣性現象，也才有了今天我們見到的如此繽紛絢麗的世界。商業(yè)世界也有相似的情況，同一條食街的酒家選擇了“回避性定位”的策略，減少了彼此間的競爭，而且群集效應為他們帶來了更多的消費者，實現了“協同進化”。

2.2復雜系統研究方向從復雜系統方向開展研究的學者認為，基于線性思維的理論并不適用于現實的商業(yè)世界，現實的商業(yè)世界運行錯綜復雜，不可預測。李志堅等認為商業(yè)生態(tài)系統是一個典型的復雜適應系統,具有適應性、協同進化、自組織、涌現、反饋和有意識選擇的復雜適應性特征；劉健輝認為商業(yè)生態(tài)系統通過自我組織、突發(fā)性和協同進化而得到發(fā)展，并以此獲得適應性。吳建材運用基于耗散結構理論、協同學理論和超循環(huán)理論分析了商業(yè)生態(tài)系統的演化發(fā)展及其動力問題，指出商業(yè)生態(tài)系統的演化發(fā)展的方式是協同進化，具體來說，是通過內部各子系統的競爭實現協同，形成系統發(fā)展的序參量，并支配著商業(yè)生態(tài)系統的進化發(fā)展。Biggiero和Lucio強調自組織過程在創(chuàng)建商業(yè)生態(tài)系統的重要性。

2.3存在的問題商業(yè)生態(tài)系統是一種嶄新的研究領域，在體系上還沒有完善，需要更多的學者和專家來補充和發(fā)展，任何一個有益的方向都是值得探索的?？偟膩碚f，自然生態(tài)系統方向的研究更注重商業(yè)生態(tài)系統在實踐上的運用，尤其是達爾文的自然選擇學說等生態(tài)學理論早已深入人心，故這個方向的研究更容易讓人理解。不過，該方向的研究未能很深入到商業(yè)生態(tài)系統的基礎問題。復雜系統研究方向則不同，它從系統演化發(fā)展的角度，引入包括序參量、熵等概念，深入理解商業(yè)生態(tài)系統的自組織進化的條件、動力和方式，有助于整體把握商業(yè)生態(tài)系統的本質和內在機制。隨著信息通信技術(尤其是互聯網技術)的發(fā)展，企業(yè)組織將擺脫空間和時間的限制，迎來企業(yè)組織結構的大變革時代，管理和任務可以通過網絡通信技術進行集成，自組織管理模式將會是未來組織管理的一個研究方向。

3商業(yè)生態(tài)系統的主要研究領域

對國內外學者的研究進行歸納總結，我們發(fā)現，目前商業(yè)生態(tài)系統的研究領域主要集中在以下幾方面。

3.1基于商業(yè)生態(tài)系統視角研究企業(yè)的競爭戰(zhàn)略像美國蘋果公司一樣，組建以自己為中心的商業(yè)生態(tài)系統是所有渴望成功的企業(yè)夢寐以求的追求。因此，研究商業(yè)生態(tài)的開拓、領導和創(chuàng)新就成了學術界和企業(yè)界研究的熱點。JamesF.Moore在《競爭的衰亡》一書中寫道，商業(yè)生態(tài)系統的演化發(fā)展經歷四個階段，依次是生態(tài)系統的開拓、生態(tài)系統的擴展、對生態(tài)系統的領導和自我更新或死亡。關鍵企業(yè)必須做到能開發(fā)比現有系統更有效的、新的首尾相接的價值創(chuàng)造系統、吸引更多的參與者并保持系統成員的多樣性、處理各種內外部沖突、持續(xù)地為系統注入新的思想和創(chuàng)造新的機會等。

3.2商業(yè)生態(tài)系統的演化機制和評價體系吳建材提出商業(yè)生態(tài)系統的本質是協同進化，其演化機制是系統內成員通過功能耦合實現自組織進化，競爭和協同在進化過程中扮演著動力的關鍵作用。杜國柱、王娜、李愛玉等構建了自然生態(tài)系統的健康模型，并提出了商業(yè)生態(tài)系統的健壯性評價體系，認為所謂商業(yè)生態(tài)系統健康是指能高效將原材料轉變?yōu)橛猩挠袡C體，面對環(huán)境的干擾與沖擊，能持久地生存下去，并隨著時間的推移能創(chuàng)造出新的有價值的功能。

3.3基于商業(yè)生態(tài)系統理論視角研究地區(qū)經濟和產業(yè)集群黃昕和潘軍從商業(yè)生態(tài)系統物種多樣性和關鍵物種等角度，提出我國汽車工業(yè)缺少成熟和有力的關鍵企業(yè)的觀點，而且汽車工作處于長期封閉和孤立的狀態(tài)，導致了汽車企業(yè)競爭力不強、配套不完善、產業(yè)鏈斷裂等一系列問題；吳建材基于商業(yè)生態(tài)系統理論視角研究廣州服裝專業(yè)批發(fā)市場，提出專業(yè)批發(fā)市場已進入協同進化的時代，應從商業(yè)生態(tài)系統角度構建專業(yè)市場的核心競爭力。HaraldMahrer和RomanBrandtweiner運用商業(yè)生態(tài)系統理論分析奧地利國家電子商務產業(yè)現狀，認為奧地利電子商務發(fā)展正處于商業(yè)生態(tài)系統的第二階段。

3.4商業(yè)生態(tài)系統理論在多領域中的應用胡崗嵐等從商業(yè)生態(tài)系統理論的視角研究我國電子商務產業(yè)的集群化現象，并給出了電子商務生態(tài)系統的定義，同時認為我國電子商務生態(tài)系統的演化發(fā)展過程包括開拓、擴展、協調、進化等四個階段。張蓓運用商業(yè)生態(tài)系統理論研究我國零售業(yè)，提出建立健康零售業(yè)商業(yè)生態(tài)系統的思路，建議走協同進化的道路，建立共贏的商業(yè)社會。郭哲從商業(yè)生態(tài)系統理論的角度，提出構建無線城市的商業(yè)生態(tài)系統模型，并給出了三種發(fā)展戰(zhàn)略，即網絡核心型戰(zhàn)略、支配主宰性戰(zhàn)略和縫隙型戰(zhàn)略。

4結語

系統論文范文第4篇

安薩爾多CBTC列車控制系統由列車自動監(jiān)控（ATS）系統、列車自動防護（ATP）系統、列車自動駕駛（ATO）系統、計算機聯鎖（CBI）子系統、數據傳輸（DCS）子系統等組成。CBTC車載控制系統提供ATP和ATO功能，負責確定列車速度和位置、超速保護、緊急制動、列車?？?、方向控制、安全的車門控制、CBTC運行模式等。車載控制系統設備包括車載控制器（CC）和速度傳感器、查詢應答器主機（TI）天線、司機操作顯示單元（TOD）和移動無線設備（MR）天線。CC與速度傳感器、TI主機和TOD接口，以確定列車的位置，顯示駕駛信息，設備狀況，并給司機報警。本系統采用開放式架構的數據傳輸子系統，采用802.11g來提供更大的帶寬和更強的抗干擾的數據通信能力；采用802.11i無線網絡技術來保障安全，阻止未授權用戶進入網絡；防火墻提供額外的防護措施來抵御惡意攻擊。MR用于車載設備和軌旁設備之間傳輸數據。ATP和ATO子系統通過兩個獨立的以太網連接到MR。A、B網同時工作，當一端通信中斷時，系統會接受另一端的車地通信信息，以保證車地通信的可用性，實現冗余車載網絡的交換和擴展。以太網擴展設備ESE利用雙絞電纜彼此連接，實現車廂之間的網絡通信。當列車經過信標時，儲存在其中的信息通過應答器天線發(fā)送給TI主機。主機接收到報文后進行解碼，將解碼后的數據用兩個不同的通道傳送給CC。CC將會關聯來自TI主機的診斷信息、磁場強度信號和信標正在讀取的信息來判斷TI主機是否故障。隨著車輪輪齒的轉動，當傳感器經過輪齒的時候會輸出數字脈沖。這些脈沖由硬件計數器來計數，可以在給定周期內測試速度。系統采用獨立的模塊測量列車的位移和速度。即使其中一個速度傳感器部分失效，CC也會正常工作。2個光電速度傳感器和4個加速度計（2個數字型和2個模擬型，以避免共模故障），用于速度測量和車輪空轉/打滑的補償。一旦檢測到空轉/打滑，CC將利用速度傳感器上一次的安全速度和位置，通過加速度計測量出來的加速度來更新列車速度和位置，位置誤差通過信標來消除。每個處理器有四個處理模塊：應用處理器模塊（App），比較處理器模塊（VO），交互式存儲處理器模塊（ME），接口處理器模塊（CPL）。App用于計算，VO對數據結果進行檢查，ME實現數據共享，CPL主要處理數據的輸入和輸出。處理器采用3取2比較結構，通過各自的APP模塊獨立運算，相互通過ME模塊交換結果，再通過VO模塊表決，保證三個計算機至少有兩個的結果一致。如果表決同意，處理器會通過通信模塊發(fā)送控制信號給列車，允許列車繼續(xù)運行。這也就是保證在單點故障時的安全運行的冗余方式。

二ATO與ATP子系統

ATP子系統是保證列車運行安全的系統，它根據線路數據、列車臨時限速信息、聯鎖設備提供的列車進路信息，提供列車運行間隔控制、超速防護、車門和站臺屏蔽門監(jiān)督等安全防護功能，且符合故障-安全原則。ATO子系統在非人工狀態(tài)下通過控制牽引和制動力來控制列車運行，列車按運行圖規(guī)定的區(qū)間走行時分行車，自動完成列車啟動、加速、巡航、惰行、減速和停車的合理控制。ATO子系統為熱備份，即當主ATO單元故障時，能夠自動從主ATO單元切換到備用ATO單元?！盁醾浞荨痹谶@里是指主備兩套ATO單元運行完全相同的軟件，獲得相同的傳感器輸入，獨立進行運算；但是同時只有一套ATO單元作為主機和其他子系統如ATP、車輛、TOD、ATS等交互，備用ATO不提供任何輸出。僅當檢測到當前主ATO單元發(fā)生任何故障時，并且列車完全停車后，能夠自動進行切換，這樣，就避免了影響運行，或司機進行一些不必要的操作。ATO和ATP分別運行于獨立的CPU處理器中，彼此通過高速PCI總線連接。系統采用連續(xù)速度-距離曲線控制模式進行閉塞設計。當列車運行速度接近ATP最大允許速度時，車載設備產生聲光報警，并采用常用制動降低列車速度。采用常用制動時，系統連續(xù)地檢查列車的制動率，如常用制動率達不到規(guī)定值，或車速未按要求進行減速而列車速度達到ATP緊急制動觸發(fā)曲線速度時，實施緊急制動。

三結束語

系統論文范文第5篇

總體設計

仿真系統在指揮控制系統設計全過程的作用，如圖所示：從上圖可見，仿真系統在反坦克導彈連指揮控制系統的設計過程中有著重要的頂層分析、輔助設計、論證優(yōu)化作用。仿真系統的定制開發(fā)的基本流程是：

1）從作戰(zhàn)使用層面，需要詳細分析反坦克導彈體系的協同和信息交互及導彈連戰(zhàn)斗關系系統的使用環(huán)境、作戰(zhàn)原則、系統配置、攻擊對象特性和不同作戰(zhàn)過程、不同使用模式下的系統響應、狀態(tài)轉換關系，形成系統的工作流程。

2）從信息交互層面，需要詳細分析導彈連戰(zhàn)斗管理系統所需信息，研究信息交互的內容、對象、交互類型和方式、交互頻度和實時性要求等，明晰系統對信息融合、傳輸、處理和信息共享、分發(fā)及協同的需求。

3）根據需求，建立仿真所需的硬件平臺，并組成相應的通信網絡。

4）分析設計仿真對象，形成對象配置文件。

5）編輯系統結構、業(yè)務流程、程序接口，形成仿真規(guī)劃配置文件。

6）利用可視化開發(fā)工具，編輯二維、三維可視化設計，生成可視化規(guī)劃配置文件。

硬件系統設計

反坦克導彈指揮控制仿真系統通過構成無線、有線、有無線混合組網等通信方式，采用標準通信格式，模擬反坦克導彈連與上級、友鄰、協同部隊、保障分隊通信的互聯網，以及模擬反坦克導彈連內部指揮控制專用網絡，實現硬件節(jié)點間的互聯互通。

反坦克導彈指揮控制仿真系統包含下列硬件節(jié)點：

1）服務器：用于外部數據處理及數據傳輸。

2）任務規(guī)劃席：用于用戶對仿真任務的配置及過程控制。功能包括：開始、結束仿真；新建或選擇仿真任務；配置仿真對象屬性；仿真速度倍率控制。

3）車輛模擬席：用于仿真車輛的實際運行狀態(tài)，包括：仿真發(fā)射車運動狀態(tài)及位置數據，仿真車輛通信、偵察、指揮、射擊、裝填等業(yè)務能力、作業(yè)過程及作業(yè)結果。

4）車輛指控席：用于仿真車輛的指揮終端所執(zhí)行的功能，當驗證在研指揮控制系統時，可更換為實裝設備，直接進行半實物仿真測試。

5）敵軍模擬席：用于顯示敵軍單位信息，包括：仿真敵軍位置數據及車輛的運動狀態(tài)，仿真已毀和剩余敵軍目標信息。硬件結構部署圖如下:

軟件系統設計

1軟件體系結構概述

反坦克導彈指揮控制仿真系統包括業(yè)務邏輯設計和可視化界面開發(fā)兩個基本層面。

1.1仿真對象模型

仿真對象的模型設計是干預、表現和分析仿真過程的實體要素，是決定仿真系統嚴密性、魯棒性、可控性的關鍵環(huán)節(jié)。仿真對象模型設計的關鍵是對各作戰(zhàn)單元的狀態(tài)分工的充分考慮，仿真對象的特性和狀態(tài)通過屬性變量來表述控制，仿真對象的全部狀態(tài)屬性，構成了虛擬作戰(zhàn)環(huán)境的總體狀態(tài)空間，各仿真對象屬性相互依存影響，對仿真對象屬性的更改程度直接決定了仿真過程的復雜程度。

1.2仿真算法庫

反坦克導彈連指揮控制系統的仿真算法庫的建立是指設計整理出指揮控制系統中的基礎的、典型的算法模型，定義相關數字接口，形成算法構件，實現系統的模塊化、體系化功能，這對于仿真系統的有效性、通用性有著至關重要的意義，涉及仿真系統物理結構、工況及狀態(tài)遷移、信息交互、信息融合等技術，主要包括：

1）基本數學庫；

2）數據類型轉換庫；

3）時間運算庫；

4）車體運動模型；

5）導彈運動模型庫；

6）彈藥信息組裝及解析庫；

7）擴展數學庫；

8）坐標系轉換庫；

9）休眠模塊。同時，仿真系統的通用軟件接口，可接入典型的反坦克導彈連指揮控制模型。

1.3事件響應關系

從仿真的角度來說，模型的執(zhí)行序列是由作戰(zhàn)模擬系統的事件調度機制決定的，即使每個仿真對象都設計得完備有效，而模型間的事件調度機制不充分嚴密，可能無法實現想定的作戰(zhàn)意圖，甚至得到扭曲的仿真結果。事件響應關系就是進一步明確指揮控制系統中各單位分工、作戰(zhàn)使用需求和工作流程，建立起仿真對象的調用順序、調用條件和調用結果的規(guī)則庫，來體現模型運行的約束性。

2可視化界面開發(fā)

反坦克導彈連指揮控制仿真系統的可視化平臺建立了一個可視化仿真框架，包括分布式仿真系統配置模型和運行機制的可視化，以及配套的管理及開發(fā)工具，實現了仿真任務的可視化定制。同時，建立了一個具有多種指揮、顯示功能的綜合指揮顯示系統平臺，實現了整體作戰(zhàn)態(tài)勢及武器系統、車輛、設備的狀態(tài)和遷移過程的二維、三維可視化集中顯示和集成控制。以下為部分典型操作的可視化開發(fā)界面：