電氣和自動化的區別范文

導語：如何才能寫好一篇電氣和自動化的區別，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公文云整理的十篇范文，供你借鑒。

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現今，我國工業自動化行業已經進入高度市場化的階段，市場主體主要由軟硬件制造商、系統集成商、產品分銷商等組成。

工業電氣產品分銷是專業分銷的一種。專業分銷是指由獨立第三方進行的從制造商到終端用戶的整個商品傳遞過程中所涉及的一系列活動，是區別于制造商的銷售公司。從工業電氣產品的銷售模式和下游客戶群來看，目前高壓電氣和中低壓電氣有著明顯區別。其中，高壓、超高壓、特高壓電氣產品的下游客戶是以國家電網、南方電網以及各地方電力局為主體，其采購方式基本采用招投標模式，因為這塊市場基本不存在專業渠道分銷環節的需求。

中低壓電氣，主要包含了中壓元件和開關成套（電壓等級10～35kv為主）、低壓電器（1000v以下）和工控產品（含中低壓變頻器、PLC、伺服系統等）三大類，整體市場容量在數千億規模。從最終客戶行業分布來看，包括電力主配套-電網公司（主要針對中壓集中采購）和發電企業、房地產、市政工程（含城市基礎設施如軌道交通等）、各大工業客戶（鋼鐵、冶金、化工、煤炭等）。而中低壓電氣產品的下游應用幾乎廣泛分布在各行各業，客戶有著不同個性化需求，工業電氣產品也呈現多樣性、復雜性等特征，所以中低壓電氣產業采用專業分銷商是廣為采用的模式，尤其在低壓電器和工控領域。一級分銷商除直接對接各行業的最終端客戶外，也會通過二級分銷商的間接方式，或先將元器件先銷售給OEM機械設備制造商（工控類的主要下游廠商）、系統集成商、成套制造商，然后由它們生產制造出電氣成套系統抵達最終客戶。

二、工業電氣分銷行業概況

（一）全球工業電氣分銷行業概況。

近年來，全球的工業電氣分銷行業隨著工業電氣產品需求的增加而穩定增長。由于工業電氣產品使用領域和范圍的日益拓展，工業電氣產品使用技術不斷更新，針對下游需求不斷開發出新的服務項目，市場潛力巨大。從全球市場角度來看，工業電氣產品的分銷市場的集中度不高。據統計，全球大約四分之一的低壓電氣分銷收入集中于藍格賽等七大分銷商，其中，全球銷售額第一的藍格賽占全球市場份額的9%左右。但從發展趨勢來看，工業電氣分銷商日益注重其行業地位及網絡建設，開始由區域型企業向全球化企業發展，加速擴大分銷網絡。

（二）我國工業電氣分銷行業概況

我國工業電氣產品分銷行業現已形成以中低壓輸配電產品和工業自動化控制產品為主要分銷產品的市場格局。目前，我國主要從事工業電氣分銷業務的企業主要有斯達電氣、眾業達、海得控制、福大自動化、索能達（中國）、藍格賽（中國）等公司。

根據施耐德提供的數據，其在我國通過分銷商銷售的產品比例占全部銷售的85%以上，從細分產品來看，低壓電氣產品、工業自動化控制產品采取分銷模式的比例更占到90%以上。根據ABB、西門子、常熟開關、人民電氣等制造商的資料，低壓電氣產品、工業自動化產品基本通過分銷渠道流通，中壓電氣產品分銷模式和直銷模式并存。而工控產品中，對于規模上千億的中低壓電氣大產業，目前渠道經銷商（分銷商）的規模相比之下仍較小，總的來看，國內中低壓電氣分銷行業市場集中度低，主要以中小型、區域性業務居多，具備全國性網絡覆蓋的大型分銷商數量較少。

工業電氣分銷商上市公司僅有眾業達與海得控制，具有以下兩個特點： （1）工業電氣渠道商（分銷商）的下游行業分布、客戶群數量通常比設備商更為廣泛，相對不容易受到單一行業需求、景氣度波動以及單一下游客戶的影響，具有較強的抗風險能力。（2）工業電氣渠道商（分銷商）相對于設備類廠商更容易擴展異地業務，設備類廠商更易受當地基建進程、地方投資力度影響，而渠道商通過鋪設銷售渠道網絡進行異地擴張相對較為容易。以上這兩點決定了工業電氣分銷商的增長模式相對穩健，并且增速的可持續性更強。

三、我國工業電氣需求分析

近年來，我國經濟快速發展，基礎設施建設的巨大需求帶動了工業電氣設備領域的發展，據國家統計局數據顯示，2012年，我國電氣機械及器材制造業共實現銷售收入5.33萬億元，同比增長7.42%;實現產品銷售利潤5，994.94億元，同比增長13.18%。

經濟發展及基礎設施的建設，對我國工業電氣產品的需求逐步增加。一是近年來，國家對基礎建設投資得快速增長擴大對工業電氣產品需求。新增的固定資產投資導致工業電氣消費需求大幅增長，工業電氣分銷行業隨之增長。二是電力行業需求穩步增長促進了工業電氣分銷行業的發展。大量高速列車、輕軌運輸、地鐵的安全運行需要以工業電氣產品為主要組成部分的各種綜合自動化系統、運動系統、低壓變電系統、照明系統、給水系統等，鐵路電氣化的發展和城市軌道交通的快速建設將加速工業電氣產品分銷行業的發展。三是智能電網、特高壓、新能源的建設擴大中低壓輸配電行業的市場容量。受電網投資、鐵路建設、新能源行業的持續拉動，我國中低輸配電行業仍將保持快速增長，特別是中壓輸配電行業。“十二五”期間，我國將優化電力結構，加強智能電網建設，電力設備的市場需求將迅速增加。2014～2020年，我國低壓電器市場需求將逐年增加，市場規模逐年擴大，年復合增長率達8%以上。預計到2020年，我國低壓電器市場規模將達1510.70億元。

四、我國工業電氣分銷行業發展趨勢

近年來，盡管我國輸配電行業的高壓產品增長速度較快，但由于中低壓產品量大面廣，未來仍將占據主導地位。我國輸配電行業近年來增長快速，未來5年內處于黃金時期、發展潛力巨大，2015年規模將接近3200億元，達到歷史高點。

（一）電氣分銷行業進入充分競爭時期，市場集中度逐漸提升

未來工業電氣分銷行業處于充分市場化的競爭態勢。一方面，我國擁有數量龐大、以中小規模為主的區域性民營企業從事工業電氣分銷;另一方面，自2000年之后，如法國的藍格賽和索能達、美國的西科國際、日本的菱電商事等國外企業也開始積極拓展我國市場，構建并擴張期分銷渠道，一定程度上加劇了市場競爭也改變了競爭格局。雖然國內工業電氣分銷市場的參與者數量眾多，但市場集中度不高，成幾十億規模的分銷商數量較少，絕大多數的分銷商或對單個供應商依賴度很高，或銷售呈明顯區域特征或其能提供的服務局限于整個分銷服務價值鏈的某一或幾個環節。因而，對中低壓電氣產品制造商而言，雖然存在諸多的下游分銷商，但能為其提供專業、全面的渠道進而對接到終端客戶的分銷商也僅有少數。

（二）電氣分銷行業步入穩步發展時期，配電自動化率緩慢提升

國家電網2013年印發的《關于加強配電網規劃與建設工作的意見》中指出“配電網發展與新型城鎮化建設、分布式電源和電動汽車發展相協調，與電網整體規劃和遠景目標相銜接”。相較于國外主要發達國家的配電投資比例，國內配網投資比例相對處于較低的水平，未來我國對配電電氣設備需求將有進一步的提升。

（三）電氣分銷行業邁入結構調整時期，工控產品比重相對增大

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關鍵詞：平整機；工業以太網；profibus網；S7-COM通訊

1 概述

邯鋼冷軋廠平整機組用的是德國SMS的關鍵技術和設備，電氣系統采用了SIEMENS的控制設備和軟件環境，其裝備水平和電控系統代表了世界平整機的先進水平，SIEMENS的自動化控制分為基礎自動化（Level 1）和過程自動化（Level 2）控制部分。

2 通訊系統的結構

基礎自動化（L1）使用以高速微處理器為基礎的系統，用于工藝控制和順序控制，并能夠在多計算機模式下運行。基礎自動化包括TDC和PCS7控制部分。

SIMATIC TDC 用于中級和高速閉環工藝控制，主軋機驅動的數字驅動控制和用于板帶驅動的二進制連鎖。快速工藝控制（如：液壓輥縫控制、彎輥控制、張力及延伸率控制等）以及與軋制過程控制有關的設備及板帶移動（如：線協調、物料跟蹤及主斜坡發生器等）由Simatic TDC進行控制。

SIMATIC S7用于二進制連鎖，自動順序和輔助的低速控制。對于軋線輔助設備功能，如：入出口卷運輸/材料運輸、軋機換輥、高低壓液壓及乳化液、急停控制功能等都由SIMATIC S7控制系統完成。

3 S7-COM通訊系統

S7-COM通訊系統主要指S7〈-〉S7和S7〈-〉TDC的通訊，平整線（SPM）有5套S7-400PLC和1套S7-300PLC，根據工藝的要求，如果兩套PLC之間，或者PLC與TDC之間，需要數據傳輸，則建立通訊連接，并做相應的通訊程序。在做通訊連接時，需要定義和使用不同的通訊協議、通道傳輸模式等。不同的通訊協議需要不同的發送、接收功能程序來實現，并由通訊錯誤診斷信號，來幫助分析和處理通訊故障。

3.1 通訊協議

通訊協議，又稱連接類型，是指兩個通訊伙伴為執行通訊而建立的邏輯任務分配。在S7-COM通訊中，S7與S7的通訊使用“S7 connection”連接類型，S7與TDC的通訊使用“UDP connection”連接類型。

3.1.1 S7 connection

它是一種應用比較廣泛的連接類型，可用于MPI、PROFIBUS（Field level）及Industrial Ethernet（Cell level）等，可做S7/M7之間、S7與PG/PC等連接。

3.1.2 UDP connection

稱為用戶數據協議，它不是面向連接的，也就是說，如果通訊伙伴臨時不能訪問，數據照樣可以發送，所以會發生數據丟失的情況。

3.2 通道模式

又稱數據傳輸模式，以適用于不同的通訊要求，有四種類型：Handshake（HAS），Refresh（REF），Select（SEL），Multiple（MUL）。主要用于UDP連接。每種類型各有其特點。

3.3 S7-COM通訊

平整機S7-PLC的通訊具有一定的規則，包括數據塊DB的命名、發送觸發的方法、通訊錯誤的診斷、發送和接收功能塊的原理、數據類型的ROTATE與COPY等。

3.3.1 DB塊命名規則

每個PLC中通訊使用的DB塊，都是從DB700到DB899，分為4種類型，其中DB700-DB749為發送DB塊（Send DB），DB750-DB799為接收數據塊（Receive DB），DB800-849為用戶發送數據塊（User Send DB），DB850-DB899為用戶接收數據塊（User Receive DB）。

3.3.2 通訊觸發Lifecounter

Lifecounter用來觸發發送telegram，并按順序發送多個通訊連接，以防止通訊堵塞的發生。 這個CFC chart 每100ms執行一次，COUNTER_T1-T5（計數器）每秒從1加到5（每200ms加1），而COUNTER1每秒加1，等于999后重新計數。通過計數器COUNTER_T1-T5值每200ms傳給一個MOVE_COUNTER，在1秒內依次觸發5個MOVE_COUNTER。而計數器COUNTER1值在1秒內依次傳給5個MOVE_COUNTER，其值保存在DB699的5個WORD中，用于5個通訊連接的Lifecounter，從而使每個連接每1秒更新1次，保證所有通訊連接的正常工作。

3.3.3 通訊錯誤診斷

一個PLC中每個連接的通訊程序，都有一個通訊錯誤診斷信號（用M點表示）。通過MSG_ANY將這些信號集中在一起，并給出相應的診斷信息，在HMI上顯示，以幫助分析判斷通訊故障。S7S7與S7TDC的故障診斷方法基本是一致的。

3.3.4 S7S7通訊的發送與接收

一個通訊連接包括發送和接收，個別的只有發送或只有接收。

首先一個Lifecounter賦予DB830的一個INT，然后ROT_COPY塊將DB830的數據拷貝到DB730，從0字節到130字節，共65個字。FR_BSEND塊是發送塊，ID和RID號在連接中已定義好，可直接賦值，它先將DB730中從0字節開始的130個字節數據與從500字節開始的130個字節數據進行比較，如果相同，不發送，如果不同，則發送新數據，同時將從0字節開始的130個字節數據拷貝到從500字節開始的130個字節，以做下次比較。

在接收CFC chart中，FR_BRCV塊將新數據接收到DB780從0字節開始的130個字節中，先與從500字節開始的130個字節數據比較，如果相同，則不接收，如果不同，則接收新數據到從0字節開始的130個字節，同時更新從500字節開始的130個字節數據，以為下次比較做準備。

3.3.5 S7TDC通訊的發送與接收

其原理與S7S7通訊基本相同，發送使用FR_AGLSN塊，接收使用FR_AGLRC塊。此外，在發送之前和接收之后，除BOOL數據類型只拷貝外，其它數據類型（INT、WORD、REAL等）要進行拷貝和轉換（ROTATE），在ROT_COPY塊中，對DB塊中不同的數據類型進行相應的處理。其數據傳輸模式主要采用HAS和REF，在Broadcast模式中，使用MUL，它們在通訊程序上有些區別。

4 結束語

在單機架平整機控制系統中，通過SIMATIC NET網絡TDC系統向SIMOVERT傳動控制系統傳送控制命令、各種參數值，SIMOVERT向PLC傳送各種狀態以及卷徑等變量，操作站讀取PLC信息形成畫面，同時向TDC系統發送軋制規程等。全部PLC、操作站、TDC系統、SIMOVERT傳動數字化控制系統通過SIMATIC NET網絡連接成一個整體，有效地實現了它們之間的數據通訊、信息交換。

參考文獻

[1]Skin pass mill machine functional description，SMS DMAG，2004.

[2]平整機電氣和自動化報價（最終版），附件2技術說明，SMS，2004.

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【關鍵詞】軌道交通建設單位;設備分類;設備檔案;類目設置

在傳統的檔案分類“十大類法”中，是把項目和設備安裝分開的，即設兩個一級類目：基本建設和設備儀器。在軌道交通建設項目中，這兩類比較難以區分。尤其是設備部分概念的模糊，哪些設備安裝可以隨基本建設歸類，哪些設備應單獨歸類。由于沒有統一的標準，涉及檔案資料的分類也就仁者見仁、智者見智。

一、軌道建設工程中設備分類的現狀

軌道交通建設工程的組成可分為工程基本設施和運營設備系統兩大部分：工程基本設施主要包括軌道、路基、隧道、橋梁、車站、主變電站、控制中心和車輛段綜合基地項。運營設備系統主要包括車輛、供電、通風、空調、通信、信號、自動扶梯、防災報警、屏蔽門、自動售檢票、監控設施和給排水及消防等，所以在軌道交通建設工程中，設備安裝工程是除土建工程以外的第二大工程，相應地，軌道建設工程施工資料也分為兩大類：土建施工資料和設備安裝資料。在國家行業標準《城市軌道交通工程檔案整理標準》（CJJ/T180-2012）里，施工資料就分為兩大類：土建和機電設備施工資料，只是兩類資料包含的內容與我們前面的劃分有所不同。它將電力安裝工程分為建筑電氣和供電系統兩個部分，把建筑電氣納入土建施工范圍，供電系統則納入機電設備安裝范圍。在廣東省地方標準《城市軌道交通工程文件歸檔要求與檔案分類規則》（DB44/T1308-2014）里，施工資料類別的劃分則復雜得多。土建施工范圍只包括車站、區間土建、公共區裝飾裝修三個方面，將通風空調、給排水和消防、建筑電氣（簡稱“風水電”）、車站設備區裝修、智能建筑統稱為建筑設備安裝工程，將供電、通信、信號、電梯與自動扶梯、屏蔽門、地鐵車輛等統稱為系統設備安裝工程，將控制中心、變電所、車輛段綜合基地等的土建與設備安裝合并在一起，作為一個獨立的單位工程，稱之為復合工程，另外還將人防、軌道、聲屏障、鋼結構等稱為專項工程，與前面四類并列。在這兩個標準里，關于軌道交通建設工程里的設備分類并不統一：國家行業標準里除建筑電氣外，其他設備統一稱為機電設備。由于建筑電氣與土建工程關系密切，而將建筑電氣納入土建工程的范圍，使得建筑電氣有無類可歸的嫌疑。而廣東地方標準則將風、水、電等設備稱為建筑設備，將供電、通信、信號等稱為系統設備。通常，“風水電”也稱為通風空調系統、給排水系統、建筑供配電系統、電氣照明系統、弱電系統，從這些設備的名稱來看，也就是說風、水、電也是系統設備，所以，既然系統設備包含了建筑設備，那么就不能將系統設備和建筑設備并列。這里出現了幾個比較容易混淆的概念：機電設備、建筑設備、系統設備，建筑電氣與供電系統，究竟如何區分這幾個概念呢？

二、軌道交通建設工程中設備的概念

（一）建筑設備。建筑設備是現代建筑的重要組成部分，是為建筑物使用者提供生活和工作服務的各種設施和設備系統的總稱。建筑設備種類繁多，按其作用可分為改善環境的設備（如調節空氣溫度和濕度的空調設備等）、提供工作和生活方便的設備（如電話、電視、電梯和衛生器具等）、增強居住安全的設備（如消防報警、防盜、抗震設備等）和提高工作效率的設備（如計算機管理、辦公自動化設備等）等。按專業劃分，建筑設備主要包括通風空調、建筑給排水和建筑電氣三大類。建筑安裝單位的習慣做法是，把通風空調、建筑給排水和建筑電氣即“風、水、電”統稱建筑機電設備（簡稱建筑設備），與工業機電設備相對應。“風”指建筑物的通風空調系統，包括送風、回風、新風、排風及消聲、減振和空氣凈化裝置等；“水”指建筑物的給排水系統：包括生產給水系統、生活給水系統和消防給水系統，排水系統，熱水供應系統；這里的“電”就專指建筑電氣，也就是建筑供配電系統、電氣照明系統、弱電設備、電梯和電氣安全與建筑防雷等。建筑電氣是建筑設備的一個專業組成部分。所以，在建筑行業里的機電設備和建筑設備是同一概念的不同表達方式，即建筑機電設備，都是指組成建筑物的設備部分，依附于建筑物而存在，是建筑物現代化程度一種標志。（二）機電設備。機電設備指機械和電力設備的總稱。在現代社會，絕大多數設備都采用電力作為動力的情況下，機電設備的涵蓋范圍最廣，當然也包含了建筑電氣在內，在軌道建設工程項目中，幾乎所有設備都是機電設備，那么把機電設備中的建筑電氣歸入土建范圍，而將其他所有設備稱為機電設備，有以偏概全之嫌。（三）系統設備。系統設備是指某些設備按一定關系組成的有機整體，共同完成某些特定功能，它是一組機電設備的統稱。所以，系統設備是相對于單臺套的設備而言的，單臺套的機電設備不能稱為系統設備。在軌道交通建設工程中，只有車輛段里的一些檢修設備是單臺套的設備。所以系統設備與建筑設備不構成并列關系，而是包含關系，不能作為同一級分類類目來設置。（四）建筑電氣與供電系統。供電系統就是電源經過主變電站、開閉所、牽引、降壓變電所等層層降壓，通過接觸網等送達軌道交通車輛運行所需的“工業用電”設備安裝、運行系統；而進入建筑物供電線路之后的設備供配電、動力照明等低壓、智能建筑等弱電安裝部分，稱建筑電氣，與建筑物相對應，也可以理解為“民用電氣”。在一般小型建筑工程項目中，只有建筑電氣的施工內容。在軌道交通建設工程中，我們可以這樣劃分整個工程中的電力系統：高、中壓變配電系統及提供地鐵車輛設備運行所需的電力設備系統（供電系統）、低壓系統（建筑電氣）、弱電系統三部分。其中弱電系統，根據設備不同的服務范圍，單體建筑物的弱電系統即為建筑物提供舒適安全的生活或辦公條件，稱之為智能建筑；為地鐵車輛運行提供服務的弱電系統，根據涉及的專業不同，分別稱之通信、信號、綜合監控等系統。因為在軌道交通建設工程中，通信、信號、綜合監控、自動監控、火災報警等弱電系統是由線路控制中心統一控制的子系統，而不是單獨作為一個車站建筑附屬物而存在的，因此與單體建筑中的弱電系統（即智能建筑）應有所區別。所以本文所指建筑電氣概念里不包含弱電系統，將其原有范圍進行縮小。弱電系統與機電設備、建筑設備、系統設備一樣，他們相互之間是包含或交叉關系，不能同時設置為同一級檔案類目。

三、軌道交通建設工程中設備的分類

通常，機電設備分為建筑機電設備和工業機電設備兩大類。相應地，我們也可以將軌道建設工程中的設備進行相應的劃分：建筑機電設備和運營機電設備，簡稱建筑設備和運營設備。即根據設備投入使用產生的功能來劃分：為企業經營提供舒適、安全的辦公條件和生產環境的設備稱為建筑設備，并且與土建工程密切相關的，如：建筑電氣、通風空調、給排水、智能建筑、電梯、消防、人防等設備，這些設備間接地為企業生產經營服務。而另外一些設備直接為企業的生產經營服務則稱為運營設備，如：通信、信號、供電、綜合監控、自動售檢票、地鐵車輛及檢修工藝設備等。個人認為，對軌道交通建設工程的設備進行這樣劃分很有意義。

四、正確劃分設備類別的意義

（一）正確劃分工程項目中設備的類別，是為了更合理地設置設備檔案的類目。在《工業企業檔案分類試行規則》里，把企業所有檔案類目設置成十大類，即文書檔案的黨群管理、行政管理、經營管理、生產技術管理，科技檔案的產品管理、科研管理、基本建設、設備儀器以及財務檔案、人事檔案，也就是所謂的十大類法。這種分類方法延用到今，作為工業企業檔案分類的一個原則，大多數不同性質的企業都可以作為檔案分類的參考，雖然具體到不同類型的企業來說，可能需要對類目設置進行適當調整，但對具有一定規模的建設或生產型企業來說，這十大類資料都有一定數量的存在，只不過側重點不同。但由于基本建設和設備儀器這兩個類目之間關于設備的概念沒有明確，所以在具體地進行歸檔資料的分類時，就有點模棱兩可。比如：“風水電”、電梯等是歸入基建類還是歸入設備類？為解決這個問題，很多建設單位干脆將兩者合二為一，直接以建設項目為類別，不再區分基建和設備。以軌道交通建設工程為例，在很多城市的軌道公司把一條軌道交通線路作為一個建設項目，與此項目相關的所有資料納入一個大類：建設項目類，也就是說把與這條線路相關的項目前期、基建、設備、科研、聲像等所有資料組合在一起，與公司文書、財務、人事等其他類檔案并列。這樣做有這樣做的合理性，符合項目檔案成套性原則，但也會造成不屬于軌道項目的設備、科研、聲像等資料等無類可歸的現象，還需在軌道建設項目的類目之外，設置相應的類目與之相對應。也有的軌道公司只把基建和設備兩類合并成建設項目類，在此類目之下設二級類目施工類，然后再分土建施工和設備安裝施工，也就是設備類目仍然設置在項目類之下。這樣分類的話，上面所說的問題依然存在，一些不屬于軌道項目的設備無類可歸。所以，明確了設備的分類，即將所有的設備劃分為建筑設備和運營設備，那么我們可以這樣來進行設備檔案類目設置：我們可以將軌道建設企業全部設備分成三部分：建筑設備、運營設備及其他公用（或通用）設備。由于風、水、電（通風空調、給排水、建筑電氣）建筑設備是建筑物的組成部分，與土建工程密不可分，所以建筑設備安裝資料與其相應建筑物的土建施工資料集中在一起，作為基本建設類。此類先按項目集中，再按土建的單位工程進行劃分，結合專業進行分類組卷，也就是說某一單體建筑物、車站或區間等單位工程里，土建施工資料，風、水、電、智能建筑等專業設備安裝資料全部包含在內。設備儀器類：把供電、通信、信號、綜合監控等運營設備作為設備儀器類。與基本建設類并列作為一級類目。此類目之下，按項目設置二級類目，項目之下按設備專業設置三級類目，即供電、信號、通信等；車輛及工藝檢修設備，可以分別作為兩個專業，與通信、信號等專業設備并列，另外再設一個通用設備（或其他設備）類與項目并列，歸集那些不屬于某一項目專用的設備。即還是按照《工業企業檔案分類試行規則》進行基本類目設置，基本類目之下，再進行具體分析。這樣既符合了《工業企業檔案分類試行規則》的基本原則，杜絕了部分設備資料無類可歸的現象，也避免了設備、科研、聲像等類目的重復設置問題。（二）正確進行設備分類，統一了設備類檔案的分類標準。將軌道建設項目的設備劃分為建筑設備和運營設備，建筑設備與建筑物作為一個整體，按土建的單位工程組卷，而運營設備作為一級類目設備儀器類，在按項目歸類之后，則按專業進行分類組卷，不用與建筑設備混在一起，造成同一級類目下分類標準不統一、建筑設備先按土建的單位工程進行分類組卷、運營設備按設備專業進行分類組卷的局面。（三）正確進行設備分類，將設備儀器單獨作為一級類目，不用根據項目施工標段來劃分資料類別，使檔案分類標準能夠落到實處。由于軌道交通建設工程龐大，施工單位眾多，每個單位承包的內容并不是單純的某一單體建筑或某一專業全部工程，經常是一個施工單位承包幾個專業中的一部分工程，如一條線路的風水電安裝工程就分成幾個標段，分別由幾家施工單位承包幾個車站的風水電安裝工程，另外從方便施工的角度，風水電安裝工程中還包括車站設備區裝修等內容。在有些軌道建設單位，因為施工單位承包的內容復雜，很多資料，主要包括施工管理資料、原材料等無法拆開，無法拆分到具體的單位工程進行分類組卷，所以就按施工標段進行組卷編號，建設單位也只得按竣工文件移交先后進行排架。所以，如果按標段來進行歸檔資料的組卷，那么檔案分類就失去了意義。如果將設備儀器設為一級類目，先按每個項目進行集中，再把每個設備專業作為一個類別，那么，安裝單位將自己施工中形成的資料按專業編制流水號。建筑設備先按土建的單位工程分開，再按專業編制流水號，這樣就與其他標段的編號互不干擾，方便了竣工資料的整理移交，也方便了工程竣工驗收。當然，檔案排架必須等某專業所有標段都完成檔案驗收之后才能進行，需要占用很大空間來進行中轉，也增加了檔案人員的排架工作量。所以標段劃分的任意性導致工程資料分類收集、整理組卷和排架的難度及工作量大增，而這個問題的解決需要建設單位其他職能部門的配合，在項目招標前期就應當進行此方面的考慮，盡量按單位工程或專業進行標段的劃分。也只有這樣，才能使得項目檔案分類落到實處，使項目檔案分類有了實際意義，使檔案分類標準能夠貫徹執行。

【參考文獻】

[1]中華人民共和國行業標準.CJJ/T180-2012城市軌道交通工程檔案整理標準[S].北京:中國建筑工業出版社,2012.

[2]廣東省地方標準.DB44/T1308-2014城市軌道交通工程文件歸檔要求與檔案分類規則[S].廣州:廣東省標準化研究院,2014.

[3]工業企業檔案分類試行規則.國檔發〔1991〕20號.

[4]邵正榮,張郁,軍.建筑設備[M].北京:北京理工大學出版社,2009.

[5]張會賓.建筑設備安裝[M].武漢:華中科技大學出版社,2009.

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一、以出口拉動內需、以外貿提升國內水平

1984年83式273毫米火箭炮(以下簡稱“83火”)研制成功后，為進一步提高我國遠程火箭炮的研發水平，擴大軍品出口，并以出口拉內需、以外貿促研發，1989年9月，有關部門決定研制射程更遠、打得更準的新型遠程火箭炮――WM－80型273毫米火箭炮。任務下達后，科研人員首先對剛剛研制出來的WM－80火箭彈的射程進行摸底試驗，以掌握火箭彈性能，優化火箭炮總體設計。1989年11月和1990年5月，科研人員兩次到國家靶場使用83火對新彈進行摸底射擊試驗。試驗中，共發射新型火箭彈10枚，新彈的最大射程超過了80千米。新彈的誕生_為新炮的研制奠定了堅實的基礎。

1990年1月，有關部門在北京召開會議，研究和部署新型火箭炮的研制工作。會議決定，選用“泰安”牌TA580型重型特種汽車作為新型火箭炮的樣炮底盤車(該車的變速箱、發動機、液力變矩器均由德國進口，并通過了國家鑒定，具備了生產條件)。同時，會議還詳細規定了樣炮的戰術技術指標以及研制的進度要求等。隨后，科研人員僅用2個月時間就完成了總體方案的論證工作，同年11月順利完成了樣炮的工程設計工作。1991年初，樣炮試制的會戰全面展開。在試制中，科研人員攻克了定向器／發射運輸箱焊接時彈性扭變、扭桿彈簧和扭力筒加工精度低、液壓系統清潔度達不到要求等一系列難題，確保了樣炮的質量。

1991年9月，樣炮在我國東北某靶場進行首次彈炮結合發射試驗，同時也邀請前來洽談的外商到現場觀摩試驗。試驗中，樣炮共發射火箭彈7枚，樣炮狀態良好，火箭彈飛行正常。此后，樣炮還進行了550千米的行軍試驗，考核底盤的剛度和強度。經試驗，樣炮性能達到設計要求。1994年6月，樣炮再次為外商進行射擊表演，剛剛研制出來的火箭彈運輸裝彈車樣車也一同進行了吊換發射運輸箱的試驗表演。但是，令人意想不到的是，4枚火箭彈在進行大射角連射試驗時，也出現了與83火相同的邊管彈道交叉現象。為此，有關部門及時邀請相關院校和工廠的專家，對樣炮出現的彈道交叉問題進行深入的分析，并提出了改進意見。根據專家們的意見，科研人員對火箭炮進行了相應的改進，增加了火箭炮回轉部分的自鎖摩擦力，以有效抑制邊管發射時燃氣流沖擊火箭炮所產生的擾動力矩。另外，科研人員還采取了減小彈炮摩擦力矩等措施，消除邊管彈道交叉現象。經過科研人員的努力，在1994年9月以及以后的鑒定射擊試驗中，邊管彈道交叉現象完全消除，樣炮的射擊密集度指標得到了明顯提高。此后，科研人員又對底盤上的回轉盤進行了改進，使回轉盤的回轉間隙基本消除，為樣炮定型奠定了良好的基礎。

1995年3月，有關部門在某靶場對該炮進行外貿鑒定。在射擊試驗中，先后進行了不同射角(大射角、中射角、小射角)以及不同彈溫(高溫、常溫、低溫)條件下的嚴格實彈射擊考核。其中，在考核射彈密集度的常溫大射角兩組連射中，兩組彈的橫向密集度、縱向密集度和圓概率偏差等指標達到了國際先進水平，其指標之高在國內外均不多見。隨后，樣炮又進行了540千米的高強度行駛試驗，也取得了較好的試驗效果。1995年10月中旬，WM－80型火箭炮順利通過技術鑒定。至此，射程達80千米的新型遠程火箭炮研制成功。

二、不僅打得遠、打得準，而且操瞄全部自動完成，整體戰技水平又上了一個新臺階

WM－80型273毫米火箭炮(以下簡稱“該炮”)，是一款我國獨立自主設計的輪式自行火箭炮，其底盤為“泰安”牌TA580型重型特種汽車，驅動型式為8×8。該炮編有乘員5人，包括駕駛員、炮長和3名炮手，其中，炮長負責全炮指揮，3名炮手分別為調平手(負責操縱千斤頂手柄調平車體)、瞄準手(負責裝定射擊諸元)和發射手(負責進行發射點火)。5名乘員全部坐在駕駛室內。該炮的駕駛室位于炮車的最前部，內設雙排座椅。駕駛室內裝有射擊操縱臺和控制面板，乘員可在駕駛室內集中進行各種控制操作和通信聯絡。該炮的液壓動力裝置和備用輪胎安裝在駕駛室的后面。該炮的發射裝置為火箭彈與定向管一體化的發射運輸箱，該裝置安裝在車體后部，并通過回轉座圈坐落在車體大梁上。該炮的支撐系統由4個千斤頂組成，分別布置在炮車后部和中部兩側，用于調平車體和發射時穩定火箭炮。該炮與83火相比，雖然火箭彈的口徑相同，但從外觀上看兩者就有諸多不同。首先，83火為履帶式牽引車底盤，而該炮則為汽車底盤；其次，83火的發射裝置是扁平式的箱式定向器，射擊時要用吊車將4枚火箭彈裝入定向管內，而該炮的發射裝置則是兩個各裝4枚火箭彈的長方形發射箱，不僅待發彈比83火多一倍，而且裝彈時是箱、彈一體吊裝；第三，83火只在車尾安裝了2個手動千斤頂，僅能保障火箭炮向正前方射擊，而該炮則前后左右裝了4個自動控制的液壓千斤頂，可保障火箭炮進行大范圍的火力機動。兩者相比，不僅外觀區別很大，而且細部結構上的差異及特點也很耐人尋味。

一是針對遠程火箭炮的作戰運用特點，合理選用了輪式車輛底盤，既經濟又實用。在介紹83火時我們曾提到過，受最小射程的影響，遠程火箭炮通常要在距敵前沿幾十千米以外選擇發射陣地，屬于遠程非接觸打擊兵器，因此，對裝甲防護能力和越野機動能力的要求相對低一些。該炮在設計時，充分考慮了遠程火箭炮的作戰運用特點，選擇了技術先進且成熟、可進行批量生產、經濟實用的汽車底盤作為武器平臺。筆者認為，選擇輪式底盤至少有兩個優點：一個是輪式車輛的公路機動能力強于履帶式車輛，而且炮車進出營區也很方便；還有一個就是輪式車輛具有明顯的經濟性優勢――油料消耗、發動機壽命以及維修的便利性等都優于履帶式車輛。當然，由于該炮的戰斗全重已經達到了30多噸，離開道路后的機動肯定比較困難，但由于其位于己方戰役縱深，可以通過工程保障等手段加以彌補。

二是底盤采用了風冷、中冷、增壓柴油機，不僅動力足，而且對冷卻水等的保障依賴小。該炮的動力裝置為1臺BFl2L41 3FC型四沖程v型12缸渦輪增壓中冷風冷柴油機，其標定功率為386千瓦(525馬力)，其突出的特點是技術先進、性能優良、

可靠性好，特別適合于高溫、高寒和干旱缺水地區使用。該炮的傳動裝置有變矩器和變速箱。變矩器為ZF公司的WSK400型，總成包括換檔離合器、液力變矩器、液力制動器和閉鎖離合器。換檔離合器為單片干式，液氣加力操縱。液力變矩器為三元件單級組合式。

該炮的懸掛裝置為平衡式，半橢圓對稱式鋼板彈簧倒置于前、后鋼板中心座上，其兩端支撐在一、二橋和三、四橋的彈簧托板弧面上。前、后鋼板彈簧與前、后鋼板中心座用騎馬螺栓聯接。每個橋用鋼絲繩吊住，起限位和減少車身側傾作用。輪胎為帶花紋的越野輪胎，規格為15.5-20。

三是整個武器系統結構合理和緊湊，高低、方向瞄準和調平車體等全部實現電氣和液壓化操作。該炮的發射裝置由發射運輸箱、托架、回轉座、液壓高低機和方向機、高低平衡機、液壓千斤頂以及行軍固定器等鎖定裝置構成。其基本結構是：發射運輸箱有兩個，一左一右并列固定在托架上，兩箱可以左右互換，每箱有4個定向器和4枚火箭彈。發射運輸箱是用異型方管組焊而成的方形整體框架，斷面成“田”字形。每個框架內裝有用3毫米厚的鋼板沖壓組焊而成的導軌式上、下定向器。在定向器的后部裝有前、后擋彈銷，防止火箭彈在行軍時前后移動。兩個發射運輸箱的側面與下面裝有定位裝置，通過氣動裝置鎖在托架上。托架是用鋼板組焊而成的箱體，其后部通過耳軸與回轉盤連接，其前端與液壓高低機的上端連接，在高低機的帶動下托架和發射運輸箱一起俯仰，賦予高低射角。行軍時，托架前端與行軍固定器的卡鎖結合，整個發射裝置被固定住。回轉盤是用槽鋼組焊而成的盤狀框架，通過回轉座圈內的鋼球與車體大梁上的座圈相聯，并可通過液壓方向機使其轉動，賦予方向射角，其兩側則通過四連桿機構與橫穿托架的扭桿彈簧和扭力筒串聯式平衡機聯接，回轉盤上還裝有氣動鎖緊裝置，可在火箭彈發射時將回轉盤鎖住。該炮的高低機、方向機及千斤頂均為液壓式，可由計算機自動操作，也可手動操作，其中，高低機的上端與托架相連，下端與回轉盤相連，方向機則安裝在回轉盤上。該炮的固定和解脫裝置包括行軍固定器、托架固定器、回轉盤氣動鎖緊裝置等，均為氣動或電氣聯動，動作可靠、迅速，整炮的行軍戰斗轉換時間僅需5分鐘。該炮的發射裝置與83火相比，其結構有四個顯著變化：一個是高低機由中部移到后部，操縱方式也由電動改為液壓；再一個就是平衡機又改放在耳軸附近，使整炮結構更加緊湊；還有就是83火為手動方向瞄準，而該炮則是液壓驅動；最后就是調平車體的液壓千斤頂由計算機進行自動操作。相比之下，該炮的自動化操瞄能力技高一籌。

四是該炮具有管數多、射程遠、單炮威力大的特點，而且首次實現了彈.炮一體化，運.儲一體化，傳統的裝彈動作也變成了吊換發射箱。該炮裝有兩個發射運輸箱，共載彈8枚，所配彈藥為WM－80型273毫米低速旋轉尾翼式殺傷爆破火箭彈，全彈由火箭發動機、戰斗部、引信和穩定裝置等構成。其火箭彈發動機包括主發動機和旋轉發動機，主發動機為星孔裝藥結構，用于推動火箭彈飛行，旋轉發動機用于使火箭彈在飛行時進行低速旋轉。戰斗部全重為150千克，有效破片數近2萬塊，有效破片殺傷半徑達七八十米。該彈的引信為機械觸發引信，具有“瞬發”和“慣性”兩種裝定方式，以適應打擊不同目標的需要。其穩定裝置為4片“×”型活動斜置梯形直尾翼，以保持火箭彈飛行時的穩定性，同時還可使火箭彈在飛行時低速旋轉，以克服推力偏心的不利影響。該型火箭彈的最大射程大于80千米，8枚彈在幾十秒鐘內就可全部傾瀉出去，能有效壓制和殲滅敵深遠縱深內的集群坦克等重要面目標，可作為戰役指揮員掌握的威力更大的遠程打擊兵器。此外，該炮的發射裝置首次采用了發射運輸箱結構，該裝置是集定向管、火箭彈和運輸箱功能于一體的箱式發射裝置，實現了火箭彈的保管、運輸、發射一體化，裝彈和卸彈要比83火方便得多，當一組火箭彈發射完畢后，換上另一組已裝彈的發射運輸箱即可進行第二次射擊。由于采用了發射箱結構，該炮還可一炮多用，只要更換發射箱，就能發射不同的彈種或不同射程的火箭彈。

五是射擊諸元的裝定、高低和方向的瞄準等全部實現自動化。其操瞄系統可與40管122毫米履帶式自行火箭炮相媲美。該炮裝有先進的自動化火控系統，該系統包括自動操瞄系統與發火系統。其自動操瞄系統主要部件包括計算機、變流機、高低傳感器、方向傳感器、縱向傾斜傳感器、橫向傾斜傳感器、電控伺服閥、位置閥、鎖閥及電控各種氣閥的自控系統等。射擊時，乘員在駕駛室內就可完成調平車體的操作，還可通過計算機鍵盤輸入高低、方向諸元，或直接接收營、連指揮車的射擊代碼，爾后由炮控系統自動完成高低和方向瞄準；也可根據需要進行手動操縱，轉換十分方便。當進行自動操瞄時，只需將操縱方式控制鈕搬到自動操瞄位置，炮控系統接收到射擊指令后，車載計算機就能自動控制各種電控液壓閥及電控氣閥，控制火炮自動到達指定的射向和射角上。當控制鈕轉到手動位置時，乘員也可在車外使用人工瞄準裝置――非獨立式機械瞄具和58式周視瞄準鏡(該鏡上安裝光電數碼盤，可顯示瞄準鏡分劃，并可自動將炮位信息傳給指揮車；瞄準鏡還可與指揮車上的激光測距機對瞄，完成各炮的定位定向動作)裝定射擊諸元，并通過手動操縱液壓分配閥等將火箭炮調到預定的射角與射向上。

該炮的自動化操瞄系統全部安裝在駕駛室內，并可與營、連指揮車聯網。該炮的自動化操瞄方式有兩種：一種是營、連長使用數字化指控系統統一操縱全營、連的所有火箭炮進行齊射。當營、連長進行自動操瞄時，由營、連指揮車完成收集信息、捕捉目標、射擊諸元計算等動作，爾后通過指控系統直接控制各炮自動完成調炮動作。這種射擊方式與高炮的指揮儀式射擊方式十分相似，全營、連的火箭炮在指揮系統的控制下齊刷刷地聯動，蔚為壯觀。再一種就是乘員在炮車內接收指揮車傳來的射擊代碼，通過計算機鍵盤輸入射擊諸元，爾后由炮控系統自動完成調炮動作。該炮的發火系統位于駕駛室內的控制臺上，既可單射也可連射，既可在車內通過操縱臺發射，也可在車外用拉線輪進行發射。

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關鍵詞：輪機英語 項目化 教學設計

課 題：中國交通教育研究會教育科學研究課題，課題名稱：輪機英語閱讀項目化課程開發與實踐，課題編號：交教研1202-132。

一、理論背景

輪機專業英語既有語言課程的一般特點，又有輪機工程的專業特點。作為船員培訓的項目之一，它既是遠洋船員適任考試的科目，又是船員適應遠洋船舶工作環境、靈活運用英語的要求。因此，輪機英語的課程教學要從語言和專業兩方面考慮，確保素質教育和應試教育均達標。

項目課程是以典型產品或服務為載體讓學生學會完成完整工作過程的課程模式，既不同于技能訓練課程，也不同于任務本位課程，能最有效地突顯職業教育特色，培養學生職業能力。

基于這樣的理論認知，筆者從課程的整體設計、單元設計以及教學實施等方面闡釋了輪機英語課程的項目化探索。

二、整體設計

1.設計理念和思路

筆者按照普通認知先易后難的順序，整合輪機專業英語類課程教學資源，進行基于崗位職責和工作過程的輪機英語項目化課程開發和設計，在實現知識目標的同時，培養學生的職業能力，提高綜合素質，突出英語的工具性，突出“語言應用”。

（1）整合課程內容。淡化輪機英語聽力與會話和輪機英語閱讀與寫作的區別，緊緊圍繞完成工作任務的需要來選擇和編排課程內容。

（2）以語言能力訓練為原則設計課程。打破傳統的知識模塊，按照項目―子項目―情境―任務的思路進行重新設計，以順利完成目標崗位的工作為主線，設計真實的工作場景和學習情境，突出語言交際的主導地位。

2.課程定位

該課程按輪機工程技術專業的人才培養方案，將課程初始崗位設定為操作級船員，目標崗位設定為管理級船員，發展崗位設定為高級輪機長。

3.課程目標設計

課程的總體目標是使學生能適應遠洋船舶工作環境，運用英語完成目標崗位的各項工作職責。能力方面要求學生能夠識別目標崗位所負責的各種機器設備的銘牌及英文標識，如主動力推進裝置、輔助設備及電氣和自動化控制設備等；能夠閱讀并理解目標崗位所負責的機器設備的英文文書，如說明書、操作規程等；能夠用英文正確地書寫與目標崗位工作相關的各項記錄，如輪機日志、油類記錄簿、修理單、備件申請單和物料訂購單、工作報告、信函、電子郵件等；能夠用英語與工作各方進行口頭或書面的無障礙溝通，如本船、港口、公司等；能夠閱讀并理解相關的國際公約，如STCW、SOLAS、MARPOL、MLC等。

知識方面要求學生掌握2500個左右的輪機專業詞匯，包括專業縮寫的全稱及含義；掌握船舶機艙設備的結構、操作、維護、維修等相關的英文表述；掌握工作業務溝通中常用的英語口語句型和正確的英文書面體例；了解與輪機相關的主要國際公約；能夠查閱常用的輪機圖書資料。

素質目標旨在培養學生對英語的敏感素質和獨立學習英語、積累英語的素質；培養學生在工作中使用英語進行有效溝通的自覺性和主動性；培養學生在工作中準確使用書面英文的意識。

4.能力訓練項目設計

該課程按照實船工作過程整合了教學內容，共設計以下六個大項目。一是準備和辦理上船手續。二是進行安全管理精通培訓。三是進行機艙值班工作。四是進行日常維護修理。五是進行對外聯絡。六是申請和辦理下船手續。

5.教學組織形式

課程采用自然班授課，班級人數在30～36人。平時根據子項目的任務分組執行，教師可參與到學生的小組中，采用角色扮演、問題引導的方法，讓學生在工作情景下完成語言的口頭應用和書面應用；期末考核期間，教師綜合項目，學生自行組織工作小組，各司其職，完成所選項目的口語交際設計及書面文書設計，再進行過程演示及成果上交。

6.考核方案

該課程針對遠洋船舶輪機員的英語語言應用設計，課程考核注重過程測評和考核，既注重口語交際，又注重書面應用。

課程總評成績由60%的形成性考核成績和40%的終結性考核成績組成。形成性考核成績包括一定比例的口頭作業成績、書面作業成績和課堂表現成績。

三、單元設計

以下以第五個項目“對外聯絡”中的第三個子項目“制作物料訂購單、備件申領單”為例，展示單元設計。

1.單元教學目標

該單元從能力、知識、素質三方面向學生提出以下目標：能夠向負責輪機員匯報船上物料備件的庫存情況和需求情況；能夠制作并正確填寫物料訂購單和備件申領單；掌握常用物料備件的名稱、規格等；掌握訂購單和申領單的基本格式和常用量詞與縮寫；培養學生準確應用書面英文的意識；培養學生在應用過程中自覺查閱相關資料的意識。

2.情境任務設計

依據真實的工作情境設計若干任務。例如，情境1，“Shun Fu”輪將在五天后離港，輪機部正在為新航次準備各種備件。任務1，確定申領的備件；任務2，填寫備件申領表；任務3，負責輪機員向輪機長匯報備件需求情況并報呈備件申請表。

3.項目實施

明確情境任務。教師展示船舶物料、備件申請單和訂購單，介紹實船工作中相應單據的使用，工作情境和工作任務。

（1）制訂計劃。學生每四人一組，組內成員討論制定情境1下的三個任務的計劃，分配到人。既有學生負責確定申領備件的名稱、規格、數量，又有學生負責書寫備件申領表，還有學生按照申領表的填寫內容，匯報備件的需求情況，做到書面和口頭任務兼顧。

（2）實施計劃。按照以上制訂的計劃分組實施，教師予以必要的指導進行答疑解惑，并監督小組任務的進行情況，避免時間拖沓和學生的不參與等狀況。

（3）檢查互查。各小組完成計劃后，和其他小組進行互查；教師同時進行檢查，發現學生實施計劃中出現的典型問題。

（4）評估總結。根據各小組上交的備件申領單和各小組的互查評價記入小組平時成績，并總結陳述備件申領單填寫的注意事項，如備件的常用縮寫和常用量詞等。

（5）拓展鞏固。教師向班級拓展情境任務，并明確任務成果要求，包括紙質單據的填寫和上交，口頭作業的文本設計和上交等。教師按任務完成情況記入平時成績。

四、小結

通過對輪機英語課程的項目化開發設計，不管項目化教學采用“六步法”，還是采用其他不同的步驟，基于工作過程的項目化課程設計使學生由原來的被動聽課轉向主動參與課程的設計和實施，教師轉向課堂活動的指導者和監督者，這也是項目化課程設計最直接的結果。筆者認為輪機英語的項目化教學符合STCW公約馬尼拉修正案對船員培訓提出的新標準和要求，是教師實現從知識層面組織教學轉變到從崗位需求組織教學的良好手段，更是提高學生職業能力的良好手段。但是，微觀教學層面還存在一些問題，比如學生英語基礎參差不齊，小組任務不能調動所有人的積極性等，宏觀層面要完成人才培養目標，單靠每門課的項目化開發是不夠的，以專業為單位，整合所有教學資源，建立完整的課程體系支撐才是真正的解決方案。

參考文獻：

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因此，目前國內外不少企業和研究單位在建設完成以三維CAD、PDM系統為核心的產品研發平臺建設后，將目光投向零部件數據資源庫的建設，以期為產品研發環節配置可資重復調用的數據資源平臺。

究其原因，不外有三，首先是滿足研發人員在產品設計中的零部件調用，其次是為企業設置一個數據資源的“沉淀池”，收集、整理和提煉常用的零部件數據模型，最后便是為標準化或相關的物料審核部門提供模型數據篩選的平臺和渠道。

在德國企業一直領跑的裝備制造業領域，“三維零部件模型庫”已被納入到“零部件數據資源整合”的范疇當中，成為整個PLM不可或缺的重要組成部分，并有專業的軟件系統進行支持，LinkAble 3D Lib.“三維零部件數據資源管理系統”即是在該領域的專業化解決方案。

不少業界人士認為零部件模型庫“理所當然”應被視為PDM系統的一部分，其主要功能和數據資源亦應納入其中，這種觀點不在少數，原因就是PDM和零部件模型庫的主要功能之一都是為了存儲和調用零部件模型數據，但在了解了二者的功能特性后，就不難對此進行區別了。

一個很形象的例子，我們可以將產品研發人員比喻為家庭主婦，負責“研發美食”；那么PDM就可以被比作冰箱：食材和各種菜肴都保存于此，其中包括原材料、成品、半成品……如同零部件、產品和各版本產品數據。主婦的主要職責就是利用食材烹飪美味（產品）來招待家人和賓客，但是主婦不可能將所有用到或有可能用到的食材全部買回家，存放在冰箱中，那么零部件模型庫即如同超市。主婦在需要時到超市去選購，超市中的商品琳瑯滿目，且分門別類，有序擺放，有些食材（零部件）也許會被你多次采買，而有些，比如奶酪，作為一個中國式的家庭主婦，你根本不會去理睬。這有些類似設計師所處的行業對零部件模型庫的需求：航空企業的產品研發人員，很難會去關注造船業的相關專用零部件。超市中的食材是否過期、是否需要更新品目，超市管理員會去保障食材的“有效性”，主婦的冰箱（PDM）僅僅是用來存放主婦當前涉及到的產品，而一旦買回到冰箱，過期后只能扔掉。所以只有常去超市，才可能買回新鮮精美的食材，用于烹飪。因此，主婦不僅需要冰箱，同時還需要產品豐富而精美的超市；產品研發人員不僅需要PDM，也需要完備的零部件模型庫（圖1）。

因此，為產品的研發人員配置獨立于PDM系統的零部件數據資源庫已成為國外，特別是歐美發達國家裝備制造業企業的自然選擇，并逐漸被國內各行業所接受。

一、LinkAble 3D Lib.主要技術特點

根植于具有20年發展歷程的PARTsolutions，LinkAble 3D Lib.“三維零部件數據資源管理系統”擁有優勢的技術背景，被認為是全球最完善的零部件數據資源解決方案，其主要技術特點包括以下幾個方面。

1.為產品研發人員提供龐大的零部件數據資源

系統可為使用者提供數以千萬計的零部件模型，主要包括公共標準件和供應商產品模型兩部分。

標準件部分涉及I S O 國際標準、E N 歐標、A N S I 美標、DIN德標、JIS日標和GB國標等十多個國家和標準化組織的產品標準，以GB國標為例，囊括400多項現行國家標準，1500多個參數化驅動三維模型，分為緊固件、軸承和彈簧等15個小類。

供應商序列包含超過500家國內外零部件供應商的產品模型，系統內全部數據資源均由相應廠商核準并授權，且處于實時更新狀態，數據的精細度、準確性以及有效性能夠得以保障。產品數據的類別涉及緊固件、電氣、自動化、管路、型材、氣動、液壓、操作和工裝等眾多門類，可滿足機電產品設計者日常所需（圖2）。

圖2 軟件應用界面

同時，可根據需要將企業標準件、通用件和特定供應商產品數據，以相應格式納入到系統進行管理，從而形成囊括公共數據與自有數據的企業級零部件數據資源中心。

2.復合搜索帶來的友好應用界面與模型拓撲分類體系

配置零部件模型庫的主要目的之一就是為產品研發人員提供一個快速重用模型數據的空間，從而提升設計效率，因此，如何從浩如煙海（目前的模型庫規格數量在千萬規格級）的數據資源中幫助使用者快速準確找到所需模型，是此類軟件系統必須考慮的問題之一。

復合搜索，是指包含傳統文本搜索在內的，綜合利用多種搜索要素發起的，針對零部件模型數據的搜索方式。傳統的文本搜索，僅可將諸如標準代碼、規格、名稱等作為搜索項進行索引，而復合搜索，可以模型相關的任何片段信息作為搜索項，并綜合利用多種搜索手段，諸如色彩搜索、跨語種文本搜索、2D草圖搜索、3D相似性搜索，甚至是出現在其最新版本中的“云搜索”等。

與此同時，零部件模型的分類方式和存放布局一直眾口難調，LinkAble 3D Lib.兼顧原始路徑與自定義分類法相結合的方式應對這一難題。模型數據的存儲路徑的基礎上，可以通過“分類與聚類”工具欄實現二次分類，從而生成模型數據的相對路徑，為貫徹企業的物料自定義分類提供了可能，同時為了尊重使用者的個人喜好，特別增加了“收藏夾”和“歷史記錄”功能。

3.多CAD系統的原始格式數據接口

模型數據資源庫所轄零部件數據的格式轉換能力及版本適應性關系到其生命力的延續和應用的普遍性。LinkAble 3D Lib.可提供的商品化三維/二維CAD、PDM接口覆蓋當前主流的全部軟件產品，且提供的是100%原始格式數據轉換，這里提到的原始（Native）格式數據接口是指與CAD系統完全相同的數據格式，相對于中性（Neutral）交換格式，如STEP、IGES等，具備明顯的數據質量優勢。舉例來看，原始格式的數據導出并打開在目標CAD系統后，模型數據的草圖、特征、色彩、裝配關系、約束、螺紋和文字屬性等相關幾何與非幾何信息都得以100%保留，與本地實際建模后的效果沒有任何區別，換句話說，如果企業存在多種三維、二維、電氣和機械CAD系統的話，那么其零部件數據資源庫應能兼顧多種原始格式，方可具備可用性，從而最大限度地優化模型庫的日常運維和升級工作。

4.與物料管理系統的有效接駁

在三維上線設計的背景下，物料代碼作為模型數據的唯一身份標識就需要與模型庫內的零部件進行一一對應，做到一物一號，這是數據的源頭，對這個源頭的有效管控，將大大有利于后續諸流程的規范化。

同時，零部件物料代碼的申請應以幾何模型為基礎發起申請，而不是“憑空”填表單發起申請，以幾何模型為綱的物料申請流程不僅可以遏制“一物多號”的大面積泛濫，更可以引導產品研發人員，使用現有零部件去開發新產品，“重用”二字帶來的可靠性、批量化、時效性的優化方能得以顯現。此外，通過對企業物料編碼體系的融合，以及對使用者權限的劃分更可實現對產品研發環節的零部件數據許用權限的細分，從而進一步應對產品系列化、模塊化的快速提升和發展。

二、LinkAble 3D Lib.的使用價值

一項調查顯示，依據行業和管理流程的不同，研發人員60%至70%的時間被用于查找資料和三維構型。

LinkAble 3D Lib.為CAD及至PLM系統的一線運用人員提供了廣泛的零部件數據選型空間，其所包括的公共標準件和供應商產品以及后續加載的企業標準件、通用件和借用件模型數據可將產品研發人員從日常的建模工作中解放出來，使其將更多精力和時間投入到具體的研發而不是建模工作中。

使用者基于LinkAble 3D Lib.系統，可通過模型各類文本信息，如標準代號、產品名稱、物料信息，以及幾何信息，如相似模型等快速篩選所需模型數據，并導入系統內進行裝配，從而一定程度上減輕CAD使用者的建模壓力，提高設計效率，“不再看著樣本建模”，是LinkAble 3D Lib.對產品研發人員的最直接使用價值之一。

LinkAble 3D Lib.系統內所包含的模型數據從數量上講，標準件+供應商+企業數據資源，遠遠超過CAD系統自帶的標準件庫；從質量上說，經過數據所有者審核并授權的模型數據，比企業自建模型更加準確，數據即時更新模塊可最大程度保證數據的有效性；從效果上看，包含ERP屬性字段的零部件模型數據隨調用進入PLM系統后，其唯一性和完整性得以保障，且全部開放數據均得到企業標準化等相關部門的前置審批，同時以模型數據為基礎發起物料創建及許用申請，使得歷史數據和近似物料一目了然，最大程度上避免重復申請；從功能上談，針對多CAD設計平臺配置統一的零部件數據資源中心，提高數據的一致性和同步性。企業級零部件數據資源庫可提高模型數據和成型功能模塊的重用和借用比例，提升產品的模塊化和標準化水平（圖3）。

零部件數據資源管理可為物料審批、模型許用、權限劃分和數據管控提供系統間集成平臺，避免物料代碼的重復簽審和規范外申請，同時提高企業標準的有效利用率，優化ERP數據的標準化水平。同時搭建囊括標準原文、三維模型、物料信息的企業標準件、通用件數據資源庫，盤活存量數據資源，為企業積攢更多數據“家底”，體現標準化工作內容和效果，助力“標準信息化，信息標準化”。同時為物資管理部門提高由研發到采買再到制造全流程數據的管理效能和數據有效性，避免脫節和反復（圖4）。

圖3 與PDM的關系

LinkAble 3D Lib.提供的PURCHENGINEER“采購-工程”模塊可將供應商篩選、優選產品序列等貫徹于信息化系統。

同時為多CAD應用環境配置統一的零部件數據資源管理系統，做到統一維護、統一更新，從而改善數據的一致性和質量效能（圖5和圖6）。

實現ERP/PDM系統集成，自源頭避免“一物多號”和“重復件”現象。

規避CAD/PDM選型風險，后續添置或改用新的設計平臺可繼續沿用現有模型數據資源庫，而無需重新搭建，各接口可隨CAD/PDM系統版本一并升級。

反向規范ERP物料數據，以標準件為例，來自LinkAble3D Lib.的模型數據，均按照標準原文的標記示例給出規范寫法，標準號、年代號和量綱等信息完整準確。

圖5 受控于零部件模型庫新增零部件數量增速放緩

圖6 隨著CAD系統的增加模型庫的運維工作量

1.“一物多號”與“重復件”引發企業成本壓力

無論PLM系統中還是以實物的形式存在“一物多號”和“重復件”都會引發企業不同程度的成本壓力。廣義的零部件成本概念中，零部件成本的概念并不拘泥于“螺釘”本身，而是包含物流、倉儲、資金、管理效能與信息系統維護等因素的寬泛概念。在這個廣義概念下，零部件本身的成本相對于其廣義成本而言無異于冰山一角，以一個位于ERP系統中的零部件物料代碼為例，其引發的廣義成本常常在萬元人民幣數量級，因此任由“一物多號”，無論其直接成本和由此關聯的企業信息化運行效率，其影響都是不容忽視的。而主動和前置化的管控，是自源頭杜絕上述現象的有效方法之一。

2.成功的企業擁有更少種類的零部件

調查顯示，同行業生產類似產品的不同企業，ERP系統存量物料代碼，最大相差78%，由此引申出的概念是“成功的企業擁有更少種類的零部件”。

3.提高零部件重用比例

隨著社會分工的不斷細化，以及產品定制化的深入發展，成熟零部件的引入，更多“自行設計制造”轉變為“協作式開發與采購”，在產品研發環節中得到廣泛采用。眾所周知，通用件、采購件在產品中比例的提高，其在各方面表現出的益處是有目共睹的，時間成本、可靠性、風險性和通用性得以趨利避害，社會化大協作日益成為主流。

在這樣的背景下，企業不僅需要為產品研發人員提供龐大的傳統資料庫，更需要將這個資料庫與信息化系統實現“接入”，與此同時，海量零部件數據資源的引入也為信息化、標準化和物流管理等相關部門帶來新的挑戰，因此需要在引入三維零部件數據時，引入前置化的審批和管控流程。具體地，將零部件數據資源與企業現有ERP/PDM物料管理系統實現關聯，繼而對LinkAble 3D Lib.零部件數據進行許用審批，從而實現零部件數據資源從選型、申請、審批，再到調用和管理的全流程（圖7）。

圖7 與PDM、CAD和ERP實現集成

篇7

關鍵詞：智能船舶；頂層規劃；體系架構；標準化接口；集成展示

1背景分析

1.1依據與標準2015年5月19日，國務院印發了《中國制造2025》。這是我國部署實施和全面推進“制造強國”戰略第一個十年的行動綱領，把“海洋工程裝備和高科技船舶”作為需要聚集資源并實現突破發展的十大重點領域之一，并將集成化、智能化、模塊化的重點配套設備及關鍵造船技術作為所需掌握的核心技術。2016年3月1日，中國船級社（CCS）編制的《智能船舶規范（2015）》［1］正式開始生效，該規范主要從智能船舶的定義描述以及主體功能（智能航行、智能船體、智能機艙、智能能效管理、智能貨物管理和智能集成平臺等六個方面的功能），進行具體細化明確。

1.2基礎與條件智能船舶的提出順應了船舶裝備發展與物聯網技術應用的新潮流。首先，隨著船舶裝備數字化、智能化、信息化技術的持續發展與廣泛應用，越來越多的設備具有可接入其領域局域網或船舶互聯網的可能。其次，隨著物聯網概念的提出與相應技術的發展，基于現場總線、領域局域網、互聯網等形式的數據采集、數據分析、應用開發、系統集成、集中監控、分析預警、輔助決策等信息技術得到充分發展并進而推廣和應用。再者，隨著減員增效及人性化需求的不斷發展，無人機艙、中央集控系統、數字化橋樓系統等平臺化的應用實現也獲得逐步推廣。

1.3現實的痛點物聯網軟硬件架構體系及實現技術現已基本成熟并得到充分驗證和發展，但其相關標準及其應用還主要局限于分領域范圍內，整個體系的標準化、平臺化、融合化的向基礎設施方向的發展進程較為緩慢。現階段，船舶領域裝備系統的智能化為有限智能（初級），其有效范圍也僅限于各裝備系統自身，船舶裝備的物聯網化發展進程較為緩慢，信息化水平較低，主要表現為以下幾個方面：（1）信息孤島效應明顯。表現為主機、輔機、冷水機組等既有智能裝備的信息接口開放度不夠，信息的第三方應用集成與二次開發相對困難。（2）重復建設成本較高。表現為各類型裝備硬件形式的應用終端在特定區域平臺上的集中布置與應用實現、信號采集、通訊接口、資源部署、應用終端等的實現基本上都是相互獨立的，系統建設的復雜度、重復性等其他成本較高，系統調整變更的實現成本較高。（3）數據接口的等級較低。表現為以硬點信號線為承載的報警點信號量偏多，以串口通訊、寬帶通訊、光纖通訊等標準化接口及通訊協議為承載的應用開發還不夠廣泛。（4）智能化信息化應用的體系度還不夠。比如：主推進系統中的主機、齒輪箱、可調螺距槳等的智能化監測與控制，與其輔助系統中的燃油駁運及分油系統、滑油駁運及分油系統、中央冷卻水系統等的管理與控制，主、輔兩類系統間的數字化智能化信息化的能力水平差距較大，基于相互間信息融合的應用不足。（5）信息化應用的層級水平還較低。應用范圍僅限于現場總線級具有互操作能力的應用終端以及有限智能的軟件交付，其故障預警與自診斷能力、故障處置的決策支持能力、維修保養的計劃性管理與實時監測能力、備品件管理能力等智能化的應用實現還不足。（6）信息有效應用的形式較少。表現為用于支持復雜業務場景的信息融合與應用開發還非常欠缺，用于評價裝備可靠性與體系能力貢獻率的模型、框架及相互間邏輯關系的應用還沒有。（7）平臺化集成的實現等級還較低。集成方式仍主要體現為對各類型終端設備在統一物理平臺上的布置位置的空間規劃、優化與調整等，基于信息集成、應用集成、服務集成、網絡集成的標準化客戶端及網絡服務的信息化數字平臺還稀少。

1.4指導方法智能船舶的提出、研究與建設，就是要在既有數字化、智能化裝備基礎上，以及無人機艙、中央集控系統、數字化橋樓系統等平臺化的應用實現上，借鑒物聯網軟硬件架構體系及其實現方式，借助成熟的計算機網絡技術及其資源配置管理方法，適用性地提出船舶裝備物聯網及信息化應用的軟硬件體系架構，定義相應的接口標準，并據此規劃與部署相應的網絡資源、進行相應的應用開發，突出對用戶需求的調研、分析、挖掘、發現與實現，最終以網絡平臺環境下的基礎資源及應用服務向廣泛的用戶提供權屬范圍內的業務支撐，促進裝備信息的有效流動、科學管理、高效應用，使數字化智能化的船舶分裝備向船舶裝備物聯網及信息化智能化協同化的應用體系轉變。

2概念分析

2.1基本定義目前，英國勞氏船級社（LR）和中國船級社（CCS）都有針對智能船舶的描述。英國勞氏船級社智能船舶入級指導文件，定義了船舶自動化的程度，從AL1-AL6，分為六個等級，從設計到營運，針對每個等級的特征進行定義。相比之下，CCS的定義相對更具體。智能船舶系指利用傳感器、通信、物聯網、互聯網等技術手段，自動感知和獲得船舶自身、海洋環境、物流、港口等方面的信息和數據，并基于計算機技術、自動控制技術和大數據處理、分析技術，在船舶航行、管理、維護保養、貨物運輸等方面實現智能化運行的船舶，使船舶運行更加安全、環保、經濟、可靠［2］。中國船級社（CCS）《智能船舶規范》，針對常規的軸系柴油機推進的運輸商船提出有關智能的六大基本符號，概括為：i-ship（N）智能航行/Navigationi-ship（H）智能船體/Hulli-ship（M）智能機艙/Machineryi-ship（E）智能能效/Energyi-ship（C）智能貨控/Cargoi-ship（I）智能集成平臺/Integration智能船舶與常規船的技術差異主要是在常規船的基礎上增設以下功能：（1）增加船端統一集成平臺，實現船端各系統的互聯互通，通過數據的綜合分析和評估，提供輔助決策功能，同時通過船岸通訊實現遠程監測。（2）船舶實現自主學習能力，并可完成部分的自主操作，通過加強岸端系統的建設實現對船舶的遠程控制。（3）通過船岸港的一體智能化建設，船舶實現最終的無人駕駛，自主航行、自主靠港。基于以上定義以及相關功能組成，智能船舶是以用戶需求及關鍵業務內容為牽引，將人性化、智能化的應用實現，貫穿于船舶平臺設計、建造、運用、管理、維修等全壽命周期的所屬產品、環境及體驗的船舶系統的總稱，包含物聯網體系中的感知層、傳輸層、應用層等各層級領域內容［3］，并需要選用較為經濟、高效、便捷、可靠的計算機網絡及其資源為支撐，采用合理的接入、控制、承載、疊加、部署、認證和協同形式等，目的是以人性化智能化網絡服務的形式實現對船舶系統及其裝備的體系性信息描述及高效合理的信息使用。

2.2內涵分析智能船舶實現的物理平臺是船舶，這是由其領域特性及服務對象所決定的，其人性化、智能化應用的首要目的是支持船舶系統所屬功能性能的發揮。其實現形式及主要內容必然是圍繞船舶系統領域范圍內的相關業務內容而展開；其次才是對船舶系統輔助功能及相關應用的拓展。所交付的產品也是支持船舶系統相關業務需求的終端產品、應用環境、交互體驗等。

2.3外延分析（1）智能船舶實現的基礎條件是數字化智能化裝備、物聯網技術、計算機網絡技術等，其相關技術與實現方式亦具有通用性、多樣性等特點，在多領域、多系統的數據集成中需要做好“云與海”體系規劃，在大系統的應用集成中需要做好分布式應用部署與虛擬化集中部署的體系規劃，在多鏡像系統中需做好數據的同步、緩存、更新等。（組成要素及硬件體系）（2）智能船舶實現的核心是以用戶需求及關鍵業務內容為牽引，及以此為目的的對相關人性化智能化應用的技術實現及條件創造。簡單便捷、智能高效、安全可靠的人性化交互界面、業務內容、應用環境的保障是用戶體驗的首要關注點，相關技術、設施、設備的應用是實現手段。（用戶關注點及其輸入條件）（3）智能船舶實現的關鍵是可用于指導智能船舶設計、建造的高可用性的開發框架及標準化的接口體系，包括硬件體系架構及其網絡拓撲形式、軟件體系架構及其業務邏輯關系、交互信息及通訊協議等。按照該框架、體系，總體負責單位就可以對分系統設備商和分系統開發團隊形成有效的規定約束并開展相應的分工、協同，從而實現智能船舶設計建設過程的敏捷化和高效化。（系統框架及標準化接口）（4）智能船舶實現的工質是船舶系統及其裝備的描述信息。通過對智能裝備及其信息接口的開放和補充，對裝備信息的數據采集、分析、管理、控制、消費等的應用開發，以及所需元數據庫建設、數據中心建設、數據消費方式實現、軟件開發平臺建設、應用部署環境建設、人員身份信息及信息訪問權限管理等，實現對船舶系統及其裝備信息的科學、高效、合理使用。

（信息流是智能船舶的血液）（5）智能船舶實現的難點是基于業務邏輯的數據分析、數據挖掘、知識表示、知識完善、知識應用的底層領域應用開發。數據分析時，主要以基于既有知識及相關業務邏輯的特征提取，通過對數據的向上鉆取，實現對系統狀態空間數據在時間序列上的最大程度的降維與性能評價，并用以支持系統監控與運維管理等；當發生異常狀態評價時，可基于特定的知識及業務邏輯，對數據進行向下鉆取，實現對系統狀態空間數據在時間序列上的最大程度的增維，通過對系統狀態空間的可觀性來支持輔助決策。數據挖掘時，主要以基于時間序列的統計分析、回歸分析、關聯分析、分類分析、聚類分析等方法為主，并且需要對所發現的知識特征以及奇異點等進行基于業務邏輯的分析解釋，并采用計算機邏輯語言的形式為知識表示，進而將其補充到可供分析應用的知識策略庫中。（中間產品及資源消耗）（6）智能船舶實現的亮點是基于用戶需求及業務內容的人性化交互接口、信息聚合方式、消息推送服務等頂層應用開發，包括基于人員身份信息的單點登錄、訪問權限控制等。面向用戶的頂層應用開發及其終端設備、平臺環境等是支持用戶完成特定業務內容的信息化交互接口，是智能船舶的外在表現形式，是用戶體驗獲取與應用評價的直接對象，也是底層應用實現及數據產品消費并表現相應價值的承載主體。（終端產品及價值體現）（7）智能船舶實現的特點是基于接口的通用性、實現上的多樣性、建設上的經濟性，以及功能性能上的安全性、可靠性、穩定性，還有規模、內容、空間、時間上的擴展、延伸、變更、遷移、異構、演進等。其中，功能、性能的安全性是依靠相對獨立的有限開放來實現，尤其是要求快速響應的領域系統或智能化裝備，如船舶主機、發電機等的控制主要依靠于本地化的智能模塊及控制器；建設上的經濟性是通過接口上的通用性和實現上的多樣性來保證，并構成為可擴展、變更的基礎；空間上的延伸性包括感知層面有效節點的擴展、異構網絡接入方式的擴展、傳輸層面信息隧道的應用與端到端信息鏡像的管理等。（一般性特點、要求、關系等）

3頂層規劃

3.1概念智能船舶實現的顯著特征是智能，是在船舶設計、建造、運用、管理、維修等全壽命周期中將人性化智能化的應用需求實現；并將其集成到相應的終端產品、應用環境、系統平臺中；具有友好的交互體驗，對船舶系統相關業務的開展具有良好支撐作用。3.2頂層規劃體系智能船舶實現的內在本質是對船舶系統及其所屬裝備相關信息體系的科學規劃、正確描述、安全管理、高效使用的應用實現方式。在規劃這套信息體系時，需要充分考慮現有的船舶系統，包括總體、船體、輪機、電氣以及舾裝等特征，能夠對船舶系統及其所屬裝備的相關功能、性能、狀態進行準確全面的描述和反映，并以網絡服務的形式給出相應的評價分析、趨勢分析、診斷分析、決策分析、管理分析或信息支持等。

4體系架構

4.1硬件體系架構與物聯網體系的硬件實現相類似，在技術實現上，智能船舶的硬件體系也可切分為多個邏輯平面，可分為現場感知層、異構接入層、基礎網絡層、平臺疊加層、用戶接口層、平臺環境層。其中，現場感知層主要由開放接口的智能裝備及基于現場總線的感知網絡、基于光纖的傳感網絡等組成，如用于船體健康監測的分布式光纖傳感網絡及其設備終端等；異構接入層主要是指實現對現場感知網絡的協議轉換并將其接入TCP/IP網絡環境的設施設備，包括光纖、以太網、總線和無線接入的各種形式。基礎網絡層是船舶系統通訊實現的最基本方式，實現形式如以太網、光纖等；平臺疊加層主要用于部署數據中心、基礎應用服務器、Web應用服務器、加解密服務器、CDN服務器等；用戶接口層主要為人性化智能化應用的終端設備，包括計算機工作站、桌面、移動終端等；平臺環境層主要是指用以集成或支持終端設備的臺體、電源、接入網及其他人性化的設計實現等。其網絡拓撲形式可以概括為基于TCP/IP基礎網絡的泛在接入與無限擴展，包括處于網絡前端的現場感知網絡、處于網絡中端的平臺疊加層、處于網絡后端的客戶終端等。另外，對于岸船協同系統，其還包括數據中心相關內容的鏡像遷移與管理等，以及所需的通訊隧道技術的應用。

4.2軟件體系架構與計算機網絡的應用實現相類似，智能船舶在技術實現上其軟件體系可以分為數據采集層、數據分析層、數據管理層、應用層等。其中，數據采集層主要部署于異構網絡接入節點并實現相關通訊協議的轉換；數據分析層主要部署于專業化的數據分析、處理工作站，其配置有豐富的數據分析策略及相關應用，并可以向數據中心訂閱相應的有待分析的數據源；數據管理層主要由數據中心或數據庫及其管理工具來實現，實現對有效數據的存儲管理、訪問控制、消息推送等；應用層主要由分布式應用服務器、Web應用服務器等來提供應用服務，用戶可以采用基于富客戶端的網絡服務或基于瘦客戶端的Web服務來獲取應用服務。其業務邏輯關系可以簡述為：數據采集層主要用以支持底層業務數據的匯聚；數據分析層主要用以專業化的數據分析及領域范圍內的數據邏輯解讀，其產品輸出是可供消費的有效數據、評價、決策等；數據管理層是數據存儲、管理、訪問、推送的中間層，可以隔離底層應用開發與上層應用開發之間的接口耦合關系，并且簡化對海量數據的精準管理與有效控制；應用層是面向用戶的網絡服務實現，是對有效數據、評價、決策等信息的消費接口，也是網絡服務與用戶間的交互接口，并可以分為服務端和客戶端，其表現層的實現方式還可以細分為MVC開發框架。

4.3標準化接口體系標準化接口體系的基礎是模型語言與功能屬性描述，表現形式是元數據及其資源庫，模型對象庫，以及模型對象間發生相互作用時所需的消息應用協議。其中，模型表述所需的元數據是有粒度的，具有自描述、自包含的特點，以及格式化、結構化的特點。模型對象之間的關系必須是面向對象（OO）的和具有實體關系（ER）的。采用元數據，通過可編配、可擴展的方式來結構化地定義各種信息模型的數據類型、組成結構、屬性特點、數據格式、單位度量等，能使各種數據類型在其相應組成、屬性、格式、度量等的描述與定義方式上高度一致，從而為跨系統集成與信息融合等提供有利條件，并降低數據分析、數據挖掘等的實現成本與運算復雜度，也為數據的存儲、查詢與使用等管理提供有效的技術手段。元數據信息模型的設計與生成，按照面向復用的原則，在中心數據庫及其數據字典的統一環境下，采用自頂向下的細化設計，以及自底向上的編配組合。區別于傳統的ER數據庫信息模型的設計方法，元數據信息模型通常采用星形模型或雪花模型。這種基于細粒度的元數據信息模型的編配與組合方式，能夠在特定的領域主題范圍內實現數據庫或數據倉庫的范式要求，且體現了ER數據庫信息模型設計的基本思想。由于領域范圍內相應主題關注點的部分交叉，不同主題應用間的多個大粒度的元數據信息模型，會存在一定程度的信息冗余。由于采用在統一環境下的元數據信息模型的設計與生成方法，該部分冗余并不會導致信息在表述上的不一致。相反，其更有助于發現各分系統間的信息關聯，有效促進信息融合與系統融合。且能使大粒度的元數據信息模型可以基于此逐漸生成并不斷完善。面向對象的實體關系，即對象間接口關系，包括數據接口和功能接口兩個部分，并可采用技術元數據與業務元數據分別描述。其在應用實現上可以采用SOAP、JOSN、XML等語言形式來表述。

5主要內容

5.1基于框架體系的設計、采購、建造依托于高可用性的指導智能船舶設計建造的開發框架及標準化的接口體系，總體責任單位就可以對分系統設備商和分系統開發團隊形成有效的規約并開展相應的分工、協同，從而實現智能船舶在設計、建設、管理過程中的敏捷化和高效化，并且有效促進各類型裝備、設備、設施向該框架體系的靠攏與發展。智能船舶的實施是一項綜合性系統工程，在設計之初就應該根據船級社的入級要求從總體、船體、輪機、電氣和舾裝各專業綜合考慮。以智能機艙為例，設計者除了要考慮常規船機艙的設備、系統、布置以及安裝外，還應根據規范要求，綜合利用狀態監測系統所獲得的各種信息和數據，對機艙內機械設備的運行狀態、健康狀況進行分析和評估，用于機械設備操作決策和維護保養計劃的制定。對機艙內的主推進發動機、輔助發電用發動機、軸系的運行狀態進行監測；根據狀態監測系統收集的數據，對機械設備的運行狀態和健康狀況進行分析和評估；根據分析與評估結果，提出糾正建議，為船舶操作提供決策建議［2］。要實現這一目標，不但需要確定物聯網系統的軟、硬件框架，同時需要整理出數據采集和控制點的清單。為解決本文1.3節中列出現實的痛點，設計者需要和設備供應商進行充分的溝通和協商，整理出各個設備的數據接口格式、數據類型等。把有數據接口的設備數據利用采集終端轉換成標準數據格式上傳，設計者同時還應該對沒有數據接口的設備增加傳感器和采集終端。由于船用設備供應商多樣性，這需要采購部門和供應商共同努力，對于相關設備盡量采用標準的數據接口。從短期來看，這些確實是阻礙智能船舶發展的痛點，但從長期來看則是大勢所趨。另外，對于像主機遙控、監測報警、閥門遙控和液位遙測等本身就有控制臺的設備和系統，應考慮從標準數據接口拿數據，減少或取消控制臺，由應用層服務器統一顯示和控制，將來甚至可以取消集控室或貨控室，由數據監測和設備控制中心取代。

5.2能化感知系統的補充與完善隨著船舶安全監測及人居環境評價等相關業務需求的發展，可以建設用以船體健康監測的分布式光纖傳感網絡及其智能化的設備終端，可以建設用以船體、設備、平臺振動或噪聲監測的感知網絡。

5.3泛在接入的模塊化標準化實現對于現場感知層異構網絡，其數據定義格式、網絡實現形式等的差異性較大，需要采用接口及協議轉換模塊來實現由底層異構網絡向平臺性基礎網絡的接入。采用模塊化標準化的接口轉換模塊，并實現相應轉換協議的自定義配置，這將是高效便捷的實現方法及應用模式。

5.4基于策略集的數據分析與補充策略集是對裝備系統構成及其內部邏輯的計算機語言表述，這是由裝備系統的構成原理、分系統間關系、人員認知水平等先驗知識所決定的，對裝備功能性能的描述與評價具有非常積極的作用。由于認知水平的發展，以及分系統間關系的變更等，策略集需進行相應補充、完善或調整。

5.5基于相關屬性的數據挖掘與解釋實現數據挖掘是需要成本的，這就需要采用較為經濟高效的分析方法。而基于相關屬性的數據挖掘則相對較為容易，對于其所產生的知識特征也較為容易判讀和解釋，對于有用的知識特征可將其補充到數據分析的策略集中。

5.6頂層應用開發及其終端設備以面向用戶和需求拉動的方式來規劃設計頂層應用，并且按照人員的領域特性及視角特點來規劃信息實現，通過不同的信息聚合方式及上下鉆取方式、導航方式等來提供人性化智能化的信息消費及應用服務。

5.7遠程監控、診斷、托管等實現智能船舶實現所需的基礎設施、網絡資源、計算資源、存儲資源、軟件資源、應用資源等的訂購、開發、建設、部署、應用等相對受設計建設時的資金預算、布置空間分配、使用范圍及其體系性作用、可復用程度及其成本攤薄、智能化實現的軟件能力及等級水平等條件所限制。因此，即使最先進的智能化船舶，其單船智能化程度在實現上也是受限制的，更為專業而復雜的業務功能，如領域性故障分析診斷、路徑規劃決策、方案優化設計等，需采用服務租用的形式，交付給相應的岸基服務中心來獲取。通過相應的隧道通信技術、鏡像管理技術等保證岸船間的準實時性和近似同步；相應的監控、診斷、托管等技術實現也是柔性化的，相應物理系統間的關系是自主化的；岸基服務中心的軟硬件資源、知識庫資源、專家庫資源都是最優化的。

5.8特殊應用開發及其業務實現環境（1）船舶安全中心：火災報警、疏散指示、防火門及防火風閘控制、風機控制、速關閥控制、水噴淋控制、CO2釋放報警與控制、船體健康監測、艙室環境監測、船體振動監測等監控系統的開發與應用集成。（2）視情維修監測、決策、保障系統：基于裝備系統構成與業務邏輯的故障分析、預警、告警、診斷、評價、決策的裝備監控系統的開發與應用集成，以及基于設備維護保養規程的計劃性維修提醒、基于設備實時監控與狀態性能評價的視情性維修決策、備品件出入庫管理及申報管理等智能化的管理軟件。（3）完整性、安全性、可靠性能力評價系統：基于船舶系統間接口關系與業務邏輯的模型描述，以及對平臺體系內相關能力的評估和體系貢獻率的計算，并據此設計的評價推演軟件或仿真平臺。

5.9用戶端無線接入與桌面集成的平臺環境包括人性化的移動用戶端的無線接入與單點登錄方式，以及對工作站形式的桌面應用客戶端主機及其顯示器等的統一桌面集成，還有所需的網絡管控、正常電源、應急電源、接地系統等平臺條件、環境條件。這是智能船舶實現人機交互的宏觀接口，是增強或改善人機交互體驗的一個重要環節。

6集成展示環境

智能船舶集成展示環境的打造引領了未來船舶設計建造與裝備使用管理的新方向。船舶系統的設計建造具有典型的集約性，從設計到交付的時間周期相對較短，而所需集成的設備設施卻日益增多、日趨先進，以滿足不斷提高的功能性能要求。與此相比，智能船舶對于智能裝備及其標準化接口、通訊協議的要求更嚴，系統實現的難度和復雜度更高。這就需要有較為成熟、經濟、敏捷、高效的指導船舶系統進行裝備集成的設計開發框架、標準化接口體系和總體責任單位，并可以采用推的方式來促進智能裝備、智能船舶的應用實現。對于具體的船舶項目而言，其總體設計單位、總體施工單位基本具有唯一性，在此基礎上引入智能船舶系統集成的總體責任單位可以形成更為專業化、系統化、標準化的業務分工與協同合作，并形成為船舶系統設計建造過程中高效運行推進的一種新形式。基于高安全性、可靠性、穩定性、經濟性、可變更性、可擴展性、可演進性的軟硬件體系架構，構建人性化智能化的數據分析、消息推送、應用開發、軟件部署、配置管理、應用交互、輔助決策、監控管理的平臺化應用集成環境，這是滿足用戶關于設備智能化集約化平臺化管理、應對復雜業務場景、新功能新需求可以不斷植入、變更實現較為敏捷經濟高效的必然趨勢與有效途徑，并可以由該類型業務需求及其應用實現的不斷豐富、完善與發展來拉動智能裝備、智能船舶的不斷發展。對于需要新造船舶的用戶而言，智能船舶的集成展示環境實際上是用戶各類型潛在需求及其應用實現的范例性成果展示平臺。基于該平臺，用戶可以獲取相關應用實現的感互體驗，并對其作用、價值等作出合理評估，進而可用以指導自身的業務需求分析與選擇規劃，最終以菜單選項的方式完成對相關業務需求及其應用實現的快速配置。總體責任單位則可據此進行基于相關框架體系、標準接口、使用經驗、應用范例的項目定制，對內外部產品及其配套廠商等進行合理計劃、分配、跟進、管理等；可據此進行基于產品設計制造流程的資源配置、范例復制、軟件移植等工作。

7結論

本文以實現智能船舶的應用為關注點，突出了用戶需求及關鍵業務內容的牽引性作用，從頂層規劃層面分析其在功能實現上的基本內涵和在技術實現上的主要外延；提出符合智能船舶平臺化集成要求的軟硬件體系架構及標準化接口體系，該框架可以敏捷經濟高效地指導智能船舶相應規劃設計、設備訂購、船廠施工、分系統調試、大系統集成與信息融合等應用實現；指出用以支持智能船舶應用實現的關鍵技術及應用內容，確認智能船舶由概念走向實現的主要內容及基本方法；并論述了集成展示環境對于促進智能船舶推廣應用的意義及作用。

參考文獻：

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