發布時間：2023-02-28 15:47:49
序言：寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁，我們為您精選了8篇的車間管理系統樣本，期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發，請盡情閱讀。
關鍵詞： NEW Age 控制系統 需求分析 架構 功能 特點 效果
引言
隨著全球化經濟的快速發展，市場的競爭也變的越來越激烈，要想在激烈的市場競爭中處于不敗之地，就需要提高產品的質量和產品質量的高度。為了能夠有效的控制產品的質量，就需要對生產過程進行有效的控制。隨著計算機技術和網絡技術的成熟，在計算機集成生產的框架下，將工廠的管理決策層和過程控制層有效的連接起來，使得集散控制系統既能夠承擔生產過程的控制，又能夠適用于車間的生產管理。基于NEW Age 控制系統的注塑車間管理系統就是這樣的一種系統，能夠實時的對注塑車間進行管理，進而提高產品的質量和生產效率，提高企業的市場競爭力。
一、NEW Age 控制系統概述
NEW Age 控制系統是一種應用與高端注塑機的控制軟件，它主要基于通用工業PC+由高速通信網絡串起來的I/O及伺服驅動的NEW Age控制器的基礎上，利用以太網技術來實現注塑車間內控制器的聯網監控和管理。這種系統能夠有效的監控每一臺注塑機的工作狀態，并且實時的接收控制器上傳輸的數據記錄。與此同時，車間的管理人員可以通過登錄公司內部的電腦來了解每臺注塑機的生產情況，同時管理者也可以通過借籍箸互聯網來對車間進行遠程控制，又時候也可以在了解生產進度后，對相關機器的行動情況做出合理的安排。注塑車間通過應用這種先進的管理系統能夠有效的對注塑生產進行實時的監控和管理，進而提高車間的生產效率和產品的質量，為企業獲得更大的經濟效益。
二、基于NEW Age 控制系統的注塑車間管理系統的需求分析
隨著科學技術的快速發展，現代制造技術已經向著柔性化、智能化、網絡化、數字化、全球化和敏捷化的方向發展，這也是時展過程中不可避免的。在這一過程中，企業為了謀求更好的發展，將會采購一些更加的先進的設備和使用一些先進的技術，這樣就會使得企業的生產管理出現問題。在如何有效的管理設備的生產和維護和產品的追蹤成為了現階段企業生產的重要問題，特別是一些大型的企業。隨著計算機和網絡技術的發展，基于設備網絡化技術給企業的生產管理提供了一個有效的解決方案。網絡化集成技術主要是將工業以太網、工業無線網、互聯網、現場總線與現代控制設備有機的結合在一起，然后形成基于通信和控制緊密結合、多種網絡協議相互組合、有線與無線互相傳輸數據和管理與控制一體化的一種全新的控制系統。注塑生產企業為了獲得更好的發展和更好的經濟效益，對于基于NEW Age控制系統的注塑車間管理系統的需求是極為重要的，有了這種系統能夠對注塑生產車間進行有效的管理，這也說明了基于NEW Age控制系統的注塑車間管理系統的市場需求是很大的，開發這種應用系統能夠有效的提高企業的生產效率和管理效率，這也會使得基于基于NEW Age控制系統的注塑車間管理系統在注塑生產企業得更好的應用。
三、基于NEW Age 控制系統的注塑車間管理系統架構及功能
1、基于NEW Age 控制系統的注塑車間管理系統的結構
基于NEW Age控制系統的注塑車間管理系統主要有車間主任辦公室、董事長辦公室、車間維護辦公室、客戶服務器、應用程序接口和短信模塊組成，在客戶服務器中將通過網絡技術與車間中的每一臺注塑機連接起來，管理人員通過客戶服務器傳輸的數據和信息來了解當前注塑機的運行情況和做出相關的安排。基于NEW Age控制系統的注塑車間管理系統的結構如圖（1）和圖（2）所示。
2、基于NEW Age 控制系統的注塑車間管理系統的功能
基于基于NEW Age 控制系統的注塑車間管理系統的結構如圖（1）和圖（2）所示，可以看出注塑車間內的NEW Age控制器有不同的Netid，并且每個NEW Age控制器都是通過交換機和客戶服務器連接起來的，服務器將通過ADS協議與控制器進行通信，進而接收NEW Age控制器發送的周期數據和獲得每臺注塑機的運行狀況，包括機器的模式、警報和動作等。車間的管理人員可以通過服務器來操作注塑機，進而更一步的了解機器的運行情況。在系統中的短信模塊可以根據預先設定好的聯系人，當機器的運行狀況出現故障時，短信將會直接發送至相關的人員，并且通過顯示界面來查看聯系人的回復情況，進而及時的解決機器故障，使生產回復正常。總而言之，通過運用這一系統可以有效的提高產品的質量和生產效率，為企業獲得更大的經濟效益。
四、基于NEW Age 控制系統的注塑車間管理系統的特點及應用效果
1、基于NEW Age 控制系統的注塑車間管理系統的特點
基于NEW Age控制系統的注塑車間管理系統具有網絡功能，可以對生產過程進行網絡化的監控、管理和維護及服務等功能，進而提高企業的管理能力。由于融合了先進自動控制理論和現場總線技術的網絡智能監控塑料機械，將進一步推動塑料機械柔性化、網絡化、智能化水平的提高，不僅提高下游企業的生產效率、改善環境，改變生產的落后面貌，同時有利于汽車、電子信息、電器機械等制造業的技術進步和可持續發展，可以創造良好的社會效益和為企業獲得好的經濟效益。這種系統也有相應的指標，這些指標主要為：新型先進注塑機控制器、應用接口裝置、短信通信模塊、網絡接口、IPC與HMI分離控制、Cycle Data、OP Mode、Machine Status、Alarm等，這樣才能夠適應不同電腦的操作系統，滿足企業的生產過程的管理要求。基于這些指標使得該系統主要具有以下幾種顯著的特點：
（1）能夠有效的實現注塑設備的聯網和網絡通信
（2）系統中的短信模塊能夠將機器的相關狀態通過短信的形式發送給相關的人員，進而使得機器故障得到及時的解決。
（3）由于網絡技術的應用，使得所有的數據都能夠在系統中應用，進而有利于管理層人員對實際的生產情況作出科學的判斷。
2、基于NEW Age 控制系統的注塑車間管理系統應用的效果
通過車間內的控制器實現聯網，各個機器的運行狀態一目了然，并且管理人員可通過服務器遠距離操作機器，當軟件系統成熟時可實現IPC與HMI分離控制，注塑機不需要人機界面操作，直接由管理人員統一設置，這樣不僅節省的機器的成本并且提高了工作的效率。
結束語
基于NEW Age 控制系統的注塑車間管理系統的研究，對于注塑生產企業提高生產效率和產品質量是極為重要的。雖然這種系統能夠有效的為企業獲得更大的效益，但是還是存在著一些小的問題，需要進一步的研究，這樣才能夠不斷的完善這一系統，進而使的這中系統得到更為廣泛的應用。
參考文獻
[1]洪龍；基于多的車間控制系統的研究[D]；重慶大學，2006
隨著人力成本不斷上升，制造業的生產成本頻頻上漲，加之消費者對商品多樣化與個性化的需求不斷增加等因素，制造企業的利潤越來越低，如何增加利潤成了制造企業最為關心的話題。在工業發展進程中，曾作為“第一利潤源”的資源領域與“第二利潤源”的人力領域，經過長期的發展與應用后，這兩個領域所能創造的利潤已所剩無幾，尋找新的利潤增長點迫在眉睫。1970年，日本西澤修教授在其著作《流通費用——不為人知的第三利潤源》中，認為物流可以為企業提供大量直接或間接的利潤。此后，物流領域的潛力越來越受到眾多企業管理者的重視。相關研究表明，在產品生產過程中，加工和制造的時間占比僅為5%～9%，其余90%多的時間都消耗在存儲與運輸等生產物流環節中，物流費用占到生產總成本的50%[1]。
根據國家發改委的《2015年全國物流運行情況通報》中顯示，2015年度的物流成本占全國GDP的16%，而同期歐美發達國家的這一數據僅為10%。
拋開高速收費、稅費過高等因素之外，國內企業在物流，尤其是生產物流領域中的技術管理水平與國際先進水平存在差距也是其中一個重要的原因。因此，目前越來越多的國內制造企業開始重視生產物流，并把生產物流管理作為企業戰略管理的一個新的著眼點，同時積極采取物流優化策略，來尋找新的利潤空間，從而增強企業競爭力。
梳理文獻發現，國外學者在生產物流方面的研究起步較早，主要集中在物料搬運設備的選擇[2]、作業排程[3]以及物料搬運設計與設施布局之間的相互影響[4-5]等方面。而國內學者主要從生產物流計劃模式[6]、廠內物料配送[7]、供應鏈環境下的生產物流[8]以及物流技術裝備與信息系統的運用[9]等四個方面展開了相關的研究。地鐵車輛是城市交通邁向現代化的一個重要標志，也是城市基礎設施建設和形象建設的重要組成部分。各個城市的地鐵車輛大多融合當地城市特色及相關業主需求，是一種典型的定制化生產產品。地鐵車輛制造過程中，零部件眾多，結構復雜，工序繁瑣，這些特點使得離散定制生產的管理實踐具有一定的復雜性。在針對離散制造企業生產物流的研究中，學者們主要是生產物流系統設計[10～11]、優化[12～13]及發展狀況[14]來進行研究的。但是如何利用當今的信息技術來優化生產物流，同時降低成本并將其運用到具體的制造企業中，特別是軌道交通行業的研究則很少。本文將以杭州中車車輛有限公司的地鐵車輛總裝車間為研究對象來闡述如何利用數字化來提升工作效率、降低企業的生產物流成本，并對實施與應用之后的效益進行了分析。
1 項目背景
杭州中車車輛有限公司作為軌道交通高端裝備制造行業的地鐵車輛總裝集成企業，自2013年8月建成投產以來，先后承接了杭州地鐵1號線、2號線、4號線車輛的生產制造任務。由于地鐵整車技術復雜，安全性要求高，交貨期緊，而地鐵車輛的零部件達數千種之多，物料零散，生產制造車間內部管理非常繁雜。雖然公司已經實施了ERP系統、PLM系統、OA系統等，并對供應鏈管理也采用了信息化進行管理，但是生產制造的過程仍然出現了很多不利因素。比如，第一，采購到貨后待檢區物料積壓比較多，沒有統一管理，經常發生貨到不能及時入庫影響生產的情況;第二，倉儲管理未能實現模擬工位化，從而經常出現物料擺放錯誤與發放錯誤;第三，運料工裝沒有實現套餐化，工作效率不高，物料配送常常脫節;第四，缺件拉動的效應不明顯，未能實現聯動機制;第五，車間的剩余用料沒有建立良好的回收機制，導致出現浪費，造成生產成本上升;第六，工時的管理與質量的管控沒有實現數字化、實時化，進而導致成本測算出現偏差;第七，地鐵車輛的生產周期長，交貨時間緊，生產過程的影響因素眾多且不可控。在這種情況下，如何通過信息化技術手段，打造數字化工廠，提升總裝車間的物流管理水平，提高生產效率，確保生產系統的平穩運行、促進產品質量的提升，降低物流成本和費用，是擺在生產管理者面前一個刻不容緩的問題，實施數字化車間物流管理系統顯得尤為重要。
2 項目實施
2.1關鍵技術
本項目采用的互聯網、RFID及形碼掃描的信息化手段對物流管理流程進行固化，按照工位節拍進行倉儲管控，實現對各個工位的配料及送料的信息化動態跟蹤。實現實物流與信息流雙流同步、信息化與工業化兩化融合，具體技術如下。
1)過程信息化控制。物流倉儲配送全過程實現了條形碼管理，貨位、物料、物料包、配送車、作業人員、工位現場地面、交接單據都有對應的條形碼。指派任務、進車備料、備料完成、掃描檢查出庫、配送發出、送至車間工位、空車及單據回收等每個步驟都通過掃描條形碼觸發。實現了配送任務網絡管理，工作進度量化管控。
2)異常自動觸發。信息系統會對生產計劃進行節拍式管控，任何一個節點沒有按照計劃執行，屏幕顯示會進行顏色變化提醒，同時根據異常等級分別向相關領導及責任人自動觸發短信提醒。出現異常的責任人將會納入工作量化考核，工作狀態也可以像10086查話費一樣，進行實時查詢。
3)動態的電子任務看板。通過在生產現場布置一些電子任務看板，并與管理信息系統同步實現總體進度跟蹤、反向物料跟蹤處理、工位配送狀態跟蹤、套餐式配送狀態跟蹤等功能。
4)可實現作業人員動作追蹤，隨時隨地掌握作業人員去向與工作動態。
5)可實現條形碼電子動態盤點，實時掌握帳卡、帳物的準確性。
6)可實現對各個節拍的工時管理，并能進行質量問題的追蹤。
7)可實現與ERP系統的高度耦合與集成，并確保各信息系統數據的實時性、準確性和共享性。
8)支持多種客戶端移動辦公。可支持電腦、IPAD、智能手機、車載終端的移動應用，滿足人員異地辦公、頻繁出差的管理需求。
2.2系統功能
本項目的數字化車間物流管理系統的功能主要如下：
1)倉儲管理：到貨管理、入庫管理、出庫管理、帳卡物管理、 工位庫管理、貨位管理。
2)配送管理：配送計劃、配送模型、生產模型、過程控制、信息采集、實時監控、實時統計。
3)異常管理：管理異常、生產異常、安東燈。
4)現場管理：工時定額、工時管控、質量跟蹤。
5)短信平臺：基本管理、授權管理、信息觸發。
6)質量管理：供應商管理、到貨質量管理、過程質量管理、售后質量管理、質量信息統計、供應商評價。
3 項目效益
自軌道交通產業數字化車間物流管理系統項目的實施后，實現了企業的制度流程化、流程表單化、表單信息化，打造了數字化地鐵車輛制造車間，實現全生產過程的數字化管控，同時產生良好的社會效應與經濟效益。
3.1經濟效益
1)采購入庫實時化。建立到貨三天存貨制，并進行表單管理。以三天時間為計劃區間，倉庫管理部門根據ERP系統里的生產計劃，綜合考慮倉庫的物料存儲情況，列出采購清單，拉動采購工作，保證物料及時入庫，讓待檢區井然有序，降低了資金成本，釋放了被占用的資金。
2)倉儲管理工位化。根據工位制的要求在倉儲庫區，推行物料按按項目與工位來進行存儲。物料入庫之后，貨架是按照生產工位劃分設置，并建立模擬工位，同時將每個項目的物料存儲按照車間對應的工位分區擺放，從而提高揀選效率，減少差錯。屆時，物料上架和揀選都由同一人負責，職責明確 。
3)物流配送套餐化。根據物料屬性、各工位工藝文件和物料清單及物料形狀開展目視化管理，為每一輛轉運車制作物料存放平臺，并按照工藝文件和車型制作標志進行區分，使物料過目成數;倉儲配料過程在自己所管工位區域內完成，每個配送車內都有物料標識，配料時只需要按照標識編號對號入座，這大大提高了工作效率。
4)缺件拉動規范化。按照生產計劃提前72小時循環模擬缺件情況，對采購員實現點對點式的拉動管控。
5)物料配送精細化。采用條碼掃描方式登記揀選的工位物料，并和工位的物料BOM進行比對，交接物料和未交接的物料系統會自動進行篩選，確保送入車間的每個臺位物料都是準確與齊全的。
6)電子看板目視化。生產現場布置一些電子任務看板，可以實現配送總體進度跟蹤、反向物料跟蹤處理、工位配送狀態跟蹤、套餐式配送狀態跟蹤等功能。
自系統正式上線運行一年后，生產車間物流管理水平有了明顯的提升，產生了良好的經濟效益。第一，由于實現了三天存貨制，倉庫中原料的積壓現象明顯下降，釋放了被占用的資金額高達600多萬;第二，生產物料配送錯誤事件的發生率由原來的30%下降到0.02%，大大提升了設備運轉率及員工的工作效率，節省了單列地鐵車輛生產制造的工時額到816.33個小時，根據目前規定的時薪是12.25元/小時和年產量300列車來計算，可節省300萬元左右(816.33*12.25*300≈300萬元);第三，伴隨著生產工時的減小，則生產車間的管理費用(包括風、水、氣、電等能源及物耗)也大大下降了100余萬元。綜上所述，該系統的成功實施上線可給企業帶來年增經濟效益1000萬元左右。并且，杭州中車車輛有限公司作為中國中車眾多軌道交通高端裝備制造企業之一，系統的成功實施上線具有典范效應和標桿作用，在條件成熟時把該系統面向中國中車下屬各子公司推廣，帶來的經濟效益將在數十億元，同時還能提升整個軌道交通高端裝備制造行業的生產組織與管理水平，具有十分重要的意義。
3.2社會效益
在公司積極實施推進軌道交通產業數字化車間物流管理系統項目的后，有效地提高企業的勞動生產率，降低了生產成本，提升了產品質量管控水平，并在地鐵車輛的交貨進度及列車運行的安全性方面提供了強有力的保障，為浙江省打造了最便捷的綠色出行交通方式，帶來顯著的社會效應。
4 結束語
生產物流是制造企業實現利潤增長的“第三利潤源”。伴隨著當今信息技術的快速發展，充分利用信息技術手段來優化企業的生產物流，降低物流成本，提高企業競爭力是制造企業刻不容緩的戰略決策。杭州中車車輛有限公司作為軌道交通產業的制造企業正在積極利用并發揮先進的信息技術來助推企業生產制造過程的順利升級，從而實現企業的數字化生產，打造智能化生產模式，從而響應國家智能制造2025的戰略部署，緊跟工業4.0的步伐，全面提升企業的經營管理水平，提高企業的市場競爭力。
CATIA軟件以其強大的自由曲面造型和逆向功能，成為航空和汽車行業的主流CAD平臺[1]。CATIA軟件為兼顧用戶的不同需求，預留了二次開發接口。在CATIA平臺下進行零件庫的開發主要有3種方法[2]：第1，使用CATIA的Formula、DesignTable和Catalog功能建立三維標準件庫，但其格式固定，不能有效和國家及企業標準結合起來，且操作繁瑣、更新性較差、零件存儲的數據冗余、不易操作[3]。第2，可以利用CATIA提供的組件應用架構（ComponentApplicationArchitec⁃ture，CAA）接口和二次開發工具快速應用開發環境（RapidApplicationDevelopmentEnvironment,RADE）進行CATIA的二次開發，創建零件庫的應用程序。此方法入門困難，但實現的功能強大，開發的程序效率高，能夠滿足用戶深層次專業化的要求[4]。第3，使用自動化接口（AutomationAPI），在VB環境下引用CATIA的類對象、函數進行二次開發。此種方法入門容易，但功能限制大[5]，且所開發的零件庫系統只能在特定模塊下使用，靈活性較差[6]。本文從車身關鍵數據管理的實際問題出發，結合CATIA平臺下3種開發零件庫方法的優缺點，利用和MySL建立車身關鍵數據管理系統，采用CA⁃TIA/CAA技術，實現了數據庫系統與CATIA的無縫連接，應用Automation技術實現了數據庫系統與CATIA的數據通信。該數據管理系統可以完成關鍵數據的管理、預覽、對比以及模型輸出，為提高對標設計效率、縮短車身開發周期提供了支持。
2車身關鍵數據管理系統總體設計
該系統以Windows和CATIAV5為操作平臺，使用作為開發語言，通過MySL作為底層數據庫進行數據存儲。圖1為系統的體系結構框圖，可分為集成層、用戶層和數據存儲層。集成層使用RADE和CAAAPI實現用戶層與CATIA的集成。用戶層體現了系統功能，目前可分為3個基礎模塊（分別為系統管理模塊、車型管理模塊、材料管理模塊）和1個關鍵數據模塊，關鍵數據管理模塊作為車身關鍵數據的載體，根據用戶對不同零件的需求，可進行實時擴展。數據存儲層為用戶層的各模塊提供相應的數據支持，其和用戶層通過接口和Automation進行數據交流與更新。系統的工作流程可描述為：進入CATIA，點擊開發工具條上的車身關鍵數據管理系統命令按鈕，打開已加載到CATIA內部的車身關鍵數據管理系統，通過訪問數據庫，進行車身關鍵數據的功能性操作。
3系統關鍵結構的實現本系統關鍵結構包括集成層的實現和用戶層的開發。
3.1基于CAA的集成層開發
采用組件應用架構CAA完成數據庫系統在CATIA下的入口設計，要在CATIA中創建一個全新的work⁃bench，以便將基于CAA二次開發的車身關鍵數據輔助設計模塊進行集中顯示，也要將開發的工具條嵌入到其他相關工作臺中，以利于實際操作。集成層的開發框架（圖2）分為兩個步驟：第1步，插入新工作臺；第2步，在新工作臺中開發新工具條并將工具條關聯到CATIA的創成式、零件設計和裝配設計工作臺。a.工作臺的插入在CAA中創建新的工作臺流程。b.工具條及命令按鈕開發工具條在新建工作臺和創成式設計、零件設計以及裝配設計下可用，因此需要將工具條描述類與這4項的接口建立聯系。以新建工作臺為例，通過以下兩個語句，可實現工具條與新建工作臺的連接。#include"TIE_IBATVBDCreationWbenchAddin.h"TIE_IBATVBDCreationWbenchAddin（BATDataAd⁃din）工具條描述類作為對系統接口的擴展，會重載Cre⁃ateToolbars和CreateCommands兩個函數，CreateToolbars用以創建一個按鈕容器，即工具條。圖4是創建工具條及添加按鈕的過程。4標準工具條及按鈕的創建流程函數CreateCommands()的作用是關聯工具條按鈕的響應命令。在該命令中添加調用外部程序的響應，可實現對外部程序調用的API函數有Shell、ShellExecute、ShellExecuteEx、Winexec、CreateProcess等，本文采用使用率較高的ShellExecute函數。
3.2車身關鍵數據管理系統
作為車身設計數據的對標平臺，也可以作為通用化的基礎平臺，系統的設計功能如圖6所示。a.用戶權限劃分：不同用戶權限使用不同功能。管理員職能涉及對數據庫的修改操作，而普通用戶僅對數據庫有查詢操作權限。圖7為系統主界面。b.數據存儲：記錄用戶關注的車身關鍵數據，包括車型、材料、主斷面位置、車門、主斷面、密封條斷面、孔堵和鉸鏈等數據的幾何信息及其數模文件。c.數據查詢：實現對車型、材料、主斷面位置、車門、主斷面、密封條斷面、孔堵和鉸鏈的幾何信息進行瀏覽和查詢，同時可以對零件或斷面的形狀進行初步預覽。圖8為關鍵數據的信息展示界面。d.數據輸出與對比報表：對于其他程序或腳本來說，CATIA只是一個OLE自動化對象服務器，因此任何能訪問COM對象的程序或腳本都能訪問CATIA的對象并對其進行操作[7]。本文通過Automation技術實現了數據庫系統與CATIA的通信，使用前在程序框架中引用CATIA的庫文件，在獲取當前CATIAApplication對象后，使用Documents的Open方法將數據庫中的數模文件在CATIA中打開。通過Automation技術實現數據庫與CATIA的通信，將相應斷面或零件數模從數據庫中直接導入到CATIA。對比報表的輸出同樣采用支持自動化操作的Excel實現，用戶根據自身需要搜索到所需零件或斷面，通過選擇相應的參數，輸出參數對比報表。圖9為對標數據參數對比報表的輸出。
4結束語
出租汽車為社會公眾提供個性化
運輸服務，是城市交通運輸綜合體系的重要組成部分。近年來，我國出租汽車在設備設施、服務質量、管理水平等方面均得到快速發展，但也存在諸如空駛率高、運力投放缺乏依據、服務質量亟待提高、出租汽車企業和駕駛員糾紛不斷等一系列問題，究其原因，主要是缺乏有效的監管手段，需要建立一個專門的信息系統。去年，交通運輸部確定了1 5個城市作為出租汽車服務管理信息系統工程建設的試點，在“十二五”期間列出專項資金予以支持。
需由多個結構有序組合而成
出租汽車服務管理信息系統有助于實現城市出租車的智能化管理和運行，提高服務質量、提升城市形象：通過采集信息、分析營運數據，為制訂規劃、調控運力、調整運價、發放燃油補貼、監督服務質量提供依據；通過準確掌握和查證出租汽車司機的拒載、繞行、甩客、宰客等各種違法行為，強化對出租汽車經營行為和服務質量的監督；可以及時了解出租汽車異常聚集和停運情況，便于及時采取應對措施，妥善處置，維護社會穩定；能夠快速識別“克隆車”，有效打擊非法營運，維護市場經營秩序；提供超速、遇劫報警功能，保障運輸安全。
然而，為了實現上述功能，該系統需要眾多的結構組合而成。單單其主體結構就包含終端、網絡服務、數據資源中心、支撐平臺等多個模塊（見圖1），它們各司其職，又共同有序地運作，才能使系統發揮它的效用。
該系統的終端主要包括車載終端和移動稽查設備，常見的有計價器、服務評價器、車載攝像頭、調度信息顯示屏、LED智能頂燈、IC卡從業資格識別終端、RFID標簽等裝置。在城市出租汽車上安裝車載終端，可實現GPS衛星定位、路線監控、無線通訊傳輸、報警、運營數據采集等功能，滿足乘客、司機、行業管理部門、出租汽車企業的不同需求。乘客通過車載終端可以了解車輛的運行狀態，可以評價司機的服務質量；駕駛員通過車載終端與監控中心保持聯系，一旦發生緊急情況可以立即報警；行業管理部門通過車載終端可以實時采集車輛運營數據，實現遠程監控、應急指揮等；出租汽車企業通過車載終端可以實現指揮調度、日常考勤、運營統計分析等。而移動稽查終端是供運政執法人員巡查、執法使用，通過內置的RFID系統對待查車輛進行信息識別，同時通過GPRS進行信息實時傳輸與交換。
為了滿足“政府監管、企業管理、司機營運、公眾出行”的要求，整個大系統需要很多的應用系統來支撐。例如，GPS車輛監控系統，主要用于采集車輛運行軌跡數據，提供車輛定位、跟蹤、電子圍欄、軌跡回放、異動監控預警等功能。又比如稽查系統，通過識別碼，稽查“客隆車”和“黑車”，輔助行業管理部門執法。還有智能調度管理系統、綜合運行分析系統、企業運營管理系統、服務質量監督系統、信息系統等等。監控指揮中心和電召服務中心綜合利用上述各應用系統，提供行業監管和公共服務功能，而這些職責的行使需要借助于門戶網站、監控中心大屏幕、呼叫中心、手機短信等眾多服務接口的輸出。同時，也需要信息安全、標準規范和運營三大保障體系的輔助和保障。
將帶來巨大效益
按照上述思路和結構構建的城市出租汽車管理信息系統一旦建成并投入使用，無論對監管部門、出租車運營企業，還是駕駛員和乘客，都是有好處的。不僅為出租車運營企業和司機帶來豐厚的經濟效益，也將促進行業監管能力、決策能力、公共交通信息服務能力、安全監管和應急處置能力的提高，促進節能減排，維護社會穩定，帶來巨大的社會效益。
城市出租汽車管理信息系統建成后，將產生較為豐厚的經濟效益。首先，可以大幅度降低行業管理成本。該系統應用后，將以信息化手段為支撐開展各項業務，一方面可以減少紙張等辦公費用的支出，另一方面，將有效提高非現場管理的工作效率，減少人力投入，節約管理時間，從而降低行業監管成本。其次，還可以降低出租汽車企業的運營成本。該系統建成后，出租車運營企業可以享受電話約車、線路規劃、車輛導航等服務，從而有效減少空駛運輸、重復運輸、迂回運輸，提高運營效率，降低運營成本，也可以間接提高駕駛員經濟效益。
除此之外，還將帶來巨大的社會效益。首先，能有效提高行業監管和決策能力。借助該系統整合的數據資源，能夠全方位地反映出租汽車行業運行情況，為出租汽車投放、補貼等政府科學決策提供數據支持；其次，可以大大提高公共交通信息服務能力，有效發揮出租汽車便利、快捷的優勢，通過電召，準確獲知乘客乘車的信息，提供“門到門”運輸服務；通過投訴舉報、服務評價等功能，切實發揮公眾監督作用，維護乘客正當權益；通過監管平臺幫助乘客查找失物、刷卡付費，幫助司機規劃線路、行車導航，從而為公眾出行、出租汽車駕駛員運營創造良好的環境；再次，有利于提高安全監管和應急處置能力。當自然災害、公共安全、公共衛生等事件發生時，利用系統的GPS監控系統、智能調度系統對全市出租汽車進行統一調度，提供交通運輸保障。同時，按照應急預案指示要求，調配應急交通運輸工具，確保搶險救災物資和人員能夠及時、安全送達。
另外，系統應用后，還將促進節能減排，進一步保障駕駛員權益。信息系統將有助于減少城市出租汽車空駛率，提高城市路網通行能力，從而提高運輸生產效率，促進節能減排，改善城市環境。同時，系統還提供電子圍欄提示、報警等功能，防止駕駛員進入危險區域。在駕駛員發生危險時，能及時告知相關部門，便于開展營救和事后偵破，最大限度地保障駕駛員人身安全。另外，稽查系統的實施，有助于遏制“克隆車”、“黑車”的蔓延，保障出租汽車駕駛員的利益，維護市場公平。
【關鍵詞】蓄電池；在線；管理系統；構建
近半個世紀以來，迅猛發展的工業對能源的需求空前巨大，加上對不可再生能源的不合理開采，導致了全球能源危機。為了緩解能源危機，各國相繼開發以蓄電池為動力的新型車船。蓄電池是電動車船動力系統核心，它的性能好壞直接影響車船的行駛能力。要高效精準地維護電池良好的工作狀態，就需要實時了解蓄電池工作狀況，毫無疑問，盡快構建車船蓄電池在線管理系統十分必要和緊迫。
1.蓄電池在線管理系統構建格局
1.1 動力蓄電池
蓄電池是一種可循環充電電池，常用種類有鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池、鋰離子電池等，其他還有鎘鎳蓄電池、鐵鎳蓄電池、鋅空氣蓄電池、鋁空氣蓄電池等諸多種類。作為車船動力蓄電池，比如鉛酸蓄電池，其性能較之一般用途的蓄電池，有比能量高、比功率大、正常工作溫度范圍寬、能快速充電、循環壽命長、自放電少等特點。在電動車船領域，現在裝備的密封閥控式免維護鉛酸蓄電池采用全密封防漏設計，解決了電池失水問題，可免維護運行，且具有容量大、比能量高、自放電小、使用壽命長、密封效率高、安全可靠等優點，符合車船用作動力蓄電池的設計要求。基于以上分析，在蓄電池在線管理系統構建試驗過程中，采用了單節電壓為12V、容量20AH的全密封閥控式免維護鉛酸蓄電池組作為實驗對象，對整組4節串聯48V蓄電池組進行模擬運行分析，主要是考慮電源電壓較低便于實驗研究設計的管理系統。實驗證明其相關軟硬件設計理論，可直接推廣至由更多節電池串聯而成的電池組。
1.2 在線監測需求
目前電池組檢測技術受諸多因素影響遠遠不能滿足用戶實際電能生產需求，其反饋信息單一，精度低；大量的人工測量費時費力，安全性差，周期長，無法及時發現落后、失效蓄電池；頻繁的放電測試對蓄電池會造成無法恢復的傷害隱患。同時，蓄電池組在工作中，如電池本身的設計、生產廠工藝及使用維護等原因引發內部隱患，電池失效現象時有發生，嚴重影響了電能系統的正常運行。為保證系統的安全、正常運轉，必須對蓄電池的狀況進行在線實時檢測。從查閱大量資料和社會調研結果顯示，重新考量電池組檢測技術是業內十分關注的課題。為此，在構建蓄電池在線自動檢測初始實驗中，已充分考慮到對電池相關的底層信息的采集通道采取了必要的電氣隔離措施，從而避免電池組串聯高壓影響。經理論推演如果增加電池節數，相應的硬件系統只需增加與之相應的采集通道即可，能夠保證實驗成果的可應用性。
1.3 系統功能設計
構建蓄電池在線管理系統，如設計其主要功能有能報告電池組中單個電池狀態，以便及時消除個體隱患；能通過儀表對電池電量等多個參數實時顯示，為同步操作提供精準信息；能對電能的穩定狀態維持時間作出預告，為電池維護留出充足時間；能實現電池環境溫度的自動調節，提高電能輸出效率；能對出現的非正常工作環境發出警報，最大限度地延長蓄電池的使用壽命，節約運營成本，等等。設計蓄電池在線管理系統的這些重要的實用功能，為最終實現對蓄電池電能輸出的穩定性控制，排除外界擾動引起的蓄電池輸出電流或電壓的波動，減輕操作人員工作強度提供了有力保障。
1.4 系統主要部分
蓄電池在線管理系統，主要包括數據采集的底層驅動程序設計，不平衡檢測、容量預測、失效判定等管理功能的算法設計與程序設計，以及系統界面的程序設計等。
數據采集，獲取電池工作狀態參數和相關環境參數，包括電池端電壓、充放電電流、電池體溫度、環境溫濕度等底層信息采集。通過對采集的若干檢測數據進行算法處理，實現電池管理系統相關實用功能。電池狀態包括荷電狀態（SOC）和健康狀況（SOH）兩大方面。荷電狀態給出電池剩余容量相關信息；健康狀況給出與電池壽命相關的信息，可以近似表征電池的老化程度。
能量管理，根據電池相關狀態的信息控制電池充放電。安全管理，監視電池電壓、電流和溫度，防止電池的過充、過放電。溫度管理，控制電池組的溫度均衡，保證電池組在適宜溫度環境下工作。人機界面，有電池狀態的顯示，按鍵控制接口，報警裝置等，方便操控人員獲知電池相關信息。
2.蓄電池在線管理系統構建機理
2.1 確保精度
一般蓄電池的工作空間緊湊、數量眾多，且不能大量使用傳輸線纜。工作人員對電池的工作狀態逐一檢測既耗時又費力，工作量繁重且精度較差。通常電池采用開口式結構，在工作過程中產生的即使些許酸霧和氫氣都會對工作人員的身體和用電設備運行安全造成較大威脅。因此設計的蓄電池在線管理系統，其方案在生產運用中安全可靠、自動化程度高、容易操作和方便維修更換等方面的要求很高。蓄電池在線監測管理系統，針對測量電池的運行條件和檢測電池本身的狀況而設計，不僅要求能夠獲取系統多方面的數據，而且要求能夠在系統運作過程中獲得若干精準的實時數據。
2.2 監測參數
電池組由若干節電池組成，而單節電池內部又由多個單體電池組成。一般一個單體電池電壓為2V，6個單體電池串聯構成一節12V電池。由于生產工藝和成產過程的不一致，導致電池內部單體電池彼此之間的容量有偏差，不可避免的在整組電池中發生部分電池過充、過放或虧充的現象，這將使得電池性能惡化，電池間不平衡程度進一步拉大，進入惡性循環。因此，能夠及時發現電池組中落后電池是哪一節或哪幾節落后，落后程度等信息，對維護電池性能具有非常重要的意義。判斷工作電池之間的不平衡，對單體電池端電壓進行跟蹤檢測與比較，其內部單體電池故障狀況就可以實時反映出來。通常電池組故障處理的最小單位是單節電池，而更換電池組中落后的單體電池成本低，更便捷。蓄電池在線管理系統構建對蓄電池運行參數實行全面監管，諸如單體電池電壓、電池組電壓、充放電電流、蓄電池的環境溫度等參數，從而保證蓄電池在正常條件下穩定工作。
2.3 設置報警
當電池性能出現惡化或者工作環境出現異常時，系統利用蜂鳴器發出報警信號。根據蓄電池在線管理系統整體設計的標準要求，針對各種情況設定相關警報門限值。實驗中將整組電池電壓監測采用UPS設計在整流電源內。測量電池組的電壓、電流和溫度，進行充電和放電管理，尤其是根據環境溫度變化調整電池的浮充電壓，在電池放電時電池組電壓低至某下限時報警。整組監測存在較大的不足是在蓄電池組放電時，放電的截止電壓是N×1.8V/只（N為蓄電池數量），由于蓄電池組中蓄電池單體的一致性無法嚴格保證，因此在放電中當個別電池已經達到放電截止電壓，但電池組并沒有達到N×1.8V/只時，就會出現個別電池過放電。當單節電池放電至終止電壓10.80V時，若還未停止放電，電池過放電需要發出警報。正常工作模式下，若放電電流超過10A則視為深放電，長時深放電時發出警報；當電池運行環境溫度超過50℃時，發出溫度異常警報。
3.蓄電池在線管理系統構建特色
3.1 優越的集成系統
為了提高蓄電池在線管理系統的集成度與便攜度，設計開發基于單片機嵌入式技術以及傳感技術的電池電量檢測系統。將所有元件集成在一塊PCB板上。硬件電路能對蓄電池各個參數，包括單節電池端電壓、放電電流和電池溫度等進行實時在線的準確測量。使用STC11F60XE單片機芯片作為輸入、計算﹑控制和輸出的中央處理器，檢測與處理各項參數。
其中，單片機最小系統設計如圖3所示。
另外，選用可調恒流負載模塊和大功率三極管控制主放電回路，整個系統的先期調試和測試可以方便地在實驗室內完成。同時，該負載還可以模擬負載，比如車船的加速、減速和勻速的運行狀態，使得實驗數據完全再現實際狀況，更加貼近設計指標。
3.2 先進的檢測技術
在檢測技術方面，采用先進的分電池單獨檢測法。這與目前大多數只檢測整個電池組相比，該方法能使操作者清楚地了解到電池內每個電池的狀況，避免因單個電池的損壞而影響其他串聯電池的使用壽命。電壓測量采用高線性度光電耦合器進行隔離。電流測量采用霍爾電流傳感器。同時，將主回路高壓大電流信號統一隔離成0-5V標準信號，使得系統抗干擾能力強，精度高。AD轉換采用轉換周期為10us的12位高速高精度AD，保證了參數采樣的可靠性。
3.3 優化的數據算法
在系統軟件開發中，采集檢測數據進行剩余電量計算法、電池組不平衡檢測算法等多種算法處理。比如在基于安時積分法（AH法）的電池剩余容量的預測模型中引進Peukert方程。考慮電流和溫度等因素變化對電池實際容量的影響，電池剩余容量預測有較高可靠性。其原理是對充放電電流按時間進行積分，累計電池放出電量，再根據蓄電池總容量得出剩余容量。再如SOC估算方法，利用車船電池間歇工作特性，基于開路電壓法與安時積分法相結合，充分考慮各種影響因素并進行補償，據此判定電池是否失效，免除了對電池做核對性放電試驗的麻煩。通過對單片機算法統籌，蓄電池在線管理系統具備串聯電池組不平衡檢測，剩余容量預測，電池失效判定，電池異常工況報警等多種功能，很好地滿足了用戶需求。
3.4 友好的人機界面
蓄電池在線管理系統設置自動警報喇叭，在出現電量過低﹑端電壓過低﹑電池組嚴重不匹配﹑負載過大﹑溫度異常等情況時提醒操作者注意。在人機接口上，選用320×240像素的TFT彩色液晶屏顯示系統采集的各項數據、參數和電池運行狀態，并接有導航鍵盤，方便用戶操作。簡潔、友好、直觀的輸入、輸出的用戶界面，實用易用價值凸顯。
參考文獻
[1]劉勝利,邱振國.電動車蓄電池修復與控制電路檢修技巧[M].北京:機械工業出版社,2010,1.
[2]胡信國.動力電池技術與應用[M].北京:化學工業出版社,2009,7.
關鍵詞電力，車輛GPS，應用、效益
一、引言
以定位監控管理為主要用途的車載GPS，能夠實現車輛24小時監控覆蓋，實現目標車輛的軌跡監控，并具有防盜、報警等功能，因而在許多行業得到大量應用。對企業而言，需要對眾多的公務用車進行規范管理，體現“公車公開、公車公用、集中管理、實時監控”的原則，浙江省電力公司本部車輛GPS調度管理系統正是在這樣的背景下實施的。
二、系統簡介
（一）系統原理
本系統結合了GPS 全球衛星定位技術、GPRS無線數字通信技術、GIS地理信息技術、移動車載設備和計算機信息管理網絡等先進科技， 原理如圖1所示：
圖 1 系統運行原理示意圖
該系統利用GPS全球定位系統，通過車載GPS終端接收到GPS衛星發出的微波信息實時解算出車輛的位置信息，包括經緯度、速度、方向、時間等信息，通過GPS車載終端無線通訊模塊，傳回到無線通訊接入網，再通過浙江省電力公司專有的APN鏈路傳送到公司內網，由內部網絡的計算機系統進行數據處理，通過GIS系統的自動位置匹配，把車輛位置實時顯示在客戶端屏幕上。
（二）系統功能架構
系統由GPS車載終端、通訊、GIS、監控客戶端、綜合業務服務、綜合信息管理和系統集成等7個子系統組成（如圖2）。
圖 2 系統功能示意圖
GSP車載終端子系統：由無線通訊模塊、GPS接收模塊和中心
控制模塊組成，負責接收、處理GPS衛星信息，與監控中心進行數據交換。
通訊子系統：GPRS無線網絡通訊，由移動公司提供服務，GPS
車載終端所有的數據都通過該子系統進行處理。
GIS地理信息子系統：提供地圖顯示和地物查詢等功能。
監控客戶端子系統：在GIS系統的支持下，提供實時車輛監控
和事后運行軌跡回放等業務功能。
綜合業務服務子系統：提供系統要求的各種業務功能服務，包
括報警服務、派車服務等。
綜合信息管理子系統：提供系統管理、車輛、駕駛員、車載終
端等業務對象的基本信息管理、權限分配、日志管理、統計分析報表等功能。
系統集成子系統：實現與其他外部系統的信息交換的功能，主
要采用松耦合的異步通訊的方式實現和外部系統的集成。可支持客戶服務中心接口。
（三）系統主要技術指標
系統容量： 200臺GPS終端，可擴充至 2萬臺。
定位數據處理能力：40條/秒，可擴充至1000條/秒。
系統應至少支持每5秒為一個采集周期內，響應10000個終端數據收發請求。
歷史軌跡保存時間為6個月以上。
GPS車載終端
工作電壓8-30V，工作模式下電流≤100mA(12V)；
速度精度：≤0.1m/s
定位精度：< 15m（無SA，無差分）
工作溫度：-20℃～+70℃
電子地圖比例尺：浙江省1:10000（杭州市區1:5000）；全國1:250000
三、系統應用
本系統建設目標為實現車輛的GPS監控及調度管理，因此系統主要具有以下兩方面應用功能，即：車輛監控及綜合信息管理和車輛調度。
（一）車輛監控及綜合信息管理
1.在公司GPS監控中心，配置2臺監控客戶端和一臺82″大屏幕液晶顯示器，用來實時顯示目標車輛的行車軌跡、當前位置、行駛方向、行駛速度等動態數據。同時可對過去一時間段內指定車輛的歷史數據，包括報警數據、定位數據進行查詢或回放，能實時查詢歸庫車輛信息并進行統計。
2.系統具有車輛超速和越界報警功能，一旦有車輛超過系統設置
的行駛速度限定值或超越行駛范圍，系統立即發出超速或越界報警信號并予以記錄；
3.系統的車輛綜合信息管理功能可根據需要將車輛車牌號、車型、駕駛員姓名及通訊方式、車輛維修信息、年審信息、保險信息等各種信息進行錄入和查詢；
4.系統的基礎數據管理、統計報表等功能，可對車輛出車次數、用車時間、油耗、行車里程及超速違章等數據自動進行統計。
（二）車輛調度
車輛調度包括車輛的申請、審批及派車等。從公司的實際需求出發，車輛GPS調度管理系統與公司現有的協同辦公（OA）系統和短信平臺進行了集成。
圖 3車輛調度流程示意圖
圖3為車輛調度流程示意圖。用車申請及審批在個人OA系統中完成，申請用車人員在OA系統中填報用車類型、用車時間、目的地、人數等詳細用車信息后發送部門審批，經批準同意后，該申請信息自動轉入車輛GPS調度管理系統。車輛調度員根據申請信息和系統顯示當前空閑車輛資源情況，及時填寫派車單，完成后系統自動將該派車單發送至申請人OA系統，并通過短信平臺發送派車信息至申請人手機，對申請人進行告知。
由上所述，通過車輛GPS調度管理系統與OA系統、短信平臺的有效協作，使得車輛調度各環節實現無縫連接，整個流程變得高效和富有人性化。
四、系統效益
（一）社會效益
浙江省電力公司本部擁有的公車數量多，在治理車輛違法違章現象的問題上，除了公司出臺公車使用管理制度和考核制度外，采用了車輛GPS調度管理系統作為有效的配套監管工具和手段，實現了車輛24小時GPS在線監控，對超速行車、超區域用車、公車私用等違法違章現象實時記錄，并作為今后相關人員的考核依據。
通過安裝車輛GPS監控系統，并加以嚴格考核，公司在公車治理上收到了明顯成效。節假日期間公車私用現象得到了有效遏制，在非公務期間，車輛嚴格按規定實現歸庫停放，車輛超速行駛的現象基本杜絕，車輛安全事故率極大降低，其他各種違法違章現象大大減少，為公司樹立良好的社會形象帶來積極正面的作用。
（二）經濟效益
系統體現的經濟效益亦十分明顯。系統于2009年12月上線運行，據對當月的費用統計，與11月相比，公司車隊車輛運行總里程下降9.4%，油耗費用下降34.9 %，過境、過橋、停車等費用下降17.2%。
五、系統應用前景
浙江省電力公司本部實施車輛GPS調度管理后，在下屬基層單位紛紛推廣應用,至今全省近70%的市縣級供電企業建立了車輛GPS系統。基層供電企業的職能之一是為電力用戶提供良好的供電服務和保障，其中電力設備、線路故障的搶修工作是做好供電服務的關鍵因素。車輛GPS系統的投入運行，大大提高了搶修車輛的調度監控水平，使得搶修車輛的調度更為有效和及時，保障搶修車輛及人員能在承諾的時限內以最快的速度到達現場。從這個意義上來說，車輛GPS系統為電力企業管理科學化、信息化又增添了濃重的一筆。
結語
關鍵詞：效率；公共自行車；時間序列；回歸分析；相關性檢驗；物聯網
Abstract: the reasonable putting public bicycle system is the effective operation of the foundation, this already need to consider the needs of people and urban traffic system by the constraints, therefore only considering the number of points and structure, each point bicycle capacity to be effective factors such as the configuration, so as to improve the efficiency in the use of the public and convenience of travel. But, again the reasonable stationing cannot permanent solution of public bicycle supply and demand balance problems and other of the transportation problem with. In that case, the reasonable scheduling mechanism is public bicycle system development process are an indispensable part of, then analyzes the operation rule first to be--from horizontal look at the main is a day flow variation law with time, from vertical to see need analysis, holiday season, the weather, the geography factors on the influence of the operation. And in not precise flow of rent car time-of the distribution of the number of regression analysis is perhaps the best way to think of, combined with the correlation inspection may get more convincing regulation basis. Through the above analysis, the author puts forward that can both networking technologies from the fundamental solution to rent car difficult problem, but also to hangzhou city traffic the direction of development, is the inevitable trend of intelligent bus system.
Keywords: efficiency; Public bike; Time series; Regression analysis; Correlation inspection; Content networking
中圖分類號：TU984文獻標識碼：A 文章編號：
一、文獻回顧
城市交通的合理規劃和可持續發展是學者們永遠的話題。他們多以提高城市交通的運載能力以滿足人們需求，同時保護環境、節約資源、合理利用資源為研究目的，從城市交通與土地利用、資源環境的關系和城市交通各組成部分的內部關系這些角度中的一個或幾個來展開研究并提出自身觀點。
鄒晶介紹了國外基于“城市土地利用與交通共生”理念下的幾種典型的城市模型，說明了城市交通與土地利用一體化規劃在中國國情下的借鑒作用。鄒晶認為，明確城市交通與城市土地利用的關系是進一步探索適合于城市市情的城市交通的基礎。[1]
加拿大學者Pascal Poudenx對全球12國（地區）的交通政策和汽車尾氣排放、能源消耗進行了總額和研究。Poudenx認為，人們之所以選擇私人小汽車出行是因為私人小汽車的可達性和舒適性。他研究說明了單純抑制小汽車增加的交通政策，在人均收入不斷增長條件下，并不能達到控制小汽車數量和良好地減少汽車尾氣排放及能源消耗的目的。Pouden提出，最佳的、旨在減少汽車尾氣排放和能源消耗的交通政策，應該更多得考慮如何增加公共交通的競爭力，同時提高其能源使用效率。[2]
在此之前，于一凡在講述巴黎市區交通策略的發展與變遷時曾給出了與Poudenx類似的觀點：“與上個世紀相比，現在的交通手段無疑更多樣、更準時、也更先進。然而隨著生活條件的逐步改善，人們對選擇交通工具也提出了更高的要求，更講究旅程中的舒適感，并傾向于以此為選擇交通的主要依據。”他認為公共交通若想具有更強的競爭力，不僅需要“便捷舒適”而且需要“富有魅力”。文章還為我們展示了巴黎市政府五花八門但有計劃的公交政策，其中包括“橘紅車票”、“青年車票”等公交補助，加強安全防范，配備舒適的座椅，實施“公交無障礙改良”等行之有效的公交政策。[3]
李婧、譚清美、白俊紅等人先以“各方式規劃年交通周轉量的加權和最大”為目標函數，以運輸方式的運輸能力、環境限制、能源消耗和土地利用這4點為約束條件建立數學模型。再以南京為例應用模型進行實證研究，其最優解最終由自行車所表現，數據還表明有軌電車將在未來的幾年內超過公交車作為居民出行的第二大選擇。文章最后得出結論，公共交通是城市交通未來發展的方向。[4]
公共自行車是城市交通中的一大熱點，但程控化、集營式的公共自行車自概念出現以來僅不過五年。早在1995年，張頡、任福田、劉小明、施耀忠就已提出將自行車納入城市公共交通系統中的設想。他們說明了“一般認為自行車最佳出行距離不應太長， 但如果公交服務水平很低。比如車速過慢、不準時、發車頻率太低、過于擁擠等，自行車的優勢就會突出， 使其出行距離增長。”并且認為目前的客觀條件是公共交通不可能滿足所有城市居民快速、經濟、安全和舒適的出行要求， 因而自行車作為城市客運交通的一個重要方式在相當一段時間內仍將發揮作用。因此，充分發揮各種運輸方式的特長，彼此協調，才是解決城市居民出行問題的現實辦法。[5]
龔佳迪、朱忠東認為自行車的優勢在于便利、經濟、耐用、可達性好、節能、強身健體及無污染。他們也認為將自行車這種個體化交通工具實現(準)公共化運營管理，充分發揮其綜合優勢，對改善城市居民的出行狀況，提供多樣化的出行工具，減緩城市交通擁擠，促進城市交通可持續發展有著十分重要的作用和意義。文章中還采用樂因子評價法來判斷城市是否適合實施PBS（公共自行車），其評價因子包括降水量、氣溫和地形指標，評價過程采用加權求和。[6]
二、系統運行效率分析
（一）公共自行車的使用效率
1.數據統計
表1-1 關于樣本自行車使用情況的統計
注：所謂“正常使用”包括租車狀態查詢報表中所指“2-顧客正常還車”及“A-租車異常恢復”；所謂“非正常使用”是指租車狀態查詢報表中除“2-顧客正常還車”和“A-租車異常恢復”以外的其他還車方式，包括“租車異常”、“僅有還車記錄”“已租車（但當日沒有還車）”等。
表1-2 樣本自行車的使用情況分析與樣本的標準偏差統計
注：標準偏差（STDEV）的公式為 ，其中 x 為樣本平均值，n 為樣本大小。
2.數據說明及分析
由表1-1及1-2可見：
（1）樣本自行車每次使用的平均時間為21.37min，STDEV值為4.86min，因此每次使用的時間基本都在30分鐘以下。這有以下幾種可能的原因：
1-1：累進的收費制度對顧客使用公共自行車時間的約束力很強，能有效促進公共自行車的流通；
1-2：以公共自行車為交通方式只適合于顧客的短途出行；
1-3：顧客有這樣的修養，使得他們認為應當及時歸還自行車以免妨礙他人的使用。
為進一步分析原因，筆者做了如下的問卷調查：
表1-2-1現行收費制度的滿意度調查1 表1-2-2現行收費制度的滿意度調查2
收費制度對顧客自由使用自行車否造成了阻礙 對現行收費制度是否表示的理解
表1-2-3 現行收費制度的有效性調查1表1-2-4 現行收費制度的有效性調查2
累進的收費制度對顧客及時還車的促進作用公共自行車的使用費用調查
滿意度調查顯示：32%的人認為收費制度對其使用自行車造成了影響，但只有16.67%的顧客表示不能理解這種收費制度，可見收費制度對顧客使用公共自行車的時間具有一定的約束力。而人們的思想觀念對于促使自身及時還車也起到一定的作用，否則，按照經濟人的思維方式，應該至少有32%的人對這種收費制度表示不滿。
有效性調查顯示：收費制度對于顧客及時還車有較強的督促作用，83.64%的人都選擇了在1小時內及時還車，這正是免費使用的時間；同時有70.37%的顧客每月使用費基本為零。這說明累進費用制度的設置既對顧客還車有督促作用，也保證了絕大多數顧客能在免費的前提下有效使用。
（2）樣本自行車非正常使用的概率為2.60%， STDEV值為0.02，各自行車發生非正常租還車事件的概率聚集于5%以內，為小概率事件。
（3）樣本自行車的平均日租用次數為4.62，STDEV值為1.88，說明日租用次數較低，因為以個人自行車為主要交通方式的上班族在工作日使用個人自行車的次數也不少于4次，而公共自行車作為公共基礎設施其使用效率應該要較私人物品的高才有更充分的意義。
注：由于車輛不定期需要維護，又公共自行車公司會根據需求的變化改變投放公共自行車的數量（一次性投放的公共自行車量少于其總數）因此該表統計的“使用日期數”大于實際情況下每一輛公共自行車的使用日期數，相應的（從這一方面看）被其除得的數據要小于實際值，如公共自行車的日平均租用次數。但如果考察的對象是公共自行車系統的話，那么這樣的處理或許更據參考意義，因為任一公共自行車都是系統成本的構成部分。
建議：
繼續使用現行的累進收費制度
合理設置服務點及車輛數量，提高公共自行車的使用效率。就這一問題下文將進一步分析影響效率的原因，討論，并給出更具體建議。
（二）服務點的設置有效性
1.數據統計
表1-3各區域服務點數據分析 2009年12月31日
表1-4各區域調運點數據匯總 2010年1月1日
表1-5 人工調運自行車的頻率
2.數據說明及分析
（1）由表1-3可見西湖區使用率小于20%（異常狀態-A：閑置）的服務點數占區域總服務點數的9.2%，使用率大于80%（異常狀態-B：過載）的服務點占0.62%，西湖區整體狀況良好；其他區域除上城區（異常狀態>20%）與下城區（異常狀態>15%）外處于異常狀態的服務點數均小于10%。由此可見，服務點的設置需要改進，有可能是服務點本身鎖子器數量設置的不合理，也有可能是區域中服務點在分布的不合理。
（2）由表1-4可見，1月1日有135個服務點發生調入或調出事件，占總服務點數的8%；由表1-5可見，正常使用下，顧客使用的自行車為調運來的概率為4.69%，即每150次中有7次使用的是人工調配的車輛。
注：表1-5是由抽樣調查得出的，樣本數為13輛自行車1-6月份的正常使用次數；在正常使用的情況下，若本次自行車的出發地與上一次該自行車到達的目的地不同，則可認為此車在上一回被使用之后經人工調運到本次的出發地。雖不排除期間被多次調運的可能，但可能性較小而不被本次實驗考慮。
上述分析表明服務點的設置（包括自身的組成結構和作為系統的一個組成部分）任需改進。接下來本文就將探討這一問題，進而給出具體建議。
（三）服務點設置有效性的研究及建議
1.數據統計
表1-6街區內服務點之間的自行車遷移情況
表1-7 區域間獨立性分析
2.數據說明及分析
（1）由表1-6可見：
一個街區內服務點之間的自行車遷移在現有的人工管理和顧客流向與流量的雙重影響下可以達到基本的平衡；
若一個街區的出入偏差為正，說明從長期來看這個街區的自行車流量“入”大于“出”，街區內總體自行車過剩，需要減少；反之需要增加。
建議：
將幾個街區聯合考慮，分區域實現平衡，如圖中虛線邊框所包圍的區域，可以各自作為一個整體來考慮，進行自行車量的調配。
注：表1-6為對西湖區各街道的抽樣調查，“西湖區-5***”表示一個街區（街道或小區等某一個連續區域），每一個街區包括一定數量的服務點。
（2）由表1-7可見：
服務點50009和服務點50010中自行車所去往的目的服務點和其來源地重合度很低，稱50009和50010相互間的獨立強，相應的，替代性就較弱。
建議：
在公共自行車系統建設的初期先設置獨立性較高的服務點，再依據一段時間內獲得的數據估計各服務點間的獨立性，在獨立性較高且客流量較高的服務點間設置新的服務點。這一方面可以吸收新的顧客群，另一方面可以提高服務點間的替代性使客流量在服務點間分流，如此見縫插針，逐步完善公共自行車系統。
假如幾個個服務點相互間的替代性較高且他們的客流量和的平均值小于正常狀態下一個服務點的承受能力，則可以根據他們之間替代性的高低及其他具體情況削弱這個整體。
注：表1-7是對50009和50010這兩個服務點中自行車所去往的目的服務點和其來源地服務點的統計；服務點50009和50010為西湖區兩個相鄰的街區。
三、租還車數量的時間序列
（一）選取樣本
表1-2樣本自行車的使用情況分析與樣本的標準偏差統計
表中公式說明：若某一樣本同時滿足如下條件，則稱其C.S值≤r（r為一個常數）
1.
2.
3.
它表示組成樣本特征的某幾個要素與樣本整體中相應要素的偏差的絕對值所占樣本整體這一要素的比例都小于所給的值r。
根據這一公式可以選出在某幾個要素方面與整體偏差程度都小于一定范圍的樣本。
通過對各樣本C.S值的比較，選出在T.a、N.a、F.p這幾個要素方面與整體最接近的一個樣本――900112，滿足C.S≤0.1。
由于本在最后一章中將給出較為具體的誤差檢驗和誤差來源分析，在此不對樣本與整體的偏差做進一步的分析。
（二）900112號樣本的時間―數量分布
1.數據統計
表2-1 900112號樣本的還車時間分布
注：由于平均每次使用時間為21.37min，因此以每半個小時為時間區間分析公共自行車是使用時間分布（將還車平均時間提前21.37分鐘即為租車平均時刻）；由于二月份天數較少所以只考慮一、三、四、五、六月份。
圖2-2 900112號樣本各月份的還車時間-數量分布圖
由表2.1及圖2.2可見：
在A-E、E-H及X-e段區間內，樣本還車時間-數量分布出現了類似線性的規律，由于對高峰時段租還車時間-數量分布的把握有助于服務點的設置和公車的分配，因此本文將對此進行回歸分析。
（三）分段進行回歸分析
1.變量選擇、分段及賦值
（1）選取進行線性回歸分析的三段區間分別為A-E（6點-8點半），E-H（8點半-10點半），X-e（17:30-21:30）
（2）以6:00為起始點，沒過半個小時增加0.5；即：A0.5、B1、C1.5…
（3）以時間為自變量，還車數量為因變量進行分析
2.回歸分析
Anovab
模型 平方和 df 均方 F Sig.
1 回歸 85.264 1 85.264 26.512 0.014a
殘差 9.648 3 3.216
總計 94.912 4
a. 預測變量: (常量), 時間段。
b. 因變量: 月平均數
模型匯總b
模型 R R 方 調整 R 方 標準 估計的誤差
1 .948a .898 0.864 1.79332
a. 預測變量: (常量), 時間段。
b. 因變量: 月平均數
系數a
模型 非標準化系數 標準系數 t Sig.
B 標準 誤差 試用版
1 (常量) -3.720 1.881 -1.978 0.142
時間段 5.840 1.134 .948 5.149 0.014
a. 因變量: 月平均數
以上為A-E段的數據，它表明：
相關系數R=0.948表示因變量的變化有94.8%與自變量相關，說明自變量與因變量高度相關
回歸的相伴系數Sig=0.014＜0.05；常量Sig＞0.05時間段Sig＜0.05
常量|t|=1.978＜3.1824、時間段|t|=5.149＞3.1864
因此A-E段的回歸方程的變量系數可信度高，而常量可信度低。
類似的對E-H段和X-e段進行回歸分析，結論證明這兩段回歸方程的常量系數和變量系數都可信，也因此其回歸方程可信度高。需要一提的是，由于常量在當日易于獲得，并非需要預測得到，因此這三個時間段的回歸方程都具有實用性，而關鍵在于對誤差來源的控制。
三段時間分別的回歸方程：
A-E段回歸方程（對常量質疑）：y=5.840*x-3.720
E-H段回歸方程（可信）：y=-5.480*x+25.660
X-e段回歸方程（可信）：y=-3.581*x+53.938
（四）檢驗樣本與整體的相關性，分析用回歸方程進行預測有效性
1.數據轉換
表3-1 各樣本六月份還車時間-數量分布
如表3-1所示：
為了易于比較整體在六月份的還車時間-數量分布與由900112號樣本的時間-數量分得出的三段回歸方程在相應時間區域的相似程度，將整體在六月份的還車數量按1：（166.4/128）進行轉換。
2.數據分析
圖3-2 各段回歸方程和樣本與樣本整體的還車時間-數量分布圖
相關性
樣本900112 六月份數據
樣本900112 Pearson 相關性 1 .850**
顯著性（雙側） .000
N 31 31
六月份數據 Pearson 相關性 .850** 1
顯著性（雙側） .000
N 31 31
**. 在 .01 水平（雙側）上顯著相關。
表3-2-1 900112號樣本與樣本整體六月份數據的相關性
如表3-2-1所示：
相關分析的結果表明，這兩組數據（900112號樣本的時間-數量分布與樣本整體的時間-數量分布）的皮爾森相關系數r＝0.850，在顯著性水平α＝0.01的情況下顯著相關。因此用900112號樣本的數反應整體的時間-數量分布具有可行性。
如圖3-2所示：
三段回歸方程都良好的反應了整體樣本六月份的時間-數量分布的走勢。其中第二和第三段時間區間內的兩條回歸方程能較好的反映其數量，這與回歸分析給出的結果相同；而第一段回歸方程在數量上總低于整體的水平，而走勢基本與整體一致，正如回歸分析的結果所說明的那樣――變量系數可信度高，而常量可信度低。我們可以這么認為，就是每日的租還車數隨時間的分布結構基本相同，但相比較而言總客流量的變化卻比較大。
建議：
總的來說，回歸方程能較好的反應整體在六月份（在A-E、E-H、X-e段內）的還車時間-數量分布。根據這一方程，在定義區間內，可以在已知某段時間內還車量/租車量估計值的情況下預測下一段時間內（在方程的定義區間內）的還車數，并提早做好準備。但同時建議，不要做跨越較長時間段的預測，以上一個時間段預測下一個時間段是更為準確的。
對某一個服務點或某一個分區域的租還車時間-數量分布的把握，可以用于測試這個服務點或分區域的服務效率，假如客流量相對于其容量總是維持在較低水平則可以考慮對其進行削弱；如果總是維持在較高水平可以考慮對其進行加強；如果客流量不穩定，則需要進一步考慮，如改變服務點的設置以減小其獨立性，增強周邊服務點對其的替代性，相互分攤客流量，以使這一區域內的客流量與其容量之間達到均衡。
注：對于租車時間來說，由于用車平均時間為21.37min，且較為穩定（標準偏差為4.86min），因此其時間數量分布可以單獨計算，也可以由還車時間-數量分布向左平移得到。
四、發展前景與建議
至此，本文已基本形成預測公車流量的方法，問題在于其實否具有實際可操作性以及公共自行車公司是否具有保障其實行的能力。筆者雖然用了大量的篇幅進行時間―數量分布的研究，也認為其具有一定的可靠性，但并不認為這是公共自行車最終發展的方向，其原因有三：一是各服務點流量的時間序列與總體的時間序列各部相同，若要進行點與點間的調度必須掌握各個點流量的時間序列，這在操作上具有一定的難度，并且作為一個單獨的服務點其每日的流量變化是否大致相同是需要懷疑的；二是調度作為一種人為的操作，其存在本身就說明了公車系統的缺陷，一直依靠此方法難以從根本上提高公車系統的效率，并且增加了成本；三是調度作為營運方的主動調節與用戶之間有著信息不對稱的矛盾存在，使其效果大打折扣，甚至適得其反。究其根本原因在于難以避免試錯行為的發生，用戶無法事先了解信息以安排自己的行程。
基于以上諸因，筆者認為公車系統的改進需要大力發展物聯網技術。從公車系統本身來講，租還車難從其開始至今一直是最為人所詬病的問題，而其解決需要在公車系統中引入市場機制，因為有市場計劃才能有依據。物聯網技術可以隨時向用戶傳遞各租還車點的空滿情況，而用戶也可以通過手機等終端進行反饋，由此形成車供給方和需求方交換信息的平臺，在此基礎上無論供給還是需求都將更加靈活而有彈性，從而促進公車系統自身的良性發展。從杭州市交通規劃及其發展戰略來看，未來的發展方向是要實現綠色出行、智能交通與和諧交通。杭州市要打造一個集公交車、地鐵、出租車、公共自行車與游艇于一體的智能的綠色的交通系統，物聯網技術是必不可少的，否則就難以協調各交通方式，真正實現市民從離開家門到到達目的地全程換程的目標。因此，只有早日將公共自行車系統升級，發展傳感技術和信息統計技術才能為將來成為杭州交通一體化的一部分做好準備，真正為市民解決最后一公里的問題。
五、小結
本文相對于其他有館公共自行車系統的文章最大的優勢在于數據來源的精確性高、數據處理方式的多樣化，結合問卷調查運用多種理論及分析工具，從而提高了分析結果的可靠性和實用性。文章力求脈絡分明、邏輯有效。從數據處理開始，將公共自行車系統的運行的效率分為自行車使用的效率（包括周轉率、使用時間、非正常事件發生的概率等科目）和服務點設置的有效性分類進行分析，從而得出主要問題所在――公共自行車的周轉率過低及服務點設置低效（主要體現在有部分服務點過載的同時其他一些服務點閑置）。從這兩個問題出發，再次以數據分析為依托提出具體的建議：對于服務點的設置，通過對區域間自行車遷移情況和區域間獨立性的分析，本文給出了在初期設置服務點的思路，及后期區域內聯合調配的方法；對于自行車周轉率過低這一問題，筆者認為是由多方原因構成的，而服務點的設置是否合理就如同資源的配置是否有效一樣對系統的效率有著先決作用。從上訴建議再次出發，本文后半部分重點研究了公共自行車租還時間-數量分布，得出了回歸方程并進行了相關性的檢驗，基本明確了公車流量的時變化規律和預測流量變化的方法，在理論和實際運用方面皆具有一定的進步意義。
最后，筆者認為在交通物聯網時代到來之際，公共自行車系統必將通過信息化手段融入城市交通體系，以此來調節供需矛盾，真正化解租車難與還車難同時發生的矛盾。屆時人們將能夠通過手機等物聯終端接收各服務點的空滿信息，并獲得最優的路線和換乘建議，使得市民的出行更加放心和舒心。
參考文獻：
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關鍵詞：裝甲車輛；工作流；jBPM；Petri網；過程管理
中圖分類號：TP39文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)16-4004-05
Testing Process Modeling and Management System for Armored Vehicles
WANG Wei, XU Wen-sheng
(School of Mechanical, Electronic and Control Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)
Abstract: Armored vehicles should go through long time and strict testing to ensure their performance before they can be equipped for the troops. The workflow technique is adopted in this paper to manage the testing process of armored vehicles. Firstly, the Petri Net is used to model the testing process of armored vehicles and to optimize the testing process. Then the jBPM workflow platform is established to man? age the testing processes. Thus the management of the testing process of armored vehicles from testing process definition to process execu? tion can be implemented.
Key words: armored vehicles; work flow; jBPM; Petri net; process management
1概述
裝甲車輛測試系統建設的水平會影響裝甲車輛測試結果的可靠性和穩定性，關系到裝甲車輛的研制周期和費用，甚至影響到研制的成敗，所以各國都非常重視裝甲車輛測試系統的建設。以美國為首的西方發達國家，每年用于裝甲車輛測試系統研究的開支近百億[1]。我國也非常重視裝甲車輛測試系統建設，但在裝甲車輛測試方面我國目前存在測試方法單一，每一種型號的裝甲車輛都采用專一的測試設備，測試的通用性和靈活性不強等問題[2]。將裝甲車輛測試過程使用建模方法進行描述和分析，國內研究還處于摸索階段，應用實例也比較少。對于裝甲車輛測試過程建模方法，目前使用較多的是IDEF3方法、UML有向圖方法、Petri網方法等[3]。其中Petri網方法使用直觀的圖形來表示系統中元素的關系，使用形式化的語義來定義業務過程，并且Petri網提供了豐富的分析和優化技術，可以對系統中系統不變量、活性、有界性、安全性等分析計算，也可以計算系統的響應時間、等待時間等性能[4]。因此該文采用Petri網對裝甲車輛測試過程進行建模分析。
裝甲車輛測試過程模型建立完成后，需要根據裝甲車輛測試過程模型實施對裝甲車輛的測試，傳統的方法是使用流程圖，即將測試過程用流程圖表示出來，而后按照流程圖逐步進行測試。這種測試方法的缺點是各測試任務之間數據傳遞比較困難，進行每一步測試之前都要參考流程圖，測試過程無法實現自動化處理。因此該文提出使用工作流技術實現對測試過程的管理。
裝甲車輛測試過程建模與管理系統由測試任務信息管理模塊、測試流程生成模塊、Petri網流程驗證和優化模塊、數據庫模塊、jBPM[5](Java Business Process Management)工作流引擎模塊等組成。裝甲車輛測試過程建模與管理系統的結構如圖1所示。
裝甲車輛測試過程建模的具體任務是根據裝甲車輛測試任務順序的要求，把測試任務按測試順序組織起來，形成多個可選的裝甲車輛測試過程模型，并依據測試時間最短原則從多個模型中選出同優化目標最接近的模型。然后將最優模型轉換為jBPM工作流模型，并使用工作流管理系統實現對裝甲車輛測試過程管理。
對裝甲車輛進行測試主要目的是檢驗產品的各部分性能是否滿足設計要求，因此測試過程涉及的任務數量非常多。使用Petri網對測試過程進行建模之前，要將測試所需相關信息輸入到建模系統數據庫中，這些信息包括：測試任務信息、用戶信息、測試資源信息等。其中測試任務包括任務名稱、任務編號、任務輸入數據、任務輸出數據、任務參與人、測試任務所需資源等。
使用Petri網建模技術建立裝甲車輛測試過程模型，并根據Petri網的優化、驗證和性能分析技術對Petri網模型進行處理，選出系統中經過優化后運行時間較短且符合合理性要求的模型。為了能夠讓測試過程模型使用jBPM工作流技術進行管理，需要將Pe? tri網模型轉換為jBPM工作流模型。
3.1 Petri網模型到jBPM工作流模型的轉換
Petri網模型具有四種基本結構如圖4所示，而工作流模型也具有四種基本的結構（文獻），通過對比發現工作流模型的四種基本結構與Petri的四種基本結構相對應，因此可以將Petri網結構通過映射規則，轉化為工作流模型。該文提出8條其轉化規則如下：
1）對于順序結構的變遷，使用活動表示Petri網中變遷，變遷的前置庫所和后置庫所使用連接弧代替。如圖6 (1)所示。
2）變遷的前置庫所如果是開始庫所，將開始庫所使用開始活動進行替換，即開始庫所作為活動的啟動條件。如圖6 (2)所示。3）對于一個庫所向多個變遷的連接而只選擇其中之一觸發的情況稱之為或分離，對于或分離，處理的關鍵點是分離庫所的轉換。將變遷A后面的庫所替換為選擇條件，根據活動A發生的結果，決定活動B或活動C的發生。如圖6 (3)所示。
4）多個變遷流向同一個庫所，只要多個變遷中有一個變遷發生，庫所后面的變遷即可以發生，這種情況稱為或匯集。或匯集的處理可以把變遷直接轉換為活動，而多個活動直接與庫所后面的活動相連。如圖6 (4)所示。
5）一個變遷發生之后，它同時觸發后面多個變遷，這種情況稱為并分離，變遷A發生之后，變遷B和變遷C同時得到托肯。可以在將變遷A替換為活動A，在活動A后面加入fork分離節點，分離節點的作用是活動A發生后，A后面的活動B和活動C同時發生。如圖6 (5)所示，圖中的小圓圈為fork節點。
6）當多個變遷全部完成后，后續變遷才能發生，這種情況稱為并匯集。進行并匯集轉換時，將變遷轉換為活動，而在活動A之前加入join節點，活動A之前的活動結束后，到達join節點，所有活動完成后，join節點向活動A發出執行指令。如圖6(6)所示。
7）對于Petri網中的循環結構，將循環的開始庫所轉換為工作流中的選擇節點，將變遷轉換為活動，將其它庫所轉換為弧線。如圖6(7)所示。
