系统优化设计范文

系统优化设计篇1

目前，我国新建的选煤厂或是老厂在改造升级中大部分都采用了先进的集中控制系统。集中控制系统的配置标准根据不同的建厂时间和生产规模也是各不相同的。通常情况下，集中控制系统的构成主要可被分为两个层面：第一层为PLC控制层，它包括远程站（或是分布站）、PLC本地站和现场信息的检测控制装置，其主要功能是对各种设备的运行状态进行检测和控制。上个世纪80年代末其所建设的选煤厂的集控系统就主要采用了集中式的PLC控制，虽然在控制性能上和传统的继电器控制系统相比在功能的多样性和可靠性上已有了明显的提高，但其在结构布局上去还是比较落后，仍存在着信号传送距离远、控制线路长而需要大量的电缆线等问题。自从90年代以后，具有远程控制功能或是分布控制功能的PLC产品已在选煤厂的集中控制在系统设计中得到广泛的采用。当采用了集中式的PLC控制方式后，PLC的远程站或分布站都设计在了设备较为集中的配电室中，这样不仅可以节省了大量的传输电缆，而且使系统的整体可靠性得到了进一步的提高。集中控制系统的第二个层面就是工控机监控层。工控机监控层主要包括的设备有大屏幕监视器、工控机和相应的操作软件。它的主要功能是将PLC系统收集到的现场各个设备的工作信息以有利于人们进行监视和分析的方式给显示出来，并能够将调度人员所发出的操作命令准确无误的传递给PLC去进行执行。工控机监控层能对生产设备在生产过程中出现的故障信息进行初步的原因分析，并生成故障报表进行打印。一些配置较高的集控系统的工控机监控层还能够具有对各类生产信息进行自动管理的功能，其可以按照用户的要求对各类型的数据进行采集、处理并且自动进行分类并存储，能够对各种生产状态报表进行自动定时打印或者是随机打印。

2集中控制系统设计的主要内容

2.1生产管理级网络的设计生产管理级网络在设计的时候要根据该选煤厂的自身特点，采用现已较为成熟和快速的以太网。在选煤厂在调度室或是集中控制室设置相应的网络服务器，网络终端可设置在厂长室、总经济师室、总工程师室、财务科、生产科、运销科、技术科、设备库、装车站、化验室及各个主要的生产车间内，配备相应的各类型网络支持软件和各类型相关的管理和应用软件，以实现对选煤厂各个环节的质量管理、生产管理、运销管理、技术管理、维修计划管理、经营管理、设备管理和各种生产数据的监视和共享。同时，选煤厂还应配备相关的专家系统以对全厂的生产数据进行智能的综合分析，以做出最优和最佳的产品方案、工艺流程和市场预测。另外还应配备相应的办公自动化类软件以实现对网络数据的快速综合和查询。2.2生产监控管理系统的设计生产监控管理系统是指在生产控制级的网络上位位置设置数据采集器、大屏幕显示器和工业型计算机等设备。对生产过程中的各个主要运行参数配置相应的在线实时检测设备，以实现对各类运行数据的实时观察和记录。生产监控管理系统应配备当前相应的较为成熟的对生产过程进行监控的软件平台，并对采集到的所有的数据进行分析，并能够指导控制级实时准确的完成对各环节生产工艺参数的调整。同时，在调度室或集控室能够动态的显示出系统各部分的运行状态，形成不同运行参数的实时变化趋势以及历史数据曲线，对各种运行参数进行预处理并能够传送给生产管理系统网。2.3控制与自动化系统的设计随着PLC技术的不断发展和性能不断提升，其适用的范围也越来越广。考虑到PLC控制优异的可靠性、适用性和操作简单等因素，控制与自动化系统应采用以PLC为核心而组成的控制系统。由于PLC控制技术的发展更加趋于网络化和模块化，故控制与自动化系统在系统的设计结构上应采用本地和远程相结合的分散式控制模式和能够进行集中式管理的分布式控制系统。控制与自动化系统除了能够可靠的完成传统控制系统所能完成的所有控制功能以外，在其设计过程中还要重点注意设置设备的安全保护和提高控制系统运行的可靠性等方面的问题，以使选煤厂真正具有可靠性和灵活性都比较高的自动化系统，实现对生产过程的自动化和智能化控制。

3结束语

充分利用当前所掌握的先进选煤技术，进一步提高各种原煤入洗的比例等早已成为我国各个选煤厂进行工业生产结构的优化调整和技术升级的技术要求，也是提高我国选煤企业的社会效益和经济效益，保持我国的煤炭工业实现可持续发展的必由之路，是进一步最大化的利用资源以实现有限的能源节约和保护环境的关键举措。可编程序控制器吸收了计算机技术和微电子技术发展的最新研究成果，具有工作可靠性高、控制程序编写简单、灵活性好、对生产环境的适应能力强和相应的硬件设备齐全等优点而被广泛应用于选煤厂的生产过程的控制。

系统优化设计篇2

关键词：洗碗机；控制系统；优化

现代快速的生活节奏，使人们将更多的私人时间用于处理工作，因此人们通常选择一些家用电器来处理家务以节约时间及精力。有调查显示，在各种家务劳动中，由于烦琐、洗涤液伤手、脏等原因，洗碗这项家务劳动是人们普遍比较厌恶的。洗碗机作为一种新型家用自动化电器，解决了人工洗碗的烦恼，将人们的双手从烦琐的洗涤工作中解放出来，因此，洗碗机被称为继洗衣机后又一解放双手的产品。洗碗机在国内市场发展缓慢，可能与多方面原因有关，如洗碗机的体积较大、洗碗机价格普遍较高、功率较大、使用时噪声大、洗碗机洗出的餐具是否洁净等，我们希望通过对洗碗机的控制系统的改进及优化，尽可能让解决以上问题，让洗碗机的普及程度更进一步，使洗碗机更加有利于解放双手。

1 洗碗机的概述

1.1 洗碗机的分类

洗碗机按照洗涤方式分，主要有喷淋式、水流式、超声波式和叶轮式。喷淋式洗碗机的结构分为多孔管式、下喷嘴式、上下回转喷嘴式等，工作特点都是将水喷射到餐具，利用压力喷嘴将水喷射到待洗餐具的不同方位，从而达到洗涤的作用。水流式洗碗机的工作原理来自于波轮洗衣机，但是水流式洗碗机机槽下有波轮，波轮连接壳体下方的电动机。洗碗机启动时，波轮旋转使机槽内水流旋转从而达到洗涤目的。超声波洗碗机在机体的底部及侧面有振动元件，使洗碗机在工作时产生超声波频率，与水流共同作用，达到清洗的目的。叶轮式洗碗机在机槽下装有叶轮，工作时叶轮旋转将水朝上飞溅，以达到洗涤的目的。

1.2 洗碗机的结构

任何仪器都是由不同的系统组合形成，洗碗机是由机械支撑系统、洗涤消毒及烘干系统、电气控制系统、传动系统和进排水系统组成。

支撑系统：主要指洗碗机的外箱体，对材料选择有一定要求。

洗涤消毒及烘干系统：洗涤是通过超声、叶轮、喷淋和水流等不同方式达到洗涤目的。消毒也有多种方式，臭氧溶于水消毒、高温消毒、紫外线照射消毒等。烘干系统工作原理类似与吹风机，直接热风吹干餐具。

电气控制系统：电气控制系统是一个洗碗机的核心部分，电气系统包括硬件和软件两个系统，硬件系统主要包括电源开关、安全开关和控制面板等；软件系统主要包括程序指令。

传动系统：主要是为洗碗机提供物理作用力，带动水流高速旋转冲击餐具。

进排水系统：进水系统由电磁阀组成，程序控制开启，利用自来水压进入。排水系统由电动牵引器组成，通过程序控制，打开排水阀排水。

2 洗碗机控制系统设计

2.1洗碗机控制系统硬件设计

自动洗碗机是通过控制器进行程序运行控制，洗碗机的控制系统需要通过单片机来控制，目前常用的单片机有AT89C51、AT89C52等。控制系统主要是以单片机为控制核心，另外还包括水温检测电路、水位检测电路、门控电路、蜂鸣器、液晶显示电路及驱动电路等部件。水温检测采集水温信息，控制电阻丝加热；水位检测电路进行水位判断，用来控制进排水；门控电路用来判断洗碗机是否关闭；蜂鸣器及液晶显示主要是方便用户在洗碗机出现故障时能够及时发现，有利于故障排查。驱动电路主要是驱动电磁阀、电阻丝、电动机及消毒器工作。

2.1.1 水温检测电路

利用模拟温度传感器，实现高精度测温，在短时间内将温度转换为数字。

2.1.2 水位检测电路

为了实现洗碗机的自动进出水，洗碗机通常采用光电水位传感器进行水位检测。光电水位传感器还具有体积小、易于安装和水位控制精度高等优点。

2.1.3 液晶显示电路

液晶显示系统能够显示洗碗机工作状态、洗涤情况等信息，以及发生的故障信息。

2.2洗碗机软件控制系统设计

洗碗机软件控制系统按照洗碗机工作过程可以分为六个步骤：进水过程、加温过程、注入洗涤剂过程、控制电机清洗过程、消毒过程和排水过程。为了保证整个过程洗碗过程正常进行，对容易出现问题及故障的过程，我们需要设置故障警报或者紧急停机等功能。控制系统软件的编写可以按照洗碗机的工作顺序进行，其中主要的部分有开机自检、开机初始化等步骤。

用户使用洗碗机之前，首先接通电源进行开机自检，根据初始化显示状况进行进行下一步。状态正常，即可以将餐具放入洗碗机，门控电路关闭，人工设置洗涤条件，如洗涤水温和洗涤时间等；设置完成后启动洗碗程序，在控制系统的控制下洗碗机自动打开进水电磁阀，通过自来水压注入自来水；然后水位检测系统检测水位是否合适，水位合适就关闭进水阀，加入洗涤剂；根据设置的洗涤温度开始加热，同时开始清洗过程；按照设定的时间清洗，清洗结束后自动打开排水电磁阀进行排水；水位检测系统检查水是否排尽；排完水就进行消毒过程，打开紫外或者臭氧消毒系统，按照设定的消毒程序进行消毒；消毒完成后进行烘干，烘干后蜂鸣器工作，提醒整个洗涤过程完成，无后续设定即自动关闭整个洗碗机系统及电源。在整个洗涤过程中，洗涤的状态都会通过液晶显示系统实时显示，包括洗涤过程中出现的故障。

3 洗碗机控制系统优化

3.1 洗碗机控制系统硬件优化

（1）人机交互电路：采用控制面板形成界面直观的人机交互系统。用户可以根据需要选择任务按钮，设置洗碗、消毒、烘干等任务。执行任务时相应的任务指示灯会显示运行状态。

（2）控制电路：主要包括进水排水阀、电动机的运转、烘干器等，采用双向可控硅进行控制。进出水阀在输入低电平控制信号后打开，输入高电平信号后关闭。

（3）降噪优化：洗碗机在运行时由于振动会产生一定的噪声，因此需要对整体进行设计来降低噪声。首先在洗碗机各连接部分增加防护减振器具；使用平衡袋与驱动电机对称放置，调节平衡；机身使用全塑注模，可以一定程度减燥。

（4）碗篮架优化：中国餐具具有碗口深等特点，为加强洗涤效果，需要对碗篮架进行优化设计。可以将盘碟架和碗架都由软弹簧固定，这样可以提高清洗效果。

3.2 洗碗机控制系统软件优化

（1）软件实现功能：洗碗机控制系统启动后，洗碗机将按照用户设置的任务时间进行工作。在执行用户设定的所有任务时相应的任务指示灯都会亮，显示器会显示当前任务剩余运行时间。当按照用户设定按照顺序完成整个洗碗过程后，系统的控制蜂鸣器发出题型，然后一定时间内自动断电。洗碗机按照设定正常工作时，若洗碗机机门被打开，系统会自动启动保护程序，启动安全开关，停止正在运行的任务。

（2）故障显示：设定程序进行故障判断，若某一步骤检测判断故障则系统会停止运行，并在液晶显示电路上显示故障类型，这有利于用户了解洗碗机的故障情况，并根据不同情况进行处理。

4 结论

洗碗机在国内的发展较慢，我们需要在多方面寻找原因，并根据中国的实际及特色进行合理有效的改变，设计出符合中国家庭及用户的洗碗机，并紧跟时代新技术的脚步，及时运用新技术并融合入洗碗机的设计中，使洗碗机的使用更加便捷。注重洗碗机的硬件设计、控制系统设计，在原有的基础上不断进行优化，实现洗碗机解放双手，提高时间利用等作用。在人机交互、自动化、智能化、浊度检测等方面都需要更多的创新，设置浊度检测来判断洗涤是否干净，让用户使用更加的放心，让用户更加易于接受。■

参考文献

[1] 叶利超，水流式洗碗机的结构设计及系统优化，武汉：武汉理工大学，2012.

[2] 王昊，基于 AT89C52 的洗碗机自动控制系统设计，电子设计工程，2012.

系统优化设计篇3

关键词：电厂；化学水；处理

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.164

传统的电厂化学水处理系统造价偏高，自动化控制水平难以满足化学水处理的要求，处理效率不高，存在着系统重复设置的问题，而随着电厂技术水平的发展，机组的自动化控制程度越来越高，无需重复设置不同专业的相同系统，因此有必要对电厂化学水处理系统进行优化设计。

1 取消重复设置

1.1 压缩空气系统

电厂的除灰系统、锅炉受热面吹灰、热力系统检修、水处理投料、混脂、机务等环节的气动阀门与仪表都需要用到压缩空气。现阶段，一些大型电厂仍然保留了多个压缩空气站，存在着一定的设备冗余和资源浪费。一个2x600MW机组两台电除尘器之间就需要配置5台31m3/min的0.8MPa压缩空气机输灰4运1备，另设置2台互为备用的净化压缩空气机用于除灰气动阀。一个机炉系统空气压缩站占地面积20mx20m。化学水处理系统也需要在水处理车间设置独立的10mx8m空气压缩站，两台空气压缩机互为备用，再加两台空气净化装置，用于混脂以及气动阀门。为不同的系统设置独立空气压缩站会占用过多的面积，而且设备数量大，投资成本高，维护工作也更加困难。

因此为了方便维护工作，节省占地面积和建设成本，选择集中压缩空气站的方式，根据电厂平面布置情况和配电情况选择可压缩空气站设备和位置。电厂内所有系统至少需要4台空气压缩机3运1备，配套3台空气进化装置，减少了设备数量，同时显著减小了占地面积，使得电厂内布局更加紧凑。

1.2 清水箱泵设计优化

电厂净水站需要设置对应的化学水池和水泵，而与此同时化水车间需要配置清水泵和清水箱，混凝澄清后的水泵送入化学水池之后，化学水泵再将水送入清水池，清水池水泵将水送入盐水系统，整个水处理流程比较繁琐，出现了较多的设备重复和浪费。因此可以对清水箱泵进行适当的调整，混凝后净水直接送入化学水池，清水泵直接将水送入除盐系统，无需设置清水池，将清水泵设置在化学水池旁，跳过清水池输送环节，根据化学水处理需求设置扬程、流量、以及控制连锁条件。一台2x600MW机组采用这种优化设计方案，能够减少一个300m3钢水箱和对100m3/h、0.3MPa化学水泵，而且清水箱由化学水池代替，可调节容积更大，运行可靠性也得到了进一步改善。

1.3 除盐/废水处理系统

传统的电厂水处理系统分别设置了除盐水系统和废水处理系统，存在着很多同类设备重复，增加了设备投入，不利于设备的运行维护工作，占地面积也更大。因此可以通过对水处理工艺的优化调整实现两个系统的合并，减少重复设备。

1.3.1 中和池与废水池合并

除盐系统中有酸碱再生废水中和池，经酸碱再生中和处理后的废水由中和泵输送至工业废水处理池。实际上中和池和中和泵可以直接取消，将酸碱再生废水排入废水沟，直接自流至废水池，使用废水池作为除盐系统的中和池，能够获得更大的调节容量，节省了废水池和废水输送泵的投资。

1.3.2 酸碱库合并

除盐系统和废水处理系统都设置有酸碱库，分别用于离子交换和废水中和。两个酸碱库何以合并，能够减少酸碱库建设数量，同时有效控制电厂的酸碱污染，运行管理工作也得到了进一步简化。

2 综合优化措施

2.1 取消酸碱计量箱

电厂酸碱再生系统设置的酸碱计量箱目的是为了进行离子交换器酸碱再生测量，而科学技术水平迅速发展，酸碱计量仪表的精度和控制水平越来越高，直接在喷射出口设置浓度计，将酸碱流量计安装在喷射出口，从而更加准确的计量酸碱量，无需再专门设置酸碱计量箱。

如果电厂的酸碱再生系统设置了酸碱计量箱，那么为了使酸碱贮存罐内的酸碱能够顺利通过酸碱计量箱，户外酸碱贮存箱需要选择高处布置，并且需要设置配套的酸碱泵与酸碱罐，酸碱储存罐的遮阳棚高度也随之增加，而取消了酸碱计量箱，就无需设置这些配套设施，遮阳棚高度也可以适当降低，并且酸碱再生系统结构也更加清晰直观。

2.2 凝结水精处理系统再生装置转移到除盐水处理车间

超高压发电机组往往设置了凝结水中压混床处理系统，并将混床再生装置设置在主机房内，和主机防酸碱库、机组排水槽设置在一起，导致主厂房内空间狭窄，也给主厂房带来了酸碱污染的风险。因此可以转移再生装置到除盐水处理车间，混床再生与除盐水处理车间共用酸碱系统，从而减少了系统重复和占地，运行管理工作也更加方便，而且有效解决了主厂房内的酸碱污染。

2.3 合并热力系统补水箱与化学除盐水箱

电厂水处理系统车间内有专用除盐水箱，而主机房机组需要一台凝结水补给箱，除盐水泵将化学水处理系统的除盐水运送到主厂房，送入凝结水补给箱，机组正常运行中，凝结水补给箱给凝汽器提供水，同时负责热井高水位回水的回收。根据电厂的平面分布，可以取消主厂房的凝结水箱，将除盐水箱和补水箱合并到水处理车间，从而增加机组热力系统补水箱的容量，并且节省了一套补水箱、水泵，但是要注意该方案对电厂总体布置方案的要求比较高。

3 结语

电厂化学水处理系统大部分辅助系统和其他专业存在着一定的重叠，通过设计优化减少重复能够有效降低设备投入，方便进行集中管理和维护，提高电厂生产的综合效应，实现安全生产。

参考文献：

[1]原铭良，宗学军，何戡，常江，孙昂.电厂化学水处理控制系统中PLC控制系统设计与预测控制研究[J].自动化与信息工程，2012（04）.

[2]杨水养.论电厂化学水处理系统的特点与发展趋势[J].科技资讯，2013（04）.

系统优化设计篇4

随着电力体制的不断深化改革，电网规模的不断扩大，对于电力运行技术也提出了更高的要求，电力系统自动化、智能化、网络化成主流趋势。电力调度自动化系统是整个电网的核心部分，指在电力系统运行过程中，实时监控系统的运行状态及运行参数，以实现控制的最优化并合理调整方案。为保障电网的安全稳定运行，电力调度自动化系统发挥着重要的作用，为满足电网运行需求，电力调度自动化系统也在进行不断优化调整。

1.电力调度自动化系统及其应用优势

在满足当前国际与工业标准的基础上，是基于成熟的计算机网络信息技术及通信手段发展而成的电，存储等，为保证电力系统的安全稳定运行提供技术支持。系统中，重要节点上采用双机备用模式，其中某台计算机出现问题，该机上的所有数据都会平稳自动过渡到另外一台正常工作的计算机服务器上，使系统在出现问题时仍可以不影响整个电网的运行，从而确保了系统运行的稳定性。与此同时，系统还具备完善的权限管理功能，能有效平稳的对系统故障进行处理，且不会影响其它节点运行。作为系统的核心部分，调度主站担负着重要的职责，一方面要对电网运行状态进行实时监控与分析，从整体上实现系统自动化监视与控制;另一方面根据监测分析结果，提供准确的电力系统运行的数据信息，以及时发现电力系统运行中存在的异常情况，根据所采集到的数据资料，制定有效的方案，保证电网调度的有效性。

2.电力调度自动化系统设计

2.1系统结构。调度自动化系统主要由二部分构成，即分为数据管理层、能量管理层，其运行方式可分为实时态和研究态两种。具体情况如下：1)数据管理层：收集系统运行时的实时数据，达到对运行系统的监控。并对获取的测量数据进行反馈，便于SCADA显示系统下一步工作。通过利用和分析SCADA系统中的实时数据，获取电力系统的运行状况，通过动态防御、预警进行有效控制，提高电力调度自动化系统的自我恢复、事故分辨以及故障处理等能力，以此保证系统经济、安全的运行。2)能量管理层：其主要是针对发电控制，为保证系统的经济运行，通过合理调整和控制运行系统频率、时差等，实现系统优化。

2.2系统软硬件平台设计。1)硬件平台：包括服务器、PC及基于CISC芯片的各种硬件等。选择系统硬件平台时，要在满足系统设计各功能基础上，兼顾实时性、先进性、安全性、可靠性等原则及要求。2)操作系统：较为常用的主要为Solaris10或者AIX操作系统。3)网络环境：遵循ISOOSI七层网络参考模型的TCP/IP。4)数据库：一般采用Oracle数据库。5)开发语言：包括C、C++和Java等。

2.3系统优化设计。随着计算机信息技术的发展，电力调度自动化系统逐步实现“三遥”(即遥测、遥信、遥控)状态，但对于系统硬件及运行参数的实时监测还未能完全实现，这就给电力系统运行留下隐患。针对此问题，开发新的系统参数检测系统软件并运用于其中，该软件对系统硬件及参数进行实时监控，采集、处理、梳理，并且制定与输入各种规约，实现各种控制命令的接收和处理，大大提升了系统运行安全性。1)设备状态在线监测。利用软件对系统硬件及参数进行监控时，可为每项参数设定相应阈值，当运行参数超出这一值时发出警报信号。当报警信息出现时，将弹出报警窗口并发出报警声音/信号，直至被系统或工作人员确定为止。对于每次报警信息要打印输出，存储到系统实时数据库中。2)监测数据的输出与显示3)由于其支持标准的网络连接，具有扩展接口功能，可以在检测系统读取设备状态数据后，将数据写入系统之中，包括设备状态及服务器状态等数据，并与节点信息扩展表作对应关系。当系统添加了新的硬件设备，只需将新设备名称录入到节点信息扩展表中，以实现对新设备运行状态监测及数据存储。监控数据的实时显示功能，也是系统最重要的功能之一。当系统接收到监测软件获取的各项数据后，会在监控画面中显示这些数据，监控数据实时显示功能让调度员可以直接了解每台服务器运行状态，给系统管理和维护提供了很好的数据支撑。在线监测在调度自动化系统发展应用，使得系统各项功能得到完善，在采集数据和分析处理信息方面的完善，给电力行业提供正确的数据支持，为之发展发展提供更好、更全面的服务，保障电企可持续发展。其中，历史负荷曲线能够直观的让工作人员了解到电力电量是否平衡和运行方式是否安全，以此判断调度运行是否正常。此外，通过历史曲线还能查看指定时段的系统运行状态，根据历史曲线值大小及波动范围，对系统状态进行多时段对比，判断其运行正常与否，能及时发现与处理系统故障，有助于提高系统运行的安全性与稳定性。4)实时安全监控。调度自动化系统对变电站运行参数行实时监控，并根据监控得出的数据进行量化分析，最终计算出变电站稳定运行裕度，为调度员判断变电站运行态势奠定数据基础。在线监测软件还能对机房温度、湿度、烟雾、噪声、空气洁净度及供电电压电流等各项参数的远（近）程监测。并根据变电站设备运行情况，可以有效判断出机房当前的相对湿度、温度及运行噪音等，以此判断设备运行状态是否稳定。若上述因素发生异常，软件会向系统发出警报信号，直至被系统或工作人员确定为止。一般来说，设备稳定运行时对机房要求为：机房相对湿度保持在85%以下，温度控制在25℃以下。自动化在线监测软件的应用，对于提高系统运行的安全性与可靠性具有重要意义，它填补了原有系统在硬件参数监控上的空白，有效实现了系统对系统硬件及运行参数的实时监控。

2.4系统的特色应用。1)电子化值班。电子化值班，是指利用手机短信服务实时获取电网运行数据的一项功能，电子化值班的运用，使得工作人员的工作减少，基本上实现运行人元和自动化人员移动化办公。在调度机房中配置一台手机设备，经授权客户可了解和查看电量、总加等实时数据，当电网发生异常或故障时，也能在第一时间将该信息发送至负责人的手机上，以便及时采取有效措施进行处理。2)丰富的电力应用软件包。在系统分层软件构建设计中，采用面向对象的编程技术及相关技术，构建统一的应用平台，使SCADA、PAS、DTS(调度员培训仿真系统)、OPT(智能操作票管理系统)、VQC等应用能实现无缝继承，从而大大提升系统扩展性及稳定性;基于面向对象编程技术，使系统呈现构件化与模块化，大幅减少系统中的公共代码，有效提高系统运行效率。

3.结束语

电力调度作为电力供应中的重要环节，保障了电网安全的运行。文章结合电力调度自动化系统的现状和发展趋势，就硬件故障发现不及时、硬件及参数监测难等问题，提出相应的优化设计方法，在满足电网不断发展需求的同时，大大提高了系统运行效率与可靠性。

系统优化设计篇5

关键词： 机载任务电子系统； 布局优化； 多学科优化； 优化设计

中图分类号： TN971+.1?34 文献标识码： A 文章编号： 1004?373X（2014）21?0124?03

Optimization design of overall layout for airborne mission electronic system

WEI Qiang， LI Yu

（China Academy of Electronics and Information Technology， Beijing 100041， China）

Abstract： An optimization design of overall layout is applied to the structure project of airborne mission electronic system， which includs antenna layout optimization outside of cabin and system layout optimization in the cabin. The optimization methods involve MDO algorithm and improved genetic algorithm mainly. The methods can play a theoretical direction role in the overall structure design of airborne mission electronic system， by which the comprehensive property of the mission electronic system can be promoted effectively.

Keywords： airborne mission electronic system； layout optimization； MDO； optimization design

0 引 言

机载任务电子系统是安装在飞机平台上执行某种任务的综合电子信息系统，涵盖预警机、反潜机、巡逻机、电子战飞机等特种飞机，任务电子系统在飞机上的安装设计的好坏直接影响着任务电子系统的作战使用效率。任务电子系统结构总体设计的主要工作包括系统构型设计、布局设计、结构安装设计以及环境适应性设计等方面。大系统总体设计的方法主要包括系统遗传?进化法、系统工程程序法、系统分析法、系统分解?集成法、黑箱辨识法、经验法、反馈协调法、系统优化法、模型验证法等[1]。本文重点论证系统优化法在机载任务电子系统结构总体设计中的应用。

特种飞机主要由载机和任务电子系统两部分组成，任务电子系统根据需求可包括雷达、敌我识别、通信、电子侦察、通信侦察、指控、信息综合显示和监控等组成。

任务电子系统在飞机上的安装设计，关键是要解决在飞机上安装任务电子系统设备所引起的一系列问题：一是任务电子系统设备在飞机上的安装问题，即“机械接口”的问题。这些设备的安装涉及飞机的气动外形（天线）、内部布置、安装部位的结构强度等。二是电学方面的问题。一方面是供电问题，任务电子系统设备既需要增加更大的电源供应，又需要新的电源品种；另一方面是复杂的电磁兼容问题，即“电接口”。三是热力学方面的问题。新增的设备用电带来发热量增加以及传热、散热问题，需要采取多种散热冷却方式。

总之，在一架成熟的基本飞机上安装任务电子系统设备，破坏了基本飞机原有的设计平衡。改装的目的就是要在安装任务电子系统设备、改变飞机用途的条件下，寻求新的设计平衡。任务电子系统结构总体优化设计就是采用多学科多目标优化的设计思路来满足新的设计平衡。

1 结构总体布局优化设计

机载任务电子系统设备在载机上的布置安装主要分为机舱内和机舱外两部分[2]。结构总体布局优化内容主要针对舱外天线布局优化和舱室系统布局优化设计。

1.1 舱外天线布局优化

任务电子系统对载机气动影响最大的是在机身外安装的大型天线以及天线罩，无论哪种天线安装方式都会对飞机的气动性能产生影响，而不同的天线布局形式会有不同的天线探测性能，在舱外天线布局优化时需要同时考虑气动特性和天线电磁场特性，这是一个典型的多学科优化问题[3]，场耦合关系如图1所示。

图1 各场耦合关系

以气动特性和电磁特性为设计目标，以预警任务系统布局参数为设计变量，进行多目标优化设计，得到舱外天线最佳布局方案。

以雷达天线布局优化为例，设计变量[x，][y]为雷达天线安装位置坐标，[h，][Φ]为雷达天线尺寸参数，设计目标[f1]为气动特性，[f2]为电磁特性，雷达天线设计参数如图2所示，优化设计流程如图3所示。

图2 雷达天线设计参数

图3 优化设计流程

[Findx，y，h，Φmaxf1，f2xmin≤x≤xmaxs.t.ymin≤y≤ymaxhmin≤h≤hmaxΦmin≤Φ≤Φmax] （1）

式中：[xmin，][xmax]为雷达天线前后位置范围；[ymin，][ymax]为雷达天线高度范围；[hmin，][hmax]为雷达天线罩短轴范围；[Φmin，][Φmax]为雷达天线罩直径范围。

此方法可扩展到全机天线布局优化设计。

运用流体仿真软件分析雷达天线罩尺寸、位置、支架形式对气动的影响，同时运用电磁分析软件分析全机电磁特性，经过优化，提出最佳天线布局方案。

以天线布局位置参数为优化变量，以方向图的畸变最小和飞机操稳性变化最小两个目标作为优化目标，优化算法采用多目标优化算法（MDO）进行优化。

1.2 舱室系统布局优化

任务电子系统的舱内布局应充分考虑载机平台的舱内空间特性和全机重量重心、任务电子系统使用维护、人机工效特性分布等情况，通过先进的优化算法，优化任务电子系统在舱内的布置，提高任务电子系统设备的维护性，方便战勤人员的操作，使战勤人员能在尽可能舒适的环境中高效地工作。

舱室布局优化流程如下：

（1） 系统功能使用布局设计要求和系统人机工效布局设计要求

规划系统使用功能和系统人机工效特性设计初始布局，作为布局优化的起始值和约束范围。

（2） 进行系统舱室布局优化设计

近年来，全局随机最优化方法如退火演化算法[4]和改进的遗传算法[5]等得到了广泛的研究和应用。它们在求解传统的基于梯度优化方法难以解决的复杂优化问题中显示了优良的求解特性。本文利用改进的遗传算法来求解特种飞机舱室优化布置设计问题。

图4为舱室布局优化设计流程图。图5为某特种飞机舱室布局三维示意图，根据系统功能要求将舱室分为三个区域，即前设备区（分为左前机柜区和右前机柜区）、中操作员区（分为左操作员区和右操作员区）、后设备区（分为左后机柜区和右后机柜区）。

图6为人员操作空间要求示意图，图7为图5的简化模型示意图，将各个设备区简化为一个固定的空间区域，并假设各个设备区重量重心在形心，对各个设备区域的相对位置进行优化调整。左前机柜区长[a1，]宽[b1，]重[m1；]右前机柜区长[a4，]宽[b4，]重[m4；]左操作员区长[a2，]宽[b2，]重[m2；]右操作员区长[a5，]宽[b5，]重[m5；]左后机柜区长[a3，]宽[b3，]重[m3；]右后机柜区长[a6，]宽[b6，]重[m6。]以设备区间隔距离[xi]为设计变量，以布局重心[xm]与要求重心[xd]之间的距离最小、人员操作空间[xi]之和平均值最大为设计目标进行布局优化，公式（2）为该舱室布局优化模型。

[Findxi， i=1，2，…，6Minxm-xdMax16xi6s.t.Lmin≤xi≤Lmax， i=1，2，…，6] （2）

图4 舱室布局优化设计流程图

图5 某特种飞机舱室布局三维示意图

图6 人员操作空间要求示意图

该多目标优化数学模型采用基于Pareto前沿的改进的遗传算法（NSGA?Ⅱ）来解决。NSGA?Ⅱ算法的基本思想为[6]：首先，随机产生规模为[N]的初始种群，非劣（Pareto）前沿分级后通过遗传算法的选择、交叉、变异3个基本操作得到第一代子代种群；其次，从第二代开始，将父代种群与子代种群合并，进行快速Pareto前沿分级，同时对每个Pareto前沿分级层中的个体进行小生境密度计算，根据Pareto前沿关系以及个体的小生境密度选择合适的个体组成新的父代种群；最后，通过遗传算法的基本操作产生新的子代种群，以此类推，直到满足程序结束的条件。

图7 该种舱室布局优化简化模型示意图

图8为布局优化迭代图，从图中可得出最优结果集，即人员操作空间优化结果为890～920 mm，重心距离优化结果为0～60 mm。证明该方法可以使得两个目标同时相对最优。

图8 布局优化迭代图

2 结 论

本文针对机载任务电子系统提出布局优化设计方法作为总体设计的一个重要内容，舱外天线布局采用气动电磁多学科优化策略，舱内设备布局采用人机工效、重量重心等多目标优化策略，通过这些设计能够得出各方面指标相对最优的结果。

参考文献

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系统优化设计篇6

关键词：排水管道系统雨水蓖设计位置直接优化法

城市给排水是市政工程中的重点，与人类生活息息相关，有效地解决预计预防水污染一直以来都是城市建设工作者面临的一个重要课题。然而当前城市给排水管道系统通常占有工程较大的投资比。因此如何在满足规范和其它技术要求的条件下，根据城市的具体情况，有效控制市政工程给排水管道施工质量，意义非常。

1．雨水口位置的设置

城市排水系统的安全性无疑是最重要的。在城市排水系统运行过程中，最常发生的是很多路段地面积水严重，一部分是由于车辆超载致使路面损毁、坑洼不平造成的积水。主要是因为设计人员雨水口设置的随意性，教条的根据规范20至40米设置一个雨水口，并没有充分考虑到雨水口的收水功能，造成沿街单位、居住小区出入口、道路交汇处积水现象严重。

解决方法：雨水口宜于设置在汇水点和截水点上，如道路汇水点、街道的最底处、十字路口处应根据道路坡向设置在低处，雨水口不宜设置在地势高的地方、道路转弯曲线段、建筑物门口等。

雨水口的合理设置对城市防洪排涝有着积极作用。

2. 雨水出处

雨水从整体来说是比较干净的，无需处理，主要是就近排入自然水体中。雨水系统由于管径大，从而造价高，如果能缩短雨水管线距离、减小汇水面积的小区域排放可以极大缩减雨水系统造价，这就要求有受水区域，如果城市新建区能增加人工受水区域如：人工湖，或保留原有较大的自然水体，这样既美化了市区又将极大节省雨水管网的投资。

3．最优化方法

最优化方法一般分为两种:间接优化法和直接优化法。间接优化法也称解析最优化,它是在建立最优化数学模型的基础上,通过最优化计算求出最优解;而直接最优化方法是根据性能指标的变化,通过直接对各种方案或可调参数的选择、计算和比较,来得到相对最优解或满意解。

在排水管道优化设计中,人们更倾向于直接优化法。虽然排水管道计算采用的水力计算公式很简单,但是不能任意选择管径，也就是说管径尺寸是不可能连续变化的,最大充满度又受约束于管径。所以关于最小设计流速、流速变化及其与管径之间关系的约束条件等都不能用数学公式来描述。因此,很难建立一个数学模型来用间接最优化方法求解。相对而言,用直接最优化方法来解决这个问题具有直接、容易验证的优点。

3.1 直接优化法的设计应用

在排水管道优化设计中，应用直接优化方法者认为：虽然排水管道计算采用的水力计算公式很简单，但是由于管径的可选择尺寸不是连续变化的，不能任意选择管径；最大充满度的限制又与管径大小有关；关于最小设计流速、流速变化(随设计流量增加而增大)及其与管径之间关系的约束条件等都很复杂，也不能用数学公式来描述。因此，很难建立一个完整的求解最优化问题的数学模型来用间接最优化方法求解。相对而言，用直接最优化方法来解决这个问题具有直接、直观和容易验证等优点。

3.1.1污水管道的优化设计

污水管道可采用均匀流公式来计算,且应满足管径、流速、充满度、埋深、衔接方式等方面的约束条件。污水管道的优化设计是指在满足上述约束条件的前提下,在确定排水体制及管网定线后,以充满度和流速为决策性变量,以降低工程造价为最终目标来进行管径、坡度等一系列数据的计算。

污水管网是一个工程系统,它不单单只是管线的造价，还涉到污水泵站等因素，系统中的各个因素是相互联系和相互制约的。因此,在设计计算优化选择的程序设计中,要把握全局,以减少整体工程造价为目标。

将污水管道的费用函数作为目标函数,其函数形式如下

M =∑f(Di,Ii,Li,Ii,Hi)+F (1)

式中M―――污水管道总费用;

Di―――第i管段设计管径;

Ii―――第i管段设计坡度;

Li―――第i管段管道长度;

Ii―――第i管段地面坡度;

Hi―――第i管段起点埋深;

F―――泵站建设费用;

对污水管道的优化就是求此式的最小值Mmin。

3.1.2优化程序的设计思想

在进行优化程序的设计时,着重从以下几方面考虑：

（1）设计流速

由于污水管道的埋深对工程造价具有最重要的影响,在一定条件下,决定管道埋深大小的唯一直接因素是管道坡度,而从污水管道计算所采用的均匀流基本公式(2)式和(3)式来看,当水力半径不变,管底坡度与流速的平方成正比,即减小流速能更大幅度地减小管底坡度和埋深。

v =1/nR2/3I1/2(2)

Q = Av =1/nAR2/3I1/2 (3)

式中v―――设计流速,m/s;

n―――管壁粗糙系数;

R―――水力半径,m;

I―――水力坡度,等于管底坡度,也称管道(段)坡度;

Q―――设计流量,m3/s;

A―――过水断面面积,m2。

另一方面,在前面的约束条件中除了对最小管径的管底坡度规定以外,没有关于管底坡度大小的具体规定,因而无法以管底坡度作为优化选择的决策变量。而关于设计流速的约束条件很多,在满足所有设计流速的约束条件的前提下,选择一个尽可能小的设计流速是对设计参数进行优化选择的重要内容,在程序设计中也很容易实现。

（2）设计充满度

在管道设计中,减小管径也能减小管材与工程造价。由此可见,尽可能选择一个较小的管径也是十分必要的。但是,在约束条件下,除了最小管径外,也没有对管径大小的具体要求,而对设计充满度却有严格的规定,因而无法直接选取一个最优管径来满足有关约束条件。如果在已知设计流量并初步确定了流速的情况下,选择一个尽可能接近最大设计充满度的管径,则该管径就是该条件下可以选择的最小管径。

2.3优化设计

为了满足整个工程系统为最优这个全局利益,往往要求工程系统中的某些局部利益作出一定的牺牲,例如,对于地面坡度较大、地形局部变陡或其它复杂的地形条件下,如果只对所计算管段的几个设计参数进行优化选择,而不考虑该管段的流速和坡度对下游所有管道的影响,则有可能使下游管道的工程造价大大增加,此时需要设计者根据特殊的地形特点、整体的管网布局,对流速、坡度、埋深、是否需要跌水、是否需要设计泵站等参数进行综合平衡,以作出一个对全局极为有利的判断,程序在这种场合下的作用一是提供用户的操作界面,二是迅速对用户所作的决定进行计算,并将计算结果反馈给用户,让用户进一步判断。

结论

排水管网优化不单纯是理论上的将工程造价值降到最低，最主要的问题是保证排水的安全、稳定性，保证城市不被污染、不发生内涝。设计阶段就要总结老城区排水中存在的问题，在源头上解决后患，在此基础上将造价降低才是正真意义上的排水优化。

参考文献

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[4] 许保玖.给水处理理论［M］.北京：中国建筑工业出版社， 2000：122

系统优化设计篇7

关键要:分离器；自动排液系统；优化设计

由于当前污水处理的站点大多使用自动排放污水的技术，在某种程度上缓解了排除污水的压力，在金属管道铺平的运行中，污水得到广泛的处理。但是随着该项技术广泛的应用到生产中，很多弊端也逐渐暴露出来。该项技术很难满足大范围的污水排放，而且长时间进行处理，还可能造成设备大范围损坏，维修成本较高。现今的污水处理工作已经离不开分离器排液系统，所以急需要对该项技术进行优化。

一、排液系统简介

自动排液装置主要由以下三部分组成:磁翻板液位计、控制箱、阀组撬装系统，其工作流程如下：液位下限所有阀门关闭浮球上升蓄水排水仪表风进入蓄水液位上限浮球下降切断阀开启电磁阀开启排水浮球启动电磁阀图1节电型自动排液装置工作流程图自动排液装置的仪表风管线、液位计、控制箱、阀门撬装均使用了电热带进行伴热。并在其下游采用金属管浮子流量计用以计量排放污水液量。就目前来讲，主要的排液系统可以按照不同功能和性能，大致分成三类：机械式排液系统:这类排液系统主要承担对污水管道的梳理功能，主要通过放气阀和浮筒等设备进行连接，在整体上有着容器自动排液化的效果，这类机器明显具有体积大的特点，结构功能较为繁多复杂，承担的任务量较重，必须在满足污水处理工作维护的基础上进行处理液体的计量而且还要兼顾对系统整体的监控功能，这类系统大多适用于大型的工程维护中，对于后期污水的处理工作，同时在监控工作中占据一定的优势，可以说是比较兼顾的分离器排液系统。电控式排液系统：这种系统的主要特点就是围绕不同种类的电输出信号对执行门进行屏蔽，能够控制阀门在一段时间内的开闭，这种独特的系统设计导致其能够应用在较为繁琐的施工场地，能够实现自动化排液，然而在该种系统没有处在稳定的电流环境中，电控式排液系统运行就会受到一定的阻碍，就比较容易发生事故。并且电控式系统的设备维护还较难实现，不能在电动执行的阀门中进行优化。气控式排液系统：这种系统的优势就是在电容式和机械式排液系统的基础上，加以改进，完善了以上两种系统的漏洞，更加符合安全生产的需求，在一定程度上也缓解了电控式排液系统的复杂性，能够在施工进行时进行全面的运转，并进行液位调整。但是该种系统的设备成本较高，需要经常进行维护，大大提高了生产成本，就目前来说应用远远不如前两种广泛。

二、自动排液系统存在的主要问题及优化思路

对于自动化排液系统的应用，很多工程上都采用了这种自动化的系统设备，大大提高了生产效率，保护了周围环境，在人力物力上也有一定程度的节约。但是在自动排液装置投产运行过程中，暴露出了一些问题，使生产受到一定程度的制约，总结归纳为以下三方面：（一）污水含杂质较多，影响磁翻板液位计计量原因分析：一是在低温工作环境下，排水孔道不能够维持正常温度的环境下，液位计发生冻堵现象，难以实现液位的调整；二是由于污水内杂质较多，在次孔道内堵塞在一起，堆积后造成腔体内径变小，使浮子无法通过，排水孔道被严重堵塞，难以维持正常的生态计量，导致液位计读数不准确。优化思路：一是紧贴液位计柱壁竖直缠绕4根电热带，电热带不能与液位计检测杆和磁转柱接触，防止温度过高损坏电子器件；二是定期对液位计进行清洗，加装雷达液位计，使用PLC系统对排液装置进行控制，可以在某种程度上降低对系统设备方面的要求，这对于简单的污水处理优化方面，能够承担一定的风险，在整体的机械承担角度，还能够起到一定的缓冲作用。对于污水的处理效果也能够在维持稳定生产的基础上进行，关于设备的维护方面还是要按照规定的章程进行，否则难以保证设备在该工程体制下能够安全稳定运行。污水中所含杂质也会按照系统内壁孔道的优化被排出来。能够对该类的优化作用起到更好的效果，维持在稳定的系统排除污水的范围中。（二）金属管浮子流量计不能适应污水大流量排放原因分析：目前污水计量使用的金属管浮子流量计是适用于低流速小流量的介质测量。其设计量程为5m3/h，而实际应用中，自动排液撬属于间歇性排水，每秒排水达到5kg，远超设计量程。污水的大流量排放，其内部携天然气及较多杂质对金属浮子进行冲击，造成仪表故障、损坏，导致无法对污水排放量进行精确计量。在金属管符子的流量计算中，我们大致上也可以按照传统的工程计量方式进行处理，导致污水不能够从该类大流量管道中排放，污水的进程受到影响。优化思路：使用涡街流量计计量污水见图2，涡街流量计主要具有压力损失小，量程范围大，精度高，在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响的特点。对于流速波动较大的排放工况适应性更强。经过对排液量的实测，每秒最大排水量达到5kg。通过公式：M流量=V流速×T计算得出，最大排水量为18m3/h。按照实际最大值应为仪表量程最大值的2/3，确定涡街流量计的量程范围应为0～24m3/h。（三）撬装设备存在一定不适应性且投资偏高DN25DN25DN50DN50DN50DN50DN50MHLLRCA图3自动排液散装设备流程图原因分析：一是自动排液装置仪表风管线在较低温度下易结冰冻堵；二是仪表风中的杂质易堵塞调压阀或者电磁阀；三是自动排液装置的仪表风接自站内自用气系统，排液后就地放空，存在一定的安全隐患。对于整体环境中有一定的封堵作用，不能在安全稳定运行的基础上进行撬装设备的完善，难以适应工程建设的发展，对于仪表自动化通风设施的维护方面有着粗略的优化作用，但是整体上来说并没有太多的改进。整体的自动化排液技术方面没有过于明显的优化效果，对于整体的防爆技术方面仍然存在一定的漏洞。优化思路：将自动排液装置由撬装式改为散装式见图2，分离器液面上部的压力最大可达7MPa，当设备正常工作时，节流截止阀、气动阀和闸阀均处于开启状态，当分离器液位达到排液高点时，电动阀开启，开始排液，液体经节流截止阀限流降压，经气动阀和电动阀后排至常压污水罐，当液位达到排液低点时，电动阀关闭。当电动阀出现故障，比如排液过程中，突然断电，此时气动阀动作，并切断排液管路，防止高压气体排出。另外，设置旁通阀，可以实现手动排污。就可以在一定程度上降低自动化处理的弊端，减少疏水阀的开闭效果，在整体的集中化控制中占有一定的优势。电控式的集中化处理方式的体积较为庞大，对整体运算的处理方面不够完善，所以要结合手动的电控系统设置，在联动气控式装配的基础上进行整合。才能够满足实际生产的需求，在对应的散装式撬装排液系统中保持一定的稳定性，承担相应的风险，对分离器排液系统起到相当的优化作用。

三、散装排液系统主要功能及特点

（一）散装排液系统主要功能散装排液系统主要由控制执行单元、检测单元组成，其功能如下：执行单元功能：一是电动切断阀能实现间歇操作，根据PLC系统设定的高低液位联锁点，打开/关闭电动阀；二是气动单作用气缸球阀作为辅助阀门，平时在全开状态，只在电动阀故障状态下由PLC系统控制动作，根据设定的高低液位联锁点，打开/关闭气动控制阀；三是采用电动切断球阀与气动单作用气缸球阀级联这种方式，能尽量减小故障的发生，达到高可靠性的要求。检测单元功能：一是选用雷达液位计实现液位远传，进入值班室控制系统显示、报警、联锁，控制系统对液位精度要求较高，雷达液位计能够达到要求，而磁浮子液位计精度不能达到系统要求，适合现场就地显示。二是为避免自动排液系统故障影响集气站生产，气田已建站场均设置了手动排液系统作为备用，当雷达液位计出现故障时，可根据磁浮子液位计的现场液位指示进行手动排污。（二）散装排液系统主要有以下特点：一是在故障状态下，可快速切断排液管路，安全性更高；二是采用电动球阀作为主要切断和开关阀门，受污水内杂质冲击影响较小；三是气动单作用气缸球阀作为紧急切断阀，气源来自氮气气瓶，取消了接自站内自用气系统的气源管线，且开启时氮气就地放空无安全隐患；四是自动排液装置由撬装改为散装后，每套设备可节省投资6万元，能够在很大程度上节约成本，缓解排液装置造成的压力，对污水采取更加优化的处理方式，在检测单元上达到技术要求，降低液位故障，在维持气田电站稳定的情况下，按照对应的指示方式进行系统的整体性优化。

四、结论

（一）自动排液装置在气田应用以来，能够适应气田生产的需要。（二）针对生产中暴露的不适应性，分别在污水计量装置与撬装式设计上做出优化，技术可行，降投资效果明显，可作为今后气田建设常规设计推广。

作者:葛培红 单位:大庆油田有限责任公司采气分公司

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系统优化设计篇8

关键词:物流;货位;管理;优化;系统

中图分类号:TP311文献标识码:A文章编号:1009-3044(2009)24-6697-02

Logistics Goods Allocation Optimizes System Design and Implementation

SHI Xiao-lin1, HE Zu-chang2, SU Qiang-sheng1, XUE Xun-ming1, WANG Fei1, YE Wei-quan2,3

(1.China Tobacco Anhui Industrial Corporation Hefei Cigarette Factory, hefei 230081, China;2. China Tobacco Anhui Industrial Corporation Investment Management, Hefei 230088, China; 3. China University of Science and Technology School of Management, hefei 230026, China)

Abstract: Tobacco manufacturer's warehouse management of raw materials is an important aspect in supply chain directly related to enterprise production cost and management science. Via studying and analysis the optimization of cargo space of the logistics management, we can design and realize the Optimization of Logistics System which can solve the cargo space management experience with artificial defects and enhance the scientific nature of warehouse management, and effectively improve the operating efficiency and capacity rate.

Key words: logistics; cargo space; management; optimization; system

1 研究意义及背景介绍

1.1 项目研究意义

货位优化(Slotting Optimization)是用来确定每一货品在恰当的储存方式下的空间储位分配。

引进先进的货位管理理念,建立一套信息系统对仓库货位情况进行分析并提供预警,利用搭建的数学模型,自动生成出库、入库等相关单据,通过系统自动计算,推荐最优货位、并库、移库等,改变过去管理员凭借经验计算的缺点,从经验型管理向科学型管理转变,从而提升货位存放的科学性和管理水平,提高原料仓库作业效率,努力实现库容利用率的最大化。

1.2 项目研究背景

安徽中烟合肥卷烟厂物流分中心原料仓库现有楼库约11万3千平米,共计700多个货位。现有原料库区在入库分配货位、出库选取原料、在库管理中进行移库合并货位等方面,都沿袭着人工计算、凭借个人经验的管理方式,工作缺乏科学性、效率低。

2 货位优化系统的需求分析

入库调度:企业现有系统中有出库、入库等管理模块,但缺少原料入库的调度模块,入库时需要管理员凭借个人经验确定货位调度策略,货位的利用率无法最大化。因此要求优化系统能根据来料的优先级,调用现有系统的相关数据,基于优化策略,自动计算出当前可用的合理货位组合,有效避免经验计算的缺点,高效、准确的完成入库确认工作。

配方出库:原料出库是根据企业原料配方单要求,进行批次出库,在出库之前,要进行大量人工选配工作,现有系统不能提供相关数据分析。因此需要优化系统能根据配方单检索数据库数据,自动生成出库执行指令,实现按配方出库,避免过去人工计算出库执行单效率低的缺点。在生成出库指令时,提供库存余量的预警功能。

在库管理:仓库管理是动态管理的过程,依靠管理员现场发现问题、人工测算调度,存在效率不高、管理延迟的缺陷。通过在库管理模块,对合并、优化货位提供辅助管理和预警功能。在物流货位优化系统中输入待存原料的数量、产地、年限、等级,系统自动查询数据库,自动生成最优货位组合,并提示移动目标库位,提高决策能力,并通过并库提高仓库的空间利用率和合理布局。

报表管理:实现出库、入库、配送单等报表打印功能;可按管理层要求,自动生成相关业务报表,突出统计分析功能,为各级管理员和领导决策提供准确依据。

系统管理:用户权限管理功能。

库存可视化:通过库存管理界面,可以实时、直观地看到各个仓库货位的当前情况,包括位置、可用仓容、存货品种、数量、状态等。通过管理界面,操作人员可以对货场情况进行监视和控制,为货物进、出库管理提供最大的方便;管理层可以全面、直观的掌握库存货位现状,为管理提供决策依据。

接口需求:新开发的物流货位优化系统应留有集成接口,最大限度数据共享,可与企业已有相关系统相连,减少输入等操作出错率和重复劳动。

3 货位优化系统的设计与实现

3.1 设计思路

本系统采用基于J2EE技术路线的三层架构设计,即用户层、应用层和数据库。

第一层用户层主要指用户界面,其设计思想是要求尽可能的简单,使最终用户不需要进行任何培训就能方便地访问信息。

第二层应用服务层,所有的应用系统、应用逻辑、控制都在这一层,系统的复杂性主要体现在应用层,我们采用的是IBM中间件平台和技术。

第三层是提供数据库服务。数据库服务器存储数据信息和数据逻辑,所有与数据有关的安全性、完整性控制、数据的一致性、并发操作等都是在这一层。

采用J2EE的三层结构的优点有:

1) 能有效降低建设和维护成本,简化管理;

2) 适应大规模和复杂的应用需求;

3) 可适应不断的变化和新的业务需求;

4) 可访问异构数据库;

5) 能有效提高系统并发处理能力;

6) 能有效提高系统安全性。

3.2 货位优化系统的作业流程设计

如图1所示。

3.3 系统功能结构设计

如图2所示。

3.4 系统架构设计与实现

如图3所示。

第一层是三种客户界面――Windows界面、WEB界面和无线电射频(RF)客户应用程序。

第二层是基于J2EE的应用服务层,部署于IBM WAS中间件平台。应用服务器使用EJB(Enterprise JavaBean)组件实现具体的商业逻辑,完成具体的业务功能,并以面向服务的方式提供公用组件服务。首先抽象出业务系统的可以通用的商业逻辑,将整个业务分解成一系列的具体服务,应用服务器为每一个服务一个主题(publish subject)的方式来提供服务。在完成具体业务的过程中,应用服务器将需要数据库服务器提供支持,应用服务器可以在Intranet上直接访问数据库,也可以通过访问数据库系统的服务来得到数据库系统的支持。绝大部分的商业逻辑的实现都集中在应用服务器上,这使得商业逻辑的管理、控制和修改能较为容易地完成,简化整个系统的维护工作。采用最新的基于IBM Websphere Client Technology的富客户端的技术架构。该技术是J2EE架构与C/S应用的有效结合,将B/S与C/S应用的优点整合在了一起。即用户端所看到的是传统的C/S应用所表现出来的GUI的界面,具有很好的交互性,但在后台仍然是基于J2EE的技术架构。

第三层是后端的数据库服务器。该数据库服务器可以使用Microsoft SQL Server或Oracle关系型数据库管理系统(RDBMS)。

4 结束语

通过对原料仓库的现状调查和研究分析,利用信息化手段,开发货位优化系统,实现对原料的出入库管理、库存各种状态的监控预警,图形可视化在库管理等功能。对提升原料仓库的科学管理水平、降低企业生产成本有很好的作用。管理层可以全面、直观的掌握实时库存及货位现状,为决策提供科学依据。

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