动力系统分析

时间:2023-07-07 16:27:10

导语:在动力系统分析的撰写旅程中,学习并吸收他人佳作的精髓是一条宝贵的路径,好期刊汇集了九篇优秀范文,愿这些内容能够启发您的创作灵感,引领您探索更多的创作可能。

第1篇

[关键字] 电动助力转向;动力学模型;状态空间模型

汽车转向系统是用来改变或保持汽车行驶方向的机构。其性能直接关系到汽车的操纵稳定性和舒适性。汽车转向系统的发展历经了无助力转向系统、液压助力转向系统(HPS)、电控液压助力转向系统(EHPS)、电动助力转向系统(EPS)、线控转向系统(SBW)。电动助力转向相比于液压助力转向,改善了汽车的转向助力特性,减少了能量消耗,结构紧凑,质量降低,维护方便,对环境的影响减少。近20几年来,随着电子技术的发展,传感器、电机及其控制理论的发展和完善,EPS技术日趋完善,EPS的助力型式也从低速范围助力型向全速范围助力型发展,并且其控制形式与功能也进一步加强。新一代的EPS则不仅在低速和停车时提供助力,而且还能在高速时提高汽车的操纵稳定性。主要体现在模型创新与试验创新2个方面。

1 EPS系统的基本结构

根据助力电机布置位置的不同,电动助力转向分为转向齿条助力式、转向齿轮助力式、转向轴助力式,如图1所示。

参考文献:

[1] Yuji Kozaki,GoroHirose, Shozo Sekiya. Electric Power steering [J]. Motor & Control,1999:449-459

[2] 余志生.汽车理论(第三版) [M] .北京:机械工业出版社,2002.

[3] Liao Y G, Du H I. Modeling and analysis of electric power steering system and its effect on vehicle dynamic behavior [J]. International journal of vehicle autonomous systems (S1471-0226), 2003, 1(3):351-362.

[4] Ji-Hoon Kim, Jae-Bok Song. Control logic for an electric power steering system using assist motor [J]. Mechatronics (S0957-4158), 2002, 12(3): 447-459.

[5] 徐建平, 何仁, 苗立冬, 等. 电动助力转向系统的建模与仿真分析[C]//中国汽车工程学会2003年学术年会SAE-C2003E206: 654-661.

Dynamics Modeling and Analysis of Electric Power Steering

Ding Zhigang,Zhong Yong

(Electromechanical and Automation Engineering Department, Fujian University of Technology, Fuzhou 350108, China)

第2篇

基于财务、竞争和战略三大导向,运用系统动力学模型,分析了2G、3G和4G移动通信网络的协调建设问题。代入实证数据进行系统仿真,结果显示,财务导向倾向于投资2G网络,竞争导向倾向于投资3G网络,战略导向倾向于投资4G网络。此外,政策乘子的改变,亦会影响三代网络的投资占比。运营商可以根据自己的导向偏好来选择重点投资的网络类型,并可运用政策乘子进行投资比例的调节。

关键词:移动通信网络;协调建设;系统动力学

中图分类号:TN929.5

文献标识码:A

文章编号:16738268(2015)05008907

2013年12月,工信部向三大运营商颁发TDLTE(time division long term evolution)牌照,标志着我国移动通信4G时代的来临,由此形成了2G、3G和4G三代移动通信网络同时建设的复杂局面。运营商当前所面临的问题是,2G、3G和4G三代移动通信网络都各有其价值,都需要建设和维护,很难在短期内全面转向4G。这种状况势必造成三代移动通信网络之间相互争夺运营商资源、分散运营商投资方向的后果,给运营商带来投资战略和运营管理上的不利影响。在此背景下,如何在三代移动通信网络建设方面进行取舍和协调,就成为了困扰运营商的战略课题。

为探讨三代移动通信网络的协调建设问题,本文拟分别从财务、竞争和战略三个导向出发,同时引入政策乘子因素,构建三代移动通信网络协

调建设的系统动力学模型,通过系统仿真来模拟三代移动通信网络建设的投资分配情况。

一、相关文献回顾

(一)对网络用户迁移的研究

网络用户迁移直接影响网络规划建设,从客户流失角度出发对电信运营企业迁移用户进行分类,具体可分为跨网迁移客户和网内迁移客户。跨网迁移客户是指从一家电信运营企业转到另外一家电信运营企业,网内迁移客户是指该客户的迁移行为只发生在同一家电信运营企业的内部[1],本文主要考虑网内迁移客户。这类客户产生的重要原因是:运营企业自身不断推出新的产品和服务,客户如果重新选择了新产品或者服务,

那么运营企业自己的新产品或者服务就会吞噬原

来的产品或者服务。影响网络用户网内迁移的因素众多,其中主要因素是网络质量和转网成本。在网络质量相同的情况下,转网成本高,客户忠诚度就高,用户迁移意向就低;转网成本低,客户忠诚度亦低,用户迁移意向就高。在不考虑转网成本的前提下,理性的用户会倾向于选择网络覆盖质量高的网络,如果用户当前所选择的网络覆盖质量低于用户期望水平,用户将放弃该网络而选择能够达到其网络覆盖质量要求的网络。

(二)对网络建设的研究

网络建设的影响因素主要包括网络技术的推动、用户实际需求、运营商建设规划、不同代网络共存与运营平衡问题、网络资源配置情况等几个方面。在市场驱使和技术保障下,我国移动通信网络由3G向4G稳定过渡具有历史的必然性。近年来,云计算、大数据快速发展,对网络的要求越来越高,现有网络已经不能满足当前用户的需求。技术的推动作用为网络演进提供了前提条件,LTE技术能够使现有用户在不换卡、不换号、不登记的情况下使用4G网络提供的业务,保证了2G、3G和LTE网络业务的一致性和连续性。为确保网络演进过程中不同代网络的协调发展,网络建设规划需要兼顾系统间的共存与运营平衡问题,在建设TDLTE网络时要考虑TDSCDMA(time divisionsynchronous code division nultiple access)系统现网的实际部署情况,因地制宜规划建设TDLTE网络。研究发现在3G网络投资建设初期,从收益角度考虑,3G年投入系数占比并非越大越好,而应保持在一个适当的范围里,过大的3G年投入系数比例会使得3G的边际收益下降,而2G的收益又受到限制,最终使得总利润下降,导致2G与3G发展不协调。网络演进是一个缓慢的过程,4G网络虽然能够带来很好的使用体验,但不会在短时间内覆盖一切,2G、3G网络仍会有很长一段的缓冲时间。

现有文献主要对2G网络与3G网络的协调发展进行了深入研究,也有部分文献对2G、3G用户向4G迁移的可行性进行了研究,但都未能对2G、3G和4G三代移动通信网络协调建设的投资分配进行系统分析。

二、变量设置及研究假定

(一)网络协调建设的关键概念

1.投资效益。本文中的投资效益是指投资的财务效益,即指项目实施后所获得的营业收入。在对不同网络建设分配投资额时,如果投资者选择财务导向,他将会倾向于投资能够带来高额收益的网络。

2.市场份额。在市场大小一定的情况下,某种产品的市场份额越高,此种产品相对的竞争优势就越明显。同时,由于移动通信网络存在规模经济的作用,用户市场份额的增加会使单位产品的成本下降,从而间接地提高财务效益。

3.长远发展。网络的发展是一个不断演进和替代的过程,在进行网络投资建设时应充分考虑网络的应用现状和未来的发展趋势,在满足当前用户需求的情况下,要兼顾到现有的成熟技术和标准是否能够与未来的先进技术和标准完美结合,即保障网络的发展具有可持续性,其中包括网络扩容的可持续性、网络更新换代时网络基础设施的兼容性、网络技术的可持续性。

4.用户偏好演变。最能体现网络用户偏好演变的是网络终端产品的演变过程,其中最具有代表性的是手机的演变过程,主要表现在手机功能上的变化。2G网络时代,手机的主要功能是提供语音通话和收发信息,操作简单;3G网络时代,手机的功能不仅包括2G时代手机的功能,同时还集照相、摄像、视频通话等功能于一体,人们可以利用手机快速浏览网页、看网络视频、进行网络视频通话等;4G时代人们的通信工具已经不再局限于使用手机,越来越多的可穿戴智能设备不断被投入市场,最具有代表性的是三星公司生产的智能手表Gear,其不仅具有邮件收发功能,还有摄像和拍照等功能。

(二)网络协调建设的基本原则

1.短期效益与长期效益兼顾原则。目前2G网络用户数量最多,是运营商收入的主要来源,但是2G网络的传输速率低、业务提供能力弱、数据传输质量差等因素,使2G网络不能够满足今后人们对网络的要求,最终会退出历史舞台;3G网络的数据传输速率和传输质量可以满足大多数用户的需求,但是未来网络业务要求网络具有高的传输速率和传输质量,这就需要发展4G网络以满足网络业务发展的要求。因此,应发展2G、3G以获得短期利益,同时需兼顾到企业未来4G发展,以获得长期效益。

2.响应并引领用户需求的变化原则。网络用户的多样化,使得网络用户的需求往往是多方面的,

这就需要企业去分析和引导。可以通过向用户提问、倾听用户谈话等方法来了解用户的不同需求,然后采取相应的措施,以满足不同用户的不同需求,并制定相应的策略来引导用户。

3.保持持续的竞争优势原则。持续竞争优势具有两大突出特征:一是动态性,因为竞争优势都是有条件的,所以企业只有通过不断的自我更新、自我超越创造满足竞争优势的条件,才能实现和保持可持续的竞争优势;二是连续性,长期的可持续竞争优势是由一系列短期的竞争优势积累而成,这些短期的竞争优势可能是一些小的、或者是单独看来并不重要的竞争优势。

(三)系统变量的设置

本文变量包括目标变量、控制变量、中介传动变量和其他辅助变量等四大类型,其中2G、3G、4G网络的中介传动变量类同,仅以2G网络为例进行阐述,各类变量的细分及其物理含义如表1所示。

(四)模型的基本假定

假定1:模型中只存在三种网络,不会随着仿真运行时间的延长而出现更高级别的网络,即未来一段时间内不会有更高层级的网络投入运营。

假定2:网络投资决策仅有财务导向、竞争导向和战略导向可供选择,并且只能选择其中的一种导向作为主要投资导向。

假定3:通过对模型中某省历年人口数据进行分析,发现人口增长速度极其缓慢,故假定未来几年内人口保持不变。

(五)实证演算的数据来源

本文选择“中国移动”Y省分公司作为模拟对象,模型中“某地区人口总量”来源于Y省卫生和计划生育委员会的人口统计信息。2G网络用户数量、3G网络用户数量和4G网络用户数量的初

始值来源于2013年《中国通信统计年鉴》。

三、系统动力学模型构建

基于变量设置及研究假定,构建三代移动通信网络协调建设的系统动力学模型(见图1)。

图1三代移动通信网络协调建设的系统动力学模型

为了便于模型运行,对变量之间的关系式以及变量初始值作如下规定:

1.模型运行起止时间设定为2013年至2018年;

2.地区人口数量为Y省2013年人口数量;

3.2G、3G、4G用户数量的初始值为2013年年底的实际用户数;

4.竞争导向、战略导向、财务导向的取值范围为[0,1];

5.引导偏好乘子、培训技能乘子、入网优惠乘子的取值范围为[0,1];

6.2G、3G、4G用户年新增入网率主要受网络相对规模、运营商的不同导向、入网优惠乘子、引导偏好乘子、培训技能乘子的影响。以2G用户年新增入网率为例,其算式为

2G用户年新增入网率=2G网络相对规模*EXP((财务导向*5+竞争导向*2+

战略导向*3)/5)*EXP(入网优惠乘子+培训技能乘子+引导偏好乘子)*0.5

7.2G、3G、4G用户年迁出率主要受网络相对规模的影响。以2G网络为例,其算式为

2G用户年迁出率=EXP(2G网络相对规模-1)

8.2G、3G、4G用户年增量。该指标主要受当地人口数量、用户总量和用户迁出率的影响。以2G网络为例,其算式为

2G用户年增量=SMOOTH(INTEGER(2G用户年新增入网率*

某地区人口总量*8.1e-005-2G用户总量*2G用户年迁出率), 2)

9.2G、3G、4G用户总量。某代网络自模型运行开始到某年本代网络所有用户的累积量。以2G网络用户为例,其算式为

2G用户总量=INTEG(2G用户年增量,1300)

10.2G、3G、4G年新增网络规模。当某代网络用户的数量增加到一定程度、现有网络容量已经不能够满足所需求容量时,则需要扩大网络规模。以2G网络为例,其算式为

2G年新增网络规模=IF THEN ELSE(2G用户年增量

11.2G、3G、4G年新增投资额。其分为两个部分:一部分是在用户没有新增的情况下,现有网络运营和维护所需要的投资;一部分是当网络用户增加到一定规模时需要对网络容量进行扩大而进行的投资。以2G网络为例,其算式为

2G年新增投资额=SMOOTH(IF THEN ELSE(2G年新增网络规模

12.年总投资额。2G、3G、4G三代移动通信网络年投资额之和,具体算式为

年总投资额=2G年新增投资额+3G年新增投资额+4G年新增投资额

13.2G、3G、4G年新增投资占比。某代网络年新增的投资额占2G、3G、4G三代网络年总投资额的比例。以2G网络为例,其算式为

2G年新增投资占比=2G年新增投资额/年总投资额

四、系统仿真

(一)同一导向下三代移动通信网络的投资结构仿真

通过改变不同导向取值的大小,确定某种导向为主要投资导向,对模型进行仿真分析。其中财务导向下定义财务导向的取值为0.5,竞争导向的取值为0.2,战略导向的取值为0.2;竞争导向下定义财务导向的取值为0.2,竞争导向的取值为0.5,战略导向的取值为0.2;战略导向下定义财务导向的取值为0.2,竞争导向的取值为0.2,战略导向的取值为0.5。对三种导向下的模型进行仿真,得到仿真结果如图2所示。

由图2(a)仿真图形可知,财务导向下2G网络年新增投资占比最大,虽然呈持续下降趋势,但是在2016年之前仍大于0.25,截至2018年处于较低的水平;3G网络年新增投资占比在2015年后开始出现大幅度下降,并于2018年同2G网络年新增投资占比一样处于较低水平;4G网络年新增投资占比呈现出持续上升的趋势,在2015年之后投资超过3G网络年新增投资,紧接着又超过2G网络年新增投资,之后投资占比继续提高,在2018年超过0.75,最终成为投资建设的主要对象。

由图2(b)仿真图形可知,竞争导向下2G网络年新增投资占比呈现持续下降的趋势,并一直低于3G网络年新增投资占比,2018年开始保持较低的水平;3G网络年新增投资占比整体上呈下降趋势,在2015年之前大于4G网络年新增投资,2018年趋向于较2G网络年新增投资占比略高的较低水平;4G网络年新增投资占比在未来的年份里呈现持续上升的趋势,在2015年超过3G网络投资,到2017年超过0.75。

由图2(c)仿真图形可知,战略导向下2G网络年新增投资占比呈现持续的下降趋势,并始终处于最低水平,在2017年之后保持很低的水平;3G网络年新增投资占比整体上呈下降趋势,但一直高于2G网络的年新增投资占比,2018年开始保持很低的水平。4G网络的投资占比在未来的年份里呈现出持续上升的趋势,并始终高于2G、3G网络年新增投资,2015年超过0.50,2017年高达0.80。

综合图2,可以看出三种导向下4G网络年新增投资占比均会逐年增加,最终达到很高水平,这意味着4G网络将成为未来的主导网络;2G、3G网络年新增投资占比均逐年降低,并在2017年之后处于低水平,表明2G、3G网络将逐渐退出历史舞台。

(二)同一代移动通信网络在不同导向下的投资结构仿真

对图2进行重组,得到同一种网络在三种不同导向下的仿真图(见图3)。

由图3(a)仿真图形可知,三种导向下2G网络的投资占比最终会趋向于较低水平,这意味着2G网络在未来5年内将逐渐退出历史的舞台。但在不同的导向下,2G网络年新增投资占比存在略微差别。财务导向下2G网络年新增投资占比明显高于其他两种导向下的年新增投资占比,战略导向下2G网络年新增投资占比最低,竞争导向下2G网络年新增投资占比居于前两者之间。

由图3(b)仿真图形可知,在不同导向下3G网络年新增投资占比的趋势基本相同,均是整体呈现下降趋势。区别在于2016年之前3G网络年新增投资占比在竞争导向下明显高于另外两种导向,并且高于0.25;在战略导向下3G网络年新增投资占比处于三种导向下的最低水平。

由图3(c)仿真图形可知,在不同导向下4G网络年新增投资占比的趋势基本相同,均是呈现逐年增加的趋势。不同的是,在同一年份上不同导向下投资占比的幅度有所差异,其中战略导向下4G网络年新增投资占比最高,最低的是财务导向下4G网络年新增投资占比。

综合图3,可以看出2G网络在财务导向下投资占比明显高于竞争导向和战略导向下的投资占比,3G网络在竞争导向下的投资占比高于财务导向和战略导向下的投资占比,4G网络在战略导向下的投资占比远高于财务导向和竞争导向下的投资占比。

(三)战略导向下政策乘子对4G网络投资结构的影响

首先,调整导向参数,使模型处于战略导向;之后,保持3个乘子中其中2个乘子大小不变,调整另外的一个乘子大小,观察乘子改变前后4G网络年新增投资占比变化情况。仿真结果如图4所示。

图4中,1为战略导向下各个政策乘子均为0.2时的曲线;2为战略导向下仅把引导偏好乘子调制为0.5时的曲线;3为战略导向下仅把培训技能乘子调制为0.5时的曲线;4为战略导向下仅把入网优惠乘子调制为0.5时的曲线。

由图4可知,当三种政策乘子由0.2增加为0.5,4G网络年新增投资占比均会升高。不同的是,不同政策乘子的改变所产生的影响程度不同,

其影响程度大小为:入网优惠乘子>引导偏好乘子>培训技能乘子。

五、结论与启示

针对三代移动通信网络对投资计划和企业资源的争夺与矛盾,本文构建了网络协调建设的系统动力学模型。通过系统仿真,展示了财务导向、竞争导向和战略导向下,三代移动通信网络的投资结构及其动态演变。从整体趋势上看,未来五年,4G网络的投资占比会逐渐上升,而2G和3G网络的投资占比会逐渐下降;但在当前,财务导向下将提升2G网络的投资占比,竞争导向将提升3G网络的投资占比,而战略导向将提升4G网络的投资占比。

入网优惠、引导偏好、培训技能等政策乘子的改变,会影响三代网络的投资占比。运营商可以根据自己的导向偏好,运用政策乘子进行投资比例的调节,确定特定时期需要重点投资的网络类型。

从长远来看,选择战略导向加强4G网络建设将是运营商的合理选择。为了引导2G、3G网络用户向4G网络迁移,运营商可以制定相关的转网促进政策,比如,对新入网的4G用户赠送免费流量,促进潜在用户积极入网;组织4G网络体验活动,使用户真切感受4G所带来的高速流畅等。

参考文献:

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[9]朱东照.3G网络建设投资的分析研究[J].移动通信,2006(4):98102.

第3篇

关键词: 配电自动化  配电管理系统  环网配电  供电可靠性

1 配电自动化简介

配电自动化指:利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术与电力设备相结合,将配电网在正常及事故情况下的监测、保护、控制、计量和供电部门的工作管理有机地融合在一起,改进供电质量,与用户建立更密切更负责的关系,以合理的价格满足用户要求的多样性,力求供电经济性最好,企业管理更为有效。

配电自动化是一个庞大复杂的、综合性很高的系统性工程,包含电力企业中与配电系统有关的全部功能数据流和控制。从保证对用户的供电质量,提高服务水平,减少运行费用的观点来看,配电自动化是一个统一的整体。

配电自动化包含以下几个方面:

馈线自动化。馈线自动化完成馈电线路的监测、控制、故障诊断、故障隔离和网络重构。其主要功能有:运行状态监测、远方控制和就地自主控制、故障区隔离、负荷转移及恢复供电、无功补偿和调压等。

变电站自动化。变电站自动化指应用自动控制技术和信息处理与传输技术,通过计算机硬软件系统或自动装置代替人工对变电站进行监控、测量和运行操作的一种自动化系统。变电站自动化以信号数字化和计算机通信技术为标志,进入传统的变电站二次设备领域,使变电站运行和监控发生了巨大的变化,取得显著的效益。

变电站自动化的基本功能有:数据采集、数据计算和处理、越限和状态监视、开关操作控制和闭锁、与继电保护交换信息、自动控制的协调和配合、与变电站其他自动化装置交换信息和与调度控制中心或集控中心通信等项功能。

配电自动化及管理系统是利用现代电子技术、通信技术、计算机及网络技术,将配电网实时信息、离线信息、用户信息、电网结构参数、地理信息进行集成,构成完整的自动化管理系统,实现配电系统正常运行及事故情况下的监测、保护、控制和配电管理。它是实时的配电自动化与配电管理系统集成为一体的系统。

2 配电自动化及管理系统

2.1 配电自动化及管理系统的等级划分及结构 根据配电网规模、地理分布及电网结构,分为特大型、大中型和中小型系统。主要由主站系统、子站系统、远方终端、通信系统组成。

2.2 配电自动化及管理系统的主要功能

2.2.1 配电自动化及管理系统的主站 配电自动化及管理系统主站是整个配电自动化及管理系统的监控、管理中心。其主要功能有实时功能和管理功能:实时功能:数据采集、数据传输、数据处理、控制功能、事件报告、人机联系、系统维护、故障处理等。

管理功能:指标管理、地理信息系统(GIS)、运行管理、设备管理(FM)、辅助设计(AM)、辅助工程管理、应用软件等。

2.2.2 配电自动化及管理系统的中心站 在特大城市的配电自动化及管理系统中可设中心站,是下属主站经加工处理后的信息汇集、管理中心。主要负责全局重要信息的监视与管理,特大城市电力部门可根据各自实际情况,确定本局配电自动化及管理系统中是否设置中心站。

2.2.3 配电自动化及管理系统子站(或称配电自动化系统中压监控单元)

配电自动化及管理系统子站是为分布主站功能、优化信息传输、清晰系统结构层次、方便通信系统组网而设置的中间层,实现所辖范围内的信息汇集、处理以及故障处理、通信监视等功能。具体功能有:数据采集、控制功能、数据传输、维护功能、故障处理、通信监视等。

2.2.4 配电自动化及管理系统远方终端 配电自动化及管理系统远方终端是用于中低压电网的各种远方监测、控制单元的总称,它包括配电柱上开关监控终端FTU(Feeder Terminal Unit)、配电变压器监测终端TTU(Transformer Terminal Unit)、开闭所、公用及用户配电所的监控终端DTU(Distribu-tion Terminal Unit)等。具体功能有:数据采集、控制功能、数据传输、维护功能、当地功能等。

3 电力自动化管理系统

3.1 规划和建设好配电网架 规划和建设好配电网架,是实现配电自动化及管理系统的基本条件。常用的配网接线有树状、放射状、网状、环网状等形式,其中环网接线是配网最常用的一种形式。将配电网环网化,并将10kV馈线进行适当合理的分段;保证在事故情况下,110kV变电容量、10kV主干线和10kV馈线有足够的转移负荷的能力。

3.2 加强领导,统筹安排,分步实施 配电自动化及管理系统的开发和应用,是从传统的管理方式向现代化管理方式的飞跃,其涵盖的内容十分广泛,涉及部门诸多,为此,必须加强领导,统一规划,因地制宜,分步实施,以实现最佳的投入产出比。

3.3 解决好实时系统与管理系统的一体化问题 由于配电自动化(DA)涉及的一次设备成本较大,目前一般仅限于重要区域的配网使用,而AM/FM/GIS则可在全部配网使用。若使用一体化可通过AM/FM/GIS系统在一定程度上弥补DA在这方面的不足,故配电自动化及管理系统的实时SCADA和AM/FM/GIS的一体化颇为重要。所谓一体化,就是指GIS作为计算机数据处理系统平台的一个组成部分,整个系统的实时性和数据(包括图形数据)的一致性得以保证,使得SCADA和AM/FM/GIS通过一个图形用户界面(GUI)集成在一起,从而提高系统的效率和效益。

3.4 配置合理的通信通道 通信系统信道的选用,应根据通信规划、现有通信条件和配电自动化及管理系统的需求,按分层配置、资源共享的原则予以确定。信道种类有光纤、微波、无线、载波、有线。主干线推荐使用高中速信道,试点项目建议使用光纤。

3.5 选择可靠的一次设备 对一次开关设备除满足相应标准外,还应满足配电自动化及管理系统的要求。

4 小结

配电自动化及管理系统具有实时性好、自动化水平高、管理功能强之特点,能提高供电可靠性和电能质量、改善对用户的服务,具有显著的经济优越性和良好的社会综合效益。配电自动化及管理系统的建设是一项系统工程,所以要在按照城网建设规划的前提下,因地制宜,积极采用、合理选用、推广应用配电自动化及管理系统。

参考文献

第4篇

关键词:组织结构,代码替换,存储过程

 

“组织结构在管理信息系统中起着重要的作用,它是信息决策、任务执行和监督管理等重要活动的载体,揭示了组织单位人员管理的层次,反映了人与工作、决策、责权之间的联系。”组织结构对于一个组织单位中如何完成业务流程的建模和提高管理、生产效率是至关重要的,任何一个用户脱离组织结构执行业务是没有意义的。硕士论文,代码替换。

我公司于2006年7月投入使用了与启明星铝业信息中心联合开发的信息管理系统。经过几年的使用,运行效果良好。由于2008年年底与中电投宁夏能源公司重组,造成了组织结构的变动。集团公司本部的职能部门变成了集团公司下属股份公司的职能部门,集团公司本部新设立了10个职能部门,又增加了煤化工等二级公司,我信息中心由原股份公司职能部门变成集团公司二级分公司。硕士论文,代码替换。如何将原有的组织结构更换为重组后的组织结构,成为中心的一项重要任务。

经过软件开发人员的反复论证,一致认为在现有的组织机构上更改对信息系统的影响最小。目前的信息系统大部分的业务数据都集中在股份公司这一块,所以尽量保持这部分的组织结构数据变动最小是关键。经讨论决定,备份数据库后对信息系统组织结构进行如下变动:

1.在当前组织结构上增加的部门机构。硕士论文,代码替换。

2.建立新旧组织机构代码转换表。硕士论文,代码替换。硕士论文,代码替换。

3.停用原集团公司本部职能部门和其他调整过的部门,使用新部门代码。

4.调整新的领导类型表。

5.将数据库中的与组织结构代码相关的表进行新部门代码替换。

6.将旧组织结构中的人员调整到新组织结构中。

7.搭建旧信息系统,方便停用的部门查询历史数据。

方案确定后,开始进行前期准备工作。新组织结构的调整和新旧组织结构代码转换表在测试环境中完成,对数据库中与组织结构代码相关的表进行了一一核实,并完成了更新SQL语句的编写工作。前期准备工作完成后,发通告告知信息系统使用人员系统停用的具体时间段,然后在该时间段进行信息系统组织结构切换。经过4个小时,顺利的将新组织结构融入到系统中,使用至今没有异常情况。

这次信息系统组织结构的切换是比较成功的,没有出现预想中可能出现的问题,业务工作一切正常。事前分析了数据库中各个业务表的使用情况,所以做到了最小的调整范围,只改动了领导类型表,组织结构表,电子公告表等部分数据。

这个案例根据实际情况进行了分析、调整,并没有对数据库里的组织代码伤筋动骨。假设我们对数据库里所有表的组织结构都要修改,或者其他比如物料编码、项目编码等字段进行新旧替换,必须要对数据库里所有存在这些字段的表进行代码替换。硕士论文,代码替换。这种替换工作量的大小取决于在设计数据库时对这些特定字段的字段名和编码规则的规范程度。

如果这些特定字段的字段名在数据表的字段名里明确表示或者有明确性关键字,例如组织结构字段的字段名里有唯一关键字为zzjg,我们可以用存储过程来完成对数据库中包含“zzjg”的字段遍历,即完成对数据库中组织结构字段的新旧替换。首先,找出当前数据库的所有用户表名,SQL语句为:

CREATE PROCEDURE dbo.xgzzzd

@关键字 as varchar(50)

AS

declare @表名 varchar(40)

declare @字段名nvarchar(50)

declare@js nvarchar(250)

DECLARE bmz CURSOR FOR

select name from sysobjects where xtype= 'u'

open bmz

Fetch NEXT FROM bmz into @表名

while (@@fetch_status=0)

begin

然后再根据遍历出来的表名找字段,SQL语句为:

DECLARE bmd CURSOR FOR

select a.name from syscolumns ainner join sysobjects b on a.id=b.id where b.name=@表名

open bmd

Fetch NEXT FROM bmd into @字段名

while (@@fetch_status=0)

begin

再判定字段是否为组织结构字段,如果是,进行新旧代码替换,SQL语句如下:

if(@字段名 like 'zzjg%')

begin

set @js ='update '+@表名+' set '+@字段名+'=b.替换代码 from '+@表名+'a inner join 组织结构替换表 b on a.'+ @字段名+'=b.旧组织代码 where '+@字段名+' = '+@关键字

exec sp_executesql@js

end

Fetch NEXT FROM bmd into @字段名

end

close bmd

deallocate bmd

Fetch NEXT FROM bmz into @表名

end

close bmz

deallocate bmz

Go

上述存储过程实现了对数据库中组织结构字段的遍历和替换,前提是组织结构字段名必须有明确性标识。我们也可以通过寻找其他规律判定字段是否是组织结构字段,但规范性的字段名肯定要比其他判定条件节省效率,这就要求我们在设计数据库中的表时对字段有规范性的约束,例如字段名、字段类型、编码规则等,通过这些约束确定该字段在数据库中的明确性标识,避免与其他字段名混淆。

我公司的信息系统数据库中各表的组织结构字段名并不规范,所以用上面的存储过程是不行的,可以用判定字段类型和编码等方式来确定是否为组织结构字段。

由此得出,数据库中设计中,表和字段设计的规范性和标准性是非常必要的,这样对以后可能发生数据替换操作非常有利,即节省时间,又节省工作量,完全不用担心认为的操作失误。

参考文献:

1.《现代组织工作流管理系统体系结构设计》,2009-11-19,club.ev123.com/doc/41140_1.html

2.SQLServer联机丛书。

第5篇

摘要:当今时代急剧变化的外部环境对企业的绩效管理水平提出了新的要求,传统的绩效管理方法已经不能满足企业的需要。平衡计分卡作为一种重要的战略绩效管理方法,一经提出就受到了广泛的关注和应用,但是平衡计分卡自身也存在动态复杂性不足等理论缺陷。在分析平衡计分卡和系统动力学两者关系的基础上,给出两者相结合的实施步骤,为战略绩效管理提供决策支持。

关键词:平衡计分卡;系统动力学;绩效管理;动态复杂性

平衡计分卡作为一种重要的战略绩效管理工具,它引进了三个方面的非财务评价指标,弥补了传统绩效评价偏重财务指标的不足,并站在战略的角度,抓住企业成功的关键要素,成为企业制定战略、实施战略、进行绩效评价的有力工具。但是,平衡计分卡四个层面之间是简单的线性因果关系,而企业经营活动是一个动态复杂的过程,各策略目标之间具有非线性、因果反馈、时间延迟的特性,而这些特性正是平衡计分卡所缺少的。由于平衡计分卡没有考虑到企业的动态复杂性,一些企业在引进平衡计分卡后并没有达到预期的实施效果。因此平衡计分卡的动态性不足问题亟需改进以促进其实施效果。

平衡计分卡若要有效地将战略展开成各维度,甚至每个员工的目标与指标,关键在于必须理清这些指标间的因果关系。在实际操作中,平衡计分卡只提供了架构,却无建立因果关系的方法。其次,平衡计分卡也未考虑因果关系中的时间延迟,而这些缺陷正是系统动力学的长处所在。事实上,平衡计分卡的创始人Kaplan和Norton也早已认识到平衡计分卡这方面的不足,尤其在有因果反馈的动态复杂情况时,他们也建议采用系统动力学的方法来弥补这些不足。

由于系统动力学有助于理清复杂系统的因果关系,将它与平衡计分卡结合,可辅助平衡计分卡指标之间因果关系的建立,促进平衡计分卡的有效实施。本文首先分析了平衡计分卡的动态不足性和系统动力学的有点,在回顾系统动力学和平衡计分卡两者相结合的相关研究的基础上,分析了两者间的共性和互补性。在此基础上,给出系统动力学和平衡计分卡相结合的结构框架图和具体实施步骤,为平衡计分卡的更加有效的实施提供借鉴。

一、平衡计分卡和系统动力学相结合的研究

根据Lewy和Dumee对荷兰公司进行的调查,发现约70%实施平衡计分卡的组织都没有达到预期的目标[1]。有关学者针对平衡计分卡因果关系、时间延迟和非线性等动态复杂性不足问题开始探讨其改进方法,其中以基于系统思考的系统动力学和平衡计分卡相结合的研究居多。Ahn认为平衡计分卡只提供一个架构并没有给出策略目标间的因果关系的建立方法,而且策略目标的选取和各指标的目标值的得出也没有理论依据。就管理控制的角度而言,平衡计分卡只能算是诊断式控制系统,而非交互式控制系统[2]。

Norrtklit认为存在于平衡计分卡各层面间的因果关系已经超越了单向因果关系,甚至是双向非线性的复杂关系,然而这种复杂因果关系却无法在平衡计分卡中表现出来[3]。Wolstenholme以反馈回路的角度来定位平衡计分卡,将平衡计分卡放入目标与执行过程当中,形成完整的调节回路,形成一个不断反馈修正的循环。针对平衡计分卡注重静态绩效衡量,忽略了对策略执行结果的动态监测问题,提出利用系统动力学的反馈控制的优点来增强平衡计分卡的动态性[4]。Schoenebron认为Kaplan和Norton所提出的平衡计分卡只是以部分因素之间的简单因果关系为基础,其常常因为动态复杂性而导致企业推行平衡计分卡的失败,应当运用系统动力学的因果反馈加以控制[5]。

Atkinson认为,随着市场的变化和外部环境竞争加剧,战略和目标本身也在随着企业经营环境变化而不断变化,对于相对缺乏弹性的平衡计分卡需要改进[6]。Malmi通过在芬兰的实证研究发现,多数使用平衡计分卡的企业对于四个层面以及单个层面的指标之间的因果关系并不明确[7]。Akkermans和Oorschot回顾过去的相关文献,归纳出平衡计分卡在绩效评价方面的优点,并重点评述了由于其在因果关系、时间延迟及反馈机制方面的不足。他们认为这些不足常常造成决策者的错误判断和决策,并提出可以采用系统动力学来弥补其不足在此基础上提出一种平衡计分卡与系统动力学结合的两阶段建模步骤,即先进行定性的因果关系图形描述,然后进行定量仿真。通过对荷兰一家保险公司的应用研究,提出了直观看起来是相互矛盾的目标实际上是相互促进的。系统动力学模型的分析也证明:与事先的管理直觉相反,绩效可能必须先降低然后在将来才能产生更明显的改善[8]。以上研究都论证了平衡计分卡与系统动力学相结合的必要性,认为两者的结合弥补了平衡计分卡本身的动态复杂性不足。Sterman等人针对仿真设备公司因实施平衡计分卡式的绩效制度与TQM的改善活动所引发的副作用,以系统动力学方法进行诊断。结果发现由于平衡计分卡制度中因果关系的动态复杂,导致当个别绩效指标改善后,整体状况却变得糟糕。虽然该研究主要并非以系统动力学作为平衡计分卡设计后的评估,不过可由此显示系统动力学确实可用于平衡计分卡设计的改进[9]。以Linard为首的研究团队集合了学术界与顾问界的人力,针对澳洲公部门的绩效管理发展了一套结合系统动力学与平衡计分卡的整体式方法。由于系统动力学模式中的变量与平衡计分卡中的指标一致,因此可降低导入后使用与维护的成本。该方法的进行过程乃是系统动力学与平衡计分卡同时并进。先将系统思考与平衡计分卡的概念介绍给设计团队,而后以共同参与的方式,由外部顾问提供方法与工具,协助设计团队发掘关键绩效指针,并建构系统动力学模式。此外,为了让关键绩效指针的选择以及指针间的因果关系辨认过程更为理性严谨,他们以阶层式聚类分析法作为辅助工具,最后通过系统动力学模式加以验证[10]。

Todd与Palmer发展了一套方法,应用于纽西兰的某地区政府。该方法将设计过程分为三阶段,每一阶段都由顾问引领组织中负责设计的人员共同参与完成。第一阶段将组织现状与所处的相关环境与脉络以图像的方式表达出来;第二阶段则导入平衡计分卡与系统思考的概念,找出关键绩效指标以及关键成功回路;第三阶段建立系统动力学模式,以进一步设计并检验平衡计分卡设计的蓝图[11]。

以上研究都以实证的方式论证了平衡计分卡与系统动力学相结合的可行性和必要性,两者的结合弥补了平衡计分卡本身的不足,增加了平衡计分卡的动态性,并为相关行业实施平衡计分卡提供了更加富有意义的借鉴,但是均为深入分析两者的关系,具体给出两者相结合的理

论框架和具体步骤。

二、平衡计分卡的理论缺陷分析

平衡计分卡在实施的过程中出现了一些困难和问题。首先,由于平衡计分卡无法对战略目标和绩效指标间的关系进行动态的模拟和分析;其次,平衡计分卡的单向因果关系无法衡量现实中存在因果反馈和非线性关系的复杂企业经营活动;第三,平衡计分卡在将战略目标转化为行动目标时,没有考虑到组织的动态复杂因果关系,最终导致组织中部门利益冲突;第四,对于战略的动态演化无法描述,忽略时间延迟的问题同样会使战略的制定失去焦点。这些问题的出现根源于平衡计分卡在理论上的缺陷。

1.忽略时间延迟性。时间延迟的存在使得行动的结果只能以渐进的方式产生,如果未被察觉或充分了解,就容易造成企业改善结果的行动矫枉过正或者不及。事实上,决策者在实施策略时存在时间延迟的问题,当管理者改善平衡计分卡中领先指标时,需要同时考虑落后指标的时间延迟现象。然而平衡计分卡比较重视策略制定和绩效评价,对于因果关系中因与果之间的时间延迟问题,平衡计分卡没有合适的解决办法。

2.平衡计分卡的静态性。平衡计分卡的核心偏重于静态某一点的效果,缺乏实施动态变化情形的描述。平衡计分卡虽然引入了非财务的绩效驱动因素,强调以战略的眼光来评价组织的行为绩效,但是它只是对当今状况的静态性评价,并没有指出引入了这些非财务的绩效驱动因素后组织绩效将来的发展状况。因此,这种静态的评价只能给决策者一个现在状况的直观反映,不能够对未来的发展做出趋势性的预测。

3.单向因果关系。平衡计分卡不能有效地反映系统内部因果关系的完整性。平衡计分卡的单向因果关系无法衡量现实中存在因果反馈和非线性关系的复杂企业经营活动。平衡计分卡中单向因果关系反映的只是动态性复杂现象的其中一面,某个结果可能是由很多原因造成的,可能只包含了部分原因而将其真正原因或主要原因遗漏,容易造成对现象片面、短视的理解。

4.因果关系的非线性。平衡计分卡将战略目标展开至行动目标时,缺乏考虑组织的动态复杂因果关系,以简单的线性方式展开目标,最终会导致组织中各部门之间的利益冲突。非线性因果关系,指两个变量之间的函数关系不是直线关系,而是一条曲线关系。多数情况下系统内部因素之间多为非线性关系,对于处理此类问题平衡计分卡还缺乏合适的解决方法。

三、平衡计分卡和系统动力学之间的关系分析

平衡计分卡及策略地图表达的是线性因果关系,然而企业经营活动是一个动态复杂的过程,各策略目标之间具有非线性、因果反馈和时间延迟的特征,而这些特征正是平衡计分卡和策略地图所缺少的。平衡计分卡与系统动力学之间既有共性又有互补性,他们之间的结合才具有可能性和必要性。

(一)两者间的共性分析

在企业战略目标实现的过程中,平衡计分卡与系统动力学并不是完全独立的两个部分,两者的共性为动态平衡计分卡思想提供了必要的前提基础。

1.系统思考与系统分析。平衡计分卡强调四个维度,从财务与非财务指标方面全面衡量企业绩效,这正是系统思维的体现,而要求对企业战略与目标的层分结构正是系统分析的运用。系统动力学以系统为研究对象,重点关注系统的反馈动态性复杂分析,必然以系统思维统观全局,以系统分析为其建模的基本手段。二者的指导思想与分析手段的一致,是相互融合的基础。

2.策略地图与系统流图。策略地图是组织战略交流和战略实施的描述,它提供了一个描述战略的统一方法,可以更好地建立和管理战略目标和各项指标。策略地图是平衡计分卡构建与实施的中间环节,也是平衡计分卡维度与指标因果关系的集中体现。因此,如何建构策略地图十分关键。系统动力学模型图是系统动力学建模的基础,也是系统分析的基本成果。策略地图与系统流图都是因果关系的集中体现,因此可利用系统动力学的系统流图建模方法来实现策略地图的建构,并转换成系统动力学模型图,进一步进行仿真模拟。

(二)两者间的互补性分析

平衡计分卡的简单因果关系以及没有考虑到时间延迟等缺陷导致其实施效果不如预期,而系统动力学长于处理复杂系统。两者的结合可有效地弥补平衡计分卡所欠缺的动态复杂性不足,增强平衡计分卡实施的动态性。

1.简单因果与复杂因果反馈。平衡计分卡指标的因果关系链把各种因素结合起来描述了企业组织战略,描绘出取得战略成功的特定路径,并描述如何从指标的结合中衍生出价值创造。平衡计分卡将策略目标展开至执行目标时,缺乏考虑组织的动态复杂因果关系,以简单的线性方式展开目标,最终导致部门利益冲突。平衡计分卡四个策略层面之间的互动关系并不是单向的因果关系,而是双向的交互影响关系。系统动力学的因果反馈是指变量间的因果关系并非单向的而是双向的,变量本身既是因又是果。系统动力学擅长处理复杂因果反馈关系的问题,它将因果反馈关系分成正反馈和负反馈,进而能够定量地解释系统的行为。

2.静态性与动态性。平衡计分卡四个层面的目标和指标之间的因果关系称为静态机制。平衡计分卡所强调的核心偏重于静态某一点的效果而较缺乏对企业实施策略与绩效评价的基于时间的动态变化情况的关注。系统动力学模型采用双向、动态且具有正负相关的因果反馈环,取代了平衡计分卡单向静态的因果关系。系统动力学的系统思考的哲学理念与方法为平衡计分卡提供了解决动态复杂性的思路。平衡计分卡中战略目标、指标与行动之间的因果关系所产生的动态性复杂常造成决策者关注短期而忽略长期,进而造成管理者制定不合理的策略和资源分配方案。通过利用系统动力学来理清企业所处的复杂系统,可以帮助企业找到驱动企业长期绩效增长的关键因素和领先指标,有助于决策者在制定决策时能够系统地考虑各因素做出科学合理的资源分配,促进企业的长期可持续发展。

四、平衡计分卡和系统动力学相结合的步骤

基于平衡计分卡和系统动力学两者之间的共性和互补性分析,在整理分析两者相结合的研究基础之上,给出两者相结合的步骤,为平衡计分卡的更加有效地实施提供借鉴。利用系统动力学方法来解决平衡计分卡因果关系中的反馈性、时间延迟和非线性关系等问题,帮助企业以策略地图及平衡计分卡搭配系统动力学方法建立一个简单易操作的动态战略绩效管理程序和方法,其具体实施步骤可以分为五个步骤具体如下:

1.确定组织的战略目标。系统详细地了解高新技术企业内外部环境,通过SWOT分析等战略分析方法分析讨论,确定组织存在的使命、价值观、愿景以及战略目标。(1)使命说明。企业存在的目的是什么?(2)澄清价值观。我们所重视的是什么?(3)定立愿景。我的想被怎么样看待?(4)确定战略目标。

2.制定各层面的目标并描绘策略地图。依据策略方向规划并描述策略目标,依其财务、顾客、内部流程、学习与成长等四个层面的目标项目,以及它们之间的因果关系,描述创造价值的策略架构。财务绩效是一个落后指标,是组织成败的终极定义。针对目标顾客能获得成功,将是改善财务绩效的首要因素。内部流程的绩效,主要在为顾客创造其价值主张。学习与成长的目标中,无形资产是持续性价值创造的终极来源。

3.建立因果关系图。通过问卷调查理清各个层面衡量指标之间的因果关系,绘出指标之间的因果关系图。通过问卷调查收集专家以及企业管理人员对于各指标之间关系的描述,运用图示的方式找出主要指标和次要指标,在实际的应用中可以理清组织各层面指标间的相互关系。

4.建立系统动力学模型图并检验修正。依据因果关系图各个指标之间的因果关系,使用建模工具进一步定义出各个变量之间定量化的数量关系,建立系统动力学模型图。对系统动力学流图进行有效性检验,针对建立的模型向有关人员咨询,以检查其是否符合实际情况,不断地修正模型设计,以符合真实情况。

5.策略仿真与选择。首先,仿真分析包括对企业内外部环境的变化以及拟采用的策略进行动态仿真。一方面,可以将环境的变化对观测指标的影响趋势清晰地在时间轴上描述出来;另一方面,也可以针对环境的变化给出相应的策略,并仿真分析各个策略的实施效果进行比较,从而可以判断出策略执行结果的优劣可作为策略调整与政策规划的参考,为企业的绩效管理提供决策支持。其次,利用系统动力学的仿真模型,可以寻找系统中的领先指标。可以找出变量变化的先后顺序,进而得出那一些是领先指标,那一些是落后指标。系统动力学方法建模测试后,可进行策略目标行动规划的策略调整与政策设计,而在副作用因果关系分析时,可找出相关的绩效指标进行模拟与管理。

五、应用研究

H企业通过调查研究发现企业部门间各自为政,横向相互冲突等现象比较严重,企业的战略和绩效管理相脱节,绩效评价和绩效改进不能有机地结合。同时企业也需要更好的管理工具来分析资料以提供更快、更准确的信息来加强部门间的沟通与协调。如何快速理顺内部管理,把员工的绩效都聚焦于公司的战略上、实现绩效评价和改进相结合成为企业关注的焦点。

第6篇

【关键词】热工保护;机组跳闸;系统优化

火电厂每次热工保护动作,会造成机组跳闸。因热工保护错误动作或运行人员操作不当导致机组跳闸,将会带来几十万元以上的直接经济损失。相关专业工程技术人员,需要熟悉热工保护的设计原则和规范,根据现场实际情况不断完善和优化系统;运行操作人员要尽可能熟悉系统,及时发现问题并采取正确措施,为后续的处理工作争取更多的时间。

1 热工保护系统简介

火电厂热工保护系统一般可分为主机保护和辅机保护。主机保护包括锅炉保护系统(FSSS)、汽轮机保护(ETS)和机炉电大联锁。辅机保护主要指6KV辅机设备的保护系统,锅炉侧设备主要有送/引/一次风机、空气预热器、炉水循环泵等;机侧设备主要有小汽轮机、给水泵等。

2 热工保护系统动作案例分析

2.1 凝汽器真空低跳闸

2008年12月22日晚,运行人员发现#1机组真空大幅降低,采取各种措施均无效,22时15分,凝汽器真空达到跳闸值,机组保护跳闸。当时两台真空泵运行,A循环水泵运行,此种工况下发生真空低跳闸,基本上可以判断为真空系统发生了较大的泄漏点。但机组跳闸后,经多次系统排查,均无法找到漏点。后热控人员调出了机组跳闸前1小时DCS上所有的运行操作记录,发现在真空开始下降之前,运行人员将锅炉疏水箱水位控制切到自动,调节门突然全开(当时疏水箱水位在1700mm,控制系统水位设定值为900mm)。继续对比真空值和阀门开度曲线,发现当该阀门全开后,真空逐渐下降,最终达到跳机值。随之排查锅炉疏水箱至汽机侧之间管路,发现调节阀门前临时外接了一路疏水管(供调试时锅炉吹管使用)且上面的手动阀门处于打开状态。在系统设计中,正常情况下疏水是要回流到凝汽器进行回收的,当调节阀打开后,凝汽器就与大气直接相同,真空逐渐下降至跳机值。

分析认为:锅炉吹管后,相关人员未恢复疏水系统管路至原有状态(封堵管路或关闭阀门),且运行操作人员没能及时发现真空降低与操作之间的关系,是造成本次跳机两个相关联的因素。

2.2 汽机振动大误动跳闸

2009年6月16日19时59分,#1机组负荷400MW时突然跳闸,DCS跳闸首出显示“汽轮机振动大”。检查确认属DCS热工保护误动,但无进一步可供分析的数据,只能推测为卡件质量问题。为避免再次发生保护误动,专业人员更换了I/O板,并对机组的振动保护进行优化,在原单点保护逻辑中引入一个参考点。优化后的振动保护逻辑为:“同一轴承的X向高高(跳机值)&Y方向高(报警值)”或“同一轴承的Y向高高(跳机值)&X方向高(报警值)”或“某一轴承的高高(跳机值)&相邻轴承的高(报警值)”。

2.3 TSI超速保护误动跳闸

2010年5月29日,#1机组机组启动后,在08时59分,负荷升至290MW时突发汽机TSI超速保护动作跳闸。后查明:TSI超速保护设置为“闭锁”类型,系统将处于“闭锁”状态时的卡件按“Not OK”处理。机组启动后,一块TSI超速卡件处于超速闭锁状态,专业人员未能及时发现并作复位处理,在另一块超速卡件受干扰出现“Not OK”状态时,触发TIS系统“三取二”保护跳闸条件。

后续处理措施如下:(1)根据厂家建议将回滞电压由0.5伏增加到1.2伏,以增强转速测量信号抗干扰能力;(2)将“闭锁”设置改为“非闭锁”;(3)原TSI系统采用非独立表决“三取二”后共输出两路TSI超速信号至ETS系统进行“相或”逻辑,任一TSI超速信号都会导致汽机跳闸。现增加一路TSI超速信号至ETS系统再进行“三取二”逻辑。

2.4 EH油压低跳闸

2011年6月5日,#2机组负荷600MW。22时15分,巡检人员发现汽机右侧高压调节门GV3进油管路与油动机连接处向外喷油,管路振动大。1分钟后GV3进油螺母和丝口脱开,因无法恢复管路连接,大量EH油泄漏,系统“EH油压低”保护动作触发汽机跳闸。

分析认为,该汽轮机共有4个GV调门。在顺序阀控制方式下,基本上由GV3承担着一次调频的调节任务,调节频率大。调节过程中电液伺服阀的频繁动作引起EH油系统管路振动,长期受此振动影响,GV3油动机油接头出现渗油、松脱。在本次事件中,如果能够及早退出一次调频和AGC控制,将机组稳定在某一个负荷点,将大大减缓EH油管路振动,为后续补救工作赢得时间,避免跳机。

2.5 发电机断水保护误动跳闸

2011年6月14日,#1机组负荷600MW。08时43分,空调系统冷水机组全部跳闸,08时56分,#1机组DCS来“PCU35M05有IO模件故障”报警,该柜控制的发电机定子冷却水、开式循环冷却水、闭式循环冷却水等系统画面监测参数显示异常。09时19分,#1机组发电机因断水保护动作跳闸。

分析认为:(1)基建期间,厂内通风与制冷设备在总体设计上没有统一协调,考虑不周,把关不严,存在较大缺陷;(2)事发当天室外空气湿度非常大,在冷水机组跳闸后又没有关闭空调风机的情况下,大量湿空气通过新风管道被送入电子间,致使室内湿度迅速增大(至97%),从而引发DCS35号柜模件误发发电机断水保护信号,机炉电大联锁保护动作跳发电机;(3)运行人员如果及时采取措施,关闭电子间新/排风口调节挡板,可以为后续补救工作赢得时间;(4)应在电子间内增加柜式空调,可以在原有空调系统故障或出力不足时,起到除湿及降温作用。

2.6 MEH柜模件重启导致小汽轮机不出力,锅炉给水流量低跳闸

2015年4月15日,#1机组600MW时突发给水流量低跳闸。后查明该事故属ABB公司DCS系统典型的PFI故障问题。负责小汽轮机控制的MEH机柜误发PFI故障,模件重启,小汽轮机转速控制指令归零,锅炉失去给水,最后给水流量低保护动作。在后续工作中,按ABB公司的方案,屏蔽了所有机柜的PFI信号。

3 结语

该厂投产以来的典型热工保护动作中,与热工保护系统设计、设备质量相关的有三次,分别是“汽机振动大跳闸”、“MEH柜模件重启导致小汽轮机不出力,锅炉给水流量低跳闸”和“TSI超速保护误动跳闸”,事故后分别对软硬件系统作了完善、改进。与操作补救措施不到位有关的有三次,分别是“凝汽器真空低跳闸”、“EH油压低跳闸”和“发电机断水保护误动跳闸”。目前,新建电厂都推行运行操作员全能值班制度,人员数量较少,很难掌握全厂所有系统,在没有事故预案的情况下,短时间内应对突发事件有很大的难度。借助网络文献,认真研究国内各类事故原因,结合本厂实际情况逐步建立各种事故预案,对减少热工保护动作次数有着非常重要的意义。

【参考文献】

[1]孙长生,等.提高电厂热控系统可靠性技术研究[J].中国电力,2009(09):56-59.

第7篇

关键词:可编程控制器现场总线污水处理厂

一、引言

水是人类生活和国民经济发展的不可或缺的重要部分,随着科技水平的飞速发展和人类生活水平的巨大提升,对于洁净的优质的水源的需求也不断急剧释放。为建设可靠、稳定、先进、经济以及可扩展的合理的水处理自动化系统成为工程界和城市水行业营运管理部门共同关心的问题。微电子、通信、计算机技术的发展大大提高了水处理控制系统的信息化和智能化程度,与3C技术相结合的PLC以其卓越的可靠性、抗干扰性以及灵活的控制方式成为水处理自动化系统的核心控制器,其与开放的网络通信系统一起,共同推动着水处理自动化系统的智能化程度的发展。

水处理行业主要分为净水处理和污水处理两大部分。净水厂控制系统通常分为水厂调度系统、加药间(加氯间)PLC控制站、滤站PLC控制站、送水泵房PLC控制站等。各个控制站相对独立工作,通过有线网络进行通讯,将所有的数据信息送到水厂调度室进行处理,或将一部分数据通过调度系统以无线(或有线)通讯的方式送到城市的调度中心。对于污水处理来说,要根据污水水源地状况来确定污水处理的工艺流程,由于污水处理工艺的不同而自控系统应用PLC的要求也有所不同。一般讲,整个污水处理厂都有总控室和多个现场控制站,站与站之间通过控制器层网络或信息层网络相连,然后全部连接到总控室,总控室的多台计算机、工作站和图形站都用信息层网络连接,这样和现场控制站构成了集中管理,分散控制,高速数据交换的工厂级自动化网络[1].PLC自控系统是水处理厂的控制核心部分,对其合理的选型和设计,对污水厂能否高效、自动化的运行非常重要。然而,PLC网络又是其中的重中之重,网络的好坏直接影响到污水厂的正常运行。

二、系统构成

污水处理厂自控系统一般包括污水厂部分和厂外泵站部分。监控系统通讯网络和PLC是污水处理自动化系统的核心组成部分,它们的性能对污水处理自动化系统会起到决定性的作用[2].根据污水处理自动化本身的特点和监控需求选择合适的PLC及通讯网络是保证污水处理自动化系统性能的重要因素。

通信网络:

在污水处理自动化系统的结构上,国内在管理体制上主要采用三级管理,即监控总中心、区域监控分中心和监控站。由于监控站不直接对污水处理厂的外场设备进行直接控制,因此工程界按照系统结构的划分把监控系统划分为信息层、控制层和设备层。

第一层为信息层,主要负责大量信息及不同厂家不同设备之间的信息传输,工业以太网Ethernet为目前较常用的一种信息网络,世界各大PLC生产厂商均支持工业以太网,并且他们在原有TCP/IP的基础上,相继开发出实时性更高的工业以太网,如欧姆龙和罗克维尔支持的Ethernet/IP,施奈德支持的Modbus-TCP/IP以及西门子支持的ProfiNet等。由于Ethernet的信息量大,因此在污水处理厂自动化系统中以太网主要用于各个控制分站与监控中心的数据传输,包括各种传感器数据等大量历史数据信息。

第二层为控制层,主要采用现场总线组成隧道区域控制器网络,其特点是由于采用了标准总线组网,既能满足实时通信的要求,又具有开放协议的标准接口,能在总线上方便的挂接各种外场设备,有利于监控系统的扩展。目前,现场总线有40多种,在污水处理厂自动化系统中应用的现场总线主要有ControllerLink、LonWorks、Inetrtbus、Profibus、Can和Modbus.他们的共同特点是高速、高可靠,适合PLC与计算机、PLC与PLC及其它设备之间的大量数据的高速通讯。为使系统的稳定可靠,控制层的网络结构多采用环网的方式组成,包括线缆型和光纤作为传输介质,具体组网将在后面作出实例说明。

第三层为设备层,这一层用于PLC与现场设备、远程I/O端子及现场仪表之间的通讯,它们有DeviceNet、Modbus以及Profibus/DP等,其中DeviceNet已经成为工业界的标准总线而得到了广泛的应用,而Profibus/DP虽然没有成为标准,但是它的应该也相当广泛。

值得指出的是,近来年以太网的广泛应用使得人们把目光投向了现场总线上来,工业以太网是否最终将取代现场总线仍然是一个争论的话题。然而,不论是Ethernet/IP还是Modbus-TCP/IP,以太网在一些重要的性能指标上仍然无法具有现场总线的特点和优势。从本质上来讲,以太网的载波帧听冲突监测CSMA/CD的访问方式,实时性并没有现场总线采用的令牌总线和令牌环的访问方式高,不论人们采用何种方式,如协议封装、分时访问控制等,都只能改善以太网的实时性,起不到本质的改变。在当前技术还未完全成熟之前,现场总线应用于控制层,是一个积极和稳妥的选择。随着以太网技术的不断发展,今后其取代现场总线而用于控制层也是很有可能的。

监控分中心及上位监控软件:

监控分中心一般将设置多台SCADA工作站(工控机)。分别用于水厂调度系统、加药间(加氯间)、滤站、送水泵房等监控,完成污水厂内各种设备的状态显示、自动控制、半自动控制、打印报警、分析报表等工作。同时,监控分中心还将设置了多台服务器,为其它计算机提供支援和与监控总中心进行通信。

PLC的选择:

施奈德(Schneider)、西门子(Siemens)、欧姆龙(Omron)、罗克维尔(Rockwell)、通用电气(GE)是全球五大PLC制造厂商和整体方案的提供者,他们的产品面向各自不同的领域,其中在污水处理自动化系统的应用方面,又以罗克维尔、欧姆龙和施奈德的应用最为广泛。

污水处理自动控制系统对PLC的性能提出了更高的要求,作为污水处理自动控制系统的核心控制器,其必须具备以下几大功能特点:首先本身必须稳定可靠,并具有预先处理数据和集中传输数据的能力,具有较高的故障保护能力;其次,控制分站本地控制器可以独立承担控制分区的基本控制任务,即使监控站或者监控中心因故障停止运行,相邻区域的控制器也能交换数据信息;再次,当某控制站的控制量出现变化时,可按预定方案和程序采取相应的算法,对相关区域的控制对象,比如泵或者加药系统等做出相应的调整。因此,它必须至少有如下功能模块,数据采集存储处理功能(实现集中和独立工作方式,尤其是在独立控制时能与相邻控制器实现数据交换);通信功能、容错功能、自动诊断功能和本地操作功能(即能带触摸屏)。

必须综合考虑整个监控系统的性能要求和自然条件以及运营周期对设备的要求进行选择,尤其在极端气候和恶劣环境状况条件下或较大规模的污水处理厂,需要选择性能更好的双机热备冗余的PLC,如Schneider的2Quantom系列、Rockwell的2ControlLogix、Omron的CS1D系列、Siemens的S7-417系列;区别在于Omron的双系统是在一个底板上实现,而Siemens等是两个底板通过光纤连接,会在一定程度上占用控制柜的空间,但他们的配置都很灵活,可以任意实现双CPU双电源、双CPU单电源、单CPU单电源多种冗余结构。

在一般的环境状态的时候或较小规模的污水处理厂,多采用标准的机型作为现场控制器,如Schneider的Quantom140系列、Rockwell的ControlLogix、Omron的CS1系列、Siemens的S7-400系列等;他们都支持工业以太网和多种现场总线,控制方式采用远程带CPU的智能分布式结构,系统开放性和兼容性强,丰富的I/O及高功能模块,完全满足污水处理自动控制系统对信号处理的要求。三、应用案例

下面以天津咸阳路污水处理厂为例[3],具体说明污水处理厂自动控制系统的组成,控制系统拓扑图如图一所示:

信息层:咸阳路污水处理系统因其分布面积较大,厂区内共有5个PLC分站:预处理系统分控主站PLC1、生物处理系统分控主站PLC2、污泥处理系统分控主站PLC3、出水及雨水系统分控主站PLC4和污泥消化系统PLC5,使用的CPU均为OMRON的CS1H-CPU66H.该功能层实现污水处理厂各单元过程所有过程参数、设备运行状态及电气参数的数据采集,单元过程及设备的控制,并通过OMRON网络模块CS1W-ETN21,和中央控制室通过赫斯曼太网交换机,组成100M光纤以太环网,向监控层传送数据和接受监控层控制指令。在中控室中,作为工业以太网结点的系统数据服务器、两台工程师/操作员站计算机、打印机、UPS电源及监视屏等设备,其主要职能是进行系统中的信息交换与信息显示及控制。该层通过上位监控软件实现对主要工艺设备的控制和调度,对污水处理全过程中的工艺参数进行数据采集、监控、优化和调整,对主要工艺流程进行动态模拟和趋势分析、实时数据处理和实时控制,在控制组态上实现各种常规与复杂的优化控制、专家控制、模糊控制等先进的智能控制。同时,功能强大与稳定的实时和历史数据库亦通过以太网成为上下层间的信息通道。污水厂中控室控制站还通过RIAMBView和信息中心、便携计算机及厂外泵站(咸阳路泵站、密云路泵站)等处进行远程通讯,RIAMBView具备远程数据服务(最适合SCADA)功能,通过宽带接收或发送相关数据,实现远端对部分实时画面、进程数据库的访问。

此外厂长办公室计算机和数据库服务器组成的局域网即构成了厂区管理层。通过关系数据库和相关的管理软件,为决策者提供了各项生产及运营的调度管理所必须的信息平台。该层和过程监控层,与Internet接轨但有着较高的网络安全防护功能,仅授权的用户等级可对进程数据库进行访问。

控制层:控制器网络(ControllerLink)是建立在一种令牌总线或者令牌环网络通讯协议上的通讯机制,它通过PLC上的CLK模块与其它站PLC上的CLK模块或计算机上的板卡相配合,在板卡之内建立一个数据交换区。该网可以采用双绞线通讯电缆或者多模光缆通讯,线缆其最大通讯速率为2M,最大距离达1km,光缆通讯速率为2M,最大通讯距离为30KM.本系统中,预处理系统分控主站PLC1包括进水泵房、沉砂池,同时通过控制器网络总线串接到其下三个初沉池、初沉污泥泵房分站(PLC1-1、PLC1-2、PLC1-3);生物处理系统分控主站PLC2包括:鼓风机房、加氯间,同时通过ControllerLink总线串接到其下五个二沉池、曝气池、回流泵房分站(PLC2-1、PLC2-2、PLC2-3、PLC2-4、PLC2-5)。所有控制器网络子站所用CPU型号均为CS1H-CPU44H.

污水处理流程中的各检测仪表均为在线式智能仪表,变送器均带有数字显示装置并通过可编程序控制器(PLC)的接口传送标准的模拟、数字信号。

系统特点:

1、高可靠与高稳定性:环形冗余以太网方案的出现则保证了系统更高的可靠性,单一点的链路中断不会造成网络通讯的中断;而控制器网络作为OMRON专用的,能在CS系列PLC或上位工控机之间建立灵活方便的传送和接收大量数据的工厂自动控制网络,与自控系统在通讯方面有极高的稳定性。充分体现了集中管理分散控制的原则,也保证了高可靠与高稳定性。与此同时,omron基于工业以太网的FINS(FactoryInterfaceNetworkService)通讯服务(FINS通讯服务功能),即使在通讯负担较大的环境下,仍可保持高稳定性的通讯效果。除网络部分外,自控系统通过下列技术与工程措施,也确保了系统的长期稳定可靠运性:整个系统选用符合工业级标准的成熟定型产品;PLC模块具有自诊断(检错)与容错功能;PLC控制柜内具有完善的抗干扰及防雷等技术措施;中控室及现地控制站设备均具备供电冗余功能;即使在上位机发生故障或通信中断时,现地控制站亦可以在手动模式下独立完成基本局部控制;

2、高扩展性:工业以太网具有向下兼容性。对于双绞线或光纤介质,如果将传输速度从10Mbps提升到100Mbps,在大多数场合不需要改变现有的布线,只需更新网络设备即可。同样,如果将本系统主干网从100Mbps以太网提升到千兆以太网,只需升级网络传输设备,而无需重新铺设光缆;

3、开放性:系统对用户是开放的。设备的增减、控制方案的选取、系统的扩缩与维护等,用户都可以在广泛的设备环境下便利地自己完成。所有硬件接口,软件协议全部按开放性的标准设计、编制。此外OMRON串行口的协议宏功能,使得开发方不需要编写专门的通信程序与第三方设备进行通信,原则上OMRONPLC能和任何带RS-232C,RS-422或RS-485接口的设备进行通信。

4、操作的实用性:组太软件和编程软件都是全中文界面,丰富的图画功能,使用户清晰的了解污水处理厂各工段的运行情况,故障报警点的分支细节,使操作员仅通过鼠标便可各种指令或换画面;用户还可通过上位机的网络访问网络内任一节点的数据,梯形监控工具亦可以监控工业以太网甚至控制器网络内各站PLC梯形图程序,而不需要现场操作,实现真正的无缝连接。

四、结束语

当时我国污水处理厂自动化系统的设计和实施正处于一个成长的时期,系统的需求、设计、结构以及系统的控制仍然存在不完善的地方,同时技术的发展也给污水处理自动化系统的改进创造了条件和基础,也使建设合理的监控系统成为可能。

从系统的需求来看,一方面要兼顾系统的稳定、可靠与可控,也要反映系统的先进、经济与可扩展,同时也要使操作便捷与维护方便;另一方面,针对不同的区域条件和功能要求确定系统的规模和冗余度的大小,确定系统的合理集成方式、系统网络的构成与拓扑结构形式以力求系统的可靠性、稳定性、先进性与经济性的有机结合;从系统的设计来看,除考虑系统的规模和设计方法外,也要考虑新技术的应用,使整个系统既先进又实用;从系统的结构来看,当前我国普遍采用三级污水处理厂管理和分布式现场总线控制方式,事实上,主从式结构的现场总线如Profibus,由于系统的可靠性受主控制器的制约,并不适用于全分布式现场总线控制,采用对等的自愈网络是今后的一个发展趋势;从系统的控制来看,当前我国污水处理厂监控存在着只监不控,或监强控弱的现象,各种控制信息没有得到很好利用,对于污水处理厂控制,要针对不同现象,采用不同的控制方法。

今后我国的污水处理厂监控系统的发展是,在原有基础上,按照监测与控制适当分离、最大限度的集中监测、灵活机动的现场控制的总体思想,逐步改进,使得污水处理厂自动化系统的建设更趋合理。

参考文献:

[1]乔丛等,关于国内污水处理及CASS工艺自动控制技术的初步探讨,仪器仪表标准化与计量,2007.3

第8篇

(1)电气自动化设备。

随着科学技术的快速发展,电气自动化设备已经广泛应用能在各个领域中,例如开关、飞机等都是电气自动化设备的应用,从某种程度上看,只要是和电气自动化工程相关的系统或者涉及到计算机技术、电力电子技术、信息处理技术、自动化控制技术等的产品,都可以统称为电气自动化设备。

(2)电气自动化技术。

随着电气信息科学的发展,逐渐兴起一门名为"电气自动化技术"的学科,电气自动化技术可以称为工业企业电气自动化,电气自动化技术和人们的日常生活、生产有很大的联系,我国的电气自动化技术虽然起步比较晚,但随着社会经济的快速发展,电气自动化技术也得到了飞速的发展,并且在国民经济中的地位也越来越高。

(3)设备管理信息系统。

对于设备管理信息系统,其实就是利用计算机技术、通信技术、管理技术等为设备管理人员提供信息服务及辅助管理的集成化系统,设备管理信息系统具有涉及面广、集成度高等特点,影响设备管理信息系统的因素有很多,为确保设备管理信息系统的正常运行,在设计设备管理信息系统时,必须保证其具有良好的安全性、易用性,同时还要保证设备管理信息系统的高度集成。

2当前电气自动化设备管理系统设计中存在的问题

近年来,我国的电气自动化学科已经进入相对成熟的阶段,但人们过于重视电气自动化学科的发展,忽略了电气自动化设备管理系统的重要性,导致我国当前电气自动化设备管理设计还存在一定的问题,例如管理系统设计管理不到位、管理系统无法满足实际需求、管理系统智能化程度比较低等,这就对电气自动化设备管理系统的发展造成一定影响。

(1)管理系统设计不到位。

随着电气自动化技术的快速发展,人们对电气自动化的要求也越来越高,这就需要设计出更加复杂的电气自动化设备,这就对电气自动化设备管理系统提出了更高的要求,在新环境下,如何对复杂的电气自动化设备进行高效的管理,成为设计电气自动化设备管理系统的关键。就目前而言,电气自动化设备管理系统的设计仅仅局限于原始技术的开发、利用,这就导致电气自动化设备管理系统跟不上电气自动化设备的发展步伐,从而对电气自动化设备管理水平的提高造成很大的影响。

(2)管理系统无法满足实际需求。

电气自动化设备发展越来越快,而电气自动化设备管理系统仍停留在初始阶段,这就导致在实际管理工作中,电气自动化设备管理系统无法满足日常管理需求,电气自动化设备管理系统数据库无法得到及时的更新,极大的影响了电气自动化设备管理工作的开展。

(3)管理系统智能化程度低。

在进行电气自动化设备管理时,如果仅仅依靠人为管理或者文档管理,就会对极大的增加管理人员的劳动量,降低设备管理效率,因此,依靠设备管理系统进行电气自动化设备管理是十分重要的。但就目前而言,管理人员在开展电气自动化设备管理时,虽然利用了设备管理系统,但设备管理系统智能化水平很低,设备管理系统在运行过程中,对管理人员的依赖性很高,这就对电气自动化设备管理质量的提高造成很大影响。

3电气自动化设备管理系统的设计

虽然当前的电气自动化设备管理系统设计还存在一定的不足,但设计人员要充分利用计算机网络技术和通信技术,根据实际情况,以电气自动化设备管理的数字化、智能化、现代化为目标,对电气自动化设备管理系统进行科学化、合理化设计,从而满足电气自动化设备管理需求。

(1)电气自动化设备管理系统架构。

在进行电气自动化设备管理系统设计时,设计人员可以采用C/S体系架构,这样设备管理人员就能通过对数据库服务器进行控制,来对电气自动化设备进行智能化管理。在C/S体系架构中,管理人员能在实现电气自动化设备管理的基础上,管理者还能具有一定程度的独立性,管理人员不需要局限于一种系统操作平台,这样就能极大的提高管理人员对电气自动化设备管理的灵活性,这对电气自动化设备管理水平的提高有很大帮助。同时管理人员还能将电气自动化设备的各种属性数据统计在同一个数据库服务器中,这样管理系统就能对电气自动化设备进行高效的管理,这不仅减少了设备管理对管理人员的依赖程度,还极大的提高了电气自动化设备管理系统的智能化程度,提高了电气自动化设备的管理质量。

(2)电气自动化设备管理系统功能模块的划分。

在进行电气自动化设备管理系统设计时,可以对管理系统进行功能模块划分,这样就能为电气自动化设备管理系统的正常运行提供良好的依据。在电气自动化设备管理系统中,可以将其换分为数据输入功能模块、查询修改功能模块、系统服务功能模块等三个子系统,其中数据输入模块主要负责将各种电气自动化设备的属性数据输入管理系统中,并对每个电气自动化设备设立一个独立的数据库,并对电气自动化设备正常运行数据进行记录,这就能为电气自动化设备故障排除提供有力的数据支持。查询修改功能模块的主要功能是负责对数据输入模块的数据库进行修改,在电气自动化系统中,很有可能投入新的电气自动化设备,而旧的电气自动化设备则退出运行,这就需要对电气自动化设备管理系统的数据库服务器进行更新,这样才能保证电气自动化设备管理系统的有效性。系统服务功能模块主要负责数据接收、数据备份、系统维护等,系统服务功能模块是实现电气自动化设备智能化管理的重要部分。通过对电气自动化设备管理系统功能模块划分,能明确各个功能模块的作用,为电气自动化设备管理的正常运行提供保障,因此,设计人员在进行电气自动化设备管理系统设计时,要注重系统功能模块的划分。

4结语

第9篇

摘要:独辟蹊径,采用系统动力学的分析方法,针对之前发生的食盐抢购现象引入诱导因子的概念,在此基础上阐述了吉芬商品的生成、归属问题,并以长期和短期为限论证了不同时期吉芬商品的供需特点及可能的均衡状况,得出了创新型的结论。

关键词:系统动力学;诱导因子;供给需求;均衡

中图分类号:F031.1 文献标志码:A文章编号:1673-291X(2011)23-0012-03

引言

吉芬商品是这样一种商品:收入效应的作用很大,超过了替代效应的作用,从而使得总效应与价格同方向变动。这类需求量与价格成同方向变动的特殊商品就被称做吉芬商品。对吉芬商品,很多学者已经做了大量研究。苏斌(2004)从收入效应与替代效应的角度反驳了西方的传统观点,并在新的假设基础上对吉芬物品及其现象进行新的解释,认为吉芬现象并没有违背需求规律 , 而是特殊情况下正常的经济现象。张攀春(2010)认为吉芬效应是吉芬商品的扩展,其本质是短缺经济,并提出用增加供给和增加收入双管齐下的方法来解决吉芬效应。郑大川(2007)利用最基本的供需曲线对吉芬商品做了全新的解释,且通过房地产市场的实证分析验证了新解释的可靠性。唐炎森(2001)通过定性分析,提出吉芬商品并不是需求定理的例外,而是需求的变动。

以上学者的研究大都是针对西方经济学中吉芬商品是否遵循供求定理展开的,采用的研究方法主要是收入效应与替代效应的比较分析,并且以主观描述居多,缺乏有力的实证研究。基于此,笔者在借鉴前人理论经验的基础上,从吉芬商品的概念出发,大胆采用系统动力学的研究方法,借助流图分析和诱导因子,对吉芬商品的存在条件、归属判定以及供需均衡状况进行了系统剖析,得出了有益于理论实践的结论。

一、系统动力学流图分析

(一)系统动力学简介

系统动力学是在总结运筹学的基础上,为适应现代社会系统的管理需要而发展起来的。它不是依据抽象的假设,而是以现实世界的存在为前提,不追求“最佳解”,而是从整体出发寻求改善系统行为的机会和途径。具体而言,系统动力学包括如下几点:(1)系统动力学将生命系统和非生命系统都作为信息反馈系统来研究;(2)系统动力学把研究对象划分为若干子系统,并且建立起各个子系统之间的因果关系网络,立足于整体以及整体之间的关系研究,以整体观替代传统的元素观;(3)系统动力学的研究方法是建立计算机仿真模型-流图和构造方程式。

(二)流图分析

2011年3月,随着日本核泄漏形势的日趋严峻,我国出现了大范围的抢盐热潮,并于3月16日达到高峰,波及内陆多省。食盐抢购中,出现了需求量与价格同方向变动的现象,可认为此时的食盐是吉芬商品。

以食盐抢购作为一个系统,基本要素有订货、库存量、价格、销售速率、期望库存量和市场信息滞后期。依据这些要素并做适当补充,做出食盐抢购系统的流图,如图1。图1中,订货速率、销售速率为流量,库存量为存量,库存偏差、恐慌程度、价格为辅助变量,炒作者供给量、库存调节时间、市场信息滞后期、期望库存量、谣言为外生变量(常量)。根据实际情况,作如下假设:(1)谣言来自于炒作者,可以计量,炒作者是为了哄抬食盐价格,牟取暴利,因而其食盐供给量短期内保持稳定;(2)食盐销售者根据需求制定订货策略,由于食盐需求者的信息反映至销售者有一定滞后期,所以销售者库存量总处于供不应求的状态。

基于以上假设,分析该系统。日本核泄漏引发国内谣言,导致民众恐慌程度上升、食盐销售速率增加、库存量减少,在期望库存量不变的情况下库存偏差增大、订货速率增加,但是炒作者的食盐供给量是固定的(短期),使得销售商得不到足以弥补库存偏差的食盐量,造成库存量不能满足消费者需求,不得不提高价格、缩小库存偏差。同时,由于市场信息滞后期的影响,销售商所订购的食盐(根据上一期消费需求订货)远远低于当期需求者的需求量,这又进一步导致食盐库存量不足、价格继续上涨,带来新一轮的社会恐慌程度增强、食盐销售速率增加,产生食盐抢购“热潮”。抢购又一次带来价格上升、社会恐慌,进而是销售速率的增加、抢购的加剧,如此螺旋式上升,形成“恶性循环”。

长期内,由于“恶性循环”导致食盐价格不断上涨,库存供不应求,销售商会调整期望库存量,增加供给以赚取更多利润;与此同时,政府部门一方面严厉打击炒作行为,强令生产者增加供给,另一方面做宣传教育,使民众认识到没必要“抢盐”。此时,由于市场信息滞后期的影响,销售者不能立即感应到需求降低的情况,这就形成了一个过程,即生产者生产增加,销售商订货增加,消费者购买量减少,带来的后果是销售商库存量大幅增加,进而降价出售。

由此可见,价格与需求同方向变动,即形成吉芬商品,必须借助于一个中间变量――恐慌程度。而引起同向变化的直接原因是需求量的增加,导致销售速率增加、价格上升、恐慌程度加强,销售速率又加强,循环往复,螺旋上升,造成价格上升、需求增加的假象。

二、吉芬商品的进一步研究

(一)吉芬商品的生成条件

食盐需求量与价格同方向变动,一个很重要的因素是恐慌程度影响到需求,进而影响到价格,并且逐渐递进形成一系列的需求价格对应值。可见,要成为吉芬商品应同时具备以下条件。

1.基本假设①

(1)商品生产者和销售者是两个不同的主体,销售者仅仅提供商品,不能决定实际供应量。

(2)商品供给在短时间内保持不变,由于信息滞后或不法炒作等,生产者不会增加产量。

(3)销售者只能根据商品价格及库存期望值(常量)制定销售价格。

(4)所处市场为小市场,商品周转流通速率缓慢,抗干扰能力差。

(5)市场无政府介入或政府介入调控不显著,可近似认为市场是自由竞争市场。

2.具备条件

(1)诱导因子的存在,即存在一个引发需求量变动的变量。在食盐抢购系统中,恐慌程度充当诱导因子,首先由其引发食盐销售速率的大幅度增加,进而导致销售商提高价格。诱导因子可以如本例当中由一个变量充当,也可以包含多个变量。

(2)诱导因子直接作用于需求量。影响发生时,诱导因子直接带动商品需求的增加或减少,销售商做出相应的提价或降价对策。

(3)销售者根据需求做出价格调整。吉芬商品市场短期内属于一种买卖市场,消费者无能力直接决定价格,但可以通过自身需求间接改变商品价格,变相左右市场价格。

(4)诱导因子对价格变化反应敏感。价格的变动必然反应到消费者当中,引起诱导因子的强烈波动,从而导致新一轮的需求量与价格同方向变动。

以上四个条件必须同时具备,且按顺序发生,商品才能够成为吉芬商品。如本文中的食盐,并不是任何情况下都为吉芬商品,而是必须满足以上几个条件。

(二)吉芬商品的归属问题

传统经济学教材认为,吉芬商品是一种特殊的低档物品,作为低档物品应当具有需求量与消费者收入水方向变动的特点,如实例中食盐就属于低档物品,教材中土豆也是如此。笔者认为,如果仅仅凭这几个例子就做出“吉芬商品是低档物品”的结论,难免有失准确。对商品归属的判断应基于两个标准:

标准1:商品是否属于吉芬商品,判定依据是商品是否同时具备吉芬商品应具备的四个条件。

标准2:该商品是正常物品还是低档物品,依据是商品需求量与消费者收入水平的关系,若同向,为正常物品,反之,则为低档物品。判定环境为未受诱导因子影响的一般意义上的市场。

标准1是判定的前提,根据标准1判定需求量是否与价格同向变化,在此基础上根据标准2判定属于哪种物品。笔者认为,这是评判吉芬商品归属问题的普遍标准。“需求量与价格同方向变动”的商品必然是低档商品的观点是片面的,如黄金、白银、股票、房地产的交易,时常会出现需求量与价格同向变动,是一定条件下的吉芬商品,但它们却是正常物品,甚至是其中的奢侈品。

(三)关于需求曲线及均衡

需求曲线表示不同价格水平下消费者愿意而且能够购买的商品数量,该曲线上每一点表示价格与愿意购买商品数量的对应值。愿意购买量是一个主观心理意愿量,实际购买量不一定与之相等。那么,当两者不相等时会出现怎样的情况?这正是吉芬商品所能说明的问题。

首先,必须明确两个概念:意愿需求量是指在一定价格水平下消费者愿意购买的商品数量,反应为主观愿望;实际需求量是指在一定条件、一定价格水平下消费者真正购买的商品数量,反应为实际需要。需求曲线是意愿需求量与对应价格的组合。

1.短期分析

大多数经济现象,意愿需求量与实际需求量是不相等的,吉芬商品更是突出的例证。在诱导因子的作用下,吉芬商品出现了需求量与价格同向变动的现象,此时的需求量为实际需求量,是消费者不得不购买的商品数量,而非主观愿望,某一价格水平下,意愿需求量在短期内未发生改变,即需求曲线未发生变化。以DE表示意愿需求曲线,DR表示实际需求曲线,SS表示短期供给曲线,DS表示短期需求曲线,供求关系如图2。

短期内,消费者收入水平不会发生大的变化,对商品价格的预期是不会继续走高,因此,其需求曲线不会发生变化。同时,诱导因子的作用必然打破平衡状态,实际需求曲线为DR,向右上方倾斜,而短期内商品供给量保持稳定,即SS不发生任何改变,市场出现供不应求的局面,QS

2.长期分析

这里所指“长期”并不是一个纯时间概念,仅仅是为了区分与短期的不同,没有明确的时间划分,可以认为是在诱导因子作用一段时间之后。本文中,“长期”和“短期”的区分点是意愿需求曲线的改变,具体时间可不作考虑。长期内,由于商品价格的持续大幅上涨,消费者对价格的预期发生改变;同时,其名义收入水平也有所提高,一定价格水平下,意愿需求量逐渐向实际需求量趋近,并最终一致,需求曲线随之发生改变,与实际需求曲线重合。价格的上涨,促使生产者增加生产,供给发生变动,供给曲线向右上方移动,见图3。

考虑到吉芬商品的特殊性,分为相对低档吉芬商品和相对高档吉芬商品研究。这里所指低档和高档商品并非一般意义上的低档商品和高档商品,而是以供给价格弹性划分的,当供给价格弹性小于需求价格弹性时为相对低档吉芬商品,供给价格弹性大于需求价格弹性时为相对高档吉芬商品。

(1)相对低档吉芬商品正向均衡

低档吉芬商品,因其利润相对较低,所以生产者对其增加供给量较少,供给的价格弹性也相对较小,小于需求价格弹性。此时,可以达到长期均衡,如图4。由图4可知,长期均衡点P对应的需求量与价格较短期均衡点E都有所增加,称为正向均衡,这个新的均衡达到暂时的稳定,直至下一个诱导因子的出现,形成新的均衡点。一般情况下,诱导因子多来自商家的恶意操控,其诱导的结果大多也是价格的上升,因此,新的平衡点必然较之前向右上方移动,消费者剩余被剥夺,而生产者剩余增加。在实际生活中,存在这种情况,如房地产开发市场。正向均衡带来的后果是均衡价格和均衡数量的双增加,这也是物品价格持续上升的原因之一。

(2)相对高档吉芬商品分析

高档一些的商品,价格变化其利润上升空间大,生产者大幅度增加供给量,供给的价格弹性较大,大于需求价格弹性。此时,不会达到均衡状态,见图5。由于供给曲线斜率小于需求曲线斜率,两者不出现交点,也无所谓平衡状态。由图5可知,同一价格水平P2下,QR<Q2,供给量大于实际需求量,可能出现两种情况:①负向均衡。按照供求定理,供大于求,价格下降,直至与短期需求曲线达到新的均衡M,Q3>Q0,P3<P0,较之于诱导因子产生时生产者销售量增加,但商品价格下降,称之为负向均衡,与诱导因子产生时相比利润变动取决于四边形P0NQ0O和四边形P3MQ3O的面积大小。符合这种特征的商品多为消费型商品,也是最常见的商品,如本文中食盐的长期供求状况,生产者供给增加而消费者需求减少导致食盐价格下降,消费量增加。②商品价格存在刚性,如耐用型商品,投入成本过大,价格无下降余地或下降程度很小,造成生产剩余滞销,生产者亏损,损失为四边形PGQ2QR的面积,而消费者剩余不变,这种情况是对社会资源的浪费,应当依靠国家强制力实施调整政策。

三、结论

本文借助系统动力学流图,对吉芬商品进行了详尽的论证,得到如下结论。

1.吉芬商品并非固有的,任何商品都可能成为吉芬商品,只要具备一定生成条件。它的形成必须具备一个诱导因子,促使需求发生改变,并引发连锁反应。实质是诱导因子直接作用于需求,需求带动价格变化,不可逆转。

2.有关教材中将吉芬商品划归低档商品的结论是有失公允的,它的归属问题应充分考虑该吉芬商品的需求量与消费者收入水平的关系。

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