时间：2023-12-24 16:38:31
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【摘要】目的：探讨健康教育护理模式与传统护理方法在缓解儿童哮喘发作中的作用对比分析。方法：将2007年7月至2010年7月在我院进行治疗的86例儿童哮喘患者随机分两组，观察组实施健康教育护理，对照组实施传统护理，比较两组患者一年内累计住院时间、发作次数、急诊次数和家属满意度。结果：观察组在住院时间、发作次数、急诊次数、家属满意度方面均优于对照组，两组患者比较差异具有统计学意义（p
【关键词】健康教育；传统护理；哮喘；儿童
支气管哮喘简称哮喘，是儿童期最常见的慢性呼吸道疾病，根据现代健康教育护理理念，在加强对患者一般护理的同时应该加强对患者的健康教育［1］。我院就2007年7月至2010年7月在我院治疗的87例儿童哮喘患者进行研究，取得良好效果，现报告如下。
1 材料与方法
1.1 一般资料：将2007年7月至2010年7月在我院治疗过的86例儿童哮喘患者随机分为观察组和对照组，观察组42例，其中男23例，女19例；对照组44例，其中男24例，女20例。年龄均为1至7岁，86例患儿均符合中华医学会儿科学分会呼吸学组制订的支气管哮喘标准［2］，两组患者在年龄、性别、病程等方面无显著性差异，具有可比性（p>0.05）。
1.2 方法：对首次入院治疗的患者随机分组并建立档案，观察组实施健康教育护理，对照组实施传统护理。根据情况随访患者家属，记录1年内患者累计住院时间、发作次数和急诊次数，对患者家属的满意度进行评价。观察组在接受儿童哮喘常规护理的基础上进行以下健康教育：1心理指导：患者年龄小，疾病的反复发作和缓解会对患者心理上产生不良影响，护士要积极与患者交流，使其保持良好的心态接受治疗，同时鼓励家属多与患者沟通。2饮食指导：部分食物可成为哮喘发作的诱因，例如芒果、海鲜等，护士要教育家属给患者增加营养，避免过敏食物。3运动指导：适量运动可以提高肺通气量，减少哮喘急性发作机会。因此在保证患者身体耐受的前提下鼓励患者多运动，提高机体抵抗力。4发作时指导：让患者及其家属了解哮喘发作时的先兆表现和具体处理方法，例如咳嗽、胸闷等先兆症状，出现这种情况要及时用药或前往医院。
1.3 统计学方法：采用SPSS18.0进行统计学分析，计量资料采用t检验,计数资料，采用χ2检验，检验水准设定为0.05，当P＜0.05说明有差异。
2 结果
2.1 两组患者的护理效果比较： 观察组患者一年内累计住院时间192天，发作次数131次，急诊次数34次。对照组患者一年内累计住院时间241天，发作次数174次，急诊次数46次。两组三项观察指标比较差异均存在显著性(P
表1 两组患者各观察指标比较
组别 例数 年平均住院天数 年平均发作次数 年平均急诊次数
观察组 42 4.57±1.52 3.12±0.72 0.81±0.24
对照组 44 5.47±1.60 3.95±0.71 1.05±0.26
2.2 两组患者对护理的满意度比较：观察组42例，满意34例，不满意8例；对照组44例，满意27例，不满意17例。.观察组满意率显著高于对照组，差异有统计学意义(P＜0.05)。见表2
表2 两组患者满意度比较
组别 例数 满意率(%) 不满意率(%)
观察组 42 81.0 19.0
对照组 44 61.4 38.6
3 讨论
哮喘是一种由多种细胞共同参与的气道慢性炎症性疾病，患者表现为反复发作的喘息、气促、胸闷和咳嗽等症状，严重威胁人类的健康。儿童哮喘在国内外发病率普遍较高，严重影响了儿童的正常生活和学习，同时给家庭和社会带来了一定的经济负担。窦红伟［3］认为健康教育能让患者变得乐观，提高其依从性，增强患者与疾病作斗争的信心和决心，提高治疗效果。耿忠华［4］等人发现对患者进行健康教育，发挥其发挥主观能动性，能使患者在治疗过程中能处于最佳的生理和心理状态。有研究表明［5］，哮喘患者在健康教育干预3个月后,临床症状缓解率、治疗依从性、肺功能测定指标等均优于未被教育者。本研究中，观察组年平均住院天数、发作次数和急诊次数均小于对照组，且差异有统计学意义（p
综上所述，健康教育护理模式不仅对缓解儿童哮喘发作有较好的护理效果，而且能够提高患者及家属对护理工作的满意度，是现代护理工作中较好的一种选择，值得临床推广应用。
参考文献
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［4］ 耿忠华,李学萍,葛妍圻.支气管哮喘患者的心理问题及护理对策［J］.中国现代药物应用,2010,4(10):183.
［5］ 王会容,陈美兰,潘俊,赵雅丽.社区支气管哮喘患者的健康教育［J］.社区医学杂志,2010,(24).
关键词：沉积型矿床；3DMine软件；地质建模方法；矿业软件；矿体模型
中图分类号：P613 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）29-0126-03
1 概述
随着矿山工程建设的发展，地质建模技术也在不断革新，各种建模软件和建模方法相继涌现在工程应用实践中。其中效果好、应用广的矿山三维地质建模成了目前的主流趋势，我们通过了解3DMine软件建立地质模型方法的特点，将其与传统建模方法结合在一起进行探讨，对于矿山工程建设发展将有着重要的意义。
2 传统建模方法
矿山设计常常都会面临项目完成和投标时间都比较紧促的难题，项目完成时间一般限制在1～2个月内，投标时间则更短。沉积型矿床钻孔数目密集、面积大、矿体广布分层，面对这又一重大挑战，确定一种合适的建模方法就变得尤为
重要。
传统的建模方法主要是通过利用地质剖面线或钻孔数据库连接矿体，然后利用生成矿体顶底板面生产矿体。矿体顶底板面是通过对顶底板点进行插值加密法生成，插值方法有距离幂反比法和克里格法两种。
3 3DMine建模
3.1 软件介绍
3DMine是一套主要应用于矿山测量、地质勘探、采矿设计、生产管理的三维矿业软件。它将多种优秀矿业软件的优点和前瞻的设计理念有机结合，具备快速响应和技术全面的特点。3DMine还是一种可用来建立数字型矿山，具有典型特征的矿山地质信息系统软件。
3.2 基本原理和方法
用3DMine软件建模，第一步要做的是矿体模型的建立，要将矿体形态以较为精确的形状和趋势模拟出来，这和岩石模型的建立一样。矿体模型实质上是一个密实的实体，实体是由一系列线上的点和一系列相邻的三角面相互连接包裹而成的密实三
角网。
3DMine基本具备了上述传统建模的方法，并有着自己的特点。按传统方法的步骤，先把钻孔数据库建好，然后直接用3DMine软件提取矿体顶底板点，再对这些点进行插值法加密生成顶底板面。建立矿体的方法：第一步直用3DMine加载各水平的矿体剖面线。在相邻剖面线条之间连接三角网，选择其中两个闭合线，依次连接多段，连续点击，三角网连接完成，完整的矿体模型就形成了。
3.3 特有的优势
在露天开采设计中，要进行露天开采计划和境界圈定的编制，必须先建立岩石模型。沉积型矿床的赋存面积大，很多甚至在20多平方公里以上，矿体厚度也常在1～2m之间，而次级模块尺寸小是保证矿体储量准确性的基本要求，所以确保大范围的岩石模型的建立非常困难。但是如果利用3DMine软件，在没有约束的地方，它的模型尺寸很大，而在边缘的约束部位附近，模块尺寸最小即为次级模块尺寸，这样就可以达到减小模型大小的目的，成功解决了大范围建立岩石模型困难的
局面。
4 建模方法的比选
通过对前面几种建模方法优劣势的比较分析，可以帮助我们找到一种最佳的方法。
4.1 钻孔数据法
钻孔数据法就是直接利用钻孔数据，提取顶底板点来生成顶底板面。这种方法的优点是快速便捷，比较符合沉积型矿床的建模的需求。缺点是在层状模型中，由于矿体的整体倾向倾角较大，导致多层矿层现象的存在，另外矿层间还有相互交错的矿脉。针对这种情况，如果直接用这种方法，在矿区的边缘，建立出来的模型将与地质勘探报告区别很大。而且这种方法是依靠增多虚拟孔来对矿体形态进行控制的，如果矿层较多，对矿体形态的控制将变得很有难度。
4.2 剖面线法
这种方法是利用矿体剖面线上的顶底板线来生产顶底板面。针对沉积性矿床的特点，我们可以直接利用剖面线上的顶板线生成顶板面文件，从而达到约束生成体文件的目的。这样不仅使手工连接的工作量减少了，而且建立出来的模型也会比较吻合地质勘探报告。因为剖面线和顶底板线包含了对矿体专业详细的分析，特别是在处理矿层边缘和交叉相错的问题上，这方面的信息丰富而全面，使矿体建模有依据，符合矿体建模原则。
另外我们还可以利用3DMine软件对矿体顶底板线、剖面线、地形线转换成三维坐标系统来建立矿体模型。这样还可以利用3DMine与其他软件的兼容性使工作效率得到提高。矿体顶底板线和地形的高程赋值的计算比较繁琐，但是把它放在3DMine中进行将会很便捷。而且使用这种方法控制矿体形态和储量将变得简单得多，不再需要增多虚拟孔就能达到控制效果，相比第一种方法而言，使矿体建模得到很大程度上的改善。
4.3 综合法
综合法即综合利用底板等高线、矿体剖面线和钻孔的顶底板点等信息来生产矿体。通过分析，我们看到第二种方法有着很好的建模效果，但是仍然存在着一些不足。剖面线法没能直接利用不在剖面上钻孔和顶底板高线等方式来达到剖面间矿体形态的目的。针对沉积型矿床流线形态的特点，我们可以综合利用钻孔顶底板点、矿体剖面线和顶底板高线等信息分别生成矿层的顶底板面，这将会是一个更好的方法。
我们可以通过采用上述方法建立沉积型矿体模型来验证其可行性，实践结果表明，利用这种方法建立的矿体模型，矿体总储量误差在5%以内，和地质储量勘察报告的吻合度好，且完全符合生产和设计的标准，满足复杂地质的建模要求。在矿体的赋存和形态方面，顶底板面也满足沉积型矿床的赋存需求，流畅平滑，和地质赋存勘察报告的吻合度也好，完全能够用来作为地质建模施工图的
设计。
5 结语
通过对各种地质建模方法的探讨，我们发现了综合利用顶底板点、底板等高线和剖面线进行沉积型矿床地质建模是比较好的方法，解决了针对沉积型矿床特点的一些工程难题，同时也说明了工程软件的应用对于矿山地质建模的重要性。科学技术的发展，可以在很大程度上推动工程建设的发展，我们要好好利用这项宝贵资源。探讨创新的精神在任何时候都是需要的，它才是社会发展的源
动力。
参考文献
[1] Joon K I，Ho L J，Ro L S，et al.Probabilistic analysis for regional mineral potential mapping with GIS for sedimentary ore deposits in the Kangwondo Area[J].Korea，2005.
[2] 李志刚，周彦锋.浅述矿床地质建模及矿体经济评价[J].科技资讯，2010，（2）：95.
【关键词】 VANET EESM 建模 误包率
一、引言
随着世界经济的发展，汽车在人们日常生活中越来越普遍。为解决日益严重的交通问题，车载自组织网络（VANET）及其标准IEEE802.11p应运而生。车载自组织网络是一种特殊的移动自组织网（MANET），在高速移动的环境下，通过车与车，车与路边单元的相互通信构建无线通信网络，用于辅助驾驶，事故避免，提高交通的安全性，有效性。
在车载网络中，车辆通过广播安全业务包来保证交通安全，误包率是影响车载网络有效工作的重要指标。
最早的VANET网络仿真建模中，用一个接收能量门限作为衡量数据包是否被正确接收的指标。仅当数据包未发生碰撞并且其接收能量超过了一个预定的门限值，该数据包才被判定为正确接收，该模型由于精确度过低被淘汰。之后Q.Chen提出一个基于SINR门限的模型[1]，当接收包的SINR超过了预定的门限值（基于经验结果）时，该数据包被判定为正确接收，这种建模被广泛的运用在各种研究以及仿真平台中，成为VANET物理层传统建模。但是，这种建模把物理层高度的抽象化了，整个数据包被抽象成一个传输单元，完全忽略了无线通信信号处理的细节，无法反应信道选择性和数据包长度对传输性能的影响，精确度有待提高。
本文提出一个基于指数有效SINR映射（EESM）的车载网络仿真建模，能够以较低的仿真复杂度得到比传统建模更精确的误包率性能曲线。EESM是一种复杂度低并且精确度高的OFDM链路级仿真和系统级仿真之间的映射方法，它能够将衰落信道中的多个瞬时SINR映射成AWGN（Additive White Gaussian Noise）信道下的单个SINR，将信道的多状态转化为单状态，然后通过查找AWGN信道下该SINR和误包率之间的对应关系，可以得到精确的误包率值，能够很好的解决VANET物理层建模的仿真复杂度和仿真精确度之间的权衡问题。
二、EESM介绍
当OFDM所有子载波采用相同的编码调制方式（MCS）时，EESM可以将k个子载波的SINR集合γk映射成AWGN信道下的单个有效SINR值γeff，然后再用这个有效的SINR值查找到相应误包率的估计值。其基本原理如图1所示：
EESM的映射公式可以由chernoff联合界推导得出：
三、建模介绍
信道建模：VANET的标准IEEE802.11p使用OFDM技术，频段设置在5.9GHz，每个子信道的带宽为10MHz。故其信道为时间-频率双选择性信道，信道建模必须反映出这个特性。本文信道建模包含大尺度衰落和小尺度衰落，大尺度衰落采用Two-Ray Ground，小尺度衰落实现了专门为车载网络设计的高速公路场景下的小尺度衰落[2]。
MAC层：采用IEEE802.11p规定的带冲突避免的载波侦听多址接入技术（CSMA/CS）。
物理层建模：以EESM为基础，将数据包的多个子载波的瞬时SINR映射成单个有效SINR，在利用该有效SINR在AWGN信道下的误包率性能得到需要的误包率值，具体原理请参看第二章。
四、仿真结果
本章将对新建模和传统SINR门限建模[3]的仿真性能作出对比，仿真场景为高速公路，信道忙时设为30%，车辆运行时间60s，广播的安全数据包发送频率为10Hz。
图2为802.11p协议中的三种发送速率下，两种建模的收包率-SINR的性能图（收包率=1-误包率），二者仿真复杂度基本相同。而从图中可以看出，传统建模方法较为粗糙，其包接收率在SINR门限处直接由0跳变至1，即当接收包的SINR值低于门限值时，被判定为接收错误，其SINR大于等于门限值时，判定为正确接收，而基于EESM的建模可以反映出收包率和SINR之间一一对应的关系。不仅如此，对比数据包大小为400bytes和100bytes的仿真图可以发现，EESM建模可以反映出不同数据包大小对传输性能的影响，其包大小为100bytes的曲线相对于400bytes的曲线有大约2dB的增益，传统门限判决建模无法反映出包大小对传输性能的影响。传统门限建模的不足之处可能导致错误仿真的仿真结果，适用性不足。基于EESM的新车载平台建模方法在保持较低仿真复杂度的情况下有更高的仿真精确度，必将取代传统SINR门限建模。
五、总结
误包率是影响车载网络通信性能的重要指标，传统车载网络仿真平台对物理层的建模过于粗糙，无法精确再现链路级误包率性能，本文提出一个基于EESM的新建模，在不提升仿真复杂度的情况下，显著提升了仿真的精确度。该建模可用于VANET拥塞控制，最优发送速率研究，发送功率控制等方面，为车载研究提供了新的思路。
参 考 文 献
[1] Q. Chen， F. Schmidt-Eisenlohr， D. Jiang， M. Torrent-Moreno， L. Delgrossi， and H. Hartenstein，： Overhaul of IEEE 802.11 modeling and simulation in ns-2 Proc.10th ACM/IEEE Symp. Model. Anal. Simul. Wireless Mobile Systems， Chania， Crete Island， Greece， pp. 159168， 2007.
关键词：系统建模与仿真；Petri网；课程教学方法
作者简介：刘飞（1976-），男，山东平度人，哈尔滨工业大学控制与仿真中心，副教授，博士生导师。（黑龙江 哈尔滨 150080）
基金项目：本文系国家自然科学基金项目（项目编号：61273226）的研究成果。
中图分类号：G643.2 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）05-0099-02
Petri网是由德国科学家C. A. Petri于1962年在其博士学位论文“自动机通信”[1]中首次提出的，后来，Petri网为众多计算机科学家所认识和重视，成为计算机、自动化等学界的热门研究课题。Petri网已经广泛应用于计算机网络、通信协议、软件工程、柔性制造系统、离散事件动态系统、生物系统等众多领域。[2，3]目前，许多高校都开设了Petri网相关课程，但是他们通常只关注Petri网的理论和应用。与之不同的是，本课程“基于Petri网的系统建模与仿真”不仅讲授Petri网的基本理论和方法，而且重点讲授如何利用Petri网实现系统建模与仿真，目的是让研究生学习和掌握一种可视化的数学建模语言和方法，培养学生良好的思维习惯和逻辑能力。本文将对基于Petri网的系统建模与仿真课程的教学从教学目的、内容、方法等多个方面进行探讨和研究。
一、基于Petri网的系统建模与仿真课程的教学目的
Petri网是一种重要的离散事件建模方法，已广泛应用于各个领域的建模与仿真中，因此，笔者在教授本课程时，要教给学生一种强大的可视化建模与仿真方法，为学生开展建模与仿真研究奠定坚实的基础。
第一，通过课程学习让学生全面了解该领域研究现状、前沿、采用的主流研究方法，以及研究资料收集的一般途径和整理研究资料的常用工具。
第二，通过课堂讲授、文献讲解培养学生掌握Petri网的理论和方法；学习并掌握Petri网的仿真算法设计和实现；最终掌握基于Petri网的系统建模、仿真和分析方法；让学生熟悉这些方法的主要应用过程和应用范围，提高研究生对科学研究工作的系统认知。
第三，结合实验利用各种实例使学生能够在各自的领域内实际运用Petri网。Petri网是控制、计算机等多个学科中的重要工具，在多个领域具有重要的应用价值，掌握其应用能够为学生学习和今后工作打下基础。
二、教学内容的创新
本课程主要是讲授如何利用Petri网来实现系统的建模与仿真。由于教学目的与其它已有Petri网课程的教学目的不同，因此需要对教学内容进行创新。针对上述教学目的，本课程的讲授主要分为以下两个部分。
第一部分讲授Petri网的基本知识，包括概念、结构属性、行为属性和分析方法等，从而使学生首先了解和掌握Petri网的基本理论，为下一部分的讲授和Petri网的实际应用打下基础。
第二部分主要从系统建模与仿真的角度来讲授Petri网。首先讲授包含Petri网的各种扩展的建模框架，然后对随机、连续、有色等各种不同类型的Petri网分别进行讲授。讲授过程中重点关注如何利用各种不同类型的Petri网来建模不同应用领域的实际系统，如何设计不同的仿真算法来实现系统的仿真和分析等，最终使学生掌握基于Petri网的系统建模、仿真和分析方法。本课程的主要内容可以概括为图1。
本课程由哈尔滨工业大学控制与仿真中心开设，该课程的讲授将密切联系实际的工程项目，因此需要学生进行大量的计算机建模与仿真实验。
三、提高教学效果的措施
结合本课程的理论与工程密切结合的特点，笔者建议从以下几个方面开展教学活动。
第一，案例式课堂教学：根据本课程的具体教学内容，尽量多设计一些典型的案例，利用案例进行课堂讲授或者进行小组课堂讨论。例如，在讲授随机Petri网时，可以设计排队系统、Lotka-Voltera系统等多个案例来讲授随机Petri网的基本概念以及如何设计随机仿真算法。这样学生就会容易理解为什么会应用随机Petri网，如何设计和实现一个随机仿真算法等问题。
第二，研讨式文献阅读：针对课程的相关内容，给学生提供与之密切相关的典型学术论文，要求学生分组阅读和讨论，并递交简短研究报告，培养学生的科学研究能力。例如，针对文献，[3]让学生阅读并理解如何使用不同类型的Petri网来建模与分析同一个生物系统，从而使学生加深理解不同类型Petri网的建模能力。
第三，工具软件应用：Petri网是一种图形化建模软件，离不开工具的支持。因此，从课程的开始，就要求学生学习自己开发的工具软件Snoopy[3]的应用。利用Snoopy可以建立和分析该课程中所有类型的Petri网。不仅如此，与Snoopy配套的相关软件工具还可以对Petri网从行为属性、结构属性、模型检查等多个方面提供自动化的分析功能。针对课堂的每个知识点，要求学生能够自己应用工具软件去建立和分析Petri网模型。这不仅锻炼了学生使用工具软件的能力，更重要的是加深了学生对知识点的理解。
第四，计算机实验：本课程需要进行多个计算机实验，如连续仿真算法设计与实现、随机仿真算法设计与实现、利用Petri网建立相关系统的概念模型等。针对每个实验，需要为学生提供足够的上机时间，让学生去自己编程实现相关的仿真算法或者建立相关的模型进行仿真和分析等。不仅安排学生在实验室统一进行计算机实验，而且通过将实验进行分割要求学生平时自己安排时间完成相应的模块。此外，对于每个实验，都让学生分组完成，但是同一小组的学生需要分工明确。
第五，结合科研项目教学：目前，Petri网已经大量应用于现在正在进行的科研项目中，如复杂仿真系统概念建模与分析、仿真剧情校核与分析等。为了让学生深刻理解理论与实践的结合，有必要从科研项目中提取相关的研究内容，让学生去讨论和实践。例如，针对该课程的需要，对相关科研项目中的模型进行模块划分，然后让学生充分了解课题的背景，完成相应的模块。最后还要求学生对此做出总结，并汇报各自的心得。
第六，论文指导：让学生阅读典型的学术论文，引导他们提出研究问题，然后书写科研论文，从而培养他们科学研究的习惯和能力，这也可以作为课程的考核结果。如果有必要，可以鼓励学生发表与课程学习相关的学术论文。
第七，积极指导学生查询Petri网相关的期刊和会议等，扩展学生的知识面，引导他们早日进入科学研究的殿堂。
四、理论和实践相结合的考核方式
考虑到本课程理论与实践密切结合的特点，采用以下考核方式：
课程考试成绩：开卷考试，该成绩占课程总成绩的40%。
课堂讨论成绩：根据学生在课堂参与讨论的具体情况给定成绩，评分标准为积极参与次数、表达能力、分析能力等方面，该成绩占总成绩的20%。
Petri网课程论文成绩：根据学生提交的Petri网课程论文的原创性、文献综述的全面性、撰写论文的规范性、研究内容的系统性情况给定成绩，该成绩占总成绩的20%。
实验成绩：本课程是一门工程实践课程，需要进行多个计算机实验，因此实验成绩在最终考核中应该占有一席之地，如20%。
五、面向应用自编讲义
“基于Petri网的系统建模与仿真”是航天学院控制科学与工程学科的一门研究生课程，是硕士阶段研究生重要的理论与应用密切结合的课程，在培养高素质应用型、综合型人才方面起着重要的作用。但是目前，还没有任何一本教材能够完全覆盖所有的教学内容，因此笔者结合相关的文献编写了自己的讲义。
教材不仅分析了Petri网课程的主要知识点，还把知识传授和能力培养有机地结合起来，由从前的“知识型”讲授模式转向“知识能力型”，从而培养学生发现问题、解决问题的能力，提高学生的学习兴趣和创新思维，使学生能扎实地掌握和灵活运用所学知识。
教材是以服务教学为目的，在整体上形成知识网络或知识链，一方面保持自身的系统性，另一方面与直接关联的实际操作内容上相衔接，结合实验利用各种实例使学生能够在各自的领域内实际运用Petri网，使教材在内容组织上形成有机整体，并具有强大的可操作性。其中，Petri网的基本理论部分参考文献；[2，4-6]随机Petri网部分参考文献；[7-9]连续Petri网部分参考；[6，9]有色Petri网部分参考；[9，10]针对每种网类还加入如何利用Petri网实现系统建模与仿真。
六、德国的Petri网课程教学
Petri网为德国人所提出，并且德国在很多高校都开设了该门课程。根据笔者在德国的学习和工作经历，认识到德国大学的Petri网教学主要存在以下几个特点：课堂上老师与学生充分互动，使得学生通常能够在课堂上深入透彻地掌握所讲授的内容；充分利用Petri网工具来辅助课堂教学，认真细致地讲解如何用Petri网建立和分析每一个实例；将学生进行分组，合作完成课程作业和实践项目，并在课堂上进行讨论，分享心得。
这些好的教学手段都是应该借鉴的。在教学过程中，笔者将充分利用上述这些宝贵的经验来提高教学效果。
七、总结
本文对研究生课程“基于Petri网的系统建模与仿真”的教学进行了一些探讨，希望与同行进行交流或对同行提供一定的参考。由于该门课程具有较强工程背景，因此在讲授时不能完全采用传统的教学习惯，必须充分考虑理论与实践的密切结合。在以后的教学工作中，笔者还要根据学生的反应继续探索适合的教学手段和方法，为培养具有创新能力和研究能力的学生做出贡献。
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企业内部控制系统建模是内部控制系统实施过程的核心工作之一。在信息化环境下面向服务方法学（SOAD）是一种比较适用于内部控制系统建模的方法。本文以A上市公司在信息化环境下实施内部控制系统为例，应用面向服务方法学（SOAD）对A上市公司采购控制系统进行建模，为其他企业实施内部控制系统提供经验和借鉴。
一、引言
在全球经济一体化建立和资本流动加速的背景下，国内外竞争日益加剧，经营的潜在风险趋向多元化。尤其在全球经济复苏缓慢且不稳定，欧洲债务危机的阴霾仍然未消除的形势下，这些风险带来的不确定性对企业的内部控制和风险管理提出了更高的要求。事实证明，只有建立和实施科学的内部控制系统，才能提升企业风险防范能力，实现企业可持续发展战略。
内部控制系统实施过程中的核心工作之一是对企业正在运行的控制流程和控制点进行建模。所谓建模就是为了理解事物而对事物做出的一种抽象，是对事物的一种无歧义的书面描述。在手工环境下，面向流程建模方法是企业内控实施人员或内审人员最常用的建模方法之一。通过对企业内部控制流程建模，梳理内控风险点和控制缺陷，提出企业内控整改策略。
在信息技术高速发展的今天，充分利用信息技术实施内部控制系统已经成为一种趋势。在信息化环境下内部控制系统并未发生本质的变化，它是以信息资源和信息技术为主要工具，由董事会、管理层和其他人员共同实施的，基于企业的风险管理与内部控制运动，由人、信息设备和控制制度组成的人机一体化监控系统。在信息化环境下内部控制系统建模的重点是要充分考虑企业已有的制度系统和信息系统，划分人工控制和自动控制界面，甄别人工控制点和自动控制点。所建立的模型中要能够表达诸如控制流程中哪些控制点可以信息化、哪些控制点不能信息化、企业现有信息系统已经嵌入了哪些控制点、哪些控制流程需要人工控制与自动控制协同等此类问题。因此仅仅应用面向流程方法是远远不够的，还需要运用更优的建模方法进行相关的分析与建模。
本文拟采用面向服务方法学（SOAD，Service-Oriented Analysis and Design）对内部控制系统进行建模，试图摸索在信息化环境下内部控制系统建模的方法和思路，并以A上市公司实施内部控制系统为例进行分析与总结，以期能够为希望借助信息技术实施内部控制系统的企业提供一些经验和借鉴。
二、面向服务方法学（SOAD）的主要内容及思想内核
面向服务方法学（SOAD）起源于面向服务架构（SOA）的广泛应用。面向服务架构（SOA）最早是从软件体系结构的角度提出的一种架构风格，区别于DCOM、CORBA等分布式计算架构。进入21世纪以来，随着Internet技术高速发展，Web service、XML等技术广泛应用，在微软、IBM等厂商不遗余力的推崇下，面向服务架构（SOA）已经成为企业应用的核心概念之一。面向服务架构（SOA）逐步发展成包含运行环境、编程模型、架构风格和相关方法论等在内的一整套新的分布式软件系统构造方法和环境，涵盖服务的整个生命周期，包括建模、开发、整合、部署、运行和管理。
（一）服务（Service）的定义和特征分析
服务（Service）的一般解释是向消费者提供旨在满足对方特定需求的一种活动。《辞海》给出的解释为：履行职务，为大家做事。因此，从广义上讲，服务是提供者为消费者完成工作的活动或过程。在面向服务架构（SOA）方法论里，服务是面向服务分析和设计的最小单位，它可以是一个活动或一个流程。
综合理论界和实务界的研究与探讨，关于面向服务方法学中对服务的定义有很多种，其中典型的归纳如下：W3C将服务定义为服务提供者完成一组工作，为服务使用者交付所需的最终成果，最终结果通常会使使用者的状态发生变化，但也可能使提供者的状态改变，或者双方发生变化（Nicolai，2008）。叶钰等（2005）认为服务是一个粗粒度、可发现的软件实体，它以一个单独的实例存在，并通过一组松散的耦合和基于消息的模型与其他的应用或服务交互。Endrei等（2004）认为服务是一个逻辑实体，由一个或多个已的接口定义的契约组成。邢少敏等（2008）认为服务包含一个合约、一个或多个接口和一个实现。
（二）面向服务建模（SOM）
面向服务建模（SOM）是指通过业务领域和现有系统分析识别全局业务模型下可能存在的服务，确定合理的服务粒度。面向服务建模（SOM）的结构是以一个服务列表作为服务候选者，展示了当前业务领域下业务模型的所有合理业务拆分。主要采用自上而下、自下而上和中间对齐的步骤和方法得到服务候选者列表。
1.自上而下（领域分解）
自上而下是指从业务着手进行分析，将业务进行领域分解和流程分解，将业务流程分解成子流程或者业务活动，逐级进行，直到每个业务活动都是具备业务含义的最小单元。流程分解得到的业务活动树上的每一个节点，都是可能的服务抽取点，所有节点构成了服务候选者列表。服务候选者列表经过划分，最终形成层次化的服务目录。
2.自下而上（已有资产分析）
自下而上是指利用已有资产来发现和识别服务，已有资产包括：已有系统、套装或定制应用、行业规范或业务模型等。对已有资产的业务功能、技术平台、架构及实现方式的分析，除了能够验证服务候选者或者发现新的服务候选者，还能够通过分析已有系统、套装或定制应用的技术局限性，尽早验证服务实现决策的可行性，为服务实现决策提供重要的依据。
3.中间对齐（业务目标建模）
中间对齐是帮助发现与业务对齐的服务，并确保关键的服务在流程分解和已有资产分析的过程中没有被遗漏。业务目标建模将业务目标分解成子目标，然后分析哪些服务是用来实现这些子目标的。在这个过程中，为了可以度量这些服务的执行情况并进而评估业务目标，我们会发现关键业务指标、度量值和相关的业务事件。
通过以上三个步骤，可以发现服务候选者列表，并按照业务范围划分为服务目录。图1展示了面向服务建模的过程。
面向服务建模（SOM）还要考虑的一个因素是服务的粒度。服务粒度设计的太小会影响服务的松耦合性，不符合服务的粗粒度特征；服务粒度设计的太大也不利于服务的组合和增值，不符合服务的可复用性和可组合性特征。目前对于服务粒度的设计并没有一个统一的标准，需要根据具体的需求和场景来确定。
（三）面向服务方法学的思想内核
面向服务方法学的出发点和基本目标是以面向服务的思想对业务流程和功能在传统方法学基础上进行更高层次的抽象和建模，使得业务与技术之间的距离更加接近，以业务驱动服务和服务驱动技术，更好的为企业实现业务整合和资源整合的信息系统。其基本思想是：首先对企业的业务领域和业务功能领域进行划分，按照自上而下的方式进行领域分解，勾勒目标企业的业务结构，再逐步分解到业务流程直至业务活动，发现主要的服务候选者；其次是对现有系统按照自下而上的方式进行已有资产分析，验证服务候选者和发现新的服务候选者；最后对业务目标进行建模，通过中间对齐的方式帮助发现与业务对齐的服务，并确保关键的服务在流程分解和已有资产分析的过程中没有被遗漏。
面向服务方法学是一种来源于面向服务架构的全新方法学，相对于面向对象方法学、结构化设计等传统方法学具有更高层次的抽象性，使得业务与技术之间的鸿沟更小。随着互联网的不断发展，开放和标准的网络协议被普遍支持，服务作为一个自包含的功能，通过明确定义的接口（契约）来与另一个服务交互。服务的概念伴随着网络和分布式计算环境的发展而产生，现在服务要改变人们认识客观世界的认知方法，对现有的业务、流程按照面向服务建模以更好的帮助客观需求在信息化环境中更好地实现，同时推动新的分布式应用的发展。
三、面向服务方法学应用于内部控制系统建模优势分析
将面向服务思想应用于内部控制系统建模，通过将内部控制服务化和系统化来开发和实施内部控制系统具有一定的可行性和可操作性，其具体应用优势如下：
（一）两者具有一定的内在融合性和一致性
首先，内部控制管理是目标为导向的，内部控制最终要实现企业经营有效性、财务报表可靠性、经营合法合规性和资产安全性等目标；其次，内部控制的要求和规范是紧紧围绕着以上目标按照自上而下的顺序逐步构建，涉及到企业各个层次包括会计、财务、销售、采购、研发、生产、人力资源等；再次，在实践中企业一般都已建立了一定的管理制度和管理系统，内部控制系统的实施并不是要企业现有的管理体系，而是要融入到企业现有的管理体系中，实施过程是按照自下而上的顺序逐步完成。面向服务方法学试图通过建立服务的概念实现企业目前已存在的管理系统统一和融合，其所包含的自上而下、自下而上、业务对齐的建模思想与内部控制管理的思想不谋而合。从系统论的角度，内部控制系统的构成要素由一系列的控制点、控制线、控制面和控制体组成，根据具体情况将控制点、控制线、控制面分别作为服务来建模和实现，通过服务之间标准的通信和互动实现服务之间的集成达到控制体的整体效果。
从上述分析来看，将面向服务方法学应用于内部控制管理不存在理论上的冲突和技术上的障碍，两者具体有一定的内在融合性和一致性。将内部控制系统的控制点、控制线和控制面作为一种服务，通过服务之间的标准调用实现控制集成，共同服务于内部控制目标的实现。面向服务具有规划、标准、整合等思想的业务应用集成理念，内部控制的实施正是需要这样的思想，实现企业管理上的整合和集成。因此面向服务方法为内部控制系统建模提供了可行的实践路径。
（二）面向服务的契约性可以实现内部控制系统的集成管理
利用面向服务的契约性，将内部控制的控制规则和标准暴露成为一个服务，将服务交互和调用所需要公开和约定的相关信息作为契约予以确定，这样内部控制相关各业务之间可以实现集成。内部控制系统要实现集成控制需要跨越多个系统的障碍，例如预算系统、资金系统、账务系统、采购系统及销售系统等等。在各企业中以上系统的构建和信息化程度完全不一样，即使在同一个企业中各业务系统由于建设的时期不同所采用的技术也不尽相同，因此要想实现异构系统之间的通信和交互，面向服务方法是目前业界最合适的解决思路。
例如要实现“按照预算某部门12月份材料采购额不能大于10万元，超过10万元需要财务总监审批”的控制规则，传统的实现方式是在采购系统中采用硬编码的方式内置“某部门12月份材料采购额不能大于10万元”的规则和逻辑。如果12月份的采购额没有超过10万元，采购系统还能够实现控制；如果12月份的采购额确实需要超过10万元，采购系统是不允许执行的，即使财务总监已经审批，但是由于采购系统无法识别财务总监审批的结果，因此在系统中无法操作，只能通过非正常手段调整系统。涉及到采购后续的资金支付、账务核算都会出现类似问题。如果将某部门材料采购的合规性作为预算系统的一项服务暴露出来，由采购系统、资金系统、账务系统共享和调用则能解决此问题。采购系统在执行采购操作的时候调用预算系统的采购合规性审核服务，即可获得采购审批的结果，如果12月份低于10万元则可直接采购，如果12月份超过10万元则需要获得财务总监的审批结果，同时资金系统和账务系统在资金控制和账务控制上也可以直接获得审批结果，以完成资金支付操作和账务处理操作。
（三）面向服务的粗粒度性能够简化内部控制系统设计的复杂性
从服务的定义来看，服务是一个粗粒度的逻辑实体。面向服务的粗粒度性源于软件工程理论的“关注点分离”的思想，即将一个大的、复杂的软件问题分解为一系列单个关注点，每个关注点所需要解决的问题是更小的相关片断的集合，每一段逻辑只处理一个特定的关注点。这个思想在结构化分析与设计、面向对象分析与设计等不同的软件开发方法学中都得到了一定的体现。只不过相对于它们来说，面向服务方法学不是以细粒度的对象和基于私有接口协议的组件为基础的，而是以粗粒度、基于开放标准协议的服务为基础的。例如我们可以将预算执行控制作为一个服务进行公开，采购、研发、资金、核算等系统在实现预算相关的内部控制时候都可以统一的调用和访问预算执行控制服务，判断是否可以执行相关业务，这样大大降低了预算执行控制在采购、研发、资金、核算等系统中实现的复杂度，也提高了内部控制的集成和共享。
四、A上市公司内部控制系统建模过程
A上市公司是证监会2011年上市公司内控规范试点单位之一，笔者作为内控实施项目的成员，深度参与了其内部控制系统的建设过程。从项目伊始，A上市公司决定充分利用信息技术实施内部控制系统。由于A上市公司已上线运行多套信息系统，如何充分利用现有信息系统，确定哪些控制点可以信息化、哪些控制点通过人工完成等是内部控制系统建模的重点内容。
（一）A上市公司信息化环境分析
A上市公司经过多年发展，在各业务板块下的分子公司逐步开发和应用了财务系统、ERP系统等各类信息系统，形成了以分子公司信息化为主的信息系统生态环境。但是目前由于各分子公司的通信和网络相互割裂，不能互联，母公司无法实时掌握各分子公司的运营数据。A上市公司目前已上线运行的信息系统如表1所示。
A上市公司信息化环境主要存在以下几个方面的问题：
1.信息化建设缺乏统筹管理
从我们调研的情况来看，母公司未成立信息化部门，也未设立首席信息官职位，因此集团内部对信息化缺乏统一规划和管理，集团信息化缺乏战略，信息化人才匮乏。信息系统建设缺乏统筹管理，资金投入分散，整体性不强，综合效能展现不足。
2.信息资源分散，存在信息孤岛
由于母公司缺乏信息化战略和整体规划，分子公司信息化各自为政，互不相通。信息资源的统一管理机制缺乏，信息资源开发利用程度不高，尚未在决策支持、业务规范、流程优化、综合管理等方面得到深化应用。
3.信息安全风险较高
虽然各分子公司已经使用了用友、金蝶等财务软件和ERP系统等软件，但是软件系统内的用户权限未进行不相容设置，大部分用户都具备所有操作权限，数据被篡改风险较高。同时各分子公司均未建立合理的数据备份机制，一旦出现服务器崩溃等异常情况，容易造成数据丢失。
（二）A上市公司内部控制系统建模
A上市公司属于多元化投资企业，在以纺织服装为主营业务的基础上，逐步向房地产开发、产业投资等领域扩张。因此其内部控制系统面临对多行业的战略控制问题，即如何将企业发展战略分解并灌输到各个业务板块中，保证各业务板块在风险可控的条件下运行。针对A上市公司内部控制系统的规划和梳理，形成了货币资金管理、投资活动、筹资活动、采购业务、存货管理、固定资产管理、销售业务、工程项目、业务外包、财务报告、预算管理、合同管理和关联交易等核心控制流程。
限于篇幅，以下对A公司采购控制业务进行建模，阐述内部控制系统建模的过程。按照面向服务建模方法，以上述梳理的采购业务控制流程为基础，分为3个步骤进行建模。
1.自顶向下领域分解
按照层次分析法，对实现内部控制目标的相关领域进行层层分解。综合内部控制规范及配套指引和A公司采购业务控制流程，A公司采购业务控制流程建模图如图2所示。从图2可以看出，采购控制流程一共分解为三层，第二层流程包括采购计划、供应商选择、采购定价、订立合同、质量检验、付款等控制环节，其中供应商选择环节又分解为供应商资格、风险评估、资质授信等业务活动，订立合同控制环节分解为合同订立、合同审核、合同签订等业务活动，付款控制环节分解为取得发票、付款结算和资金支付等业务活动。由此我们可以初步得到一个控制服务的候选服务列表，如表2所示。
2.自底向上分析
自底向上分析是根据A公司目前已有的管理制度、信息系统、业务规范等来抽象、识别和发现服务。以纺织分公司为例，公司已经使用金蝶K3系统和环思ERP系统。因此根据自底向上分析的方法和步骤，采购控制服务流程自底向上建模如图3所示。
从图3中可以看出，在第一步自顶向下分析中得出的候选服务中，大部分服务可以通过现有ERP系统和财务系统获得，质量检验控制服务需要通过人工控制实现。具体分析如表3所示。
通过自顶向下的分析进行领域和流程建模，再经过自底向上的已有资产分析，我们基本可确定供应商识别、风险评估、资质授信、采购定价、合同审核、合同签订、付款申请和资金支付可通过信息系统实现自动控制服务，采购计划、合同订立、合同签订、质量检验、取得发票作为人工控制服务。
3.中间对齐分析
中间对齐通过对内部控制目标进行建模，将内部控制目标进行分解并与以上识别和发现的服务进行对比，帮助发现在第一步和第二步建模的过程中是否有遗漏的服务。对采购流程内部控制目标建模如图4所示。
将采购流程内部控制目标与采购流程候选服务列表进行中间对齐后，如表4所示。
通过表4我们可以发现，在经过中间对齐步骤后，将采购流程内部控制目标与采购流程内部控制候选服务的对比，我们发现在采购实现战略目标和提高经营效率效果目标方面，还需要增加一个采购数据实时监控服务，以保证企业管理当局实时掌握各类采购数据。在会计核算真实完整目标方面，也需要增加支付核算控制服务和应付账款控制服务，以保证财务报告真实完整性目标的实现。
通过对A公司采购控制流程的建模，我们可以初步捋清A公司采购控制的控制点和控制线，而且明确出哪些控制点嵌入到信息系统中、哪些控制点由人工控制，以及人工控制和自动控制之间的关系和流程衔接。综合上述分析，A公司采购控制系统的整体控制过程如图5所示。从图5我们可以看出，A公司采购控制系统由监督平台、人工控制、环思ERP、合同控制、金蝶K3等人工系统和信息系统共同组成，基本达到在信息化环境下充分利用信息系统实现内部控制系统的目标。
四、总结
面向服务方法（SOAD）是在信息化环境下比较适合内部控制系统建设的一种逻辑建模方法。其主要优点是能够基于企业现有的管理系统、制度系统和信息系统，以服务的粒度对控制流程和控制点建模，甄别人工控制点和自动控制点，清晰划分人工控制和自动控制界面，实现人工控制与自动控制的融合和协同。
作者单位：
关键词：高等数学 统一建模语言UML 远程教学 聋人教学
1.引言
高等数学是一门高等院校最重要的公共基础课，也是聋人教学中难度偏大的一门课程。一方面，聋人教师要双语教学，而且要写板书、画复杂的几何图型，授课不仅费时费力且效果较差；另一方面，受聋生自身听力障碍的影响，以教师的教为主的教学很难发挥学生的积极主动性［1］，学生处在比较被动的状态，不利于培养学生的创造精神。互联网和计算机技术的发展，使得通过网络来进行聋人高等数学教学成为可能。
在软件开发过程中，传统的“瀑布（waterfall）”模型有很多缺点，开发过程被分割开来，必须按分析（analysis）、设计（design）、编码（coding）和部署(deployment)四个阶段一个接一个按顺序进行，使分析、设计和开发三组成员在一起共享重要信息的机会减少［2］。而面向对象技术中的统一建模语言（UML）弥补了传统方法的不足，本文采用UML为系统建立了静、动态模型。
2.统一建模语言概述
面向对象技术是软件工程领域中的重要技术，统一建模语言UML则是近几年国际上比较流行的面向对象的标准建模语言。UML(Unified Modeling Language)是在Grady Booch的Booch方法、Jim Rum.Baugh的OMT方法以及Ivar Jacobson的OOSE方法的基础上演化而来的，是基于面向对象技术的标准建模语言。它统一了面向对象建模的基本概念、术语和图示符号，融入了软件工程领域的新思想、新方法和新技术。UML适用于对具有静态结构和动态行为的系统进行建模。
UML建模的步骤分为三步［3］：第一步是进行系统需求分析，确定系统的功能要求，画出系统用例图，建立系统的功能模型；第二步是在用例分析的基础上，抽象出系统中的类，画出类图，建立系统的结构模型；第三步是在前两步的基础上，绘制活动图、顺序图和协作图，建立系统的行为和交互模型。其中前两步属于系统的静态建模，第三步属于系统的动态建模。
3.系统需求分析
系统需求分析是确定系统将要做什么，要完成什么功能，这可用UML的用例图来描述。用例图能说明系统的参与者、用例，以及它们之间的关系。在本教学系统中参与者有两种：一是学生，二是教师。学生和教师共同参与的用例有数学手语学习、论坛、聊天和注册，此外教师还可参与试题管理、系统维护、用户管理、资料和教案修改，学生可参与基本知识点学习、视频学习、教学动画学习、电子教案和在线考试。由此可得系统的用例图如图1所示［4］。
4.系统总体设计
系统的总体设计是要建立系统的静态和动态模型，静态模型描述系统的对象之间的静态关系，用UML的类图、包图和对象图进行描述；动态模型主要用顺序图、协作图、活动图来描述。
4.1用类图对系统结构建模
一个类是一类或者一组具有类似属性和共同行为的事物。类图描述的是一种静态结构，它不仅定义系统中的类，表示类之间的联系，如关联、依赖、聚合等，也包括类的内部结构（类的属性和操作）。类图是定义其它图的基础，在类图的基础上活动图、协作图才能进一步描述系统其它方面的特性。图2是本系统中主要的类：学生和教师的类图［5］。它们分为三个部分，上部是类的名称学生和教师；中间是这两个类的属性，学生和教师的共有属性有姓名、性别、籍贯和年龄，此外学生有班级属性，教师有职称属性；下部是类的操作，学生的操作是课程学习、手语学习、聊天、论坛和在线考试，教师的操作有系统维护、用户管理、试题管理、资料和教案修改。
4.2 用活动图绘制系统的行为模型
活动图被设计用于简化描述一个过程或者操作的工作步骤。它是状态图的一种扩展形式。活动图的技术思想主要来源于Jim Odell 的事件图、SDL状态建模技术和Petri网技术。活动图本质上就是流程图，它描述系统的活动，判断点和分支等。图3是系统中用户管理的活动图，它反映了教师进行用户管理的整个过程，首先进入用户管理的界面，选择添加或删除用户，如果是添加用户，则直接输入用户的姓名，然后选择添加；如果删除用户，则选择已有用户再选择删除。在添加和删除下面是另一个选择，如果想继续管理，则回到用户管理界面重新操作；否则就会退出用户管理。
4.3用协作图绘制系统的交互模型
协作图用于描述相互协作的对象间的交互关系和链接关系。虽然顺序图和合作图都用来描述对象间的交互关系，但侧重点不一样。顺序图着重体现交互的时间顺序，协作图则着重体现交互对象间的静态链接关系。图4是学生考试的协作图［5］，由图可看出学生首先进行功能选择，进入到考试登录表单后发送登录信息，若信息错误则提示信息出错，若信息正确则进入章节选择，选择要考试的章节后就进入试卷表单，然后答题、提交试卷，系统会自动阅卷并显示成绩，最后退出系统。
5.总结
聋人高等数学远程教学系统利用了网络优势，发挥了聋人学习的自主性，提高了教学效率。使用统一建模语言UML为系统建模，增进了分析、设计和开发三类人员的交流，提高了软件开发的质量和效率。
参考文献：
［1］李强.发生认识论在聋人高等教育中的应用.中国特殊教育，2004，2.
［2］［美］Joseph Schmuller著. 李虎，王美英译.UML基础、案例与应用.北京：人民邮电出版社，2002，6.
［3］郅志刚，郭齐胜等.基于UML的作战信息交换建模.装甲兵工程学院学报，2006，4.
［4］谭波，向民华.用统一建模语言实现中小型粮库管理系统建模设计.粮食与食品工业，2007，2.
关键词：悬架硬点；DMU；快速建模；运动仿真；CATIA；参数化
中图分类号：U463.3 文献标识码：A 文章编号：1005-2550（2016）06-0054-06
Abstract： This paper mainly expounds the method of rapid modeling of different hard points in CATIA， which is based on the common Mcpherson suspension and double cross arm suspension， and discusses the application scope of the method. Rapid modeling method， choose the same kind of model in the database， modify the design model table （EXCEL） in hard data points， you can quickly create a new application model based on the type of suspension. Compared with the traditional modeling methods， the present method avoids the tedious repetition CATIA modeling process. It can be pre-arranged and the total amount of the drive shaft slip checking to provide technical support， while greatly improving the work efficiency of the pre-research analysis.
随着目前各汽车公司正向开发的普及，更多的可行性分析工作需要在整车预研阶段完成，包括动力总成布置可行性分析，传动轴校核，轮胎包络生成等，而此类工作前提是要有悬架的DMU模型。
悬架运动模型的建立，目前比较普遍的方法是：按照零件结构，在3D数模成型后对各零件用CATIA命令添加运动副和约束，通过较为繁琐的数模操作后完成。此种传统的方法在整车预研阶段存在如下问题：在前期预研阶段，3D数模暂未建立，在只有硬点数据的情况下，该方法无法进行虚拟建模。同时，按照硬点数据在3D数模上建立悬架运动模型，往往只适用于单一悬架形式，硬点数据更改，悬架运动模型就需要重新建立，造成工作反复，工作量大，同时，此种方法不容易掌握，除了悬架本专业外，总布置等其他专业较难掌握并加以运用。
对于本文论述的快速建模方法，不需要实现各零件3D数模，即可完成不同硬点悬架模型的快速建立，而且数据库模型建立，可避免重复性建模工作，针对任何不同硬点均可通过更改设计表更新模型，操作过程简单，便于应用。
1 建模流程
建模流程如图1所示。
建立数据库模型：数据库模型的建立为快速建模的基础，一种悬架类型对应一种模型，针对同种模型不同硬点的DMU建模，即可在更新设计表硬点数据后完成。数据库悬架模型的建立分为模型简化、模型装配和模型参数化等步骤。
建立应用模型：在建好的数据库模型基础上，可以针对同一型式不同硬点的悬架快速建模，分为参数输入，建立模型，模型运用三部分。实际中，具体的模型需要根据不同用途做适应性改进，包括添加传动半轴的模拟数模为校核滑移量，建立运动法则曲线为制作轮胎包络等。图1为快速建模的建模流程图。
2 建立数据库模型
建立数据库模型分为模型简化、模型装配和模型硬点参数化等步骤。
模型简化：因前期预研阶段3D数据还不成熟，建模只能通过虚拟化的零件平台，故将各悬架零件简化为点、线、面。
模型装配：利用CATIA操作，根据各零件间的运动关系添加约束及运动副，此步和传统建模方法类似。
模型硬点参数化：通过将硬点坐标与参数公式进行关联，建立关系树与设计表关联，方便根据不同硬点快速更新数据库模型。
下面以麦弗逊悬架为例，论述数据库悬架模型的建立方法。
2.1 模型简化
所有零部件均简化为点（减震器上铰接点、三角臂铰接点、转向拉杆内/外点等）、线（减震器、转向拉杆、驱动轴中心轴杆等）、面（三角臂），便于参数化。
1）将悬架系统内部铰接视为刚性连接，且不考虑悬架、转向、传动轴等零件的变形。
2）为模型简化及参数化，将无相对运动的零件进行整合，自身内部有相对运动的零件进行拆分，参考如下原则：
a、转向机构分解为转向器壳体、左右转向拉杆三个零件；
b、驱动轴分解为外球笼、中心轴杆、内球笼三个零件。
【关键词】绘图数据处理
中图分类号：C37 文献标识码：A 文章编号：
快速绘图与建模是近年来计算机技术研究的重点内容之一。目前绘图和建模基本采用参数化技术、变量化技术和面向对象技术。普通用户短时间内难以掌握上述方法。本文笔者根据自己多年的工作经验，探讨了绘图与数据处理。
一、数据处理
AutoCAD是绘图软件，Excel是办公软件，两者的数据格式并不相同，直接利用Excel文档中的测量数据实现快速绘图首先要做的工作是数据处理，即如何把文档中的测量数据转换成AutoCAD绘图的矢量数据。本文利用Excel的数据处理能力把Excel中得测绘数据转换成矢量数据并按一定的方式保存在Excel中，以便于AutoCAD直接读取这些数据进行绘图。
1、数据解析
测绘数据在文档采用图表方式描述，数据表中数据元素关系属于树型集合结构，即表中的数据元素是“属于同一个集合”(这些数据属于同一建筑)。从结构上看，该结构的数据元素之间存在着一对多的关系，其中的根节点表示建筑物的边长，子节点表示室(户)的边长，叶子节点表示房间的边长。这种存储结构可以方便的将数据按建筑的几何特性进行有效组织，并将其转换为能够方便的进行编辑和移动的节点的形式；而且这种树状结构非常适合系统进行各种遍历操作。由于文档中的测量数据在格式、组织等方面与CAD完全不同，因此要实现快速绘图必须把文档中的数据格式转换成CAD的格式，进而驱动CAD自动绘图。数据格式的转换正是数据解析所要做的工作。数据解析首先对读入内存的文件进行遍历，读取所需要的数据元素，将其转换成树形层次结构，其中树的根节点表示整个建筑物的尺寸信息，第二层表示房间之间的分界线，叶子节点表示各房间的墙线信息；然后把根节点和子节点的数据值赋给对应的数组，每一个数组表示对应节点的坐标。解析就是把每一节点值转换成CAD中对应点的坐标格式。
2、Excel概述
Microsoft Excel是美国微软公司开发的Windows环境下的电子表格系统，它是目前应用最为广泛的办公室表格处理软件之一。Excel软件的强大的数据处理功能和操作的简易性逐渐走入了一个新的境界，整个系统的智能化程度也不断提高。Excel具有强有力的数据库管理功能、丰富的宏命令和函数、强有力的决策支持工具，它具有以下主要特点：分析能力、操作简便、图表能力、数据库管理能力五、宏语言功能、样式功能、对象连接和嵌入功能。
3、数据格式转换
数据格式转换的任务是把Excel中的测量数据转换成矢量数据并按一定顺序保存在Excel中。其工作工作机理：数据格式转换实质是把Excel工作簿(Workbooks)中工作表(worksheet))中数据，按预设的转换公式转换成矢量数据再保存到另一张工作表(worksheet2)中。
二、基于文档快速绘图
（一）快速绘制二维平面图
1、图形的分解
建筑物图形的分解是按照文档中的数据关系和拓扑关系来进行。测量数据在文档中采用图表方式描述，数据表中数据关系属于树型集合结构，即表中的数据是“属于同一个集合”(这些数据属于同一建筑)。从结构上看，该结构的数据元素之间存在着一对多的关系，即多个数据对应一个建筑结构。根节点表示建筑物的边长，子节点表示室的边长，叶子节点表示房间的边长。
2、定义基本图元对象
根据图形的分解结果，把基本图形定义为图元对象并设置参数控制其的大小和形状，用转换后的矢量数据对参数赋值。图元参数表示基本图形的端点坐标。这种绘图方法即能绘制形状不同的图形(克服了参数化绘图只能绘制形状相同的图形)，又避免控制参数的人工输入，把人机交互式输入参数改为程序自动读取数据。
利用VB中对象定义语句创建轮廓线图元对象，把轮廓线图元定义为AcadLWPolyline的对象，设置一组参数变量作为参数，参数值用来表示建筑物轮廓的各点坐标，用Linewithds和Linecolor等变量用来定义线宽线型颜色等。
3、绘制基本图形
绘制轮廓线：把轮廓线图元对象定义完成后，即可对参数赋值。数据处理中转换的矢量数据保存在Excel中，打开Excel读出单元格中的矢量数据对图元参数赋值，再用绘图语句调用图元对象参数进行绘图。
4、基本图形的组合
整个建筑的轮廓线、室线、房间线绘制完成后，不同墙线相交时可能会有多余的交叉，此时需要把这些多余的墙线删除。根据数据处理中的拓扑关系判断哪些线段是多余线段。如当分户线与房间线相交时，房间以外的线段即为多余线段。选择多余的墙线，再调用修剪命令(Trim)删去多余的墙线；或者定义一个集合把所有多余墙线放入其中，再把该集合置空。即可得到建筑平面图。
5、绘图示例
下面是某办公楼的快速绘图过程。
调用绘图模块，选择绘制轮廓线，系统从文档中读取测量数据，并进行数据矢童化，对轮廓线数据结构中的参数赋值，驱动CAD绘制办公楼的外部轮廓线。再分别选择绘制分户线、绘制房间线，完成办公楼的分户线、房间线的绘制，最后用修剪语句((Trim)删除草图中的多余线段，即可得到办公楼的平面图。绘图过程如图.
绘图过程示例
（二）快速绘制三维线框图
建筑物一般由大量基本构件组成，如房屋中的房顶、墙体，凉亭的柱等，这些基本构件可视为可再分的结构。建筑实体中绝大部分构件的几何形态都是标准的，其建模方法有规则可循，可以通过少量的特征参数来表达。改变特征参数的值可以控制构件的大小和形状。本文通过特征参数对构件对象建模，构件模型通过布尔运算组成建筑模型。这种建模方法的优点一方面是降低建模难度。传统建模方法是对整个建筑建模，本文是对构件建模。对构件建模比对整个建筑建模简单得多，对构件建模更易于实现。另一方面利用计算机自动建模技术提高建模速度。在传统建模中数据的输入和建模过程都靠人工完成，这是造成传统建模速度较慢的主要原因。快速建模把数据输入和建模过程全部交给计算机完成，因而大大提高建模速度。
结束语
以上就是笔者在工作中的一些工作体会，当然还有待继续研究完善，比如：进一步完善绘图和建模方法，归纳齐全规则对象和不规则对象结构特点；进一步完善系统功能，使之不仅能够绘图、建模，还能对建立的对象进行材料、载荷等性能进行分析研究等。
【参考文献】
[1]唐泽圣，周嘉玉，李新友，计算机图形学基础[M].清华大学出版社，1995: 78-100
【关键词】计算机控制技术；教学改革；系统建模；数据驱动
0 引言
随着计算机技术的飞速发展，计算机控制技术被广泛应用于工业生产、电子通讯、机械设备等各个领域。因此，许多高等院校都开设了《计算机控制技术》这门课程，它是以自动控制原理为基础，以计算机控制技术为核心，综合测控技术、可编程控制技术、计算机网络技术等的综合性学科，致力于培养企业生产技术的精密化、生产设备的信息化、生产过程的自动化的专业人才。计算机控制技术本身的特点决定了可以利用软件来实现控制算法，通过强大的的运算功能和逻辑判断功能来实现最优控制、自适应控制等连续控制系统难以胜任的复杂规律[1]。鉴于《计算机控制技术》课程的重要性，对课程教学的研究、探索和实践是十分必要的。
近年来，随着互联网、物联网、云计算的迅猛发展，由“人、机、物”三元世界在网络空间（Cyberspace）中交互、融合所产生的数据多元化将当今的信息社会推向了“大数据”时代[5]，大数据的涌现正逐步改变人们的生活和工作方式、企业的运营模式，IBM公司提出了“智慧地球”的理念，德国提出了步向“工业4.0”的目标，今年总理在政府工作报告上也提出了“互联网+”的概念。同时，大数据也吸引了不少学术界的广泛关注，2008年，英国《自然》杂志推出大数据专列，专门探讨“P8时代的科学”以及科研形态的变化，指出：“数据为准绳的理念指导，以及强大的计算能力支撑，正在驱动一次科学科学方法的革命”。美国《科学》杂志也在2011年推出专刊“Dealing with Data”，围绕“数据洪流”展开讨论，将大数据深度分析作为未来研究的重要突破点[2]。所以顺应时代的潮流，将“大数据”的思想融入到《计算机控制技术》的教育改革，既是一项严峻的挑战也是一个宝贵的机遇。
1 课程教学中的普遍问题
《计算机控制技术》课程所涉及内容丰富，大体可以分为控制系统和计算机系统两大方向。具体的内容主要包括如下几个方面：①以控制理论为主体，阐明离散系统和连续系统在建模、推理、结论上的区别；②将计算机系统与控制系统进行融合；③传统控制论优化算法及其仿真模拟；④智能算法、模糊识别的应用；⑤微型计算机的嵌入式开发，如ARM、PLC、等；⑥计算机系统的软件开发等[3]。
目前，多数院校对于《计算机控制技术》这么课程，主要采用“以课堂为主，实验为辅”的教学模式，加上该课程是一门专业性和综合性较强的学科，涵盖的内容较多，所以学生在学习过程中普遍感到吃力[4]。此外，课程教材和参考书种类众多，但内容并不统一，基本分为偏重理论教学和实际工程应用两大类。然而，真正能运用到当今主流的大数据、云计算相关技术的并不多。所以，基于上述问题，对目前《计算机控制技术》教学中存在的不足总结如下：
（1）数据的概念不强
目前，许多院校对于《计算机控制技术》这门课程的重心停留在理论授课上，即使开设的实验课程还是以演示性为主，如A/D转换实验。学生没有系统的将所学知识转化为实践，更谈不上对实验数据的信息进行有效的存储，并结合所学习的理论知识对其进行分析和验证。此外，对于当今主流的数据挖掘算法，提供相应的实践机会较少。
（2）传统建模思维的束缚
传统控制理论过于依赖模型的建立，为了保证所建立模型的精确性，模型的阶次有时会变得很高，基于高阶系统模型的控制器设计、稳定性分析等问题就会变得很复杂。事实上，数据只是为了辅助算法，实现对模型进行较好的评估和预测等功能。
（3）数据挖掘算法的普及不深
利用计算机技术对大数据进行挖掘分析，发现蕴含的知识，研究运行的规律和发展的趋势是挖掘网络大数据的深层价值和实现社会行为可计算的主要途径[5]。然而，许多院校在《计算机控制技术》这门课程中，并没有在数据驱动这个方向上进行改革和突破。
值得注意的是，很多院校对《计算机控制技术》教学的思维方式还停留在工业时代，即以控制系统相关学科作为理论基础，再通过科学实验来强化学生在计算机软硬件方面的学习。但是随着信息技术的快速发展，“物联网、云计算、大数据”的提出，迅速取代了人们对于传统行业的认知。所以，有必要借助“大数据”的思维方式来思考《计算机控制技术》的课程改革。
2 基于“大数据思维”的《计算机控制技术》课程教学改革
在传统建模仿真研究中，数据不是模型的本体，它只是为模型的仿真运行提供基础条件。然而，随着大数据的迅速发展，由“人、机、物”三元世界的互相交融将数据的来源也变得多元化，通过仪器采集、网络存储、仿真模拟生成等方式来获取数据，所以数据对建模的作用也愈发重要，并开始逐渐成为主导地位。只要数据足够大，只靠数据就可以完成科学发现，因此不再需要数学模型。这就是所谓的“数据优先”模式[2]，一种由数据驱动的新模式、新思维。正如《连线》主编Chris Anderson所断言：“数据的洪流是传统科学方法变得过时，相互关系已经足够，没有了具有一致性的模型、统一的理论和任何机械式的说明，科学也可以进步”。换句话说，传统建模方法对于科学而言并不是必须的，大数据建模方法将会是一种新的科研范式。
2.1 将“数据驱动建模方法”作为思考问题的出发点
数据驱动的概念最早来自计算机科学领域，在设计过程中以数据库中的数据为导向，利用受控系统大量的在线、离线数据，实现对系统的评价、诊断、决策、调度及监控等功能[6]，探索背后的科学规律。近年来，随着人工智能技术的发展，特别是机器学习领域，迅速丰富了经验建模方法。通过获得系统的各过程变量（输入、输出和中间变量）描述表达式，这种方法称为“数据驱动”建模方法。
基于实际工业生产系统的数学模型复杂、测控信号精度差且不完整、易受随机扰动的影响、状态维数高等特点，传统的建模方法，为了保证模型的精确性，模型的阶次会变得很高，这样研究系统的控制方法和动态特性会变得复杂，而利用“数据驱动”建模方法，将已知的输入、输出数据在线或离线学习计算与当前状态相匹配的控制量，再将模式识别、人工智能方法作为补充，从而满足系统的静态和动态性能要求。目前，利用“数据驱动”的思想建立研究对象的预测和控制模型是主流的趋势，而已经形成系统的建模方法主要有：线性/非线性自回归模型、神经元网络模型、基因算法模型、模糊人工智能模型、贝叶斯分析网络模型以及支持向量机模型等。
2.2 基于“数据驱动建模”的教学方法
一般来说，数据驱动建模流程可分为：数据初始化、变量的统计分析、算法模拟和模型的在线校正等过程。
（1）数据初始化
通常，数据的初始化大致可以分为数据的采集、选择、预处理。具体的步骤如下：①通过采集的数据，对数据结构有一定的认识，同时对数据辨识可能产生的问题及建模的复杂程度有所估计，从而决定适宜的训练模型。②对数据模型评估之后，即可以对数据进行选择，一般选取70%的比例作为算法数据，其余的30%数据作为测试数据；③选择好训练数据以及测试数据之后，为了能够获得较好地训练效果，必须对数据进行预处理，使其满足所选辨识方法的要求。例如归一化处理，填补缺失值，异常值检验等。
（2）变量的统计分析
通常，在完成第一步的基础上，需要结合统计理论方法对输入、输出变量进行相关性分析、主元分析等，以研究二者间的关联关系，从而对模型进行预估判断。此外，为了更好地定性分析，需要适当地增加与主导变量有关的辅助变量，通过机理、经验构造辅助变量与主导变量的数学关系，从而更好地对主导变量进行估计。
（3）算法模拟
在经过统计方法的分析之后，利用模糊识别、人工智能算法对训练数据进行回归分析，例如神经网络、支持向量机、贝叶斯网络等工具实现线性或非线性的预测逼近能力。然后再利用测试数据在预测模型上进行测试，得到的输出结果和目标数据进行比对，根据预先制定的统一规则进行评判。通过不断训练学习的办法获取输入、输出之间的函数逼近关系式，得到合适的模型。
（4）模型的在线校正
在线校正是数据驱动建模应用中不可缺少的一部分，尽管已有不少离线校正的方法，但在线校正的方法十分有限。因此，开发更多实用方法，以适应复杂工业过程控制的需要。判断预测模型的某个关键参数是否最优，其本质上就是如何对参数值进行调优，使预测模型的错报率最小化[7]。目前，解决参数寻优问题的研究成果主要有两种：①定期进行非训练样本与固定参数值得的错误率敏感性分析，依据敏感性分析曲线优化关键参数值，如交叉性验证技术、留一交叉验证法等；②根据知识经验或统计分析确定机器学习方法错误率的上界，并不断优化错误率的上界，使边界差距尽可能小，从而实现参数校正目的[8]。
3 结语
本文围绕“数据洪流”展开讨论，尝试对《计算机控制技术》进行教学改革，提倡培养“大数据”的思维对系统进行建模。通过调整教学内容，结合各种交互式教学方法，提出了一种基于“数据驱动建模”的教学方法，致力于培养学生的学术理论的融合贯通能力，技术创新思维和动手实践能力。
【参考文献】
[1]李元春.计算机控制系统[M].北京：高等教育出版社，2005.
[2]胡晓峰，贺筱媛，徐旭林.大数据时代对建模仿真的挑战与思考―中国科协第81期新观点新学说学术沙龙综述[J].中国科学：信息科学，2014，44（5）：676-692.
[3]邢航，张铁民.“计算机控制技术”教学改革探索与实践[J].实验室研究与探索， 2007，26（12）：370-371.
[4]周欣欣，宋人杰，牛斗.《计算机控制技术》课程教学改革初探[J].东北电力大学学报，2008，28（3）：29-31.
[5]王元卓，靳小龙，程学旗.网络大数据：现状与展望[J].计算机学报，2013，36（6）： 1125-1138.
[6]候忠生，许建新.数据驱动控制理论及方法的回顾与展望[J].自动化学报， 2009，35（6）：650-667.
