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【摘要】目的：探討健康教育護理模式與傳統護理方法在緩解兒童哮喘發作中的作用對比分析。方法：將2007年7月至2010年7月在我院進行治療的86例兒童哮喘患者隨機分兩組，觀察組實施健康教育護理，對照組實施傳統護理，比較兩組患者一年內累計住院時間、發作次數、急診次數和家屬滿意度。結果：觀察組在住院時間、發作次數、急診次數、家屬滿意度方面均優于對照組，兩組患者比較差異具有統計學意義（p
【關鍵詞】健康教育；傳統護理；哮喘；兒童
支氣管哮喘簡稱哮喘，是兒童期最常見的慢性呼吸道疾病，根據現代健康教育護理理念，在加強對患者一般護理的同時應該加強對患者的健康教育［1］。我院就2007年7月至2010年7月在我院治療的87例兒童哮喘患者進行研究，取得良好效果，現報告如下。
1 材料與方法
1.1 一般資料：將2007年7月至2010年7月在我院治療過的86例兒童哮喘患者隨機分為觀察組和對照組，觀察組42例，其中男23例，女19例；對照組44例，其中男24例，女20例。年齡均為1至7歲，86例患兒均符合中華醫學會兒科學分會呼吸學組制訂的支氣管哮喘標準［2］，兩組患者在年齡、性別、病程等方面無顯著性差異，具有可比性（p>0.05）。
1.2 方法：對首次入院治療的患者隨機分組并建立檔案，觀察組實施健康教育護理，對照組實施傳統護理。根據情況隨訪患者家屬，記錄1年內患者累計住院時間、發作次數和急診次數，對患者家屬的滿意度進行評價。觀察組在接受兒童哮喘常規護理的基礎上進行以下健康教育：1心理指導：患者年齡小，疾病的反復發作和緩解會對患者心理上產生不良影響，護士要積極與患者交流，使其保持良好的心態接受治療，同時鼓勵家屬多與患者溝通。2飲食指導：部分食物可成為哮喘發作的誘因，例如芒果、海鮮等，護士要教育家屬給患者增加營養，避免過敏食物。3運動指導：適量運動可以提高肺通氣量，減少哮喘急性發作機會。因此在保證患者身體耐受的前提下鼓勵患者多運動，提高機體抵抗力。4發作時指導：讓患者及其家屬了解哮喘發作時的先兆表現和具體處理方法，例如咳嗽、胸悶等先兆癥狀，出現這種情況要及時用藥或前往醫院。
1.3 統計學方法：采用SPSS18.0進行統計學分析，計量資料采用t檢驗,計數資料，采用χ2檢驗，檢驗水準設定為0.05，當P＜0.05說明有差異。
2 結果
2.1 兩組患者的護理效果比較： 觀察組患者一年內累計住院時間192天，發作次數131次，急診次數34次。對照組患者一年內累計住院時間241天，發作次數174次，急診次數46次。兩組三項觀察指標比較差異均存在顯著性(P
表1 兩組患者各觀察指標比較
組別 例數 年平均住院天數 年平均發作次數 年平均急診次數
觀察組 42 4.57±1.52 3.12±0.72 0.81±0.24
對照組 44 5.47±1.60 3.95±0.71 1.05±0.26
2.2 兩組患者對護理的滿意度比較：觀察組42例，滿意34例，不滿意8例；對照組44例，滿意27例，不滿意17例。.觀察組滿意率顯著高于對照組，差異有統計學意義(P＜0.05)。見表2
表2 兩組患者滿意度比較
組別 例數 滿意率(%) 不滿意率(%)
觀察組 42 81.0 19.0
對照組 44 61.4 38.6
3 討論
哮喘是一種由多種細胞共同參與的氣道慢性炎癥性疾病，患者表現為反復發作的喘息、氣促、胸悶和咳嗽等癥狀，嚴重威脅人類的健康。兒童哮喘在國內外發病率普遍較高，嚴重影響了兒童的正常生活和學習，同時給家庭和社會帶來了一定的經濟負擔。竇紅偉［3］認為健康教育能讓患者變得樂觀，提高其依從性，增強患者與疾病作斗爭的信心和決心，提高治療效果。耿忠華［4］等人發現對患者進行健康教育，發揮其發揮主觀能動性，能使患者在治療過程中能處于最佳的生理和心理狀態。有研究表明［5］，哮喘患者在健康教育干預3個月后,臨床癥狀緩解率、治療依從性、肺功能測定指標等均優于未被教育者。本研究中，觀察組年平均住院天數、發作次數和急診次數均小于對照組，且差異有統計學意義（p
綜上所述，健康教育護理模式不僅對緩解兒童哮喘發作有較好的護理效果，而且能夠提高患者及家屬對護理工作的滿意度，是現代護理工作中較好的一種選擇，值得臨床推廣應用。
參考文獻
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關鍵詞：沉積型礦床；3DMine軟件；地質建模方法；礦業軟件；礦體模型
中圖分類號：P613 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2012）29-0126-03
1 概述
隨著礦山工程建設的發展，地質建模技術也在不斷革新，各種建模軟件和建模方法相繼涌現在工程應用實踐中。其中效果好、應用廣的礦山三維地質建模成了目前的主流趨勢，我們通過了解3DMine軟件建立地質模型方法的特點，將其與傳統建模方法結合在一起進行探討，對于礦山工程建設發展將有著重要的意義。
2 傳統建模方法
礦山設計常常都會面臨項目完成和投標時間都比較緊促的難題，項目完成時間一般限制在1～2個月內，投標時間則更短。沉積型礦床鉆孔數目密集、面積大、礦體廣布分層，面對這又一重大挑戰，確定一種合適的建模方法就變得尤為
重要。
傳統的建模方法主要是通過利用地質剖面線或鉆孔數據庫連接礦體，然后利用生成礦體頂底板面生產礦體。礦體頂底板面是通過對頂底板點進行插值加密法生成，插值方法有距離冪反比法和克里格法兩種。
3 3DMine建模
3.1 軟件介紹
3DMine是一套主要應用于礦山測量、地質勘探、采礦設計、生產管理的三維礦業軟件。它將多種優秀礦業軟件的優點和前瞻的設計理念有機結合，具備快速響應和技術全面的特點。3DMine還是一種可用來建立數字型礦山，具有典型特征的礦山地質信息系統軟件。
3.2 基本原理和方法
用3DMine軟件建模，第一步要做的是礦體模型的建立，要將礦體形態以較為精確的形狀和趨勢模擬出來，這和巖石模型的建立一樣。礦體模型實質上是一個密實的實體，實體是由一系列線上的點和一系列相鄰的三角面相互連接包裹而成的密實三
角網。
3DMine基本具備了上述傳統建模的方法，并有著自己的特點。按傳統方法的步驟，先把鉆孔數據庫建好，然后直接用3DMine軟件提取礦體頂底板點，再對這些點進行插值法加密生成頂底板面。建立礦體的方法：第一步直用3DMine加載各水平的礦體剖面線。在相鄰剖面線條之間連接三角網，選擇其中兩個閉合線，依次連接多段，連續點擊，三角網連接完成，完整的礦體模型就形成了。
3.3 特有的優勢
在露天開采設計中，要進行露天開采計劃和境界圈定的編制，必須先建立巖石模型。沉積型礦床的賦存面積大，很多甚至在20多平方公里以上，礦體厚度也常在1～2m之間，而次級模塊尺寸小是保證礦體儲量準確性的基本要求，所以確保大范圍的巖石模型的建立非常困難。但是如果利用3DMine軟件，在沒有約束的地方，它的模型尺寸很大，而在邊緣的約束部位附近，模塊尺寸最小即為次級模塊尺寸，這樣就可以達到減小模型大小的目的，成功解決了大范圍建立巖石模型困難的
局面。
4 建模方法的比選
通過對前面幾種建模方法優劣勢的比較分析，可以幫助我們找到一種最佳的方法。
4.1 鉆孔數據法
鉆孔數據法就是直接利用鉆孔數據，提取頂底板點來生成頂底板面。這種方法的優點是快速便捷，比較符合沉積型礦床的建模的需求。缺點是在層狀模型中，由于礦體的整體傾向傾角較大，導致多層礦層現象的存在，另外礦層間還有相互交錯的礦脈。針對這種情況，如果直接用這種方法，在礦區的邊緣，建立出來的模型將與地質勘探報告區別很大。而且這種方法是依靠增多虛擬孔來對礦體形態進行控制的，如果礦層較多，對礦體形態的控制將變得很有難度。
4.2 剖面線法
這種方法是利用礦體剖面線上的頂底板線來生產頂底板面。針對沉積性礦床的特點，我們可以直接利用剖面線上的頂板線生成頂板面文件，從而達到約束生成體文件的目的。這樣不僅使手工連接的工作量減少了，而且建立出來的模型也會比較吻合地質勘探報告。因為剖面線和頂底板線包含了對礦體專業詳細的分析，特別是在處理礦層邊緣和交叉相錯的問題上，這方面的信息豐富而全面，使礦體建模有依據，符合礦體建模原則。
另外我們還可以利用3DMine軟件對礦體頂底板線、剖面線、地形線轉換成三維坐標系統來建立礦體模型。這樣還可以利用3DMine與其他軟件的兼容性使工作效率得到提高。礦體頂底板線和地形的高程賦值的計算比較繁瑣，但是把它放在3DMine中進行將會很便捷。而且使用這種方法控制礦體形態和儲量將變得簡單得多，不再需要增多虛擬孔就能達到控制效果，相比第一種方法而言，使礦體建模得到很大程度上的改善。
4.3 綜合法
綜合法即綜合利用底板等高線、礦體剖面線和鉆孔的頂底板點等信息來生產礦體。通過分析，我們看到第二種方法有著很好的建模效果，但是仍然存在著一些不足。剖面線法沒能直接利用不在剖面上鉆孔和頂底板高線等方式來達到剖面間礦體形態的目的。針對沉積型礦床流線形態的特點，我們可以綜合利用鉆孔頂底板點、礦體剖面線和頂底板高線等信息分別生成礦層的頂底板面，這將會是一個更好的方法。
我們可以通過采用上述方法建立沉積型礦體模型來驗證其可行性，實踐結果表明，利用這種方法建立的礦體模型，礦體總儲量誤差在5%以內，和地質儲量勘察報告的吻合度好，且完全符合生產和設計的標準，滿足復雜地質的建模要求。在礦體的賦存和形態方面，頂底板面也滿足沉積型礦床的賦存需求，流暢平滑，和地質賦存勘察報告的吻合度也好，完全能夠用來作為地質建模施工圖的
設計。
5 結語
通過對各種地質建模方法的探討，我們發現了綜合利用頂底板點、底板等高線和剖面線進行沉積型礦床地質建模是比較好的方法，解決了針對沉積型礦床特點的一些工程難題，同時也說明了工程軟件的應用對于礦山地質建模的重要性。科學技術的發展，可以在很大程度上推動工程建設的發展，我們要好好利用這項寶貴資源。探討創新的精神在任何時候都是需要的，它才是社會發展的源
動力。
參考文獻
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【關鍵詞】 VANET EESM 建模 誤包率
一、引言
隨著世界經濟的發展，汽車在人們日常生活中越來越普遍。為解決日益嚴重的交通問題，車載自組織網絡（VANET）及其標準IEEE802.11p應運而生。車載自組織網絡是一種特殊的移動自組織網（MANET），在高速移動的環境下，通過車與車，車與路邊單元的相互通信構建無線通信網絡，用于輔助駕駛，事故避免，提高交通的安全性，有效性。
在車載網絡中，車輛通過廣播安全業務包來保證交通安全，誤包率是影響車載網絡有效工作的重要指標。
最早的VANET網絡仿真建模中，用一個接收能量門限作為衡量數據包是否被正確接收的指標。僅當數據包未發生碰撞并且其接收能量超過了一個預定的門限值，該數據包才被判定為正確接收，該模型由于精確度過低被淘汰。之后Q.Chen提出一個基于SINR門限的模型[1]，當接收包的SINR超過了預定的門限值（基于經驗結果）時，該數據包被判定為正確接收，這種建模被廣泛的運用在各種研究以及仿真平臺中，成為VANET物理層傳統建模。但是，這種建模把物理層高度的抽象化了，整個數據包被抽象成一個傳輸單元，完全忽略了無線通信信號處理的細節，無法反應信道選擇性和數據包長度對傳輸性能的影響，精確度有待提高。
本文提出一個基于指數有效SINR映射（EESM）的車載網絡仿真建模，能夠以較低的仿真復雜度得到比傳統建模更精確的誤包率性能曲線。EESM是一種復雜度低并且精確度高的OFDM鏈路級仿真和系統級仿真之間的映射方法，它能夠將衰落信道中的多個瞬時SINR映射成AWGN（Additive White Gaussian Noise）信道下的單個SINR，將信道的多狀態轉化為單狀態，然后通過查找AWGN信道下該SINR和誤包率之間的對應關系，可以得到精確的誤包率值，能夠很好的解決VANET物理層建模的仿真復雜度和仿真精確度之間的權衡問題。
二、EESM介紹
當OFDM所有子載波采用相同的編碼調制方式（MCS）時，EESM可以將k個子載波的SINR集合γk映射成AWGN信道下的單個有效SINR值γeff，然后再用這個有效的SINR值查找到相應誤包率的估計值。其基本原理如圖1所示：
EESM的映射公式可以由chernoff聯合界推導得出：
三、建模介紹
信道建模：VANET的標準IEEE802.11p使用OFDM技術，頻段設置在5.9GHz，每個子信道的帶寬為10MHz。故其信道為時間-頻率雙選擇性信道，信道建模必須反映出這個特性。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，小尺度衰落實現了專門為車載網絡設計的高速公路場景下的小尺度衰落[2]。
MAC層：采用IEEE802.11p規定的帶沖突避免的載波偵聽多址接入技術（CSMA/CS）。
物理層建模：以EESM為基礎，將數據包的多個子載波的瞬時SINR映射成單個有效SINR，在利用該有效SINR在AWGN信道下的誤包率性能得到需要的誤包率值，具體原理請參看第二章。
四、仿真結果
本章將對新建模和傳統SINR門限建模[3]的仿真性能作出對比，仿真場景為高速公路，信道忙時設為30%，車輛運行時間60s，廣播的安全數據包發送頻率為10Hz。
圖2為802.11p協議中的三種發送速率下，兩種建模的收包率-SINR的性能圖（收包率=1-誤包率），二者仿真復雜度基本相同。而從圖中可以看出，傳統建模方法較為粗糙，其包接收率在SINR門限處直接由0跳變至1，即當接收包的SINR值低于門限值時，被判定為接收錯誤，其SINR大于等于門限值時，判定為正確接收，而基于EESM的建模可以反映出收包率和SINR之間一一對應的關系。不僅如此，對比數據包大小為400bytes和100bytes的仿真圖可以發現，EESM建模可以反映出不同數據包大小對傳輸性能的影響，其包大小為100bytes的曲線相對于400bytes的曲線有大約2dB的增益，傳統門限判決建模無法反映出包大小對傳輸性能的影響。傳統門限建模的不足之處可能導致錯誤仿真的仿真結果，適用性不足。基于EESM的新車載平臺建模方法在保持較低仿真復雜度的情況下有更高的仿真精確度，必將取代傳統SINR門限建模。
五、總結
誤包率是影響車載網絡通信性能的重要指標，傳統車載網絡仿真平臺對物理層的建模過于粗糙，無法精確再現鏈路級誤包率性能，本文提出一個基于EESM的新建模，在不提升仿真復雜度的情況下，顯著提升了仿真的精確度。該建模可用于VANET擁塞控制，最優發送速率研究，發送功率控制等方面，為車載研究提供了新的思路。
參 考 文 獻
[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.
關鍵詞：系統建模與仿真；Petri網；課程教學方法
作者簡介：劉飛（1976-），男，山東平度人，哈爾濱工業大學控制與仿真中心，副教授，博士生導師。（黑龍江 哈爾濱 150080）
基金項目：本文系國家自然科學基金項目（項目編號：61273226）的研究成果。
中圖分類號：G643.2 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2014）05-0099-02
Petri網是由德國科學家C. A. Petri于1962年在其博士學位論文“自動機通信”[1]中首次提出的，后來，Petri網為眾多計算機科學家所認識和重視，成為計算機、自動化等學界的熱門研究課題。Petri網已經廣泛應用于計算機網絡、通信協議、軟件工程、柔性制造系統、離散事件動態系統、生物系統等眾多領域。[2，3]目前，許多高校都開設了Petri網相關課程，但是他們通常只關注Petri網的理論和應用。與之不同的是，本課程“基于Petri網的系統建模與仿真”不僅講授Petri網的基本理論和方法，而且重點講授如何利用Petri網實現系統建模與仿真，目的是讓研究生學習和掌握一種可視化的數學建模語言和方法，培養學生良好的思維習慣和邏輯能力。本文將對基于Petri網的系統建模與仿真課程的教學從教學目的、內容、方法等多個方面進行探討和研究。
一、基于Petri網的系統建模與仿真課程的教學目的
Petri網是一種重要的離散事件建模方法，已廣泛應用于各個領域的建模與仿真中，因此，筆者在教授本課程時，要教給學生一種強大的可視化建模與仿真方法，為學生開展建模與仿真研究奠定堅實的基礎。
第一，通過課程學習讓學生全面了解該領域研究現狀、前沿、采用的主流研究方法，以及研究資料收集的一般途徑和整理研究資料的常用工具。
第二，通過課堂講授、文獻講解培養學生掌握Petri網的理論和方法；學習并掌握Petri網的仿真算法設計和實現；最終掌握基于Petri網的系統建模、仿真和分析方法；讓學生熟悉這些方法的主要應用過程和應用范圍，提高研究生對科學研究工作的系統認知。
第三，結合實驗利用各種實例使學生能夠在各自的領域內實際運用Petri網。Petri網是控制、計算機等多個學科中的重要工具，在多個領域具有重要的應用價值，掌握其應用能夠為學生學習和今后工作打下基礎。
二、教學內容的創新
本課程主要是講授如何利用Petri網來實現系統的建模與仿真。由于教學目的與其它已有Petri網課程的教學目的不同，因此需要對教學內容進行創新。針對上述教學目的，本課程的講授主要分為以下兩個部分。
第一部分講授Petri網的基本知識，包括概念、結構屬性、行為屬性和分析方法等，從而使學生首先了解和掌握Petri網的基本理論，為下一部分的講授和Petri網的實際應用打下基礎。
第二部分主要從系統建模與仿真的角度來講授Petri網。首先講授包含Petri網的各種擴展的建模框架，然后對隨機、連續、有色等各種不同類型的Petri網分別進行講授。講授過程中重點關注如何利用各種不同類型的Petri網來建模不同應用領域的實際系統，如何設計不同的仿真算法來實現系統的仿真和分析等，最終使學生掌握基于Petri網的系統建模、仿真和分析方法。本課程的主要內容可以概括為圖1。
本課程由哈爾濱工業大學控制與仿真中心開設，該課程的講授將密切聯系實際的工程項目，因此需要學生進行大量的計算機建模與仿真實驗。
三、提高教學效果的措施
結合本課程的理論與工程密切結合的特點，筆者建議從以下幾個方面開展教學活動。
第一，案例式課堂教學：根據本課程的具體教學內容，盡量多設計一些典型的案例，利用案例進行課堂講授或者進行小組課堂討論。例如，在講授隨機Petri網時，可以設計排隊系統、Lotka-Voltera系統等多個案例來講授隨機Petri網的基本概念以及如何設計隨機仿真算法。這樣學生就會容易理解為什么會應用隨機Petri網，如何設計和實現一個隨機仿真算法等問題。
第二，研討式文獻閱讀：針對課程的相關內容，給學生提供與之密切相關的典型學術論文，要求學生分組閱讀和討論，并遞交簡短研究報告，培養學生的科學研究能力。例如，針對文獻，[3]讓學生閱讀并理解如何使用不同類型的Petri網來建模與分析同一個生物系統，從而使學生加深理解不同類型Petri網的建模能力。
第三，工具軟件應用：Petri網是一種圖形化建模軟件，離不開工具的支持。因此，從課程的開始，就要求學生學習自己開發的工具軟件Snoopy[3]的應用。利用Snoopy可以建立和分析該課程中所有類型的Petri網。不僅如此，與Snoopy配套的相關軟件工具還可以對Petri網從行為屬性、結構屬性、模型檢查等多個方面提供自動化的分析功能。針對課堂的每個知識點，要求學生能夠自己應用工具軟件去建立和分析Petri網模型。這不僅鍛煉了學生使用工具軟件的能力，更重要的是加深了學生對知識點的理解。
第四，計算機實驗：本課程需要進行多個計算機實驗，如連續仿真算法設計與實現、隨機仿真算法設計與實現、利用Petri網建立相關系統的概念模型等。針對每個實驗，需要為學生提供足夠的上機時間，讓學生去自己編程實現相關的仿真算法或者建立相關的模型進行仿真和分析等。不僅安排學生在實驗室統一進行計算機實驗，而且通過將實驗進行分割要求學生平時自己安排時間完成相應的模塊。此外，對于每個實驗，都讓學生分組完成，但是同一小組的學生需要分工明確。
第五，結合科研項目教學：目前，Petri網已經大量應用于現在正在進行的科研項目中，如復雜仿真系統概念建模與分析、仿真劇情校核與分析等。為了讓學生深刻理解理論與實踐的結合，有必要從科研項目中提取相關的研究內容，讓學生去討論和實踐。例如，針對該課程的需要，對相關科研項目中的模型進行模塊劃分，然后讓學生充分了解課題的背景，完成相應的模塊。最后還要求學生對此做出總結，并匯報各自的心得。
第六，論文指導：讓學生閱讀典型的學術論文，引導他們提出研究問題，然后書寫科研論文，從而培養他們科學研究的習慣和能力，這也可以作為課程的考核結果。如果有必要，可以鼓勵學生發表與課程學習相關的學術論文。
第七，積極指導學生查詢Petri網相關的期刊和會議等，擴展學生的知識面，引導他們早日進入科學研究的殿堂。
四、理論和實踐相結合的考核方式
考慮到本課程理論與實踐密切結合的特點，采用以下考核方式：
課程考試成績：開卷考試，該成績占課程總成績的40%。
課堂討論成績：根據學生在課堂參與討論的具體情況給定成績，評分標準為積極參與次數、表達能力、分析能力等方面，該成績占總成績的20%。
Petri網課程論文成績：根據學生提交的Petri網課程論文的原創性、文獻綜述的全面性、撰寫論文的規范性、研究內容的系統性情況給定成績，該成績占總成績的20%。
實驗成績：本課程是一門工程實踐課程，需要進行多個計算機實驗，因此實驗成績在最終考核中應該占有一席之地，如20%。
五、面向應用自編講義
“基于Petri網的系統建模與仿真”是航天學院控制科學與工程學科的一門研究生課程，是碩士階段研究生重要的理論與應用密切結合的課程，在培養高素質應用型、綜合型人才方面起著重要的作用。但是目前，還沒有任何一本教材能夠完全覆蓋所有的教學內容，因此筆者結合相關的文獻編寫了自己的講義。
教材不僅分析了Petri網課程的主要知識點，還把知識傳授和能力培養有機地結合起來，由從前的“知識型”講授模式轉向“知識能力型”，從而培養學生發現問題、解決問題的能力，提高學生的學習興趣和創新思維，使學生能扎實地掌握和靈活運用所學知識。
教材是以服務教學為目的，在整體上形成知識網絡或知識鏈，一方面保持自身的系統性，另一方面與直接關聯的實際操作內容上相銜接，結合實驗利用各種實例使學生能夠在各自的領域內實際運用Petri網，使教材在內容組織上形成有機整體，并具有強大的可操作性。其中，Petri網的基本理論部分參考文獻；[2，4-6]隨機Petri網部分參考文獻；[7-9]連續Petri網部分參考；[6，9]有色Petri網部分參考；[9，10]針對每種網類還加入如何利用Petri網實現系統建模與仿真。
六、德國的Petri網課程教學
Petri網為德國人所提出，并且德國在很多高校都開設了該門課程。根據筆者在德國的學習和工作經歷，認識到德國大學的Petri網教學主要存在以下幾個特點：課堂上老師與學生充分互動，使得學生通常能夠在課堂上深入透徹地掌握所講授的內容；充分利用Petri網工具來輔助課堂教學，認真細致地講解如何用Petri網建立和分析每一個實例；將學生進行分組，合作完成課程作業和實踐項目，并在課堂上進行討論，分享心得。
這些好的教學手段都是應該借鑒的。在教學過程中，筆者將充分利用上述這些寶貴的經驗來提高教學效果。
七、總結
本文對研究生課程“基于Petri網的系統建模與仿真”的教學進行了一些探討，希望與同行進行交流或對同行提供一定的參考。由于該門課程具有較強工程背景，因此在講授時不能完全采用傳統的教學習慣，必須充分考慮理論與實踐的密切結合。在以后的教學工作中，筆者還要根據學生的反應繼續探索適合的教學手段和方法，為培養具有創新能力和研究能力的學生做出貢獻。
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企業內部控制系統建模是內部控制系統實施過程的核心工作之一。在信息化環境下面向服務方法學（SOAD）是一種比較適用于內部控制系統建模的方法。本文以A上市公司在信息化環境下實施內部控制系統為例，應用面向服務方法學（SOAD）對A上市公司采購控制系統進行建模，為其他企業實施內部控制系統提供經驗和借鑒。
一、引言
在全球經濟一體化建立和資本流動加速的背景下，國內外競爭日益加劇，經營的潛在風險趨向多元化。尤其在全球經濟復蘇緩慢且不穩定，歐洲債務危機的陰霾仍然未消除的形勢下，這些風險帶來的不確定性對企業的內部控制和風險管理提出了更高的要求。事實證明，只有建立和實施科學的內部控制系統，才能提升企業風險防范能力，實現企業可持續發展戰略。
內部控制系統實施過程中的核心工作之一是對企業正在運行的控制流程和控制點進行建模。所謂建模就是為了理解事物而對事物做出的一種抽象，是對事物的一種無歧義的書面描述。在手工環境下，面向流程建模方法是企業內控實施人員或內審人員最常用的建模方法之一。通過對企業內部控制流程建模，梳理內控風險點和控制缺陷，提出企業內控整改策略。
在信息技術高速發展的今天，充分利用信息技術實施內部控制系統已經成為一種趨勢。在信息化環境下內部控制系統并未發生本質的變化，它是以信息資源和信息技術為主要工具，由董事會、管理層和其他人員共同實施的，基于企業的風險管理與內部控制運動，由人、信息設備和控制制度組成的人機一體化監控系統。在信息化環境下內部控制系統建模的重點是要充分考慮企業已有的制度系統和信息系統，劃分人工控制和自動控制界面，甄別人工控制點和自動控制點。所建立的模型中要能夠表達諸如控制流程中哪些控制點可以信息化、哪些控制點不能信息化、企業現有信息系統已經嵌入了哪些控制點、哪些控制流程需要人工控制與自動控制協同等此類問題。因此僅僅應用面向流程方法是遠遠不夠的，還需要運用更優的建模方法進行相關的分析與建模。
本文擬采用面向服務方法學（SOAD，Service-Oriented Analysis and Design）對內部控制系統進行建模，試圖摸索在信息化環境下內部控制系統建模的方法和思路，并以A上市公司實施內部控制系統為例進行分析與總結，以期能夠為希望借助信息技術實施內部控制系統的企業提供一些經驗和借鑒。
二、面向服務方法學（SOAD）的主要內容及思想內核
面向服務方法學（SOAD）起源于面向服務架構（SOA）的廣泛應用。面向服務架構（SOA）最早是從軟件體系結構的角度提出的一種架構風格，區別于DCOM、CORBA等分布式計算架構。進入21世紀以來，隨著Internet技術高速發展，Web service、XML等技術廣泛應用，在微軟、IBM等廠商不遺余力的推崇下，面向服務架構（SOA）已經成為企業應用的核心概念之一。面向服務架構（SOA）逐步發展成包含運行環境、編程模型、架構風格和相關方法論等在內的一整套新的分布式軟件系統構造方法和環境，涵蓋服務的整個生命周期，包括建模、開發、整合、部署、運行和管理。
（一）服務（Service）的定義和特征分析
服務（Service）的一般解釋是向消費者提供旨在滿足對方特定需求的一種活動。《辭海》給出的解釋為：履行職務，為大家做事。因此，從廣義上講，服務是提供者為消費者完成工作的活動或過程。在面向服務架構（SOA）方法論里，服務是面向服務分析和設計的最小單位，它可以是一個活動或一個流程。
綜合理論界和實務界的研究與探討，關于面向服務方法學中對服務的定義有很多種，其中典型的歸納如下：W3C將服務定義為服務提供者完成一組工作，為服務使用者交付所需的最終成果，最終結果通常會使使用者的狀態發生變化，但也可能使提供者的狀態改變，或者雙方發生變化（Nicolai，2008）。葉鈺等（2005）認為服務是一個粗粒度、可發現的軟件實體，它以一個單獨的實例存在，并通過一組松散的耦合和基于消息的模型與其他的應用或服務交互。Endrei等（2004）認為服務是一個邏輯實體，由一個或多個已的接口定義的契約組成。邢少敏等（2008）認為服務包含一個合約、一個或多個接口和一個實現。
（二）面向服務建模（SOM）
面向服務建模（SOM）是指通過業務領域和現有系統分析識別全局業務模型下可能存在的服務，確定合理的服務粒度。面向服務建模（SOM）的結構是以一個服務列表作為服務候選者，展示了當前業務領域下業務模型的所有合理業務拆分。主要采用自上而下、自下而上和中間對齊的步驟和方法得到服務候選者列表。
1.自上而下（領域分解）
自上而下是指從業務著手進行分析，將業務進行領域分解和流程分解，將業務流程分解成子流程或者業務活動，逐級進行，直到每個業務活動都是具備業務含義的最小單元。流程分解得到的業務活動樹上的每一個節點，都是可能的服務抽取點，所有節點構成了服務候選者列表。服務候選者列表經過劃分，最終形成層次化的服務目錄。
2.自下而上（已有資產分析）
自下而上是指利用已有資產來發現和識別服務，已有資產包括：已有系統、套裝或定制應用、行業規范或業務模型等。對已有資產的業務功能、技術平臺、架構及實現方式的分析，除了能夠驗證服務候選者或者發現新的服務候選者，還能夠通過分析已有系統、套裝或定制應用的技術局限性，盡早驗證服務實現決策的可行性，為服務實現決策提供重要的依據。
3.中間對齊（業務目標建模）
中間對齊是幫助發現與業務對齊的服務，并確保關鍵的服務在流程分解和已有資產分析的過程中沒有被遺漏。業務目標建模將業務目標分解成子目標，然后分析哪些服務是用來實現這些子目標的。在這個過程中，為了可以度量這些服務的執行情況并進而評估業務目標，我們會發現關鍵業務指標、度量值和相關的業務事件。
通過以上三個步驟，可以發現服務候選者列表，并按照業務范圍劃分為服務目錄。圖1展示了面向服務建模的過程。
面向服務建模（SOM）還要考慮的一個因素是服務的粒度。服務粒度設計的太小會影響服務的松耦合性，不符合服務的粗粒度特征；服務粒度設計的太大也不利于服務的組合和增值，不符合服務的可復用性和可組合性特征。目前對于服務粒度的設計并沒有一個統一的標準，需要根據具體的需求和場景來確定。
（三）面向服務方法學的思想內核
面向服務方法學的出發點和基本目標是以面向服務的思想對業務流程和功能在傳統方法學基礎上進行更高層次的抽象和建模，使得業務與技術之間的距離更加接近，以業務驅動服務和服務驅動技術，更好的為企業實現業務整合和資源整合的信息系統。其基本思想是：首先對企業的業務領域和業務功能領域進行劃分，按照自上而下的方式進行領域分解，勾勒目標企業的業務結構，再逐步分解到業務流程直至業務活動，發現主要的服務候選者；其次是對現有系統按照自下而上的方式進行已有資產分析，驗證服務候選者和發現新的服務候選者；最后對業務目標進行建模，通過中間對齊的方式幫助發現與業務對齊的服務，并確保關鍵的服務在流程分解和已有資產分析的過程中沒有被遺漏。
面向服務方法學是一種來源于面向服務架構的全新方法學，相對于面向對象方法學、結構化設計等傳統方法學具有更高層次的抽象性，使得業務與技術之間的鴻溝更小。隨著互聯網的不斷發展，開放和標準的網絡協議被普遍支持，服務作為一個自包含的功能，通過明確定義的接口（契約）來與另一個服務交互。服務的概念伴隨著網絡和分布式計算環境的發展而產生，現在服務要改變人們認識客觀世界的認知方法，對現有的業務、流程按照面向服務建模以更好的幫助客觀需求在信息化環境中更好地實現，同時推動新的分布式應用的發展。
三、面向服務方法學應用于內部控制系統建模優勢分析
將面向服務思想應用于內部控制系統建模，通過將內部控制服務化和系統化來開發和實施內部控制系統具有一定的可行性和可操作性，其具體應用優勢如下：
（一）兩者具有一定的內在融合性和一致性
首先，內部控制管理是目標為導向的，內部控制最終要實現企業經營有效性、財務報表可靠性、經營合法合規性和資產安全性等目標；其次，內部控制的要求和規范是緊緊圍繞著以上目標按照自上而下的順序逐步構建，涉及到企業各個層次包括會計、財務、銷售、采購、研發、生產、人力資源等；再次，在實踐中企業一般都已建立了一定的管理制度和管理系統，內部控制系統的實施并不是要企業現有的管理體系，而是要融入到企業現有的管理體系中，實施過程是按照自下而上的順序逐步完成。面向服務方法學試圖通過建立服務的概念實現企業目前已存在的管理系統統一和融合，其所包含的自上而下、自下而上、業務對齊的建模思想與內部控制管理的思想不謀而合。從系統論的角度，內部控制系統的構成要素由一系列的控制點、控制線、控制面和控制體組成，根據具體情況將控制點、控制線、控制面分別作為服務來建模和實現，通過服務之間標準的通信和互動實現服務之間的集成達到控制體的整體效果。
從上述分析來看，將面向服務方法學應用于內部控制管理不存在理論上的沖突和技術上的障礙，兩者具體有一定的內在融合性和一致性。將內部控制系統的控制點、控制線和控制面作為一種服務，通過服務之間的標準調用實現控制集成，共同服務于內部控制目標的實現。面向服務具有規劃、標準、整合等思想的業務應用集成理念，內部控制的實施正是需要這樣的思想，實現企業管理上的整合和集成。因此面向服務方法為內部控制系統建模提供了可行的實踐路徑。
（二）面向服務的契約性可以實現內部控制系統的集成管理
利用面向服務的契約性，將內部控制的控制規則和標準暴露成為一個服務，將服務交互和調用所需要公開和約定的相關信息作為契約予以確定，這樣內部控制相關各業務之間可以實現集成。內部控制系統要實現集成控制需要跨越多個系統的障礙，例如預算系統、資金系統、賬務系統、采購系統及銷售系統等等。在各企業中以上系統的構建和信息化程度完全不一樣，即使在同一個企業中各業務系統由于建設的時期不同所采用的技術也不盡相同，因此要想實現異構系統之間的通信和交互，面向服務方法是目前業界最合適的解決思路。
例如要實現“按照預算某部門12月份材料采購額不能大于10萬元，超過10萬元需要財務總監審批”的控制規則，傳統的實現方式是在采購系統中采用硬編碼的方式內置“某部門12月份材料采購額不能大于10萬元”的規則和邏輯。如果12月份的采購額沒有超過10萬元，采購系統還能夠實現控制；如果12月份的采購額確實需要超過10萬元，采購系統是不允許執行的，即使財務總監已經審批，但是由于采購系統無法識別財務總監審批的結果，因此在系統中無法操作，只能通過非正常手段調整系統。涉及到采購后續的資金支付、賬務核算都會出現類似問題。如果將某部門材料采購的合規性作為預算系統的一項服務暴露出來，由采購系統、資金系統、賬務系統共享和調用則能解決此問題。采購系統在執行采購操作的時候調用預算系統的采購合規性審核服務，即可獲得采購審批的結果，如果12月份低于10萬元則可直接采購，如果12月份超過10萬元則需要獲得財務總監的審批結果，同時資金系統和賬務系統在資金控制和賬務控制上也可以直接獲得審批結果，以完成資金支付操作和賬務處理操作。
（三）面向服務的粗粒度性能夠簡化內部控制系統設計的復雜性
從服務的定義來看，服務是一個粗粒度的邏輯實體。面向服務的粗粒度性源于軟件工程理論的“關注點分離”的思想，即將一個大的、復雜的軟件問題分解為一系列單個關注點，每個關注點所需要解決的問題是更小的相關片斷的集合，每一段邏輯只處理一個特定的關注點。這個思想在結構化分析與設計、面向對象分析與設計等不同的軟件開發方法學中都得到了一定的體現。只不過相對于它們來說，面向服務方法學不是以細粒度的對象和基于私有接口協議的組件為基礎的，而是以粗粒度、基于開放標準協議的服務為基礎的。例如我們可以將預算執行控制作為一個服務進行公開，采購、研發、資金、核算等系統在實現預算相關的內部控制時候都可以統一的調用和訪問預算執行控制服務，判斷是否可以執行相關業務，這樣大大降低了預算執行控制在采購、研發、資金、核算等系統中實現的復雜度，也提高了內部控制的集成和共享。
四、A上市公司內部控制系統建模過程
A上市公司是證監會2011年上市公司內控規范試點單位之一，筆者作為內控實施項目的成員，深度參與了其內部控制系統的建設過程。從項目伊始，A上市公司決定充分利用信息技術實施內部控制系統。由于A上市公司已上線運行多套信息系統，如何充分利用現有信息系統，確定哪些控制點可以信息化、哪些控制點通過人工完成等是內部控制系統建模的重點內容。
（一）A上市公司信息化環境分析
A上市公司經過多年發展，在各業務板塊下的分子公司逐步開發和應用了財務系統、ERP系統等各類信息系統，形成了以分子公司信息化為主的信息系統生態環境。但是目前由于各分子公司的通信和網絡相互割裂，不能互聯，母公司無法實時掌握各分子公司的運營數據。A上市公司目前已上線運行的信息系統如表1所示。
A上市公司信息化環境主要存在以下幾個方面的問題：
1.信息化建設缺乏統籌管理
從我們調研的情況來看，母公司未成立信息化部門，也未設立首席信息官職位，因此集團內部對信息化缺乏統一規劃和管理，集團信息化缺乏戰略，信息化人才匱乏。信息系統建設缺乏統籌管理，資金投入分散，整體性不強，綜合效能展現不足。
2.信息資源分散，存在信息孤島
由于母公司缺乏信息化戰略和整體規劃，分子公司信息化各自為政，互不相通。信息資源的統一管理機制缺乏，信息資源開發利用程度不高，尚未在決策支持、業務規范、流程優化、綜合管理等方面得到深化應用。
3.信息安全風險較高
雖然各分子公司已經使用了用友、金蝶等財務軟件和ERP系統等軟件，但是軟件系統內的用戶權限未進行不相容設置，大部分用戶都具備所有操作權限，數據被篡改風險較高。同時各分子公司均未建立合理的數據備份機制，一旦出現服務器崩潰等異常情況，容易造成數據丟失。
（二）A上市公司內部控制系統建模
A上市公司屬于多元化投資企業，在以紡織服裝為主營業務的基礎上，逐步向房地產開發、產業投資等領域擴張。因此其內部控制系統面臨對多行業的戰略控制問題，即如何將企業發展戰略分解并灌輸到各個業務板塊中，保證各業務板塊在風險可控的條件下運行。針對A上市公司內部控制系統的規劃和梳理，形成了貨幣資金管理、投資活動、籌資活動、采購業務、存貨管理、固定資產管理、銷售業務、工程項目、業務外包、財務報告、預算管理、合同管理和關聯交易等核心控制流程。
限于篇幅，以下對A公司采購控制業務進行建模，闡述內部控制系統建模的過程。按照面向服務建模方法，以上述梳理的采購業務控制流程為基礎，分為3個步驟進行建模。
1.自頂向下領域分解
按照層次分析法，對實現內部控制目標的相關領域進行層層分解。綜合內部控制規范及配套指引和A公司采購業務控制流程，A公司采購業務控制流程建模圖如圖2所示。從圖2可以看出，采購控制流程一共分解為三層，第二層流程包括采購計劃、供應商選擇、采購定價、訂立合同、質量檢驗、付款等控制環節，其中供應商選擇環節又分解為供應商資格、風險評估、資質授信等業務活動，訂立合同控制環節分解為合同訂立、合同審核、合同簽訂等業務活動，付款控制環節分解為取得發票、付款結算和資金支付等業務活動。由此我們可以初步得到一個控制服務的候選服務列表，如表2所示。
2.自底向上分析
自底向上分析是根據A公司目前已有的管理制度、信息系統、業務規范等來抽象、識別和發現服務。以紡織分公司為例，公司已經使用金蝶K3系統和環思ERP系統。因此根據自底向上分析的方法和步驟，采購控制服務流程自底向上建模如圖3所示。
從圖3中可以看出，在第一步自頂向下分析中得出的候選服務中，大部分服務可以通過現有ERP系統和財務系統獲得，質量檢驗控制服務需要通過人工控制實現。具體分析如表3所示。
通過自頂向下的分析進行領域和流程建模，再經過自底向上的已有資產分析，我們基本可確定供應商識別、風險評估、資質授信、采購定價、合同審核、合同簽訂、付款申請和資金支付可通過信息系統實現自動控制服務，采購計劃、合同訂立、合同簽訂、質量檢驗、取得發票作為人工控制服務。
3.中間對齊分析
中間對齊通過對內部控制目標進行建模，將內部控制目標進行分解并與以上識別和發現的服務進行對比，幫助發現在第一步和第二步建模的過程中是否有遺漏的服務。對采購流程內部控制目標建模如圖4所示。
將采購流程內部控制目標與采購流程候選服務列表進行中間對齊后，如表4所示。
通過表4我們可以發現，在經過中間對齊步驟后，將采購流程內部控制目標與采購流程內部控制候選服務的對比，我們發現在采購實現戰略目標和提高經營效率效果目標方面，還需要增加一個采購數據實時監控服務，以保證企業管理當局實時掌握各類采購數據。在會計核算真實完整目標方面，也需要增加支付核算控制服務和應付賬款控制服務，以保證財務報告真實完整性目標的實現。
通過對A公司采購控制流程的建模，我們可以初步捋清A公司采購控制的控制點和控制線，而且明確出哪些控制點嵌入到信息系統中、哪些控制點由人工控制，以及人工控制和自動控制之間的關系和流程銜接。綜合上述分析，A公司采購控制系統的整體控制過程如圖5所示。從圖5我們可以看出，A公司采購控制系統由監督平臺、人工控制、環思ERP、合同控制、金蝶K3等人工系統和信息系統共同組成，基本達到在信息化環境下充分利用信息系統實現內部控制系統的目標。
四、總結
面向服務方法（SOAD）是在信息化環境下比較適合內部控制系統建設的一種邏輯建模方法。其主要優點是能夠基于企業現有的管理系統、制度系統和信息系統，以服務的粒度對控制流程和控制點建模，甄別人工控制點和自動控制點，清晰劃分人工控制和自動控制界面，實現人工控制與自動控制的融合和協同。
作者單位：
關鍵詞：高等數學 統一建模語言UML 遠程教學 聾人教學
1.引言
高等數學是一門高等院校最重要的公共基礎課，也是聾人教學中難度偏大的一門課程。一方面，聾人教師要雙語教學，而且要寫板書、畫復雜的幾何圖型，授課不僅費時費力且效果較差；另一方面，受聾生自身聽力障礙的影響，以教師的教為主的教學很難發揮學生的積極主動性［1］，學生處在比較被動的狀態，不利于培養學生的創造精神。互聯網和計算機技術的發展，使得通過網絡來進行聾人高等數學教學成為可能。
在軟件開發過程中，傳統的“瀑布（waterfall）”模型有很多缺點，開發過程被分割開來，必須按分析（analysis）、設計（design）、編碼（coding）和部署(deployment)四個階段一個接一個按順序進行，使分析、設計和開發三組成員在一起共享重要信息的機會減少［2］。而面向對象技術中的統一建模語言（UML）彌補了傳統方法的不足，本文采用UML為系統建立了靜、動態模型。
2.統一建模語言概述
面向對象技術是軟件工程領域中的重要技術，統一建模語言UML則是近幾年國際上比較流行的面向對象的標準建模語言。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方法的基礎上演化而來的，是基于面向對象技術的標準建模語言。它統一了面向對象建模的基本概念、術語和圖示符號，融入了軟件工程領域的新思想、新方法和新技術。UML適用于對具有靜態結構和動態行為的系統進行建模。
UML建模的步驟分為三步［3］：第一步是進行系統需求分析，確定系統的功能要求，畫出系統用例圖，建立系統的功能模型；第二步是在用例分析的基礎上，抽象出系統中的類，畫出類圖，建立系統的結構模型；第三步是在前兩步的基礎上，繪制活動圖、順序圖和協作圖，建立系統的行為和交互模型。其中前兩步屬于系統的靜態建模，第三步屬于系統的動態建模。
3.系統需求分析
系統需求分析是確定系統將要做什么，要完成什么功能，這可用UML的用例圖來描述。用例圖能說明系統的參與者、用例，以及它們之間的關系。在本教學系統中參與者有兩種：一是學生，二是教師。學生和教師共同參與的用例有數學手語學習、論壇、聊天和注冊，此外教師還可參與試題管理、系統維護、用戶管理、資料和教案修改，學生可參與基本知識點學習、視頻學習、教學動畫學習、電子教案和在線考試。由此可得系統的用例圖如圖1所示［4］。
4.系統總體設計
系統的總體設計是要建立系統的靜態和動態模型，靜態模型描述系統的對象之間的靜態關系，用UML的類圖、包圖和對象圖進行描述；動態模型主要用順序圖、協作圖、活動圖來描述。
4.1用類圖對系統結構建模
一個類是一類或者一組具有類似屬性和共同行為的事物。類圖描述的是一種靜態結構，它不僅定義系統中的類，表示類之間的聯系，如關聯、依賴、聚合等，也包括類的內部結構（類的屬性和操作）。類圖是定義其它圖的基礎，在類圖的基礎上活動圖、協作圖才能進一步描述系統其它方面的特性。圖2是本系統中主要的類：學生和教師的類圖［5］。它們分為三個部分，上部是類的名稱學生和教師；中間是這兩個類的屬性，學生和教師的共有屬性有姓名、性別、籍貫和年齡，此外學生有班級屬性，教師有職稱屬性；下部是類的操作，學生的操作是課程學習、手語學習、聊天、論壇和在線考試，教師的操作有系統維護、用戶管理、試題管理、資料和教案修改。
4.2 用活動圖繪制系統的行為模型
活動圖被設計用于簡化描述一個過程或者操作的工作步驟。它是狀態圖的一種擴展形式。活動圖的技術思想主要來源于Jim Odell 的事件圖、SDL狀態建模技術和Petri網技術。活動圖本質上就是流程圖，它描述系統的活動，判斷點和分支等。圖3是系統中用戶管理的活動圖，它反映了教師進行用戶管理的整個過程，首先進入用戶管理的界面，選擇添加或刪除用戶，如果是添加用戶，則直接輸入用戶的姓名，然后選擇添加；如果刪除用戶，則選擇已有用戶再選擇刪除。在添加和刪除下面是另一個選擇，如果想繼續管理，則回到用戶管理界面重新操作；否則就會退出用戶管理。
4.3用協作圖繪制系統的交互模型
協作圖用于描述相互協作的對象間的交互關系和鏈接關系。雖然順序圖和合作圖都用來描述對象間的交互關系，但側重點不一樣。順序圖著重體現交互的時間順序，協作圖則著重體現交互對象間的靜態鏈接關系。圖4是學生考試的協作圖［5］，由圖可看出學生首先進行功能選擇，進入到考試登錄表單后發送登錄信息，若信息錯誤則提示信息出錯，若信息正確則進入章節選擇，選擇要考試的章節后就進入試卷表單，然后答題、提交試卷，系統會自動閱卷并顯示成績，最后退出系統。
5.總結
聾人高等數學遠程教學系統利用了網絡優勢，發揮了聾人學習的自主性，提高了教學效率。使用統一建模語言UML為系統建模，增進了分析、設計和開發三類人員的交流，提高了軟件開發的質量和效率。
參考文獻：
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關鍵詞：懸架硬點；DMU；快速建模；運動仿真；CATIA；參數化
中圖分類號：U463.3 文獻標識碼：A 文章編號：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.
隨著目前各汽車公司正向開發的普及，更多的可行性分析工作需要在整車預研階段完成，包括動力總成布置可行性分析，傳動軸校核，輪胎包絡生成等，而此類工作前提是要有懸架的DMU模型。
懸架運動模型的建立，目前比較普遍的方法是：按照零件結構，在3D數模成型后對各零件用CATIA命令添加運動副和約束，通過較為繁瑣的數模操作后完成。此種傳統的方法在整車預研階段存在如下問題：在前期預研階段，3D數模暫未建立，在只有硬點數據的情況下，該方法無法進行虛擬建模。同時，按照硬點數據在3D數模上建立懸架運動模型，往往只適用于單一懸架形式，硬點數據更改，懸架運動模型就需要重新建立，造成工作反復，工作量大，同時，此種方法不容易掌握，除了懸架本專業外，總布置等其他專業較難掌握并加以運用。
對于本文論述的快速建模方法，不需要實現各零件3D數模，即可完成不同硬點懸架模型的快速建立，而且數據庫模型建立，可避免重復性建模工作，針對任何不同硬點均可通過更改設計表更新模型，操作過程簡單，便于應用。
1 建模流程
建模流程如圖1所示。
建立數據庫模型：數據庫模型的建立為快速建模的基礎，一種懸架類型對應一種模型，針對同種模型不同硬點的DMU建模，即可在更新設計表硬點數據后完成。數據庫懸架模型的建立分為模型簡化、模型裝配和模型參數化等步驟。
建立應用模型：在建好的數據庫模型基礎上，可以針對同一型式不同硬點的懸架快速建模，分為參數輸入，建立模型，模型運用三部分。實際中，具體的模型需要根據不同用途做適應性改進，包括添加傳動半軸的模擬數模為校核滑移量，建立運動法則曲線為制作輪胎包絡等。圖1為快速建模的建模流程圖。
2 建立數據庫模型
建立數據庫模型分為模型簡化、模型裝配和模型硬點參數化等步驟。
模型簡化：因前期預研階段3D數據還不成熟，建模只能通過虛擬化的零件平臺，故將各懸架零件簡化為點、線、面。
模型裝配：利用CATIA操作，根據各零件間的運動關系添加約束及運動副，此步和傳統建模方法類似。
模型硬點參數化：通過將硬點坐標與參數公式進行關聯，建立關系樹與設計表關聯，方便根據不同硬點快速更新數據庫模型。
下面以麥弗遜懸架為例，論述數據庫懸架模型的建立方法。
2.1 模型簡化
所有零部件均簡化為點（減震器上鉸接點、三角臂鉸接點、轉向拉桿內/外點等）、線（減震器、轉向拉桿、驅動軸中心軸桿等）、面（三角臂），便于參數化。
1）將懸架系統內部鉸接視為剛性連接，且不考慮懸架、轉向、傳動軸等零件的變形。
2）為模型簡化及參數化，將無相對運動的零件進行整合，自身內部有相對運動的零件進行拆分，參考如下原則：
a、轉向機構分解為轉向器殼體、左右轉向拉桿三個零件；
b、驅動軸分解為外球籠、中心軸桿、內球籠三個零件。
【關鍵詞】繪圖數據處理
中圖分類號：C37 文獻標識碼：A 文章編號：
快速繪圖與建模是近年來計算機技術研究的重點內容之一。目前繪圖和建模基本采用參數化技術、變量化技術和面向對象技術。普通用戶短時間內難以掌握上述方法。本文筆者根據自己多年的工作經驗，探討了繪圖與數據處理。
一、數據處理
AutoCAD是繪圖軟件，Excel是辦公軟件，兩者的數據格式并不相同，直接利用Excel文檔中的測量數據實現快速繪圖首先要做的工作是數據處理，即如何把文檔中的測量數據轉換成AutoCAD繪圖的矢量數據。本文利用Excel的數據處理能力把Excel中得測繪數據轉換成矢量數據并按一定的方式保存在Excel中，以便于AutoCAD直接讀取這些數據進行繪圖。
1、數據解析
測繪數據在文檔采用圖表方式描述，數據表中數據元素關系屬于樹型集合結構，即表中的數據元素是“屬于同一個集合”(這些數據屬于同一建筑)。從結構上看，該結構的數據元素之間存在著一對多的關系，其中的根節點表示建筑物的邊長，子節點表示室(戶)的邊長，葉子節點表示房間的邊長。這種存儲結構可以方便的將數據按建筑的幾何特性進行有效組織，并將其轉換為能夠方便的進行編輯和移動的節點的形式；而且這種樹狀結構非常適合系統進行各種遍歷操作。由于文檔中的測量數據在格式、組織等方面與CAD完全不同，因此要實現快速繪圖必須把文檔中的數據格式轉換成CAD的格式，進而驅動CAD自動繪圖。數據格式的轉換正是數據解析所要做的工作。數據解析首先對讀入內存的文件進行遍歷，讀取所需要的數據元素，將其轉換成樹形層次結構，其中樹的根節點表示整個建筑物的尺寸信息，第二層表示房間之間的分界線，葉子節點表示各房間的墻線信息；然后把根節點和子節點的數據值賦給對應的數組，每一個數組表示對應節點的坐標。解析就是把每一節點值轉換成CAD中對應點的坐標格式。
2、Excel概述
Microsoft Excel是美國微軟公司開發的Windows環境下的電子表格系統，它是目前應用最為廣泛的辦公室表格處理軟件之一。Excel軟件的強大的數據處理功能和操作的簡易性逐漸走入了一個新的境界，整個系統的智能化程度也不斷提高。Excel具有強有力的數據庫管理功能、豐富的宏命令和函數、強有力的決策支持工具，它具有以下主要特點：分析能力、操作簡便、圖表能力、數據庫管理能力五、宏語言功能、樣式功能、對象連接和嵌入功能。
3、數據格式轉換
數據格式轉換的任務是把Excel中的測量數據轉換成矢量數據并按一定順序保存在Excel中。其工作工作機理：數據格式轉換實質是把Excel工作簿(Workbooks)中工作表(worksheet))中數據，按預設的轉換公式轉換成矢量數據再保存到另一張工作表(worksheet2)中。
二、基于文檔快速繪圖
（一）快速繪制二維平面圖
1、圖形的分解
建筑物圖形的分解是按照文檔中的數據關系和拓撲關系來進行。測量數據在文檔中采用圖表方式描述，數據表中數據關系屬于樹型集合結構，即表中的數據是“屬于同一個集合”(這些數據屬于同一建筑)。從結構上看，該結構的數據元素之間存在著一對多的關系，即多個數據對應一個建筑結構。根節點表示建筑物的邊長，子節點表示室的邊長，葉子節點表示房間的邊長。
2、定義基本圖元對象
根據圖形的分解結果，把基本圖形定義為圖元對象并設置參數控制其的大小和形狀，用轉換后的矢量數據對參數賦值。圖元參數表示基本圖形的端點坐標。這種繪圖方法即能繪制形狀不同的圖形(克服了參數化繪圖只能繪制形狀相同的圖形)，又避免控制參數的人工輸入，把人機交互式輸入參數改為程序自動讀取數據。
利用VB中對象定義語句創建輪廓線圖元對象，把輪廓線圖元定義為AcadLWPolyline的對象，設置一組參數變量作為參數，參數值用來表示建筑物輪廓的各點坐標，用Linewithds和Linecolor等變量用來定義線寬線型顏色等。
3、繪制基本圖形
繪制輪廓線：把輪廓線圖元對象定義完成后，即可對參數賦值。數據處理中轉換的矢量數據保存在Excel中，打開Excel讀出單元格中的矢量數據對圖元參數賦值，再用繪圖語句調用圖元對象參數進行繪圖。
4、基本圖形的組合
整個建筑的輪廓線、室線、房間線繪制完成后，不同墻線相交時可能會有多余的交叉，此時需要把這些多余的墻線刪除。根據數據處理中的拓撲關系判斷哪些線段是多余線段。如當分戶線與房間線相交時，房間以外的線段即為多余線段。選擇多余的墻線，再調用修剪命令(Trim)刪去多余的墻線；或者定義一個集合把所有多余墻線放入其中，再把該集合置空。即可得到建筑平面圖。
5、繪圖示例
下面是某辦公樓的快速繪圖過程。
調用繪圖模塊，選擇繪制輪廓線，系統從文檔中讀取測量數據，并進行數據矢童化，對輪廓線數據結構中的參數賦值，驅動CAD繪制辦公樓的外部輪廓線。再分別選擇繪制分戶線、繪制房間線，完成辦公樓的分戶線、房間線的繪制，最后用修剪語句((Trim)刪除草圖中的多余線段，即可得到辦公樓的平面圖。繪圖過程如圖.
繪圖過程示例
（二）快速繪制三維線框圖
建筑物一般由大量基本構件組成，如房屋中的房頂、墻體，涼亭的柱等，這些基本構件可視為可再分的結構。建筑實體中絕大部分構件的幾何形態都是標準的，其建模方法有規則可循，可以通過少量的特征參數來表達。改變特征參數的值可以控制構件的大小和形狀。本文通過特征參數對構件對象建模，構件模型通過布爾運算組成建筑模型。這種建模方法的優點一方面是降低建模難度。傳統建模方法是對整個建筑建模，本文是對構件建模。對構件建模比對整個建筑建模簡單得多，對構件建模更易于實現。另一方面利用計算機自動建模技術提高建模速度。在傳統建模中數據的輸入和建模過程都靠人工完成，這是造成傳統建模速度較慢的主要原因。快速建模把數據輸入和建模過程全部交給計算機完成，因而大大提高建模速度。
結束語
以上就是筆者在工作中的一些工作體會，當然還有待繼續研究完善，比如：進一步完善繪圖和建模方法，歸納齊全規則對象和不規則對象結構特點；進一步完善系統功能，使之不僅能夠繪圖、建模，還能對建立的對象進行材料、載荷等性能進行分析研究等。
【參考文獻】
[1]唐澤圣，周嘉玉，李新友，計算機圖形學基礎[M].清華大學出版社，1995: 78-100
【關鍵詞】計算機控制技術；教學改革；系統建模；數據驅動
0 引言
隨著計算機技術的飛速發展，計算機控制技術被廣泛應用于工業生產、電子通訊、機械設備等各個領域。因此，許多高等院校都開設了《計算機控制技術》這門課程，它是以自動控制原理為基礎，以計算機控制技術為核心，綜合測控技術、可編程控制技術、計算機網絡技術等的綜合性學科，致力于培養企業生產技術的精密化、生產設備的信息化、生產過程的自動化的專業人才。計算機控制技術本身的特點決定了可以利用軟件來實現控制算法，通過強大的的運算功能和邏輯判斷功能來實現最優控制、自適應控制等連續控制系統難以勝任的復雜規律[1]。鑒于《計算機控制技術》課程的重要性，對課程教學的研究、探索和實踐是十分必要的。
近年來，隨著互聯網、物聯網、云計算的迅猛發展，由“人、機、物”三元世界在網絡空間（Cyberspace）中交互、融合所產生的數據多元化將當今的信息社會推向了“大數據”時代[5]，大數據的涌現正逐步改變人們的生活和工作方式、企業的運營模式，IBM公司提出了“智慧地球”的理念，德國提出了步向“工業4.0”的目標，今年總理在政府工作報告上也提出了“互聯網+”的概念。同時，大數據也吸引了不少學術界的廣泛關注，2008年，英國《自然》雜志推出大數據專列，專門探討“P8時代的科學”以及科研形態的變化，指出：“數據為準繩的理念指導，以及強大的計算能力支撐，正在驅動一次科學科學方法的革命”。美國《科學》雜志也在2011年推出專刊“Dealing with Data”，圍繞“數據洪流”展開討論，將大數據深度分析作為未來研究的重要突破點[2]。所以順應時代的潮流，將“大數據”的思想融入到《計算機控制技術》的教育改革，既是一項嚴峻的挑戰也是一個寶貴的機遇。
1 課程教學中的普遍問題
《計算機控制技術》課程所涉及內容豐富，大體可以分為控制系統和計算機系統兩大方向。具體的內容主要包括如下幾個方面：①以控制理論為主體，闡明離散系統和連續系統在建模、推理、結論上的區別；②將計算機系統與控制系統進行融合；③傳統控制論優化算法及其仿真模擬；④智能算法、模糊識別的應用；⑤微型計算機的嵌入式開發，如ARM、PLC、等；⑥計算機系統的軟件開發等[3]。
目前，多數院校對于《計算機控制技術》這么課程，主要采用“以課堂為主，實驗為輔”的教學模式，加上該課程是一門專業性和綜合性較強的學科，涵蓋的內容較多，所以學生在學習過程中普遍感到吃力[4]。此外，課程教材和參考書種類眾多，但內容并不統一，基本分為偏重理論教學和實際工程應用兩大類。然而，真正能運用到當今主流的大數據、云計算相關技術的并不多。所以，基于上述問題，對目前《計算機控制技術》教學中存在的不足總結如下：
（1）數據的概念不強
目前，許多院校對于《計算機控制技術》這門課程的重心停留在理論授課上，即使開設的實驗課程還是以演示性為主，如A/D轉換實驗。學生沒有系統的將所學知識轉化為實踐，更談不上對實驗數據的信息進行有效的存儲，并結合所學習的理論知識對其進行分析和驗證。此外，對于當今主流的數據挖掘算法，提供相應的實踐機會較少。
（2）傳統建模思維的束縛
傳統控制理論過于依賴模型的建立，為了保證所建立模型的精確性，模型的階次有時會變得很高，基于高階系統模型的控制器設計、穩定性分析等問題就會變得很復雜。事實上，數據只是為了輔助算法，實現對模型進行較好的評估和預測等功能。
（3）數據挖掘算法的普及不深
利用計算機技術對大數據進行挖掘分析，發現蘊含的知識，研究運行的規律和發展的趨勢是挖掘網絡大數據的深層價值和實現社會行為可計算的主要途徑[5]。然而，許多院校在《計算機控制技術》這門課程中，并沒有在數據驅動這個方向上進行改革和突破。
值得注意的是，很多院校對《計算機控制技術》教學的思維方式還停留在工業時代，即以控制系統相關學科作為理論基礎，再通過科學實驗來強化學生在計算機軟硬件方面的學習。但是隨著信息技術的快速發展，“物聯網、云計算、大數據”的提出，迅速取代了人們對于傳統行業的認知。所以，有必要借助“大數據”的思維方式來思考《計算機控制技術》的課程改革。
2 基于“大數據思維”的《計算機控制技術》課程教學改革
在傳統建模仿真研究中，數據不是模型的本體，它只是為模型的仿真運行提供基礎條件。然而，隨著大數據的迅速發展，由“人、機、物”三元世界的互相交融將數據的來源也變得多元化，通過儀器采集、網絡存儲、仿真模擬生成等方式來獲取數據，所以數據對建模的作用也愈發重要，并開始逐漸成為主導地位。只要數據足夠大，只靠數據就可以完成科學發現，因此不再需要數學模型。這就是所謂的“數據優先”模式[2]，一種由數據驅動的新模式、新思維。正如《連線》主編Chris Anderson所斷言：“數據的洪流是傳統科學方法變得過時，相互關系已經足夠，沒有了具有一致性的模型、統一的理論和任何機械式的說明，科學也可以進步”。換句話說，傳統建模方法對于科學而言并不是必須的，大數據建模方法將會是一種新的科研范式。
2.1 將“數據驅動建模方法”作為思考問題的出發點
數據驅動的概念最早來自計算機科學領域，在設計過程中以數據庫中的數據為導向，利用受控系統大量的在線、離線數據，實現對系統的評價、診斷、決策、調度及監控等功能[6]，探索背后的科學規律。近年來，隨著人工智能技術的發展，特別是機器學習領域，迅速豐富了經驗建模方法。通過獲得系統的各過程變量（輸入、輸出和中間變量）描述表達式，這種方法稱為“數據驅動”建模方法。
基于實際工業生產系統的數學模型復雜、測控信號精度差且不完整、易受隨機擾動的影響、狀態維數高等特點，傳統的建模方法，為了保證模型的精確性，模型的階次會變得很高，這樣研究系統的控制方法和動態特性會變得復雜，而利用“數據驅動”建模方法，將已知的輸入、輸出數據在線或離線學習計算與當前狀態相匹配的控制量，再將模式識別、人工智能方法作為補充，從而滿足系統的靜態和動態性能要求。目前，利用“數據驅動”的思想建立研究對象的預測和控制模型是主流的趨勢，而已經形成系統的建模方法主要有：線性/非線性自回歸模型、神經元網絡模型、基因算法模型、模糊人工智能模型、貝葉斯分析網絡模型以及支持向量機模型等。
2.2 基于“數據驅動建模”的教學方法
一般來說，數據驅動建模流程可分為：數據初始化、變量的統計分析、算法模擬和模型的在線校正等過程。
（1）數據初始化
通常，數據的初始化大致可以分為數據的采集、選擇、預處理。具體的步驟如下：①通過采集的數據，對數據結構有一定的認識，同時對數據辨識可能產生的問題及建模的復雜程度有所估計，從而決定適宜的訓練模型。②對數據模型評估之后，即可以對數據進行選擇，一般選取70%的比例作為算法數據，其余的30%數據作為測試數據；③選擇好訓練數據以及測試數據之后，為了能夠獲得較好地訓練效果，必須對數據進行預處理，使其滿足所選辨識方法的要求。例如歸一化處理，填補缺失值，異常值檢驗等。
（2）變量的統計分析
通常，在完成第一步的基礎上，需要結合統計理論方法對輸入、輸出變量進行相關性分析、主元分析等，以研究二者間的關聯關系，從而對模型進行預估判斷。此外，為了更好地定性分析，需要適當地增加與主導變量有關的輔助變量，通過機理、經驗構造輔助變量與主導變量的數學關系，從而更好地對主導變量進行估計。
（3）算法模擬
在經過統計方法的分析之后，利用模糊識別、人工智能算法對訓練數據進行回歸分析，例如神經網絡、支持向量機、貝葉斯網絡等工具實現線性或非線性的預測逼近能力。然后再利用測試數據在預測模型上進行測試，得到的輸出結果和目標數據進行比對，根據預先制定的統一規則進行評判。通過不斷訓練學習的辦法獲取輸入、輸出之間的函數逼近關系式，得到合適的模型。
（4）模型的在線校正
在線校正是數據驅動建模應用中不可缺少的一部分，盡管已有不少離線校正的方法，但在線校正的方法十分有限。因此，開發更多實用方法，以適應復雜工業過程控制的需要。判斷預測模型的某個關鍵參數是否最優，其本質上就是如何對參數值進行調優，使預測模型的錯報率最小化[7]。目前，解決參數尋優問題的研究成果主要有兩種：①定期進行非訓練樣本與固定參數值得的錯誤率敏感性分析，依據敏感性分析曲線優化關鍵參數值，如交叉性驗證技術、留一交叉驗證法等；②根據知識經驗或統計分析確定機器學習方法錯誤率的上界，并不斷優化錯誤率的上界，使邊界差距盡可能小，從而實現參數校正目的[8]。
3 結語
本文圍繞“數據洪流”展開討論，嘗試對《計算機控制技術》進行教學改革，提倡培養“大數據”的思維對系統進行建模。通過調整教學內容，結合各種交互式教學方法，提出了一種基于“數據驅動建模”的教學方法，致力于培養學生的學術理論的融合貫通能力，技術創新思維和動手實踐能力。
【參考文獻】
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