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PLC一体化教学实验平台设计与实现
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你可能喜欢[摘录] 铁四院《铁路勘测设计一体化平台系统》
铁道第四勘察设计院（以下简称铁四院）是国家大型综合性勘察设计、研究开发单位，具有工程勘察、设计、环评、咨询、总承包、监理等甲级证书及对外经营权，主要承担我国铁路规划、勘测、设计、咨询、监理和工程总承包项目。2003年被国家人事部批准设立企业博士后科研工作站。2004年被湖北省批准为高新技术企业。
我院勘测设计一体化从20世纪80年代末期起步，经历了“八五”、“九五”和“十五”三个计划建设时期。起初，一体化分专业定义为24个子系统（限于新建铁路），如“勘测设计系统线路设计子系统”、“勘测设计系统桥梁设计子系统”等等，限于当时的硬件环境及开发平台，各子系统的设计主要涉及到三个方面，一是本子系统的输入，二是本专业子系统的内部设计软件系统，三是输出，其目标是本专业子系统在获得相关输入后，借助专业软件，通过适当的人工干预，快速实现本专业的相关设计目标，并将部分结果输出给其它专业，从而实现设计一体化。后来，加入了勘测的内容，逐步提出了勘测设计一体化的概念，随着网络技术在我院的应用，勘测设计一体化的内容逐渐丰富与深化。
自2000年开始，铁四院开始自主开发“站前各专业间互提资料接口系统”（当时叫“接口系统”，后在调研中发现，若先解决站前各专业之间互提资料接口系统，站后部分就好解决了），该系统于2001年5月至8月在“沪杭电化引入上海枢纽工程可行性研究”项目上全面试用，总体组成员普遍反映极大地提高了工作效率，并希望尽快完善站后部分，该系统为我院第一个自主开发的涉及铁路设计各专业的大型网络版软件。鉴于该系统的实用性及潜在的推广价值，2001年6月，铁道部建设司将我院上报的“铁路工程项目设计流程控制管理及专业接口系统”列为部勘测设计一体化重点科研项目。
这期间，我院站前专业CAD集成设计软件发展迅速，铁路线路、站场、地质、路基、桥梁、涵洞等CAD设计软件已趋向成熟，外业航测、GPS、全站仪等技术广泛应用，电子化的勘测资料已融入内业设计，勘测设计一体化的信息流已初步形成，这样，一方面，对勘测设计一体化的发展提出了新的要求，同时也为勘测设计一体化的发展提供了有效的基础。
2．关键问题介绍
2.1 目前工程技术人员最为关心的问题
勘测设计一体化平台系统是勘测设计一体化系统的核心。通过分析归纳，大家关心的平台系统所应解决的问题集中体现在以下几个方面：
(1)要建立一个统一高效的一体化协同设计平台。各专业围绕设计任务进行信息交互与协同；设计过程必须协调控制。
(2)一体化平台要管理设计项目的全部文档及数据，解决设计过程中数据的一致性、文件版本、电子资料完整性等问题，各专业能很方便地从平台上获取自己所需要的数据。
(3)要打通专业间的数据障碍，避免重复劳动，提高生产效率。
(4)要通过审签流程解决数据可信度问题，以便放心使用。
(5)要解决数据存放的安全和使用权限控制的问题，确保我院知识产权不被侵犯。
一体化平台要能够集成院目前运行的有关系统中关于生产的信息，提供更方便、更友好、更人性化的操作平台。
2.2 勘测设计一体化应解决的问题
勘测设计一体化作为一个不断发展的系统，必将随着企业的发展而发展，随着人们认识的提高而深化，并将随着IT技术的进步而完善。根据调研分析，一体化需要解决以下若干问题：
(1) 将勘察设计一体化系统平台建设成帮助各专业数据顺畅流通的系统，确保各类资源能集中、有效、高效管理与利用。
(2) 按照院现有作业模式，整个一体化系统以院计划作业表为主线，确保设计过程能有效协调控制。
(3) 建立一个协同工作环境，采用文件协同、数据协同、图形协同等技术，减少各专业之间的信息沟通障碍。
(4) 将设计流程控制管理、档案信息化管理等系统有机的结合在勘察设计一体化系统平台上。
(5) 集中出图管理：将某个专业所有的图纸在一处进行集中打印，从而达到加强管理，保护知识产权的目标。
(6) 勘测资料等原始设计数据的集中管理。
(7) 通过审签流程解决数据可信度问题：在文件传输系统中，通过审签流程，保证文件系统内的互提资料文件都经过确认，下游专业可以放心使用。最终应解决电子签名加密锁认证体系建立问题。
(8) 数据更新通知：通过调研，目前全院工程设计人员最关心的问题就是数据沟通障碍，并造成了大量的返工，重复劳动。数据更新通知就是在上下游专业之间，在数据流通的基础上，建立一个消息机制，在上游专业更新文件或者数据之后，下游专业能够及时了解。这样做可以极大地避免因为消息不及时造成的重复劳动。
(9) 数据校核：在互提资料的时候，系统将根据已有规则自动校核已稳定数据的合规性，在形式上有明显特征的，要初步校验其数据合理性。
(10)各专业分工的自治设计系统要尽快形成体系，能成为真正意义上的IPO（即输入/处理/输出）专业系统。
(11)稳定站前专业的互提资料数据，通过统计整理目前各专业设计（软件）产生的数据，按照日常使用的习惯进行稳定，并逐步形成标准。
(12)打通勘测设计前期各专业与工经数据的接口，保证快速获得设计方案的数量及概算信息。
(13)作为生产的一个主要组成部分，一体化系统需要打通配合施工系统中的数据障碍，保证院里的信息能够及时通知到配施现场。
(14)全面搭建个人一体化门户平台，有机的集成各类软件，从而以一个界面展示所有系统，包括互提资料、设计审签、公文提示、邮件提醒等。
(15)研究现有的各类人员所涉及工作范围，从而定义相关角色并合理分配权限。
(16)办公自动化系统中的数据的自由操作。一体化系统可以直接读取办公自动化中的数据，也可以将数据写入到办公自动化系统中，从而真正意义上的打通办公自动化系统和其他系统的信息障碍。如下图所示（这部分操作权限应严格控制）
(17)在人力资源管理系统和办公自动化系统之间，建立起对应关系，使用户能够使用人事代码登陆本系统之后，自动从OA中获取相应的信息，以实现各应用系统之间的信息共享。
(18)实现手机号码与OA人员代码及人事系统代码的映射。能够自由的将数据库中的信息通过短消息方式发送到手机，并可以将接受的短消息进行处理。
(19)更深层次地应用院人工时系统，促进工作包分解（即WBS）逐步精细、深化，为向项目管理过渡积累科学的基础数据。
(20)存储方式及安全研究：确定合理的存储方式，以确保负载均衡与数据通道的畅通；确定系统安全策略，以确保信息安全与审计的可追溯。
从发展的观点来看，必须解决各类设计文件（资料）的归档数据自动采集问题，但其前提是要有图形（外框、层等）等各类设计文件的标准。
从企业信息化建设的角度，必须加快我院工程资源库建设的进程，因为这对实现数据共享，进而实现真正意义上的信息化至关重要。另外，还应考虑有限资源（如人力资源）利用最大化的问题，即数据挖掘如何实施的问题；完成工作量如何量化、考核问题；设计成果知识产权如何保护问题。
综上所述，勘测设计一体化应解决以下四个大的方面问题：协同设计平台系统、完备的专业设计软件系统、工程资源库、数据标准。目前已基本实现了以文件为操作元素的一体化平台系统设计，下一步应研究并实现以数据 文件为基本操作元素的更高层次意义上的信息化平台系统设计。
3.分析与讨论
3.1 总体设计原则
勘察设计一体化概念应该是一个伴随社会进步、经济发展、IT技术前进以及人们认识水平的提高而不断丰富与完善的概念，而不是一个静态的目标。特别是经过多年的研究和实践，目前广大工程设计人员对勘察设计一体化的认识已经同最初的概念有了很大的区别，并仍在不断发展中。
协同设计应包括以下五个方面的内容：首先，具有一个高效、畅通的网络通信（包括短信等）平台；二是各专业具备较为完备的专业软件体系，如CAD系统、科学计算等；三是各专业围绕设计任务进行信息交互与协同；四是各类数据必须协同管理，以解决设计过程中数据的一致性、安全性、版本管理等问题；五是设计过程必须协调控制。
l形式和本质上的实现
如果各专业绝大部分资料在数据单元级别上实现与工经专业的对接，可以说，在形式上勘察设计一体化就初具规模。如果在专业内部及专业间互提资料均形成了严格意义上的标准，具备完善的专业功能程序库，进而建立起真正意义上的全院工程资源库，可以说，在本质上勘察设计一体化系统才算初步建立起来了。
l总体规划，分步实施
勘察设计一体化系统是一个宏大的系统，可以考虑结合实际情况，通盘考虑，分步实施。信息中心2006年开发完成的一体化平台系统，能非常方便实现各种功能的集成，就是这种原则的体现。尤其在企业工程资源库建设方面，必须充分调动各处、各专业的积极性，建立起院、专业二级工程资源库，其建设模式有两种，一种是自下至上，即各专业先建立本专业的工程资源库，然后抽象出全院工程资源库，另一种模式是自上而下，由院统一先规定院级工程资源库结构及应涵盖的内容，将成熟的方面逐步稳定下来，并不断扩充完善。
“标准”也是财富，这也是不争的事实。一般意义上，标准的制订有两种途径或模式，一是从零开始，就某一领域或工作，为确保技术的规范，制订一个或一系列原则或标准，强制执行；二是按照大多数人的习惯或约定俗成的东西，通过增加一些合理的成分，从而形成标准。我院制订标准，走后一种方式可能比较合适，必要时辅以前一种方式。
3.2 总体设计目标
随着IT技术的发展，勘测设计一体化应达到的目标可描述为以计算机网络为平台，以数字化信息为基础，以计算机信息技术拉通勘察设计全过程的生产作业模式，该系统将使用多种手段采集各类勘测原始数据，并且加工成标准化的数据，使用数据库系统或电子文件系统管理起来，各专业开发本专业的CAD系统及相关的集成设计软件，完成本专业设计，同时，形成设计（中间）成果和互提资料，实时供相关专业使用，全部设计文档由系统实施集中管理，完成归档，从而实现勘测设计一体化。
3.2 总体框架设计
一体化平台系统以项目文档数据集中管理和协同设计为主要目标，通过打通各专业之间的数据共享障碍提高勘测设计工效。程序框架设计图如下图所示。
3.3 实现的主要功能
（1）身份验证功能
用户通过登录界面输入人事代码与密码，并通过“员工基本信息库”验证其合法性，验证通过后产生“登录信息类”，作为“一键通”的基础信息，以便登录者获取进入在相关系统获取相关权限的相关系统。
（2）门户信息管理功能
展示协同设计中本人所需要了解的项目进度信息，待办的互提资料、设计文件审签及其它尚未处理事项的提示信息。
（3）项目管理功能
根据生产指令（作业表，通知单等），在系统中初始化项目开展设计的工作环境，主要完成项目定义、计划作业表制定、项目各工作区生成及初始化、项目人员确定及相关其它数据库表初始化等工作，从而为设计人员建立一个以项目为中心、以计划作业表管理为主线、以文档集中管理协同利用为目标的设计工作平台。这部分工作先由系统管理员完成，待基本工作环境建立之后，再将系统部分管理权限交给总体、专册，继续开展项目下各专业任务定义及后继工作。项目管理工作由系统管理员和总体、专册共同完成。
（4）协同设计管理功能
项目文档工作区维护，设计任务定义维护，审签流程定义维护，电子文件的上传、下载、检入、检出，提供设计审签、设计参考、互提资料、出图、归档等协同设计功能，使设计文件在工作任务对应的流程驱动下在专业任务区、协同工作区、提交资料区、接收资料区、出图区、归档区之间有序拷贝或链接。
（5）工作进度查询功能
全院项目进度查询、处项目进度查询、室项目进度查询、项目进度查询、个人任务进展。
（6）设计审签功能
提供设计审签流程管理保证设计文档的真实可靠性。根据用户的权限，提供审签任务定义、审签流程定义、设计送审、设计复核、设计审查、处理审查意见等功能。
（7）互提资料功能
在计划作业表的驱动或专册操作下，将本专业提交资料区的文档数据写入（或链接到）相关专业的接收资料区，提交文档必须是走完审查流程的，如果该互提资料是院规定的格式化互提资料，系统按照格式模版文件自动进行格式核对。
（8）图形应用功能
提供一体化协同平台和AUTOCAD图形环境下互通的图形参照、图形批注、图形对比等多个功能。
①DWG图外部参照
AutoCAD单机上的外部参照的全部功能（附着、拆离、绑定、加载、卸载）全部延伸到可对服务器操作，同时进行了功能扩展：允许节点之间相互拖动、在任一节点一次【附着】多个文件、以及直接从Windows资源管理器拖放一个或多个文件到节点；允许用户修改参照属性（基点坐标、插入比例、旋转角度），实现了外部参照快速编辑。为工程设计中图形资料的相互参照提供了完整解决方案。
②DWG图形批注及处理批注
模拟手工校审，象用铅笔在纸值图纸上画圈批注一样，校审人员可以针对当前待批注的设计图，选择自己所需要的线型、线宽、字高、高宽比，进行批注样式预演直至满意，然后，在DWG图上任意画线写批注意见。在图形窗口右侧以列表方式对批注信息进行适时显示和索引，点击列表中的任一索引号，系统能快速定位到该批注在设计图上的几何位置显示批注相关联的局部图形，便于快速浏览、修改，更便于设计者依据批注意见处理设计图，以及对批注意见进行应答或回复。批注及处理意见由系统自动写入设计文件审查单。系统支持多图文件校审。
③DWG图形比对
重复复核者可以方便地对送审图的不同版本进行比对，快速找出前后两张图的异同，在AutoCad环境下水平或垂直平铺比较结果图，实现两张结果图的同步缩放、平移显示；不同部分分色标识，同时在图形窗口右侧对两个文件中相异图元列表显示，点击列表中任一图元，能在AutoCad环境下高亮显示该图元。比对方式有全图比对、区域比对、图层或图元比对。允许用户将比对结果以文件形式在自己设置的目录下予以储存，以便重新打开图形比较的结果文件，再现比较结果。
（9）图文打印功能
功能设计：由总体或专册将本专业要集中出图的设计文件集中维护，形成专业出图送印单，确认完整后，提交到系统。系统将出图送印单连同对应的设计文件交图文中心出图人员处理。
（10）归档管理功能
由总体、专册对本专业的归档勘设材料以及图文中心管理人员对项目的归档设计成果集中管理，形成归档清单，确认完整后，提交到系统，系统自动将清单转为档案信息化管理系统的预归档清单，与该清单关联的电子文件也自动进入档案信息化管理系统，再由档案管理人员在档案信息化管理系统中处理。
另外，本系统还要对存储方式及安全策略进行研究，确定了合理的存储方式，以确保负载均衡与数据通道的畅通；确定系统安全策略，以确保信息安全与审计的可追溯。
该平台系统的应用以院网为支撑，通过不同专业之间的数据沟通，实现生产单位之间勘察设计工作的结合，从而从根本上提高我院日常生产工作的效率。能够始终帮助我们理顺设计中的每一张图纸，记录清楚其各个历史版本和历程，设计的图纸不再凌乱；流转及时顺畅，资源共享充分圆满，他能帮助我们掌握设计的协作分寸和时机，监控设计过程中的每个环节，使得项目进度把握有序。
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