系统论文

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系统论文范文第1篇

关键词自动微分切线性模式数据相关分析统计准确率

1.引言

计算微分大致经历了从商微分，符号微分，手写代码到自动微分几个阶段。与其它几种微分方法相比，自动微分具有代码简练、计算精度高及投入人力少等优点。自动微分实现的基本出发点是：一个数据相对独立的程序对象（模式、过程、程序段、数值语句乃至数值表达式），无论多么复杂，总可以分解为一系列有限数目的基本函数（如sin、exp、log）和基本运算操作（加、减、乘、除、乘方）的有序复合；对所有这些基本函数及基本运算操作，重复使用链式求导法则，将得到的中间结果自上而下地做正向积分就可以建立起对应的切线性模式，而自下而上地做反向积分就可以建立起对应的伴随模式[1]。基于自动微分方法得到的切线性模式和伴随模式，在变分资料同化[2]、系统建模与参数辨识[3]、参数的敏感性分析[4]、非线性最优化以及数值模式的可预测性分析[5]等问题中有着十分广泛的应用。

迄今为止，已有数十所大学和研究所各自开发了能够用于求解切线性模式的自动微分系统，比较典型的有TAMC系统[6]、ADJIFOR系统[7]和ODYSSEE系统[8]。在一些特定的运用中，它们都是比较成功的，但在通用性和复杂问题的处理效率上还存在许多不足。通常，自动生成切线性模式的关键难题在于对象自身的强相关性，这给系统全局分析（如数据IO相关分析和数据依赖相关分析）和微分代码的整体优化都带来了很多困难。同时，对于程序对象不可导处的准确识别和微分处理，至今仍还没有一个统一而有效的算法。另外，最优或有效求解稀疏雅可比矩阵一直是衡量一个自动微分系统有效性的重要尺度。

统计准确率被我们视为评价一类自动微分工具及其微分模式代码可靠性与有效性的重要尺度。其基本假设是：如果对于定义域空间内随机抽样获得的至多有限个n维初始场（或网格点），微分模式输出的差分和微分逼近是成功的；那么对于定义域空间内所有可能初始场（或网格点），微分模式输出的差分和微分逼近都是成功的。微分模式统计准确率评价的具体方法是：在所有随机抽样得到的初始场（或网格点）附近，当输入扰动逐渐趋向于机器有效精度所能表示的最小正值时，模式输出的差分和微分之间应该有足够精度有效位数上的逼近。

DFT系统具有许多优点，它能够完全接受用FORTRAN77语言编写的源代码，微分代码结构清晰，其微分处理能力与问题和对象的规模及复杂性无关。它基于YACC实现，具有很强的可扩展性。DFT系统具有四个重要特色。它通过对象全局依赖相关分析，准确求解雅可比矩阵的稀疏结构，自动计算有效初始输入矩阵，从而可以用较小的代价求得整个雅可比矩阵。同时，它可以自动生成客观评价微分模式效率与可靠性的测试程序，对奇异函数做等价微分处理，并采用二元归约的方法，在语句级层次上实现微分代码优化。

2.系统概况

DFT系统主要由两部分组成：微分代码转换和微分代码评价，图2.1。微分代码转换部分接受用户输入指令并自动分析对象模式，生成切线性模式代码及其相关测试代码，后者直接构成微分代码评价系统的主体。微分代码评价是DFT系统的一个重要特色。DFT系统的开发小组认为，一个微分模式如果在可靠性、时间和存储效率上没有得到充分的验证，至少对实际应用而言，它将是毫无意义的。

原模式切线性模式

统计评价结果

图2.1DFT系统结构简图

2.1微分代码转换

DFT系统是基于YACC在UNIX环境下开发的，其结构图2.2所示。通过DFT系统产生的切线性模式代码成对出现，并在语句级程度上做了简化，可读性很强，如图2.4。

切线性模式

评价函数集

图2.2微分代码转换

微分代码转换部分从功能上分为四个部分：词法分析，语义分析，对象复杂性及数据相关分析和微分代码转换。对于一组具有复杂数据相关的程序模式对象，通常需要系统运行两遍才能得到有效而可靠的微分代码。这主要有两方面的考虑：其一，根据对象的复杂性（如最大语句长度、最大变量维数、子过程或函数数目、子过程或函数内最大变量数目等对象特征）选择合适的系统参数以求最优的运行代价；其二，模式内各子过程或函数之间以及一个子过程或函数内往往具有很强的数据相关性，需要事先保存对象的相关信息并且在考虑当前对象的属性之前必须做上下文相关分析。

图2.3PERIGEE源程序代码图2.4DFT系统生成的切线性代码

2.2微分代码评价

通常，评价一个编译系统的性能有很多方面，如处理速度、结果代码可靠性及质量、出错诊断、可扩展和可维护性等。对于一类自动微分系统来说，由于软件开发人力的局限以及对象模式的复杂多样性,通过自动转换得到的微分模式并非常常是有效而可靠的（即无论是在数学意义上还是在程序逻辑上应与期待的理想结果一致），因而在微分模式被投入实际应用前，往往需要投入一定的人力来对其做严格的分析测试。

对切线性模式做统计评价测试的主要内容可以简单叙述为：在网格化的模式定义域空间内，选择所有可能的网格点形成微分模式计算的初始场；在不同的网格点附近，随机选取至少个线性无关的初始扰动，对每个扰动输入分别进行网格点逼近，统计考察模式输出差分和微分在有效位数上的逼近程度。图2.5描述了整个测试过程，它包含网格点数据随机采样（1）和网格点数据逼近（2）两级循环。

图2.5切线性模式代码的测试过程

3.系统主要特色

DFT系统并不是一个完整的FORTRAN编译器，但它几乎可以接受和处理所有FORTRAN77编写的源模式代码，并且可以很方便地扩展并接受FORTRAN90编写的源模式代码。本节将着重介绍DFT系统（版本3.0）的以下几个重要特色。

3.1结构化的微分实现

DFT系统采用标准化的代码实现，切线性模式的扰动变量和基态值变量、微分计算语句和基态值计算语句总是成对出现，并具有清晰的程序结构。微分代码保持了原模式本身的结构和风格（如并行和向量特性、数据精度等），即语句到语句、结构到结构的微分实现。在奇异点或不可导处，DFT系统对微分扰动采取简单的清零处理，实践证明这对抑制扰动计算溢出具有重要意义，但并不影响评价测试结果。

3.2全局数据相关分析

DFT系统具有较强的数据相关分析能力，它包括全局数据IO相关分析、全局数据依赖相关分析、全局过程相关分析以及数据迭代相关分析几个不同方面。数据依赖相关与数据IO相关关系密切，但又存在根本不同。前者强调每个变量在数学关系上的依赖性；而后者描述了一个对象的输入输出特性，且具有相对性，即任何一个变量参数，无论它是独立变量还是依赖变量，在数学意义上都可等价为一个既是输入又是输出的参数来处理。

DFT系统记录所有过程参数的IO属性表，通过深度递归相关计算，准确计算每个过程参数的最终IO属性。DFT系统通过对数据相关矩阵做模二和及自乘迭代计算（An+1=AnAn2）来完成数据的依赖相关分析，这种算法具有很好的对数收敛特性。DFT系统通过全局过程相关分析的结果，自动生成模式的局部或整体相关引用树结构（如图3.1），这对用户分析复杂数值模式和微分评价测试都具有很好的指导作用。DFT系统还具有分析局部数据迭代相关和函数迭代相关的能力，这两种形式的数据迭代相关是自动微分实现颇具挑战的难题之一。

图3.1GPSRayshooting模式的相关树结构片段

3.3自动生成测试程序

基于IO相关分析的结果，DFT系统自动生成微分测试代码，分别对切线性模式的可靠性和运行代价做统计评价测试。特别地，DFT系统还可将任何模式参数都视为输入输出参数，生成在数学意义上等价的测试代码，这样处理的不利之处在于往往需要极高的存储开销。

3.4基于语句级的代码优化

目前，DFT系统仅仅具备局地优化能力。在语句级微分实现上采用二元归约的方法对微分代码进行优化是DFT系统的一个重要特色。根据右端表达式的乘法复杂性及含变元数目的不同，DFT系统采取不同的分解策略。二元归约的方法避免了微分计算中的许多冗余计算，在一些复杂的非线性表达式的微分计算中具有最小的计算代价，同时也非常适合于微分系统的软件实现。同时，对于某些特殊的运算操作（除法、乘方）和特殊函数（如sqrt、exp），DFT系统较好地利用了基态值计算得到的中间结果，避免了微分实现中的冗余计算。

4.系统应用

运用自动微分工具得到的切线性模式，可以在无截断误差意义下求解函数的数值微分和导数、稀疏雅可比矩阵。同时这些结果在数值参数敏感性分析、非线性最优化以及其它数值理论分析中有着非常重要的应用。这里简单介绍切线性模式的几个基本应用。

4.1符号导数和微分

如果输入为数学关系式，DFT系统可以自动生成对应的微分表达式和梯度，而与数学关系式的复杂程度无关。例如我们输入关系式：

，（1）

DFT系统将自动生成其符号微分形式及其梯度形式分别为

，（2）

4.2数值导数和微分

切线性模式最基本的应用就是在一定扰动输入下求解输出变量的扰动（响应）。表4.1给出了DFT系统在对IAP9L模式、GPSRayshooting模式和GPSRaytrace模式三个数值模式做切线性化的具体应用中，一些不同计算粒度、不同引用深度和不同程序风格的核心子过程，以及它们的切线性模式在SGI2000上运行的统计评价测试结果，其中切线性模式的可靠性指标都准确到六个有效数字以上，在运行时间、存储开销和代码复杂性方面分别是原模式的两倍左右，比较接近于理想的微分代价结果（1.5倍）。除了IAP9L模式由于过于复杂仅做粗略统计外，其余模式都用非注释语句行数来表示各自的代码复杂性。

表4.1DFT系统在三个数值模式中的统计评价测试结果

性能指标

对象模式运行时间（10-3秒）存储开销（字节数）代码复杂性

原模式切线性

模式

原模式切线性

模式

原模式切线性

模式

Xyz2g2.5306.1605524110485589

IntCIRA1.5602.750133426614165

Dabel0.0350.072601202749

LSS8.30017.50669133879143

RP42.4085.10360572102238

Vgrad10.1000.21218564368282454

RefGr43.0086.0071865414373083578

LL2JK0.6261.350262252442232

RayFind462.70

×103125.4

×103985618212111179

EPSIMP1.76011.50445589101327

Hlimits0.8301.8802425774842543774

Int3sL26.9051.2082002916394584690

MAKE

NCEP1340392072292514458504584

Curvcent0.0130.038527542754

DYFRM3.800

×1037.250

×1035000*9500*161279

PHYSIC2.750

×1035.385

×10330005000*1399*

(含注释行)2826*

(含注释行)

适当设置输入扰动的初值，运用切线性模式可以简单求解输出变量对输入的偏导数。例如，对于一个含有个输入参数的实型函数

（3）

这里设，。运用DFT系统，可以得到对应的切线性模式

（4）

其中，为切线性模式的扰动输入参数。可以通过以下办法来求得偏导数：

（5）

其中。如果对于某个既是输入参数又是输出参数，可以类似以下过程引用的办法来处理。对于过程引用的情形，例如一个含有个输入参数的子过程

（6）

其中，为输入参数；，为输出参数；，既为输入参数又为输出参数。运用DFT系统，可以得到对应的切线性模式为

（7）

其中，，，分别为切线性模式的微分扰动输入、输出和输入输出参数。可以通过以下输入扰动设置并引用切线性模式（7）来求得偏导数：

a)设置；（，）；（）可以同时求得（）和（），其中。

b)设置（）；；（，）可以同时求得（）和（），其中。

4.3稀疏雅可比矩阵

运用上节讨论的方法来求解稀疏雅可比矩阵,具有极高的计算代价。例如，一个含个独立和个依赖参数的子过程，为求解整个雅可比矩阵就需要反复调用次切线性模式，当相当大时，这对许多实际的数值计算问题是不能接受的。事实上，如果雅可比矩阵的任意两列（行）相互正交，那么可以通过适当设置扰动输入值，这两列（行）的元素就可以通过一次引用切线性模式（伴随模式）完全得到。设和分别为雅可比矩阵的行宽度和列宽度，即各行和各列非零元素数目的最大值，显然有，。这里介绍几种常用的求解方法。

正向积分当时，通常采用切线性模式来计算雅可比矩阵。根据雅可比矩阵的稀疏结构，适当选择右乘初始输入矩阵，可以获得接近的计算时间代价。DFT系统采用一种逐列（行）求解的方法，来有效求解右（左）乘初始输入矩阵。其基本思路是：按照某种列次序考察雅可比矩阵的各列；考察当前列中所有非零元素，并对这些非零元素所在行的行向量做类似模二和累加运算（即将非零元素视为逻辑“1”，零元素视为逻辑“0”），从而得到一个描述当前列与各行存在“某种”相关的标志向量（其元素都是“1”或“0”）；依据此标志向量，就很容易得到一个与之正交的列初始向量，其中与当前列序号对应的元素设置为“1”，而与标志向量中非零元素序号对应的元素设置为“0”，与标志向量中非零元素序号对应的元素设置为“-1”，显然，该列初始向量是唯一的，并且对应着当前右乘初始输入矩阵的最后一列；逐一考察已求解得到的列初始向量，如果某列初始向量与当前求解得到的列初始向量按下面定义的乘法（见过程4）正交，那么这两列就可以合并，即将当前列初始向量中非“-1”的元素按照对应关系分别赋值给该初始向量，并从记录中删除当前列初始向量；重复以上过程，继续按照给定列次序考察雅可比矩阵的“下一列”。不难说明，按照不同列次序求解得到的右乘初始输入矩阵可能不同。其中逐列求解右乘初始输入矩阵的过程可以简单叙述为：

1）将右乘初始输入矩阵所有元素的初值均设置为，，。。

2）如果，转6）。否则，如果雅可比矩阵的第列中的所有元素均为，，重复2）的判断。否则转3）。

3）计算标志向量。令，做如下计算：

，;

4）设为的列向量。在上定义乘法，对任意的，我们有：a）；b)如果，必有和。然后，做如下计算：

,;

，6);

2);

5）令，并做如下计算：

，;

令,。如果，转6）；否则，重复2）的判断。

6）对，，如果，则。取的前列，这样，我们就得到了一个维右乘初始输入矩阵。

这里需要说明的是，运用上面的方法求得的右乘初始输入矩阵不仅与求解雅可比矩阵的列序有关，而且与过程4）中的合并顺序也有关系。至于如何最优求解右乘初始输入矩阵，目前还很难讨论清楚。但是，大量模拟试验结果表明，运用上面自然次序求得的右乘初始输入矩阵宽度已经非常接近于其下界值。

反向积分当和时，通常采用伴随模式来计算雅可比矩阵。根据雅可比矩阵的稀疏结构，适当选择左乘初始输入矩阵，可以获得接近的计算时间代价。其中左乘初始输入矩阵的求解过程完全可以按照上面的方法进行，但是在处理前必须先将雅可比矩阵转置，最后还需将得到的初始输入矩阵转置才能最终得到左乘初始输入矩阵。同时，其行宽度也已经非常接近于其下界值。

混合积分如果将切线性模式和伴随模式相结合，往往可以避免梯度向量运算中的诸多冗余计算。例如，ADJIFOR系统在求解雅可比矩阵时，在语句级微分实现中首先用伴随方法求得所有偏导数，然后做梯度向量积分；其计算时间代价与和模式的语句数目有关，而其存储代价为。具体讨论可参考文献[7]。

5．结论

切线性模式在无截断误差意义上计算函数的方向导数、梯度或雅可比矩阵，以及在模式的可预测性及参数敏感性分析、伴随模式构造等相关问题中有着广泛应用。DFT系统主要用于求解FORTRAN77语言编写的切线性模式，具有很强的全局数据相关分析能力。此外，DFT系统还具有其它几个重要特色，如结构化的微分实现、自动生成微分测试程序以及基于语句级的微分代码优化。本文简单给出了DFT系统在求解数值和符号导数和微分、稀疏雅可比矩阵中的应用。为评价一类自动微分系统，本文初步提出了统计准确率的概念。

参考文献

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Derivatives--Fast"inControlProblemsinIndustry,editedbyI.LasieckaandB.Morton,pages1-16,Birkhauser,

系统论文范文第2篇

关键词:营销系统速度

正如《兵经百篇•速》中所讲:“视而不见,人将先发。发而不敏,人将行发。难得者时,易失者机。迅尔行之,速哉”。知识经济时代,先机即商机,兵贵神速,速度超过成本或品质,成为企业间竞争的主流,成为企业经营首要目标和核心竞争力主要内容。在这种形势下,企业应调整自身结构,采取适宜对策,构建提速机制,建立速度营销系统。从企业经营系统出发,构建企业速度营销系统应包括灵敏的营销信息系统、高效产品开发系统,柔性生产制造系统以及快速产品分销系统等诸多子系统。只有将这诸多子系统统筹起来考虑才能明显、有效地提高系统响应市场需求的速度,最大限度地缩短从观念到现实的时间。虽然与企业经营有关的部分因素的改进,也能局部地提高企业的竞争力,但均不可能达到未来速度营销的要求,无法确保当前的改进在不断变化的市场中依然获得有利的回报。

高速营销信息系统

市场瞬息万变,有速度还要有正确的决策,而正确的决策的基础是及时、准确、全面的信息。快速反应的营销信息系统作为联结企业与环境的纽带,对企业的内外部信息沟通和决策等经济活动起着重要的支持作用。大多数企业原有营销信息系统是完全按照以前营销策略和运作流程设计的,基本上是一个日常业务处理系统,缺乏决策支持功能,缺乏外部数据采集功能,系统封闭性较强,营销信息与企业整体信息系统无法对接,与ERP制造信息脱节,导致现有营销信息系统无法大幅度地提高营销管理水平,成为实现速度营销的瓶颈。因此,必须引进先进的管理技术,采用先进的、集成的营销信息管理系统。

应大力投资建立企业新型的数字式基础设施,建立公司的营销数字神经系统。营销数字神经系统会使事实和思想更容易从公司的基层涌现出来,从掌握这些信息的雇员处涌现出来——而且,可能还会使许多新答案被提出,并且它使公司能快速地完成这一切。

营销数字神经系统能帮助企业快速地获取销售、合作伙伴、顾客等重要信息,快速地为公司内部需要它的人提供有价值信息,提供完美集成的信息流,在正确的时间到达系统的正确地方,使能够对问题和机遇做出更快速的反应,从而使公司在高速商业世界中具备与对手竞争需要的反应速度;通过营销数字神经系统将营销实体过程转变为虚拟过程,从而构建企业虚拟价值链,通过镜相的世界,增强企业有效地“看”物质运作的能力并使企业能在市场空间控制协调这些市场场所的活动,进一步用虚拟活动代替实质活动,并在市场空间上利用信息建立“新的顾客关系”,为顾客创造新的价值;建立营销数字神经系统合理结构,通讯部分、数据库部分和应用程序部分都应有合适的体系结构,并且相互之间要协调运作,密切配合;大力开展网络营销。网络营销是目前进行商贸活动的一种最先进手段,它是用户将自己的各类供求意愿按照一定的格式输入网络,网络便会根据用户的要求提供给用户各种选择。一旦用户确认,网络便会自动完成买卖合同签订、分类、传递和款项收付等全套业务,实现营销活动的快速开展;进行面向过程的企业再造。基于传统的功能层次组织结构下开发的营销信息系统,其内部结构也是一种功能层次结构,每一个功能单元几乎是一个个近乎封闭的任务团块,它们之间很难进行有效的交互和协调工作,这严重制约了营销信息系统的快速反应能力。

快速反应的营销信息系统必须要考虑所有功能及其相互之间的协作,为适应这一要求,就需要采用面向对象技术开发营销信息系统,使系统中的异构部件在企业组织结构再造的基础上有机的集成起来,形成面向业务流程过程的营销信息体系结构,这是快速反应营销信息系统建设的基础。

总之,在新营销环境下,大多数业务都将变成自我服务的数字化业务,客户服务将成为每一家企业增加价值的主要职能,变革的速度以及针对客户个人情况的关注的需要将迫使公司在内部采纳数字化程序。理解这种变化及变化的性质,构建基于全新理念的速度营销信息系统,对于构建企业未来的竞争优势,具有十分重要的战略意义。

高效产品开发系统

随着市场经济的发展和科学技术的进步,企业产品生命周期越发短暂,加快产品创新,缩短产品开发时间已成为企业获得和保持竞争优势的关键。领先开发新产品往往能获得技术专有性,给后进入者设置较高的进入壁垒,同时,还可以为产品技术或其它活动确定标准,迫使后来者采纳这些标准,而这些标准又反过来使企业的领先地位更持久。创新领先企业可以优先获得稀缺资源,优先选择劳动力、原材料供应商、设备及有经验的管理人员,选择开发具有较大需求潜力的产品,开拓有吸引力的市场,迫使竞争对手处于不太理想的竞争地位。

要使产品创新处在领先地位必须建立高效产品开发系统,这须首先从转变产品开发指导思想入手。树立正确产品开发思想必须对环境和产品本身有正确认识。产品开发环境正在从产品和服务的标准化、寿命期长、信息含量少、一次易的环境向产品和服务个性化,寿命期短,信息含量大,并且顾客基础不断变化的环境转变。市场现实状况重新驱动了对产品的定义,产品被定义成顾客问题解决方案,这种解决问题的方案是由顾客和生产者联合确定的,并且是开放式的,它的最终用户可以对方案进行改进、升级或重新配置,在此基础上形成连续的方案产品替代,并且方案的替展与顾客所遇问题的发展步调一致。这就需要同顾客建立一种战略性的关系:稳定的、长期的、能经受不断的市场变化考验的关系。当生产者与顾客能相互理解,共同创造解决方案时,这种不可避免的互相依赖互相影响便成了这种长久关系的基础,另外,以个别顾客的信息为依据的日益富有弹性的生产能力也使企业真正能够提供方案。

在新的速度竞争环境中,传统的分步式产品开发技术已经不适宜于速度竞争环境下的产品开发,在产品开发过程中应引入并行工程和虚拟技术。并行工程即“集成地、并行地设计产品及其相关过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。这种方法要求产品开发人员在一开始就考虑产品整个生命周期中从概念形成到产品报废的所有因素,包括质量、成本、进度计划和用户要求。”并行工程是在CAD、CAM、CAPP等技术支持下,将原来分别进行的工作在时间和空间上交叉、重迭,充分利用了原有技术,并吸收了当前迅速发展的计算机技术、信息技术的优秀成果,使其成为先进制造技术中的基础。在并行工程中为了达到并行的目的,必须建立高度集成的主模型,通过它来实现不同部门人员的协同工作;为了达到产品的一次设计成功,减少反复,它在许多部分应用了仿真技术并引入了工作流管理概念,以满足同步、异构、分布式团队等复杂管理的要求。并行工程的运用不仅可以缩短开发时间而且可以减少误差,如由于在产品开发中有顾客参与,减少了顾客信息误差,由于有生产人员参与减少了产品从设计转换到生产过程的误差,而且由于标准化、信息化满足了可重组、可重用及范围的可变性等要求。并行工程的进一步发展就是虚拟制造。所谓虚拟制造又叫拟实制造,它利用信息技术、仿真技术、计算机技术对现实制造活动中的人、物、信息及制造过程进行全面的仿真,以发现制造中可能出现的问题,在产品实际生产前就采取预防措施,从而达到产品一次性制造成功,来达到降低成本、缩短产品开发周期,增强产品竞争力的目的。虚拟制造的重大作用主要表现为:运用软件对制造系统中的五大要素(人、组织管理、物流、信息流、能量流)进行全面仿真,使之达到了前所未有的高度集成,为先进制造技术的进一步发展提供了更广大的空间,同时也推动了相关技术的不断发展和进步;可加深人们对生产过程和制造系统的认识和理解,有利于对其进行理论升华,更好地指导实际生产,即对生产过程、制造系统整体进行优化配置,推动生产力的巨大跃升。

柔性生产系统

随着社会主义市场经济的不断发展,企业生产转向围绕市场需求的生产,多品种、少批量生产方式成为企业主要生产方式,适应这一特点,企业生产系统逐步柔性化。

柔性生产系统是以生产为中心,将各个与之相关的部门有机结合起来,形成一个完整、灵活、效率高的生产系统。柔性生产系统的基础是处理与生产相关的各种管理数据的能力。只有采用计算机管理,才能充分保证企业生产过程中对各种信息的准确、实时处理。因此,建立一套完善的生产计算机辅助管理系统,是实现柔性生产的前提。柔性生产系统应对生产过程实现单元化重组。它类似标准件的组合,将生产过程尽量划分为一系列标准的或半标准的、独立的或协作的智能模块,各单元之间具有暂时的递阶层次关系,当某一特定的项目产品完成后,这一关系自动解散,并随时准备生成适应新项目的产品递阶关系,这样生产规模有伸缩性,能够迅速自行组织以适应市场对产品、产量和交货期限的要求。柔性生产系统也要求管理上的变化,在传统的工业企业中,是以生产线流水作业为主要生产方式来组织生产的,有着明确的分工。而计算机集成技术却将生产产品的设计、制造、工艺流程等环节全部集成起来由计算机来共同完成,实现生产一体化作业,生产作业的一体化也要求实行一体化的管理体系,传统的部门之间职责分明的管理体系被打破,同时由于许多工作由计算机完成,从而导致管理层次减少和管理幅度增加。对生产作业工人和管理人员要求具有复合能力和灵活应变能力、能够迅速适应新的工作要求。

柔性生产管理中还引入准时化生产和精益生产的概念。准时生产方式的基本思想是在恰当的时间生产出恰当的零部件、产成品,把生产中出现的存储、装备和等待时间、残次品等视为一种浪费。准时生产所依据的基本原则是“准时”,即在零件刚好被需要时,才将它生产出来并送到需要地点,其追求的理想目标是“零库存”。为了达到“零库存”,生产过程必须严格控制,生产按定单进行,前道工序由后道工序触发,当后道工序在控制库存以下时,前道工序才为补充后道工序的控制库存而生产。也就是说,对整个定单而出现产品库存减少到控制库存以下时,才会再装配产品补充库存并进而触发前面工序的生产。由于生产过程并非按计划而是从后向前由定单触发,因而相应的生产管理系统被称作为拉动式系统。准时生产的柔性主要表现在它具有动态的自我完善机制,从根本上消除隐患,以防再度发生,具有良好的生产过程控制能力。精益生产要求企业的各项活动都必须运用“精益思维”。精益思维的核心就是以最小的资源投入,包括人力、资金、材料、时间和空间,创造出尽可能多的价值,为顾客提供新产品和及时的服务。精益生产的特点在于:强调人的作用和以人为中心,各部门间人员密切合作,并与协作户、销售商友好合作,减掉一切不产生价值的工作,它是需求驱动的简化生产,简化了产品的开发过程,简化了信息的传递,简化了组织机构和非生产的费用,消除了生产过程中一切错误、积压、多余、过度加工、等候等浪费现象。精益是实现生产柔性的前提条件,整个生产组织系统的精益制造是生产系统柔性的重要保证。

现代企业柔性生产还突破了组织内柔软性发展到组织间柔性。面对市场环境的瞬息万变,要求企业有灵敏的反映,而产品越来越复杂、个性要求越来越高,任何一个企业已不可能快速、经济地制造产品的全部,这就需要建立动态联盟式虚拟企业,非常快速地合成新的生产能力。这些能力可由企业内部和企业间分散于不同部门及众多岗位的人力和物力资源,经常、快速地通过电子网络这种理想方式进行合成。它是对市场机会的动态响应,市场机会消失,虚拟企业就解体。它使资源运筹的外延从企业内部延伸到企业外部,极大地拓展了资源优化配置的范畴,使各种优势资源互相集成,催生出更加强大的综合优势,以整体的优势应付多变的市场,快速提高企业竞争能力。虚拟企业形成了一个具有时间上的“快速性”和空间上的“全球性”的动态合作经济实体,超出了单个企业的边界,涵盖了“外组织”,它也成了组织结构的一部分。虚拟企业之间的合作可以通过业务外包、合资经营、战略联盟等形式实现。业务外包首先是由一个核心成员企业发现客户对某一个产品或服务的需求时,在确定自己的核心竞争优势后,集中自己的资源放在具有核心竞争优势的活动上,将其余的活动外包给其他专业公司。如果企业没有某方面的核心能力,又出于对技术或成本的保密而不愿外包时,可以由几家企业共同出资建立一个专门化合作中心、利益共享、风险共担,因此有人将这种合资经营形式叫企业共生。当几个企业的拥有的资源和技术相互补充而各自的市场不互相矛盾时可采取战略联盟来进行的长期合作,共同开拓一项长期的事业。虚拟企业是基于新经营机遇而组建,可以实现对市场或顾客的跟踪,使产品的产量、品种、个性真正适应市场的需求,满足顾客定制的要求。

柔性生产还包括其支撑的基础结构即敏捷供应链系统,这需要对供应链进行简化、整合。制造企业就不再是孤立的个体,而是社会化大系统中的一个成员,并作为动态的制造环境中一个可使用的制造个体资源,以企业集成的形式,通过合作与竞争,加入敏捷供应链。因此,企业集成的范围应扩大,向供应商和客户扩展,或者说向企业的上游和下游扩展,组建面向柔性生产的敏捷供应链系统,对企业从客户到供应商的全程供应链各个环节业务模式进行全面重组,以期能显著缩短企业对客户订单的响应周期,并同时有效控制产品在全程供应链上的全程成本。

快速产品分销系统

在市场经济条件下,任何一个产品制造企业要想提高竞争能力和经济效益,求得生存和发展,其中的一个关键就是要解决产品上市快的问题,即以尽可能少的费用和尽可能短的时间,将产品推向市场,在满足消费者需要的同时,实现企业自身的经营战略目标。本质上讲,产品分销决策是企业营销活动(4P)的一个重要组成部分,产品分销决策过程研究的是产品从生产者向消费者转移过程的系列决策,包括依次进行地区市场需求潜力预测、地区分销点决策、分销渠道选择与评估、中间商选择与评价、仓储点及运输决策以及分销资源分配决策等。分销渠道决策是公司营销管理中最为重要的决策之一,一个分销系统也是公司一项关键性的外部资源,它的建立通常需要若干年细致的选择与组织,并且不是轻易可以改变的。快速的分销系统首先要求有合理的分销体系结构,包括分销渠道长度、广度及经销商的选择。缩短渠道长度正成为越来越多企业的选择,愈来愈多的企业越过中间环节采用直复营销的方式。一体化的渠道结构,相比于传统的分销渠道更有助于提高渠道系统响应市场需求的速度。在零售环节上实施涡轮营销对于食品、饮料等行业的公司尤为重要,因为能否更快地或在其他竞争对手无能为力的情况下将产品送到顾客手中,成为衡量他们竞争力、能否赢得长期顾客的极其重要的因素。美国多米诺比萨饼店在零售环节上实施涡轮营销,它向顾客保证半小时内送货到家,否则将免费赠送或低价出售比萨饼。为此,公司在货车上安装了烤箱和电话,在通往顾客家的路上就可以将比萨饼烤好,成功地实施涡轮营销使其在美国比萨饼市场上占有相当份额。

快速的产品分销系统需要有敏捷的物流作支撑。长期以来,人们都习惯把关注的焦点放在生产领域,但随着现代化大生产的发展,这个焦点已经逐步转移到流通领域。据统计,在美国,全部生产过程中只有5%的时间用于加工制造,95%的时间则用于搬运、储存等物流过程;在日本,物流费用约占产品总成本的10%~12%;在我国,物流费用大约占商品进销差价的70%,仅在账面上反映的物流费用就占商品总成本的40%。由此可见,物流在企业速度营销信息系统中占有重要地位。物流系统快速,实际上包含着多种含义。首先对于需方来说,快速是指在正确的时间将货品送达目的地,也就是及时性;对于物流系统而言,快速是指高效完成系统中的物流,这可以减少资产负担并提高相关的周转速度,在某种程度上也意味着高效利用库存;另外应该注意到的是,快速还指物流系统对于业务变迁的适应能力。敏捷物流系统的实现得益于信息技术发展,主要是自动识别技术和无线网络技术。自动识别技术最实际的例子就是超市中一维条码的广泛应用。条码技术的意义在于物流与信息流的结合。在没有应用条码的时代,操作中出现差错的几率非常大,这实际上就是由于物流与信息流脱节,条码则紧密地将物流与信息结合在一起,大大减少了出错的可能性。无线网络技术从有线到无线并非只是简单的媒体变化,这种媒体变化带来了新的可能性。GPS与GSM/CDPD/GPRS的组合,可以提供实时或接近实时的车辆位置信息,这些信息对于运力调配有着重要意义。

总之,在生活快节奏的21世纪,面临当前市场竞争的白热化,企业就需要开发速度营销系统,而高速度需要将各个环节高度集成进行全面提速和加速。

参考文献:

系统论文范文第3篇

JamesF.Moore在《竞争的衰亡》一书中提到，GregoryBateson一生致力于复杂系统工作的研究，对其在商业生态系统方面的思考影响巨大。Biggiero和WysockiJr.等提出复杂巨系统的理论提供了另一个视角来思考组织的管理。如果组成系统的成分数量庞大且种类众多，这些成分之间的关系也错综复杂，还形成多种层次结构，那么我们称这类系统为复杂巨系统。自然生态系统是复杂巨系统，社会系统也是复杂巨系统。相对于自然生态系统，社会系统由于人的意识作用更复杂。商业生态系统是社会系统，因此，商业生态系统也是一个复杂巨系统。nGeneraInsight智库董事会主席、著名新经济学家TapscottDon在《Macrowikinomics:RebootingBusinessandtheWorld》一书中提到，企业在经营发展过程中，与消费者一起组成共同体，对公司的决策经营非常有好处。自组织理论是20世纪60年展起来的一种系统理论，主要包括耗散结构理论、协同论、突变论、超循环理论等，吴建材利用自组织理论研究商业生态系统进化机制，认为只要条件满足，商业生态系统也可以以超循环的方式实现自组织进化。Backers认为复杂系统理论的研究成果对分析企业与竞争者、供应商和消费者之间的复杂关系非常有效。

2商业生态系统的研究方向

综上所述，所谓的商业生态系统，其实就是一个基于自然生态系统思想精心创建起来的企业网络组织。和自然生态系统一样的是，商业生态系统也是复杂巨系统，在条件满足的时候，同样能实现自组织的进化。与自然生态系统不同的是，参与系统的成员是被精心选择发展的；与普通企业网络组织不同的是，它具备生态系统的特点，通过企业生态位的分离，创造协同进化的条件。同时，它又符合复杂巨系统的特征。根据对国内外学者研究的成果看，目前针对商业生态系统的研究可以分为两个方向，即自然生态系统的方向和复杂系统研究的方向。

2.1引用自然生态系统知识方向从这个方向开展研究的学者认为商业世界中的企业组织就像自然生态系统中的生物一样，企业与企业之间既存在着竞争，也有合作的关系，它们之间在竞合过程中形成了类似于自然界中食物网的价值网络。每个企业是这个价值网络中的一个成员(结点)，承担了这个价值网络中的一个功能，比如苹果移动生态系统中的富士康科技公司，其主要功能就是为苹果公司生产iphone手机，一旦富士康科技公司的生产出现大面积的问题，将严重影响苹果公司iphone手机品牌的声誉。因此，商业生态系统关键企业(结点)的缺失将对商业生态系统的稳定和发展造成重大的破坏。从自然生态系统方向开展研究的学者，特别重视对生物学和生态学中关键知识的延伸理解和使用。比如在商业生态系统的创建形成方面，JamesF.Moore认为，如同自然生态系统的形成主要是“集合定律”的作用一样，商业生态系统的形成同样适用这个规律；EricSchmid相信“企业组织与自然界的生物体一样具有DNA”，这种组织DNA(即企业文化、企业行为和企业精神等方面)主要来自于组织最初的创立者或组织强有力的领导者；DanielZ.Sui研究发现，自然界中，生物间的竞争导致其生态位的分离，并最终形成自然界中生物的多样性现象，也才有了今天我们见到的如此缤纷绚丽的世界。商业世界也有相似的情况，同一条食街的酒家选择了“回避性定位”的策略，减少了彼此间的竞争，而且群集效应为他们带来了更多的消费者，实现了“协同进化”。

2.2复杂系统研究方向从复杂系统方向开展研究的学者认为，基于线性思维的理论并不适用于现实的商业世界，现实的商业世界运行错综复杂，不可预测。李志坚等认为商业生态系统是一个典型的复杂适应系统,具有适应性、协同进化、自组织、涌现、反馈和有意识选择的复杂适应性特征；刘健辉认为商业生态系统通过自我组织、突发性和协同进化而得到发展，并以此获得适应性。吴建材运用基于耗散结构理论、协同学理论和超循环理论分析了商业生态系统的演化发展及其动力问题，指出商业生态系统的演化发展的方式是协同进化，具体来说，是通过内部各子系统的竞争实现协同，形成系统发展的序参量，并支配着商业生态系统的进化发展。Biggiero和Lucio强调自组织过程在创建商业生态系统的重要性。

2.3存在的问题商业生态系统是一种崭新的研究领域，在体系上还没有完善，需要更多的学者和专家来补充和发展，任何一个有益的方向都是值得探索的。总的来说，自然生态系统方向的研究更注重商业生态系统在实践上的运用，尤其是达尔文的自然选择学说等生态学理论早已深入人心，故这个方向的研究更容易让人理解。不过，该方向的研究未能很深入到商业生态系统的基础问题。复杂系统研究方向则不同，它从系统演化发展的角度，引入包括序参量、熵等概念，深入理解商业生态系统的自组织进化的条件、动力和方式，有助于整体把握商业生态系统的本质和内在机制。随着信息通信技术(尤其是互联网技术)的发展，企业组织将摆脱空间和时间的限制，迎来企业组织结构的大变革时代，管理和任务可以通过网络通信技术进行集成，自组织管理模式将会是未来组织管理的一个研究方向。

3商业生态系统的主要研究领域

对国内外学者的研究进行归纳总结，我们发现，目前商业生态系统的研究领域主要集中在以下几方面。

3.1基于商业生态系统视角研究企业的竞争战略像美国苹果公司一样，组建以自己为中心的商业生态系统是所有渴望成功的企业梦寐以求的追求。因此，研究商业生态的开拓、领导和创新就成了学术界和企业界研究的热点。JamesF.Moore在《竞争的衰亡》一书中写道，商业生态系统的演化发展经历四个阶段，依次是生态系统的开拓、生态系统的扩展、对生态系统的领导和自我更新或死亡。关键企业必须做到能开发比现有系统更有效的、新的首尾相接的价值创造系统、吸引更多的参与者并保持系统成员的多样性、处理各种内外部冲突、持续地为系统注入新的思想和创造新的机会等。

3.2商业生态系统的演化机制和评价体系吴建材提出商业生态系统的本质是协同进化，其演化机制是系统内成员通过功能耦合实现自组织进化，竞争和协同在进化过程中扮演着动力的关键作用。杜国柱、王娜、李爱玉等构建了自然生态系统的健康模型，并提出了商业生态系统的健壮性评价体系，认为所谓商业生态系统健康是指能高效将原材料转变为有生命的有机体，面对环境的干扰与冲击，能持久地生存下去，并随着时间的推移能创造出新的有价值的功能。

3.3基于商业生态系统理论视角研究地区经济和产业集群黄昕和潘军从商业生态系统物种多样性和关键物种等角度，提出我国汽车工业缺少成熟和有力的关键企业的观点，而且汽车工作处于长期封闭和孤立的状态，导致了汽车企业竞争力不强、配套不完善、产业链断裂等一系列问题；吴建材基于商业生态系统理论视角研究广州服装专业批发市场，提出专业批发市场已进入协同进化的时代，应从商业生态系统角度构建专业市场的核心竞争力。HaraldMahrer和RomanBrandtweiner运用商业生态系统理论分析奥地利国家电子商务产业现状，认为奥地利电子商务发展正处于商业生态系统的第二阶段。

3.4商业生态系统理论在多领域中的应用胡岗岚等从商业生态系统理论的视角研究我国电子商务产业的集群化现象，并给出了电子商务生态系统的定义，同时认为我国电子商务生态系统的演化发展过程包括开拓、扩展、协调、进化等四个阶段。张蓓运用商业生态系统理论研究我国零售业，提出建立健康零售业商业生态系统的思路，建议走协同进化的道路，建立共赢的商业社会。郭哲从商业生态系统理论的角度，提出构建无线城市的商业生态系统模型，并给出了三种发展战略，即网络核心型战略、支配主宰性战略和缝隙型战略。

4结语

系统论文范文第4篇

安萨尔多CBTC列车控制系统由列车自动监控（ATS）系统、列车自动防护（ATP）系统、列车自动驾驶（ATO）系统、计算机联锁（CBI）子系统、数据传输（DCS）子系统等组成。CBTC车载控制系统提供ATP和ATO功能，负责确定列车速度和位置、超速保护、紧急制动、列车停靠、方向控制、安全的车门控制、CBTC运行模式等。车载控制系统设备包括车载控制器（CC）和速度传感器、查询应答器主机（TI）天线、司机操作显示单元（TOD）和移动无线设备（MR）天线。CC与速度传感器、TI主机和TOD接口，以确定列车的位置，显示驾驶信息，设备状况，并给司机报警。本系统采用开放式架构的数据传输子系统，采用802.11g来提供更大的带宽和更强的抗干扰的数据通信能力；采用802.11i无线网络技术来保障安全，阻止未授权用户进入网络；防火墙提供额外的防护措施来抵御恶意攻击。MR用于车载设备和轨旁设备之间传输数据。ATP和ATO子系统通过两个独立的以太网连接到MR。A、B网同时工作，当一端通信中断时，系统会接受另一端的车地通信信息，以保证车地通信的可用性，实现冗余车载网络的交换和扩展。以太网扩展设备ESE利用双绞电缆彼此连接，实现车厢之间的网络通信。当列车经过信标时，储存在其中的信息通过应答器天线发送给TI主机。主机接收到报文后进行解码，将解码后的数据用两个不同的通道传送给CC。CC将会关联来自TI主机的诊断信息、磁场强度信号和信标正在读取的信息来判断TI主机是否故障。随着车轮轮齿的转动，当传感器经过轮齿的时候会输出数字脉冲。这些脉冲由硬件计数器来计数，可以在给定周期内测试速度。系统采用独立的模块测量列车的位移和速度。即使其中一个速度传感器部分失效，CC也会正常工作。2个光电速度传感器和4个加速度计（2个数字型和2个模拟型，以避免共模故障），用于速度测量和车轮空转/打滑的补偿。一旦检测到空转/打滑，CC将利用速度传感器上一次的安全速度和位置，通过加速度计测量出来的加速度来更新列车速度和位置，位置误差通过信标来消除。每个处理器有四个处理模块：应用处理器模块（App），比较处理器模块（VO），交互式存储处理器模块（ME），接口处理器模块（CPL）。App用于计算，VO对数据结果进行检查，ME实现数据共享，CPL主要处理数据的输入和输出。处理器采用3取2比较结构，通过各自的APP模块独立运算，相互通过ME模块交换结果，再通过VO模块表决，保证三个计算机至少有两个的结果一致。如果表决同意，处理器会通过通信模块发送控制信号给列车，允许列车继续运行。这也就是保证在单点故障时的安全运行的冗余方式。

二ATO与ATP子系统

ATP子系统是保证列车运行安全的系统，它根据线路数据、列车临时限速信息、联锁设备提供的列车进路信息，提供列车运行间隔控制、超速防护、车门和站台屏蔽门监督等安全防护功能，且符合故障-安全原则。ATO子系统在非人工状态下通过控制牵引和制动力来控制列车运行，列车按运行图规定的区间走行时分行车，自动完成列车启动、加速、巡航、惰行、减速和停车的合理控制。ATO子系统为热备份，即当主ATO单元故障时，能够自动从主ATO单元切换到备用ATO单元。“热备份”在这里是指主备两套ATO单元运行完全相同的软件，获得相同的传感器输入，独立进行运算；但是同时只有一套ATO单元作为主机和其他子系统如ATP、车辆、TOD、ATS等交互，备用ATO不提供任何输出。仅当检测到当前主ATO单元发生任何故障时，并且列车完全停车后，能够自动进行切换，这样，就避免了影响运行，或司机进行一些不必要的操作。ATO和ATP分别运行于独立的CPU处理器中，彼此通过高速PCI总线连接。系统采用连续速度-距离曲线控制模式进行闭塞设计。当列车运行速度接近ATP最大允许速度时，车载设备产生声光报警，并采用常用制动降低列车速度。采用常用制动时，系统连续地检查列车的制动率，如常用制动率达不到规定值，或车速未按要求进行减速而列车速度达到ATP紧急制动触发曲线速度时，实施紧急制动。

三结束语

系统论文范文第5篇

总体设计

仿真系统在指挥控制系统设计全过程的作用，如图所示：从上图可见，仿真系统在反坦克导弹连指挥控制系统的设计过程中有着重要的顶层分析、辅助设计、论证优化作用。仿真系统的定制开发的基本流程是：

1）从作战使用层面，需要详细分析反坦克导弹体系的协同和信息交互及导弹连战斗关系系统的使用环境、作战原则、系统配置、攻击对象特性和不同作战过程、不同使用模式下的系统响应、状态转换关系，形成系统的工作流程。

2）从信息交互层面，需要详细分析导弹连战斗管理系统所需信息，研究信息交互的内容、对象、交互类型和方式、交互频度和实时性要求等，明晰系统对信息融合、传输、处理和信息共享、分发及协同的需求。

3）根据需求，建立仿真所需的硬件平台，并组成相应的通信网络。

4）分析设计仿真对象，形成对象配置文件。

5）编辑系统结构、业务流程、程序接口，形成仿真规划配置文件。

6）利用可视化开发工具，编辑二维、三维可视化设计，生成可视化规划配置文件。

硬件系统设计

反坦克导弹指挥控制仿真系统通过构成无线、有线、有无线混合组网等通信方式，采用标准通信格式，模拟反坦克导弹连与上级、友邻、协同部队、保障分队通信的互联网，以及模拟反坦克导弹连内部指挥控制专用网络，实现硬件节点间的互联互通。

反坦克导弹指挥控制仿真系统包含下列硬件节点：

1）服务器：用于外部数据处理及数据传输。

2）任务规划席：用于用户对仿真任务的配置及过程控制。功能包括：开始、结束仿真；新建或选择仿真任务；配置仿真对象属性；仿真速度倍率控制。

3）车辆模拟席：用于仿真车辆的实际运行状态，包括：仿真发射车运动状态及位置数据，仿真车辆通信、侦察、指挥、射击、装填等业务能力、作业过程及作业结果。

4）车辆指控席：用于仿真车辆的指挥终端所执行的功能，当验证在研指挥控制系统时，可更换为实装设备，直接进行半实物仿真测试。

5）敌军模拟席：用于显示敌军单位信息，包括：仿真敌军位置数据及车辆的运动状态，仿真已毁和剩余敌军目标信息。硬件结构部署图如下:

软件系统设计

1软件体系结构概述

反坦克导弹指挥控制仿真系统包括业务逻辑设计和可视化界面开发两个基本层面。

1.1仿真对象模型

仿真对象的模型设计是干预、表现和分析仿真过程的实体要素，是决定仿真系统严密性、鲁棒性、可控性的关键环节。仿真对象模型设计的关键是对各作战单元的状态分工的充分考虑，仿真对象的特性和状态通过属性变量来表述控制，仿真对象的全部状态属性，构成了虚拟作战环境的总体状态空间，各仿真对象属性相互依存影响，对仿真对象属性的更改程度直接决定了仿真过程的复杂程度。

1.2仿真算法库

反坦克导弹连指挥控制系统的仿真算法库的建立是指设计整理出指挥控制系统中的基础的、典型的算法模型，定义相关数字接口，形成算法构件，实现系统的模块化、体系化功能，这对于仿真系统的有效性、通用性有着至关重要的意义，涉及仿真系统物理结构、工况及状态迁移、信息交互、信息融合等技术，主要包括：

1）基本数学库；

2）数据类型转换库；

3）时间运算库；

4）车体运动模型；

5）导弹运动模型库；

6）弹药信息组装及解析库；

7）扩展数学库；

8）坐标系转换库；

9）休眠模块。同时，仿真系统的通用软件接口，可接入典型的反坦克导弹连指挥控制模型。

1.3事件响应关系

从仿真的角度来说，模型的执行序列是由作战模拟系统的事件调度机制决定的，即使每个仿真对象都设计得完备有效，而模型间的事件调度机制不充分严密，可能无法实现想定的作战意图，甚至得到扭曲的仿真结果。事件响应关系就是进一步明确指挥控制系统中各单位分工、作战使用需求和工作流程，建立起仿真对象的调用顺序、调用条件和调用结果的规则库，来体现模型运行的约束性。

2可视化界面开发

反坦克导弹连指挥控制仿真系统的可视化平台建立了一个可视化仿真框架，包括分布式仿真系统配置模型和运行机制的可视化，以及配套的管理及开发工具，实现了仿真任务的可视化定制。同时，建立了一个具有多种指挥、显示功能的综合指挥显示系统平台，实现了整体作战态势及武器系统、车辆、设备的状态和迁移过程的二维、三维可视化集中显示和集成控制。以下为部分典型操作的可视化开发界面：