２０１５年８月 中国管理信息化 Ｃｈｉｎａ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ａｕｇ．，２０１５ 第１８卷第１５期 Ｖｏ１．１８，Ｎｏ．１５ 线缆建模与仿真研究综述 刘嵘睿 （广东工业大学，广州５１０００６） ［摘 要］线缆装配得好坏对机电产品的性能等具有极大的影响。为了提高机电产品的电磁兼容性、散热性及可靠性等性 能．缩短机电产品的开发周期，线缆的建模与仿真成了机电产品设计的重要课题之一。归纳了几种常用的线缆建模方法， 分析了国内外线缆建模与仿真的研究现状，展望了线缆建模与仿真研究的发展趋势。 【关键词】建模：仿真；线缆 ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—０１９４．２０１５．１５．０４３ ［中图分类号］ＴＰ３９１．９；Ｎ９４５．１２ ［文献标识码】Ａ ０ 引 言 ［文章编号］１６７３—０１９４（２０１５）１５—００７９－０２ 线缆的建模方法主要有以下几种： （１）线缆的离散控制点建模。线缆的离散控制点建模方法， 科学技术是第一生产力．伴随着科学技术的高速发展，作为 一种工具．计算机在科学技术、国民经济等各个领域中发挥着越 就是将柔性线缆表示成由一系列离散的截面中心点连接而成的 来越重要的作用 计算机技术的不断发展也给制造业带来了新 三维空间连续折线段．并且将这些中心点作为线缆空间位置及 的发展机遇，为产品的设计、生产、管理、装配等环节的自动化提 空间姿态的控制点．同时通过操作这些控制点来实现线缆在虚 供了强大的技术力量。虚拟现实技术是在计算机技术的基础上 拟环境下的布线 发展起来的新技术．该技术可以模拟仿真存在于现实环境的真 环境中的听觉、触觉、视觉达到真实的环境一样的效果。 （２）基于弹性细杆力学模型的线缆建模。基于弹性细杆力学 解线缆物理特性模型。建立线缆物理特性模型包括建立坐标系． 实事物．通过相应的计算机软硬件设备，可以使操作者在虚拟的 模型的线缆建模主要分为两部分：建立线缆物理特性模型和求 线缆是传输信息及能量的重要媒介．线缆装配得好坏对机 对线缆微分单元进行受力分析。构建弹性细杆静力学平衡方程 电产品的性能、质量、成本和开发周期具有极大的影响。如果线 求解线缆物理特ｆ生模型是根据数值分析的相关理论对连续的线缆 缆的布局不合理，将会对产品的电磁兼容性、散热性、可靠性及 进行离散并对弹Ｉ生细杆静力学平衡方程进行理论上的数值求解 抗振性等性能造成不良影响．给产品安全带来极大的隐患．甚至 （３）线缆的能量最优化的建模。由于现实中线缆的两端大多 会导致产品在性能方面存在各种缺陷．严重影响到产品的开发 是固定的，所以在建模时也将线缆的两端设为固定．并处于悬挂 周期、研发成本以及质量，造成重大的经济损失。因此线缆装配 约束下。对线缆的弹性势能和重力势能进行分析．通过对一定范 是机电产品布局设计中的重要研究课题之一 怎样在虚拟现实 围内的控制点位置求出线缆的总能量。比较各控制点的总能量得 环境下进行线缆的仿真和设计来切实提高实际线缆装配的质量 出能量最优化时的线缆最佳控制点，从而建立线缆的几何模型 和效率已经成为当前急待解决的问题 １ 线缆的建模与仿真技术 ２ 线缆建模与仿真研究现状 国外对于线缆布线的研究开始得比较早．１９９２年斯坦福大 １９９４年Ｃｏｎｍ Ｃ ］利用人工智能的方法研究了在复杂空间环境下 线缆的建模与仿真最主要的问题就在于线缆的建模 如今 学就研发出了一种用于导弹中线缆布线的线缆并行设计系统［１］ ［收稿日期】２０１５—０３—２３ 配度进行分析或针对同一职位． 进行不同人员的人职能力匹配 任力来培育企业的核心竞争力。 度分析。 ３ 员工能力素质管理的应用 主要参照文献 通过信息化的能力素质管理平台．企业可以构建多层级的 胜任力管理体系，设置企业内部共享的能力素质库、共享的能力 ［１］陈海涛．Ｄ集团员工能力素质模型建立及分析［Ｄ］．北京：首都经济贸 素质测评流程、共享的能力素质测评题库、各岗位的“人岗匹配” 规则、员工能力统计分析表报表等对企业的胜任力进行科学的 管理。在能力素质测评的基础上，企业可以将胜任力测评结果应 易大学，２００９：１０． ［２］孙百友．基于能力素质的ＡＥ厂战略性培训体系研究［Ｄ］．上海：复旦 大学，２００７：１３． 用到培训管理中，设计基于胜任力的员工培养方案．包括培训需 功能均围绕职位胜任力开展。同时还可以将能力素质管理的结 果运用到与绩效相关的个人能力改进、员工潜能评估、薪酬、员 工继任计划等其他人力资源管理方面．通过提升员工的岗位胜 ［３］黎奎，代凤娟，赵之仲．基于能力素质模型的员工培训体系的研究 ［Ｊ］．科学信息，２０１３（１３）：１４７． 化，２０１４（１）：８０． 求、培训计划、培训方案、培训实施活动、培训转化及培训评估等 ［４］胡宇轩．企业人力资源管理信息化的研究与应用［Ｊ］．中国管理信息 ［５］李凤武．未来５—１Ｏ年，企业将进入战略管理信息化时代ｆ Ｊ］＿科技与企 业。２０１４（１）：２８． ＣＨＩＮＡ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＩＺＡＴＩＯＮ ｌ ７９ ２０１５年８月 中国管理信息化 Ｃｈｉｎａ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ａｕｇ．，２０１５ 第１８卷第１５期 Ｖｏ１．１８．Ｎｏ．１５ 实时数据库系统在上海石化企业中的应用 胡 晶 （上海石化股份有限公司塑料部。上海２００５４０） ［摘要］本文首先阐述了Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司的ＰＨＤ实时数据库的原理、功能和特征。并以上海石化实时数据库系统的实施 ，为应用案例，以及基于实时数据库系统进行前瞻性研究对实施过程进行了技术总结。介绍了相关的技术要点、实施技术 难点、注意事项及应用效果，并对下一阶段的深化应用工作进行了探讨 ［关键词］实时数据库；ＰＨＤ；ＲＤＩ；ＭＥＳ；ＯＰＣ；ＡＰＣ；ＬＩＭＳ；ＤＣＳ；ＰＬＣ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７３—０１９４．２０１５．１５．０４４ ［中图分类号］Ｆ２７０．７；ＴＰ３９２ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１６７３—０１９４（２０１５）１５—００８０－０４ ０ 前言 ＩｎｆｏＰｌｕｓ．２１产品和ＯＳＩ Ｓｏｆｔｗａｒｅ公司的ＰＩ产品．以及Ｈｏｎｅｙｗｅ１１ 随着国家推进企业信息化力度的不断加大。近几年来作为 公司的Ｕｎｉｆｏｒｍａｎｃｅ ＰＨＤ产品 经反复比较筛选和结合上海石化 国民经济支柱产业的石油化工行业的信息化建设步伐明显加 的实际情况，公司实时数据库系统（以下简称ＰＨＤ）采用的是 快。用现代信息技术对传统企业进行技术改造．使之成为企业新 Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ ＰＨＤ Ｒ２１５，它作为连接生产过程和上层管理的中间层 的效益增长点，充分发挥投入产出效益的功能．已逐渐成为石化 级，是综合信息集成系统的基础，在信息化建设中起着关键作用 。 发挥了承上启下的重要作 企业决策层的共识。企业信息化建设首先要抓好信息源头的建 同时ＰＨＤ系统作为ＭＥＳ的数据平台．设工作，只有把源头信息工作做好了．把底层信息建设平台构筑 用，不仅为ＭＥＳ提供数据支撑．同时对全厂的数据进行有效的 坚实了，才能在这个基础上做好其他深层次应用的推进 存储与管理．还能为其他许多上层应用系统提供数据支持 上海石油化工股份有限公司（以下简称上海石化１共有１００ 目前ＰＨＤ共设计采集了近百套控制系统的数据。采集的数 多套主要生产装置、单元和辅助装置，有着庞大而又重要的生产 据点已近６万点．随着其他应用的不断深入开发．采集的点会越 为此需要对实时数据进行分 数据，建立一个有效、稳定、实用的数据管理平台对企业尤为重 来越多，涉及到各方面的过程信息．加工，进行合理的组织和处理，才能为上层的系统提供更有 要… 目前被广泛应用的实时数据库有美国ＡｓｐｅｎＴｅｃｈ公司的 析，［收稿日期］２０１５—０６—０１ 效的数据支撑［３］。所以研究实时数据和实时数据应用具有非常深 线缆路径的搜索问题。２０００年Ｈｅｒｇｅｎｒ０ｔｈｅｒ 等利用能量最小的 去。其实在线缆装配的过程中，线缆一直是运动状态。 方法建立了线缆的运动学模型．其能量由线缆自身的重力势能 和线缆弯曲时引起的弹性势能两部分构成．介绍了在此基础上 因此．以后线缆建模与仿真的研究将向以下两个方向深入： （１）线缆模型复杂化。以后线缆建模与仿真的线缆模型将把 建立质点弹簧线缆模型的具体过程。此法虽然理论比较简单．但 线缆的扭曲、打结等线缆常见的情况包括进去。并将不同线缆的 是在建立线缆模型的过程中会随着线缆段的增加而成倍地增加 材料属性等也包含进去．从而使仿真结果更加贴合实际。 计算量．要求的计算机硬件条件很高．因此此方法并没得到广泛 （２）线缆动态化的模拟。线缆的装配过程中，线缆必然一直 的应用 此后．Ｍａｒｋ Ｍｏ１１［４］等提出了一种可以对像线缆这样的柔 在运动当中．以后的线缆建模与仿真将把这种动态过程也进行 性物体做路径规划的新方法．并提出了在线缆被操作的情况下 模拟．从而更好地为实际的线缆装配提供参考指导，实现更大的 有效计算其外形的方法．指出这种方法计算得到的线缆外形是 价值 能量最小的模型 国内对于线缆的建模和装配也进行了大量的研究．并取得 了较好的进展 中国工程物理研究院的魏发远应用虚拟样机技 术来研究线缆的建模和仿真．提出了基于虚拟样机的线缆布线 ［１］Ｈｉｓｕｐ Ｐａｒｋ，Ｓｏｏ Ｈｏｎｇ Ｌｅｅ，Ｍａｒｋ Ｅ Ｃｕｔｋｏｊｋｙ．Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｓｕｐｐｏ￣ 方法和基于逆运动学的线缆安装方法：北京理工大学的刘检华 Ｃｏｎｃｕｒｒｅｎｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ｏｆ Ｃａｂｌｅ Ｈａｎｒｅｓｓ［Ｒ］．ＣＤＲ Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｒｅｐｏａ， １９９２． 主要参考文献 等利用离散的控制点方法建立了线缆的模型．并对线缆的装配 规划和信息管理做了一定的研究 ３ 线缆建模与仿真研究趋势 ［２］Ａ Ｂ Ｃｏｎｒｕ．Ａ Ｇｅｎｅｔｉｃ Ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｔｈｅ Ｃａｂｌｅ Ｈａｒｎｅｓｓ Ｒｏｕｔｉｎｇ Ｐｒｏｂｌｅｍ［Ｃ］ ｜｜Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＩＥＥＥ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎ Ｖｏ１． １，Ｏｒｌａｎｄｏ，ＵＳＡ，１９９４：２００—２０５． 虽然目前对线缆的建模与仿真的研究逐渐深入．但还是存 在着一些问题：第一，线缆模型姿态较为简单，基本上都未考虑 『３ １Ｅ Ｈｅｒｇｅｎｒｏｔｈｅｒ ａｎｄ Ｐ Ｄａｌｌｎｅ．Ｒｅａｌ—ｔｉｍｅ Ｖｉｒｔｕａｌ Ｃａｂｌｅｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ Ｋｉｎｅｍａｔｉｃ Ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎｆ Ｃ］／／Ｉｎ Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ｔｈｅ ＷＳＣ．２ｏｏＯ． 线缆的扭曲等情况，而在现实环境下，线缆的扭曲、打结等情况 极为常见：第二．建模的多为静态的线缆，未将线缆运动加入进 ８０／ＣＨＩＮＡ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮＩＺＡＴＩＯＮ ［４］Ｍａｒｋ Ｍｏｌｌ，Ｌｙｄｉａ Ｅ．Ｐａｔｈ Ｐｌａｎｎｉｎｇ ｆｏｒ Ｄｅｆｏｒｍａｂｌｅ Ｌｉｎｅａｒ Ｏｂｊｅｃｔｓ［Ｊ］． １ＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ Ｏｎ Ｒｏｂｏｌｉｏｓ，２００６，２２（４）：６２５—６３６．