任务系统(精选12篇)
任务系统 篇1
某型飞机是我国发展的重点型号机种, 电子设备多, 管理复杂。实现其系统任务工作自动化、便捷化的管理, 使机组人员只是进行飞行监控工作, 可大大减少飞行机组的工作量。
在飞机航电总系统下有很多飞机的分系统, 如无线电系统、导航管理系统、雷达系统、防撞系统、飞控系统、仪表系统等等, 各个系统都通过飞行总线相互交联、接收航电显控系统下发的指令, 通过数据链进行数据共享后各自完成工作。
以导航管理系统为例, 导航管理包括无线电导航辅助的运转, 有无线电高度、罗盘、电台等, 系统从惯导和GPS提取飞机的精确位置、速度, 结合自动驾驶仪获得的飞机操作指令, 使飞机自动沿着飞行航路进行控制, 实现飞机导航任务系统的自动化管理, 将飞行员从单调持续的驾驶中解放出来。随着技术的不断发展, 自动驾驶飞行任务系统在一个设计任务高度完整下, 自动完成飞行地形的规避、能见度低的航行、低空高速的飞行都是可以完全实现的。
1 电传控制任务管理
电传飞行控制系统在飞机发展上是具有里程碑意义的, 其中提供高度综合化、数字化的电传控制则是其最为先进的一代。顾名思义电传即是以电信号传递信号和指令的技术。现代多数系统都是采用多路时分导线组成的数字网络, 为其高速的传递信号提供保障。
飞机控制系统将高速的电传系统和数据链路融入到成熟的数据总线系统中, 将总线控制器嵌入到飞控计算机中, 完成对数据、地址、航向等多种信息的控制。
良好的电传系统需要运动传感器的信号反馈, 如飞机俯仰、横滚、偏航轴的角运动速度, 飞行高度和速度的舵面效应产生剧烈变化等等。运动传感器通过上传数据信号得到飞控计算机系统的电传指令, 调整飞机舵面产生作用于飞机上的力和力矩, 以修正和抑制飞机与指令航迹的偏差。
2 电传系统优越性任务管理
高性能的电传系统, 可以在飞机控制上采用更小的舵面与尾翼, 减少飞机的自重, 有效补偿固有稳定度降低。降低稳定余度后, 采用电传飞行控制系统可设计性能更好、适应性更强的飞机。电传信号操作比机械操作更加轻便, 其克服了机械摩擦、反传, 以及定期机械调整等检查, 电传融合数据链经控制计算机调节指令信号, 使得飞机操纵具有更大的灵活性。
3 数字电传系统
现代电传飞行控制系统采用数字技术进行设计, 用多路、时分总线控制网络传输串行数字信号, 取代以往模拟计算技术的飞行控制系统, 与之相比, 数字化具有绝对的优势。通过控制修改软件可改变系统的增益、控制比率, 而不是经过硬件的更换。增加综合系统计算, 减少机上系统自检的故障率。通过多路数据传输和数据链总线网络使得电缆重量大大降低。在获得高效的传输能力的同时, 加大了系统自检和验证能力。
4 电传系统的软件管理
电传系统的控制软件必须具有高度安全性、完整性。显然, 软件的开发各个阶段的文档与结构控制必须完全符合适航的要求。软件开发形式和方法要进行数字的集合与软件功能的数学逻辑, 这样的软件设计更加详细、错误少、明了、易于检查。
飞行控制系统的程序语言在软件管理中也是至关重要的, 以往的设计中多用汇编语言, 其直接将语言转换为机器代码, 执行速度快、并且计算过程可见。然而却缺少高级语言的灵活性、错误检测能力、处理复杂问题的能力。现在的系统程序中多用高级语言代替。
为保证程序的稳定和安全性, 一般设置多个 (两个以上) 完全独立的飞行控制系统软件, 每一套软件都是经过一个独立软件开发小组进行完成, 以避免在流程操作中可能出现同样错误。控制软件开发过程的严格程度与多版本软件应用在降低软件程序过程中出现错误的概率可大大提高。进一步提高软件操作的可靠性等级。
5 结论
飞机飞行任务系统的管理是飞机操纵上最为重要的部分, 电传飞控系统则是直接针对飞机飞行任务的操作系统, 其对提高综合的自动增稳, 提高固有稳定性, 通过数字结构、数据链系统将各个系统之间的操作结合, 以期获得理想的操纵和控制特性作用极其明显, 电传系统控制在飞机发展中是具有里程碑的意义。
参考文献
[1]吕娜, 杜思深, 张岳彤.数据链理论与系统[M].北京:电子工业出版社2011.6.
[2]马银才, 张兴媛.航空机载电子设备[M].北京:清华大学出版社2012.7.
任务系统 篇2
一、主要开发内容:
1、多语言翻译报站功能
2、车辆发动机自动调控功能
3、车辆求助功能
4、自动调节室温功能
5、数据统计分析功能
6、公交智能电子站牌
二、调度员需求
1.调度员调度路况
(1)调度员调度路面拥堵(2)调度员调度路面事故
2.调度员调度车况
(1)调度员调度车门异常(2)调度员调度燃油量异常(3)调度员调度发动机异常(4)调度员调度车温异常 3.调度员调度运行状况
(1)调度员调度车速异常(2)调度员调度私自绕行
(3)调度员调度首末车发车情况(4)调度员调度车载客流量
三、乘客需求
1、乘客询问线路信息
2、乘客询问站次信息
3、乘客询问拥堵路况信息
四、报表需求
1、业务管理员生成车辆班次统计报表
2、业务管理员生成路况拥堵信息统计报表
3、业务管理员生成员工考核统计报表
4、业务管理员生成乘客投诉统计报表
五、乘务员需求
1、乘务员热情服务,及时解决乘客问题
2、乘务员检查车内易燃易爆物品
3、乘务员报告需求
电子购票系统系统分析 篇3
传统的购买电影票的方式是人们到相应的电影院,然后查看相应的电影信息,再去购买电影票。随着科技的迅猛发展,网络的广泛使用,越来越多的人们在各个领域可以实现足不出户,就能够买到相应的产品,而网上订票系统就就可以很好的解决人们足不出户就能够查到相应的电影资讯,购买电影票。
同时随着java及HTML等技术的日益完善,电子票务管理系统在开发上的便捷性及稳定性都有一个比较大进步,基于这些前提下,电子票务系统中比较有代表性的电影网上购票系统应运而生。本系统基于Windows操作平台,主要使用eclipse来设计开发,该开发环境能够很好的兼容其他开发语言,大大提高开发便捷度,数据库用的是SQL server 2008。
1、可行性分析
依据功能需求使用JAVA、JSP技术与SQL server数据库,B/S架构设计可以完成软件的软件部分编写。
开发环境为Windows7,eclipse,SQL server 2008,tomcat7.0。以上要求均不会要求太高,所以在技术层面是可行的。
2、经济可行性
对于开发者来说,只要在本地电脑上面配置好java web开发环境即可进行软件开发,而在投入使用中,用户可以通过安装浏览器就可以很好的进行使用。因此对于用户来说是方便可行的。
3、实际操作性分析
为了使用方便,因此系统设计简单方便。注册,订票以及评论之类的管理迅速可靠。可以尽可能的减少操作人员的操作,并且有很强的可扩充性。因此,这个系统是具有很好的操作可行性的。
4、用户分析
每一个系统到最后都是面向用户的,所以对于用户需求的分析最为至关重要,对于电影网上购票系统来说,这个系统的用户分为两类,一类是系统的管理员,一类是购票的客户,其功能如下:
(1)系统管理人员:系统的管理人员应该具有订单管理、密码管理、系统管理、影片管理等功能(2)用户:普通的使用人员只要能够进行个人信息查询、修改个人信息、查看影讯,进行订票等功能就可以。
5、功能分析
在管理员用户的界面当中,管理员可以随意修改电影院信心,播放信息和管理员信息等所有信息。在数据进行更新的过程当中,应保持所有的数据都尽可能最大的进行级联。而且在进行数据添加操作之前,确保原数据库中是都有相同的数据,以达到数据唯一性的要求。从而保证数据库中的数据不被破坏。添加功能应保证在添加新的数据时能立即进行数据库中数据的更新,并把新的数据结果在界面上显示出来。以保证用户第一时间看到更新的数据。超级管理员对任何的数据都应该具有添加、修改、查看等功能。在进行数据删除时,确保所有的删除操作之前,系统级联的其他表中的数据都被删除。
本系统采用B/S结构。该系统最核心的问题就是数据库系统,一个好的数据库可以对软件设计进行更好的支持,通过对软件系统与数据库系统的连接从而达到界面观察和数据操作处理的连接。
系统采用三层结构,客户端用户通过浏览器完成数据的下载与模拟操作,浏览器端的表现逻辑通过JSP网页完成,而系统内部复杂的业务逻辑主要通过JavaBean的组件实现。JavaBean组件在WWW服务器上运行,通过JSP返回到客户端浏览器。通过表现逻辑与业务逻辑的分离,从而使网页内容简洁,增强系统的可扩充性和可维护性。服务器端,系统采用JDBC中间件访问数据库。数据库服务器定义了系统所需要的数据逻辑和事务逻辑。系统采用JSP技术作为表现手段,服务器采用tomcat7.0作为JSP引擎,系统业务逻辑由javabean组件完成,使用JDBC3.0驱动程序访问数据库。由于系统的测试需要稳定成熟的数据库支持,因此系统采用SQL server 2008数据库作为数据库服务器。
二、关键技术分析
(一)java web环境搭建
1.jdk的安装与配置
jdk全称是java development kit,是java语言的软件开发工具包,其基本组件包括javac(编译器)、jar(打包工具)、javadoc(文档生成器)、jdb(差错工具)、java(运行编译后的java程序)、appletviewer(小程序浏览器)、javap(java反编译器)、jconsole(系统调试和监控工具)等。
2.eclipse简介
eclipse是目前开发java常用的开发平台之一,eclipse是一个开发源代码、基于java的可扩展开发平台,eclipse最初由OTI和IBM两家公司的IDE产品开发组创建,起始于1999年4月,发展至今已经有150多家软件公司参与到eclipse项目中。Eclipse是一个开发源码项目,其核心的设计思想是全部采用插件。Eclipse核心很小,其他所有的功能都以插件的形式附加于eclipse核心之上。Eclipse的基本内核包括:java开发环境插件、图形API、插件开发环境。
3.tomcat简介及在eclipse中配置tomcat
tomcat服务器是一个免费的开放源代码的web应用服务器,目前最新版本是8.0.20。在eclipse中配置tomcat比较简单,本系统使用的tomcat7.0免安装版,直接解压到C盘,然后在eclipse中选择Windows—preferences—server—runtime environment,然后选择tomcat版本—next—browse—选择对应的tomcat路径—install jres—在选择对应的JDK—finish。而后要使用的时候选择对应的web项目然后run in server,选择对应tomcat即可启动。
(二)JSP技术简介
JSP是一种跨平台的动态网页技术,局势在静态页面中嵌入Java代码片段,再由Web服务器中的JSP引擎来进行编译并执行嵌入的Java代码片段,生成的页面信息返回给客户端。
JSP是java技术的简单应用,和运行平台无关,安全稳定,可以对支持任何平台系统;只要编写一次,任何地方都可以运行;并且除了系统之外,代码不用做任何更改;具有强大的可伸缩性;多样化和功能强大的开发工具支持;支持服务器端组件。随着科技的日益发展,尤其是web技术的日益成熟,被广泛使用到各个领域,从而基于Web的远程售票系统被越来越多的人关注,越来越多的人更愿意使用电子购票系统。本文从电子售票系统的需求及需要技术两个方面做了简单的介绍,希望对大家的研究工作有所启发。
参考文献
[1]邵冬华主编著,Web数据库设计项目教程[M].东南大学出版社,2014.
作者简介
任务系统 篇4
任务成功概率是装备在规定任务剖面内能完成任务的概率, 是任务成功性的度量指标, 也是重要的装备保障性评估指标。当前任务成功概率评估模型多是针对单系统开展研究, 系统组成结构串联或是并联, 根据系统部件的可修复情况和修复时间分布给出任务成功概率计算公式[2—4]。文献[5, 6]给出了多种任务特点及要求情况下可修系统的任务成功概率评估模型。对多阶段任务则是研究备件保障水平对任务成功概率的影响[7—10]。网络计划技术非常适用于复杂系统的分析, 其中主要的PERT技术主要考虑工序的时间取值对任务工期的影响[11,12], 没有考虑工序单元故障及修复情况;GERT模型根据概率有多个不同的引出端[13,14], 能够很好地描述流程中活动之间的关系及状态转移, 但不适用于逻辑关系要求严格的系统可靠性问题。多数方法研究保障系统本身的可靠性及维修策略问题, 而对保障任务组成及复杂度关注不够。
鉴于此, 本文基于流水网络计划技术提出一种较为通用的任务成功概率评估仿真方法, 面向多任务要求, 在考虑系统故障及维修资源的基础上, 处理诸如弹药调度系统等此类复杂系统的任务可靠性评估问题。
1 面向多任务的调度系统分析
弹药调度系统具有显著的网络计划性质, 多任务调度过程可理解为流水网络计划的任务分段处理, 但时距关系要求严格。分析其特征如下。
(1) 调度系统由多个相互独立的分系统组成, 分系统之间工作不交叉, 都可独自进行调度任务, 只是在管理系统的统一布置下并行工作。
(2) 分系统具有相同的工序组成, 逻辑关系相同并且要求严格, 分系统按照工序关系组成调度网络计划图, 流水网络计划以此为基础。
(3) 根据资源人员等限制, 确定某些分系统参与调度工作, 最后一个分系统完成任务后才算所要求调度任务的结束。
(4) 根据任务批次量及参与调度的分系统数量, 合理分配调度任务, 工作过程中可根据状态实时调整任务分配。
(5) 分系统中工序单元故障服从一定的分布, 可通过更换件等维修工作进行完全修复, 即故障后恢复为初始完整的功能状态。
(6) 暂不考虑修复失败的情况。
通常的解析方法针对的是串 (并) 联系统的单任务成功性, 或是单部件中多任务的成功性。而弹药调度系统由于其网络结构复杂, 且任务批次量多, 尤其是工序自由时差的存在导致工序单元故障率分布函数取值范围各相不同, 系统的故障率分布函数几乎不可整合, 特别是当工序单元分布函数不同的情况下更是如此。故而采用Monte Carlo仿真方法进行任务成功概率评估, 根据各工序单元分布产生随机数, 以此计算所需数据进行统计分析。
2 基于流水网络计划的任务总工期
2.1 分系统时间参数计算
一般流水网络计划是将一个任务计划分解为多个阶段实施, 以利于工程任务连续紧凑地进行。其区别于网络计划技术的特点是工序间存在时距关系, 即某工序只需其紧前工序开始一段时间后即可实施, 而不需要其完全结束, 如图1所示。
满足时距方程的网络计划才具有流水关系, 方程如下:
式 (1) 中, Ki, i+1为开始时距 (Ki, i+1>0) ;Ji, i+1为结束时距 (Ji, i+1>0) ;ti为活动的持续时间 (ti>0) ;i为活动的代号 (i≥0) 。
而调度任务本身具有多阶段性质, 单个调度分系统任务计划的实施由多个相同的任务流程组成, 每个任务流程都具有相同逻辑顺序关系的网络图, 依照约束条件多个任务流程顺次展开, 最后一个任务流程完成时整个任务计划才算结束。只是其时距关系相对较为严格, 同一流程的工序只有在紧前工序完成后方可开始, 需要对一般流水网络计划的时距方程加上Ki, i+1≥ti条件, 关系如图2所示。此时的工序显然也满足时距关系, 这里仍称作流水网络计划技术。
在此时距关系基础上计算流水网络计划的时间参数, 这里仍以网络计划通常使用的参数作为对象;但需做出调整。假设参与调度任务的分系统共计M个, 第m个调度分系统负责Qm个批次量的任务。双代号网络计划图有n个工作节点组成, 第q个任务流程的工序i-j的时间参数以此表示为:工序持续时间Dm, qi-j、工序最早开始时间Em, qS, i-j、工序最早完成时间Em, qF, i-j、网络计划工期Tm, qp、工序最迟完成时间Lm, qF, i-j、工序最迟开始时间Lm, qS, i-j、工序总时差Tm, qF, i-j等。由于约束条件的变化, 对多任务流程的流水网络计划时间参数的通用计算公式进行修正。
2.1.1 工序最早开始 (完成) 时间
此参数不仅受同一任务流程下其紧前工序的约束, 也受限于前一任务流程的同一工序的完成时间。
(1) 网络计划起始工序:
(2) 其他工序:
式 (3) 中, Em, qS, h-i为工序i-j的各项紧前工序h-i的最早开始时间;Dm, qh-i为工序i-j的紧前工序h-i的持续时间;Em, q-1F, i-j为工序i-j的前一流程的最早完成时间。
计算从网络计划的起节点开始, 各任务流程顺着箭线方向依次逐项计算。
多任务流程的工序最早完成时间计算方法与单流程的网络计划相同, 公式为
2.1.2 网络计划工期
单个调度分系统的任务完成工期为最后一个任务流程的最后一道工序的完成时间, 本文流水网络计划中属于无规定工期情况, 各任务流程的计划工期即等于计算工期Tm, qc=max{Em, qF, i-n}, 其中Em, qF, i-n为第q个流程以终节点为完成节点的工序i-n的最早完成时间。显然此调度分系统的网络计划工期为Tmp=Tm, Qmc。则各任务流程的计划工期为不耽误下一流程完工的完成时间:
2.1.3 工序最迟完成 (开始) 时间
与最早开始时间类似, 受到其紧后工序和下一任务流程中同一工序的最迟开始时间约束。
(1) 以终节点为完成节点的工序:
(2) 其他工序:
多任务流程的工序最迟开始时间计算方法与单流程相同, 公式为
2.1.4 工序总时差
工序总时差表示该工序可以利用的机动时间, 这里仍用单流程计算公式
需要说明的是, 多任务流程工序总时差不仅对其本流程紧前紧后工序有影响, 而且影响到了其他流程工序的可利用时间。正是此参数的存在导致了不同工序相同的故障恢复时间对本分系统任务总工期的影响不同。流水网络计划中, 以各工序最迟开始时间为实际执行时间, 此时可充分利用总时差进行准备工作及任务间的休整。
2.2 总工期确定
基于单个调度分系统流水网络计划时间参数的计算, 确定整个调度任务的总工期。由2.1节可知, 只要确定了调度分系统各任务流程的工序持续时间Dm, qi-j, 就可计算出此系统的任务工期, 因此可将其表示为工序持续时间集合的函数形式:
式 (10) 中, 所有流程工序持续时间集合, 而各任务流程工序时间参数集合
整个调度任务中所有调度分系统全部完成工作后任务才算完成, 亦即是任务总工期由最后完成任务的分系统工期决定, 表示为
2.3 任务分配调整方法
由于各调度分系统组成结构相同, 对每批次调度任务的相同工序持续时间可认为是无差别的, 在任务进展顺利 (即系统各阶段无故障现象发生) 时, 分系统工期与任务批次量有关。此种情况下调度系统可靠性达到100%, 依据对式 (11) 的最小化原则即可确定各分系统的任务批次量。然而, 调度任务风险就是由系统不可预测的故障所造成的, 分析任务成功性则是考虑可能出现的系统故障对任务总工期的影响。
可以设定各分系统的同一工序i-j的故障修复时间为Ri-j。为方便计算操作, 调度任务进行时若分系统m的第q批次任务流程中某工序i-j发生故障, 可任务此时的工序持续时间增加了修复时间的增量, 表示为
考虑修复时间的分系统可形成新的工序持续时间集合, 若任务批次量不作调整, 则其工期表示为。发生故障的情况下, 分系统工期可能显著延长, 必要的情况下则需要向其他分系统转移尚未开始的任务, 其工期又与调度任务量有关, 修正分系统工期表示函数为
设定各分系统的任务量为Q=[Q1…Qm…QM], 依据式 (10) 得到的工期值, 各分系统任务量调整方法如图3所示。
在这种情况下, 以整个调度任务总工期最小化为目标, 以动态调整各分系统的任务批次量为手段来调整调度过程中个别工序故障造成的影响, 在实际可操作情况下获得了任务总工期及各分系统任务量。
3 任务成功概率计算模型
3.1 任务成功率模型
弹药调度的任务成功性表现为调度系统设定保障资源的情况下按时完成规定任务的可能性, 对应的任务成功概率是指其规定任务剖面中成功完成的概率。则可定义弹药调度系统任务成功概率为其任务成功完成总次数与任务执行总次数的比值, 应用蒙特卡罗仿真方法可以简化任务成功概率的计算, 即任务成功概率PMCS=成功完成任务的总次数/仿真总次数。
由第2节的计算可知, 调度任务成功性与上级下达的调度时间有直接关系, 这里要求的调度时间表示为TR, 第w次仿真的任务完成工期为T (w) 。显然, 当T (w) ≤TR时任务成功, 否则失败。统计得出在共计W次仿真中, 按升序关系出现的任务完工期有T=[T1T2…Tc…], 对应出现的频数为N=[N1N2…Nc…], 即有∑Nc=W, 表示其出现概率为P=[P1P2…Pc…]。以要求调度时间TR确定截断位置c', 即当c≤c'时Tc≤TR, 当c>c'时Tc>TR。根据以上描述, 则可得到仿真方法下与TR有关的任务成功概率模型:
式 (14) 表示了任务成功概率与任务要求调度时间的关系, 在加上第2节中考虑到的计划工期与流水网络计划中工序持续时间及故障修复时间的关系, 任务成功概率仿真方法如实反映了调度系统结构组成及可靠性对调度任务的影响。
3.2 仿真操作方法
3.2.1 随机数产生方法
蒙特卡洛仿真的基础工作即是产生合理的随机数, 就本文而言需要产生调度各分系统所有任务流程下的工序持续时间, 以及在此基础上根据工序单元的可靠性分布产生故障点, 进一步修复时间也可随机产生。
设总的调度任务批次量为Q, 各分系统的任务量为Q=[Q1…Qm…QM], 由于调度过程中不可预测故障的出现, Q是动态调整的。而对于每一次仿真过程而言, 各分系统工序的持续时间一旦产生之后就是固定的, 不可随任务量的增减而改变。这里为保证操作方便, 在第w次仿真过程中, 对每个分系统m的工序i-j持续时间都产生Q个, 即, 任务工期计算过程中, 根据分系统的任务量取其前Qm个进行运算, 可保证Qm≤Q。具体的数值根据工序的持续时间分布随机产生。
随机产生的时刻点落在范围内, 表示该工序单元此阶段任务过程中出现故障, 则应用公式 (12) 处理其持续时间。需要说明的是, 由于故障均可通过更换备件等措施予以排除, 可认为单元“修复如新”, 即其累计工作时间需要从0重新开始算起。
以上的相关随机数产生方法确定了各调度分系统的时间参数, 只是的维数全为总任务批次量Q, 通过任务工期的计算及任务量的调整, 可最终确定此次仿真过程中的任务总工期及各分系统的任务量。
3.2.2 仿真流程
根据随机数产生方法及通用Monte Carlo方法, 基于仿真过程的多任务调度系统任务成功概率评估流程如下。
步骤1:设定仿真次数W、调度批次量Q、参与调度的分系统数量M, w=1;
步骤2:产生各分系统工序的Q维持续时间集合, 以此为基础产生随机故障点, 修正持续时间集合为
步骤3:确定各分系统任务量Q=[Q1…Qm…QM];
步骤5:如果需要根据2.3节方法调整Q, 转步骤3, 否则转步骤6;
步骤6:若w<W, w=w+1转步骤2, 否则转步骤7;
步骤7:统计总工期为Tc的次数Nc, 获取各总工期值出现的频率P=[P1P2…Pc…];
步骤8:根据式 (14) 得到任务成功概率与要求调度时间的关系PMCS (TR) ;
步骤9:结束。
3.3 几类情况考虑
考虑到调度系统工序持续时间分布、故障概率分布、修复时间分布以及保障资源配置对任务成功性的影响, 将调度任务可能遇到的情况分为以下几类。
3.3.1 Ⅰ类情况
此类情况属于无故障条件下的任务调度, 调度系统各设施设备可靠性极高, 或设定任务下故障现象不可能发生。则仿真过程中只需确定工序持续时间, 根据均衡化原则确定调度任务分配方案, 以任务总工期最小化为目标静态确定调度时间。
3.3.2 Ⅱ类情况
通常情况下需要考虑工序可能的故障情况。工序单元的可靠性函数与其累计工作时间有关, 实际情况中必须考虑发生故障情况下的调度任务风险。由于故障发生的不可预测性, 工序故障修复时间显然影响了此分系统的任务工期, 进而可能影响调度任务总工期。若分系统的任务工期由于故障而显著延长, 则需随时调整任务分配方案, 仿真过程中这是个动态过程。进一步可讨论工序故障修复持续时间的取值, 通过其分布函数同样随机产生式 (12) 中的Ri-j。
3.3.3 Ⅲ类情况
以上两种情况下没有考虑维修资源的限制, 而有些情况下维修小组数量级备件数量会限制到故障的即是修复。此类情况下可能会出现两种结果: (1) 维修小组的限制, 倘若某工序故障时所有的维修小组已经处于忙的状态, 则修复时间Ri-j还需加上等待时间; (2) 备件数量的限制, 如果某工序故障时缺乏相应备件, 则其处于不可修复状态, 此分系统只能完成本工序之后业已开始的任务, 之前的乔杜批次量需要调整给其他分系统。
4 算例
某调度系统包括6个工序逻辑关系相同的分系统, 网络计划关系如图5所示。系统中各工序执行小组兼有维修职责, 故可不考虑维修资源对任务进度的影响, 显然属于Ⅱ类情况。下面对调度任务批次量为Q=20的任务成功概率进行仿真分析。
工序持续时间采用三时估计法确定, 其概率分布可认为是正态分布, 分布形状可由乐观时间a、最可能时间m和悲观时间b确定, 计算公式:期望、方差。工序单元故障率服从指数分布F (t) =1-e-t/λ, 故障修复时间认为是固定的。相关时间参数见表1, 时间单位为同一量纲。
仿真次数设置为W=10 000, 图6所示为当参与调度任务的分系统数量为3时的一次仿真结果, 进度条中间的数字表示此分系统的第几批次任务, 3个分系统的任务批次量依次为7、7、6, 调度时间由分系统1决定, 进度条中浅颜色为故障修复时间。调度任务成功概率随要求调度时间的变化情况如图7所示。
当参与调度的分系统数量不同时, 对应的任务成功概率及要求任务工期显然不同, 图8所示为任务成功概率分别为99.9%、99.0%和90.0%时不同分系统数量对应的要求任务工期大小。参与调度的分系统数量要求越多, 需要的资源及人员也就越多, 此参数的意义在于可供指挥决策人员综合任务工期、可靠性要求以及调度资源来确定调度方案。
5 总结
从弹药调度系统执行多任务情况出发, 分析提取了此类复杂系统的特征。应用流水网络计划技术确定了分系统固定任务下的进度时间参数, 在确定任务总工期的基础上建立了任务成功概率仿真模型。此模型具有广泛的通用性, 工序单元可服从不同的可靠性函数, 甚至只需知道工序持续时间及故障时间的取值规则和范围便可进行仿真分析, 系统结构越复杂越能体现其优越性。此方法给出了几类不同保障情形下的应用形式, 正确评估了复杂多任务下的任务成功概率, 为弹药调度方案的制定及保障资源的优化配置提供决策依据。
摘要:正确评估弹药调度系统的任务成功概率, 作为装备可靠性分析的重要内容, 是制定装备保障方案和优化配置保障资源的重要依据。针对多任务调度系统的复杂性, 以流水网络计划为框架, 计算分系统调度进度时间参数。考虑工序单元故障及修复时间的情况下动态调整分系统的任务量, 最终确定任务总工期。以此将任务总工期作为任务成功概率的比较数据, 根据工序持续时间及故障时间分布产生随机数据, 应用蒙特卡洛方法对仿真结果进行统计分析, 建立了任务成功概率评估模型。并且分析了几类维修资源配置情形下的仿真操作方法, 提高了评估方法的实际应用能力。最后, 通过一个算例验证评估方法的有效性和实用性。
阶段系统复习的任务 篇5
(1)强化记忆, 使学习的成果牢固地贮存在大脑里, 以便随时取用.专家实验发现刚记住的材料, 一小时后, 只能保留44%, 两天后只剩下25%, 可见所有的人都会发生先快后慢的遗忘过程.有的学者认为, 经过学习, 在大脑形成了一定的神经联系, 這种联系, 如果不通过反复的, 有效的刺激來强化, 那么就会慢慢消退, 表现为遗忘现象.采用各种方法來进行复习, 正是为了强化和完善這种神经系统.
理解了的知识便於记忆, 這是对的, 但理解了的知识还要通过复习才能真正记牢.记性好的同学, 不仅重视理解, 而且重视复习.他們每天有复习, 每周有小结, 每章有总结, 多次地从不同角度, 不同层次上进行复习, 从而产生了良好的记忆效果.
(2)查漏补缺, 保证知识的完整性.影响学习的因素很多, 在一个漫长的学习过程中, 很难保证各种因素都处於最佳状态, 因此, 难免出现漏洞和欠缺, 通过复习, 自己检查出來后, 就可以及时补上, 保证所学知识的完整性和系统性.凡是抓紧复习的同学, 学习中的漏洞和欠缺, 都能及时地得到补正, 因此, 他們的知识总是比较完整的.
(3)融会贯通, 使知识系统化.智慧不是别的, 而是一种组织起來的知识体系.這里所說的“一种组织起來的知识体系”就是指系统化的知识.可以說, 形成系统化的知识是系统复习的中心任务.
任务系统 篇6
关键词:多任务操作系统;嵌入式系统;开发;应用
中图分类号:TP316.2 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2014) 18-0000-01
所谓多任务系统,顾名思义就是指能够满足实时控制系统的实时性要求,可以有效地管理系统及资源的操作系统软件,随着近些年来对互联网技术的需求,凭借其在企业管理之中的重要地位,获得了飞速发展的机会,一般说来多应用在嵌入式系统之中,两者相辅相成。众所周知,嵌入式系统是用来控制或者监视机器、装置、工厂等大规模设备的系统,并以计算机作为运行基础,如何才能够将两者有机的结合,已经成为越来越多专业人士密切关注的人们话题之一,本文仅代表个人观点,片面偏颇之处,还望不吝指正。
一、项目概述
(一)任务及多任务
就计算机技术工程之中,任务是指独立执行的一个功能或这个处理的过程,是RTOS调度的基本单位。一般说来,在一个多任务处理的环境之下,只有当其它程序认可的时候,一个运行程序才可获得处理的时间。在现实的生活之中,这种技术的应用可以表现为在计算机上多程序的运行,可以较大程度的提高人们利用互联网的效率,提高居民幸福指数,此外在企业的应用之中,通常表现为对机器、装置多种工况的实时监测,可以有效地提高机器、装置运行效率,促进生产力的进一步提升。
(二)调度方式
随着时代的不断快速发展,激烈的市场竞争要求任务及多任务技术的应用必须更加精确的采样和实时反馈信息,所以,多任务操作系统的优势可以说是十分显著的。任务调度在一个任务的完成、中断处理结束以及任务被阻塞时执行。调度的时候首先要得到最高优先级的就绪任务,然后再进行现场的保存和恢复。
(三)发展趋势
正如上文所述,城市化进程的加剧,使人类对于计算机的运行做出了更高的要求,多任务操作系统在嵌入式系统开发中的应用,可以有效、及时的反馈信息,不仅仅对于民用互联网技术的提高,具有非常重要的意义,且在企业中的意义也十分的显著,主要表现在促进企业管理的方面,有鉴于此,其发展一直备受关注,然而随着时间的逐渐推移,其中也逐渐暴露出一些问题,正日益阻碍该领域成果的取得,所以,必须要及时的提出切实可行的方案,才能够为其发展重新注入活力,促进生活质量及综合竞争力的更好提高。
二、多任务操作系统在嵌入式系统应用的不足之处
(一)技术层面
就我国互联网的发展现状而言,技术方面的缺陷是当前首要处理的问题之一。计算机的起源可以追溯到1946年,由美国人率先研制并使用,第三次工业革命的爆发,促进了以互联网技术为基础的计算机行业的蓬勃发展,至今计算机互联网已经成为科技的象征,并在国民经济之中占据重要的成分。然而由于我国在该领域的发展和起步都比较的晚,且起初的重视程度不够高,一些居民对待其态度也有失准确,导致其发展还远远不如其他发达国家,甚至更多的互联网技术都只是舶来品,没有多少能代表我国技术的标志性产品。此外,由于我国教育制度的不足,大多数学校培养的人才缺乏创新,使技术瓶颈也很难得到大的突破。
(二)管理层面
在管理层面导致计算机互联网技术不足,主要表现在软件开发企业和应用该技术的企业。在软件开发企业之中,由于上文所提及的技术性缺陷,导致在人员的管理上存在缺陷,笔者通过对相关数据的整理和分析发现,众多计算机软件开发公司在职员的录用上,大多忽视对高校专业人士的重视,因为他们缺乏一定的实践经验,对职员的学习机会也不加把握,往往只是培养少数骨干,所以,在整个业内难以形成浓郁的学习成长氛围,此外各软件公司之间的竞争也属于一种混乱无序的状态。在一般企业的应用中,由于内部关系逐渐呈现复杂化的趋势,企业经营者一味追求利益,也忽视该技术的运用及升级,尤其是中小型企业,该技术的应用近乎空白,这些客观因素的存在,无疑都在一定程度上阻碍多任务操作系统在嵌入式系统之中的应用。
三、多任务操作系统在嵌入式系统应用的相应对策
(一)技术层面
正如上文所述,我国计算机互联网技术仍然处于起步阶段,针对技术不足的现象,个人认为不妨通过政策予以大力的扶持与鼓励,改变从前的教育模式,实现企业和高校之间的密切合作,形成一股有效的合力,共同推动人才的成长,为计算机互联网技术的发展提供坚实的技术保证;在企业内部,重视职员的学习机会,使每个职员都有机会为企业的发展贡献才智;通过现代传媒的手段,普及互联网的知识,吸引更多专业人士的关注,共同致力于互联网技术的更好发展;建立软件开发区,通过各个企业之间的良性竞争,激烈共同发展。
(二)管理层面
在管理層面,必须革新企业经营者的发展观念,通过各种符合时代发展要求的观念理念,为多任务操作系统在嵌入式系统的应用保驾护航;加强和高校之间的联系,使最新的研究成果更加有效地运用到现实生活当中,促进该技术的升级;建立健全、完备的监督制度,规范企业内部的管理,为计算机技术的应用提供一定的制度保证。
四、结束语
正如上文所述,随着时代的不断快速发展,计算机技术的应用不仅仅能够为居民的生活品质提高做出相应的保障,还能够在较大程度上提升企业的综合竞争力,有鉴于此,必须对其有正确的认知,并能够积极分析其存在的不足,技术予以妥善的解决,促进该领域的健康、稳定发展,本文仅结合个人多年的工作实践经验,就多任务操作系统在嵌入式系统之中的应用展开了论述,旨在促进该行业的更好发展,观点片面不足之处,还望专业人士不吝指正。
参考文献:
[1]荣国平,刘天宇,谢明娟.嵌入式系统开发中敏捷方法的应用研究综述[J].科学学报,2014(02).
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中国系统门窗“被系统”了 篇7
中国系统门窗“被系统”了?
客观来说, 中国系统门窗的发展这一轮有点猛, 有一种“忽如一夜春风来, 千树万树梨花开”的意思。因为系统门窗在中国的发展的确才处于起步阶段, 但是却在门窗制造业中迅速上线。大大小小的门窗厂、铝材厂、五金厂开始纷纷涉足系统门窗行业, 一时间仿佛门窗不被冠以“系统”二字就不合时宜。
我们不禁拷问, 中国的系统门窗究竟准备好了吗?然而据本人调查一番后, 发现结果很遗憾。中国系统门窗的发展并不尽如人意, 略显雷声大雨点小的态势, 大量仿制的多, 埋头做研发的少。在性能指标、装配方式等方面东抄西挪, 并没有形成真正的系统, 仅概念吵得凶。中国的系统门窗仅仅是“被系统”了, 这样反而有可能把中国系统门窗的发展引向歧途。
说到系统门窗, 就不得不提几个国外比较专业的系统公司, 比如旭格、海德鲁、阿鲁克、YKK等。并不是说外国的月亮比中国圆, 而是在这几家公司身上, 我们确实能看到他们是在扎扎实实做研究做积累。这也正是目前我们中国系统门窗公司所缺少的一个必备基因。
德国旭格国际集团创建于1951年, 2011年年销售额超过22.3亿欧元 (超过180亿人民币) , 是世界上公认的在幕墙、采光棚、门窗、温室花园等方面主导市场的系统技术和材料研究、开发和供应商。2004年, 旭格被德国著名杂志《经理人》评为德国建筑业形象和信誉最佳企业。旭格在德国市场的占有率超过60%, 在整个欧洲也是家喻户晓。
海德鲁是欧洲著名的铝制建筑系统供应商, 产品销售遍及100多个国家和地区, 且主要集中在欧洲市场。海德鲁旗下有着50多年历史的TECHNAL特科纳系统在法国甚至整个欧洲市场占有主导地位。1990年以后, 作为海德鲁建筑系统品牌之一的WICONA威克纳系统以高品质的门窗幕墙系统开始在世界建筑市场上大放异彩。
意大利阿鲁克公司 (ALUK) 成立于1969年, 是一家集铝门窗幕墙系统研究、开发、设计制造为一体的专业化系统公司和材料供应商。1978年阿鲁克公司研制生产出意大利第一个穿条断热冷桥系统, 如今其产品已享誉欧洲、中东、亚洲等世界各地。1985年, 阿鲁克和华北铝合作完成了中国第一个断热冷桥门窗项目——北京国际饭店。阿鲁克系统不但以产品系列丰富而闻名于世, 更以其系统的“兼容性”和极富创意的“个性”而为世人所称道, 实现了结构和美学的完美结合。
YKK AP作为YKK集团的一员, 从1957年日本建材总部成立至今, 已有数十年的塑钢、铝合金门窗生产销售经验和技术, 是全球领先的外墙开口建材生产企业。工程业绩遍布全球数十个国家。年营业额达30多亿美元, 是国际着名的建材品牌, 与上几家欧洲的系统公司齐名。
不难看出这些较为成熟的系统门窗企业, 并不是在一波热潮中火速就发展起来的, 而是都已经在这个行业发展了几十年, 并且经营的很好, 原因就在于这些企业并没有浮于经营的表面功夫, 更多地是把精力投注在系统的研究开发上, 从加工工艺, 到配件的选择, 到窗户的安装, 到用户的体验, 都形成了自己的优势系统, 用实实在在的品质来获得市场的肯定。
而在中国, 一些所谓的系统公司恰恰反其道而行之, 炒概念轻研发测试。国内目前有多少门窗厂有自己的实验室?有多少企业对门窗系统有过真真正正的研究?据我们所知, 数量相当少, 很多企业就算有但也难逃做秀成分之嫌, 凑数的居多。当年, 某公司研发了一款推拉窗, 集平开、推拉于一身, 想法很好, 但是做出来后, 没有在一些小规模试验工程中测试, 就开始在一个大型项目中应用, 结果窗都出了问题, 拉不开, 不得不做出了大规模的赔偿。
国内外的众多事实告诉我们, 不断地研发测试来满足提高消费者的需求才是行业发展的一个健康的方向。推广普及系统门窗是一件好事, 这是确信无疑的, 但是如果做事情的方法不对, 最后可能导致的结果是中国并没有真正普及系统门窗, 人们最终并没有享受到好的系统门窗带来的舒适, 反而系统门窗这个行业却被从业人员给做垮了。而就目前来看, 中国的部分系统门窗公司有点急功近利, 没有沉下心来去扎扎实实地去做实验, 而是热衷于一门心思地去做宣传炒作概念。我们希望, 系统门窗的从业人员不要操之过急, 太急于去利用“系统”这个概念, 要踏踏实实地去做真正的系统, 而不是东抄西挪地去拼凑一个所谓的系统。
因地制宜本土系统门窗大有机会
目前, 我国门窗行业有近4000亿元的市场。在我国, 系统门窗的应用量只占门窗总量的5%, 而在发达国家中, 系统门窗的应用量则占门窗总量的70%以上, 因此, 我国系统门窗的市场空间很大。加之我国地域辽阔、气候条件复杂, 这样差异性的环境将给中国本土的系统门窗企业提供无限的机会。
目前, 虽然本土的系统门窗跟旭格、YKK等品牌系统门窗仍有着不小的差距, 但这些顶级的系统公司在中国的发展并不算好, 并没有占据绝对优势, 比如旭格2011年的销售额超过22.3亿欧元 (超过180亿人民币) 元, 而其2011年中国市场的营业额仅为2.32亿人民币, 差不多只占旭格全球营业收入的八十分之一。旭格在中国市场上这样不济的销售业绩, 仅仅是“中国人不识货”这样的理由所能够概括的吗?
欧洲中部及南部的气候与中国华北、华东气候较为相近, 来自欧洲中部及南部的德国、意大利等几大系统公司的产品很早就在我国华北的北京及周边地区、华东的上海及周边地区得到了较好的应用。日本所处的地理位置与中国东部沿海比如上海等地的气候条件相类似, 因此YKK凭借其优秀的防水抗风性能在华东地区的发展相对来说也比较好。这正是由于气候相似, 有着相同性能需求的原因, 而这仅仅是满足了中国部分区域对门窗性能的要求, 放眼整个中国, 国外的系统门窗是不是能够满足全中国消费者的需求呢?
中国地域辽阔, 除了国外系统门窗公司所占据优势的这些地区, 还有寒冷的东北, 还有多雨多台风的南方, 还有强风沙少雨的西北等不同气候条件的区域, 而这些地区好像成了系统门窗开发的一个盲点, 并没有针对这些气候条件的高性能的系统门窗来满足不同区域消费者的需求。南方及沿海地区多雨多台风, 门窗更应注重水密性、抗风压能力以及遮阳性能, 保温性能并没有北方地区所要求的那么高;西部地区多风沙, 门窗更应注重气密性、防尘功能, 这些地区常年少雨, 水密性做到最佳有必要吗?
正是由于中国的气候多样性, 以及国外门窗系统的区域狭隘性, 给新生的中国系统门窗行业带来了很多机会。在东北地区可以针对性开发防高寒高保温的系统门窗产品;西北地区风沙严重, 近年来更是常常遭遇沙尘暴天气, 可以开发侧重于气密性、防尘性能的系统门窗产品;南方及沿海地区炎热多雨多台风, 可以着重开发侧重于水密性、抗风压能力以及有着良好遮阳性能的系统门窗产品……因地制宜, 中国的独特多样的的气候地理条件给本土企业酝酿出了巨大的机会。
此外, 在欧洲广受好评的旭格系统门窗在中国市场上并不太受追捧, 还有一个非常重要的原因。我们知道旭格窗的特点是断面大, 料又大又笨重, 这样的特点直接导致的结果就是价格较高, 而大多数中国人的消费习惯倾向于物美价廉, 因此这样的门窗并不能让大多数的中国消费者满意。在中国这么一个大众化需求的市场, 欧洲高端的系统门窗更多注重高端市场的开发, 聚焦于小众市场。在大众市场需求上, 我们中国的系统企业是否可以开发一些断面稍小 (相较于欧洲高端高性能的系统门窗产品) 、更多注重经济适用性、高性价比的系统门窗产品呢?在综合性能上可能略逊欧洲高端系统门窗产品, 但是高性价比的产品更能适宜大众化的市场需求。就算是在在华北、华东这些国外系统门窗品牌已经建立优势的区域市场, 中国本土的系统门窗产品也仍然具有巨大的市场成长空间。
国外系统门窗在中国的发展受阻, 归根结底在于他们不熟悉中国的国情, 而我们本土的系统门窗公司始终扎根于中国, 对当地的环境乃至整个中国的环境都非常熟悉, 如果能因地制宜, 牢牢把握机会, 扎实地研究试验, 根据不同地区的气候条件, 以及中国人的消费习惯, 研发出具有针对性的门窗系统, 那么中国本土的系统门窗将大有所为。
盈利模式的思考
系统被欧洲各系统公司、型材公司, 视为公司的核心竞争力, 它的价值是不可估计的。消费者认定某个品牌, 某个系统, 因为它代表着品质、性能的保证。因此优秀的系统门窗蕴含着巨大的利益。
对比国内外系统门窗企业, 两者的盈利模式有着巨大的差异。国外企业是卖系统窗, 从型材到配件等等都有严苛的要求, 虽然贵, 但是胜在保证了性能。而中国的企业更多地好像是在以系统窗的名义去卖型材 (这一点从现在市场上推系统推得最热的大多是型材公司这一现象能看出些端倪) 。
国外系统公司如旭格系统、阿鲁克系统等, 他们都有着几十年成熟的盈利模式。他们有着特有门窗系统技术, 其五金配套槽口为专用配件槽口, 通用性差, 五金配件无选择性, 必须使用其配套产品。除此之外, 旭格系统、阿鲁克系统等厂商还通过其玻璃及铝型材合作厂商高价转卖配套材料, 价格较高于市价, 获取相当的利润。国外门窗系统公司开发与维护系统需要做大量的设计、研发与认证等, 需要不断付出较大的成本持续投入才能保证系统的高性能, 只有通过这些配套件上的利润增值才能保证系统公司获得充足的利润去持续开发与维护系统。
就目前来看, 中国系统门窗更多的是倾向卖型材, 这跟世界上主流的系统门窗的盈利模式是完全不同的。就像消费者买旭格的系统门窗, 是因为其代表着高性能, 会有人去算旭格的窗所用的铝材值不值那么多钱, 玻璃一个平方多少钱吗?而中国的厂家还没有找准盈利模式, 还在走着卖型材这样的老路, 要知道系统门窗卖的不是材料而是整体。不过也有中国的企业意识到了这个问题, 像兴发铝业也推出了自己的门窗系统, winger (赢家) 系统, 跟很多企业卖型材的模式不一样的是, 客户要求应用winger (赢家) 系统, 那么就相应的要付出一部分性能溢价, 这部分的溢价就用来支持系统的研发。这虽然跟主流系统门窗的盈利模式还是有区别, 但仍可谓是迈出了可喜的一步。不过需要注意的是, 系统门窗的研发及推广比普通门窗要复杂的多, 需要更多的专业人员来支撑其研发需求, 而目前中国系统门窗的溢价部分仍然有限, 空间还不够大, 这部分的溢价能否支撑整个系统门窗的研发, 不禁让人打个问号。
中国的系统门窗盈利模式迟迟没有明晰, 这也是我们所担忧的, 靠现在这样单纯的较为单薄的型材利润很难支撑高昂的系统研发费用, 这对于中国门窗系统的发展是极为不利的。因此摆在中国系统门窗行业的一个重大挑战就在于盈利模式的确立。
真正的系统门窗, 是一个性能系统的完美有机组合, 需要考虑气密性、水密性、抗风压、机械力学强度、隔音、隔热、防盗、遮阳、耐候性、操作手感等一系列重要的功能, 还要考虑设备、型材、玻璃、粘胶、密封件各个环节性能的综合结果, 缺一不可, 最终形成高性能的系统门窗。
中国的系统门窗起步较晚, 相较于国外成熟的系统公司, 并不是没有机会。巨大的气候差异性以及有别于西方的消费习惯给中国本土的企业酝酿出了很多机会, 关键在于中国企业能不能把握机会, 充分意识到“系统”不应该是商家用来炒作销售的噱头, 而是保障门窗工程实施的最佳解决方案。不要再一窝蜂地去炒作概念, 而应该静下心来做研发测试, 用实实在在的品质去赢得消费者的信赖。
巴菲特有句话:“只有潮水退去之后, 才能知道谁在裸泳。”中国的系统门窗企业你们准备好了吗?
任务系统 篇8
关键词:实时系统,时间分区,综合模块化航空电子,分区系统
随着微电子技术、计算机技术、软件技术的快速发展,机载航电系统综合已进入高度集成的综合模块化航空电子[1](integrated modular avionics,IMA)时代。IMA是一个安全关键的系统,保护每个航空电子应用程序免受其他程序的干扰是非常必要的。为此,航空电子计算资源规范[2,3]定义了两个在IMA系统中广为使用的重要概念:空间分区和时间分区。一个分区对应一个航空电子功能应用程序,比如电子战、通信/导航/识别等。空间分区是指在物理内存中分别为每个分区程序分配一段专有的空间,以保证其免受其他与之共享物理资源的分区的不利干扰。而时间分区则是指为每个分区程序分别分配一段时间槽,以保证每个程序使用CPU不超过预定义的时间。ARINC 653规范[4]定义了应用执行(application executive,APEX)接口支持上述分区。
图1刻画了遵循ARINC 653接口规范的航空电子实时操作系统的典型体系结构[5,6]。在该体系结构中,每个分区内的分区操作系统(partitioning operating system,POS)通过相应的API(比如A-PEX、POSIX API、Vx Works API等)支持应用程序,并通过系统接口与模块化操作系统(modular operating system,MOS)进行通信。
结合上述软件系统体系结构,当前主要采用二级调度模型[7—9]解决分区的调度问题,如图2所示。该模型包含两个级别的调度器:MOS内的核心调度器周期轮转调度分区程序,每个POS内的分区调度器则基于固定优先级抢占调度分区内的进程。当前执行分区的时间槽消耗完毕后,不管该分区任务是否完成,MOS都将强制终止分区内进程,并切换到下一分区程序。该分区调度策略能够有效防止分区独占CPU问题,将进程失效约束到分区内部,不会对其他分区造成影响,同时又能够通过周期计算而获知系统当前执行的分区,因而在一定程度上增强了系统的安全性和可预测性。不过,由于分区不能相互抢占,该分区调度策略也带来了诸多问题,影响了系统的实时性能。
本文着重从增加分区抢占调度的机制上探讨遵循ARINC 653规范的系统的分区调度问题,旨在增强系统的实时性能。为便于研究,课题暂时将研究范围约束到单一计算机上,而不是整个航空电子网络环境中。
1 周期轮转调度模型
1.1 周期轮转调度缺陷分析
1.1.1 分区关键度
由现有二级调度模型的分区周期轮转调度策略可知,每个分区程序的关键度是“均衡的”,即不允许其他分区程序抢占当前正在执行的分区程序。但是在一个实际的IMA系统中,并不是每个分区程序的关键度在任何时刻都是一致的。比如当战斗机进行空中格斗时,显然要求飞机信息管理系统中的推力管理程序(分区程序1)要优先于中央维护程序(分区程序2)执行;当飞机遇到交通危险时,空中交通与防碰撞系统(分区程序3)要优先于电子战服务(分区程序4)。
1.1.2 固定时间槽
为每个分区程序分配固定的时间槽需要预知分区内各个进程的执行时间。实际上,每个进程的执行时间、上下边界根本无法确切计算。受限于CPU时钟粒度,累计所有进程最坏情况下的执行时间并分配给分区程序的做法并不能确保为每个分区分配的时间恰好等于其需求时间[10],因而势必造成时间片浪费和CPU空转。
1.1.3 系统实时性能问题
分区程序在执行过程中可能会出现两种情况:一是异常提前结束。由于为该分区分配的时间槽还没有消耗完毕,那么CPU将不得不空转下去而不能调度新的分区程序;二是当某一分区程序正在执行时,系统需要紧急切换到另一分区程序上,而该分区程序由于无法抢占当前分区程序不得不延后执行。这就造成了系统实时性能不强,无法满足硬实时需求。从实时系统的角度考虑,由于紧急事件不能得到及时有效的处理,那么所谓的任务关键或安全关键的系统的安全性就可能受到威胁[10]。
1.2 分区调度模型改进
由上述分析可知,无论是分区关键度一致问题,还是分区时间槽固定问题,归根结底都会影响系统的实时性能。因而对分区调度模型改进时需要解决上述问题,增加分区抢占调度机制,提高系统实时性能。总的来看,新的分区调度模型应具有以下几个特点:
(1)在分区正常执行并没有外部事件发生时,核心调度器周期轮转调度就绪分区;
(2)当分区内某一进程独占CPU时,若该分区时间槽消耗完毕,核心调度器则强制把系统控制权切换到下一分区上;
(3)当分区程序正常或异常结束后,分区向MOS返回一个结束消息,建议核心调度器调度其他就绪分区;
(4)当有一个或多个外部事件发生时,MOS按设计的优先级分配策略为每个需要提供外部中断的分区分配优先级。在服务结束后,分区优先级返回到初始状态,该分区加入分区轮转调度队列之后,等待下一次调度。如服务还没有提供完毕,分区被抢占,那么就延后优先执行。
2 优先抢占调度模型
RTCA颁布的DO—178B文件[11]被FAA列为航空电子系统中机载嵌入式软件开发的指导性文件。它将软件划分为“A”到“E”五个安全关键等级,其中A级是最关键的,适用于那些一旦发生故障就造成飞机灾难性后果的软件,而E级是指软件非正常执行只导致某种功能的失效,不会对飞机操作和飞行安全造成影响。
借鉴DO—178B分级定义软件安全性的思路,在新的分区调度模型中,可以将分区程序按其关键度分配优先级,关键度越强的分区其优先级越高。同时还引入两个新的概念来辅助设计优先级:紧迫度和完成度。前者是分区估计完成时间和相对完成时间的比值,刻画了分区时限到来的紧迫程度。后者衡量的是完成分区执行时间的程度,用任务已执行时间与剩余时间的比值进行表示。
2.1 数学模型
假设:pai是分区Pi的优先级;ωi是分区Pi的关键度,根据分区功能固定分配;表示分区Pi内所有进程最坏情况下执行时间的总和;di、τi和τ'i分别代表分区的绝对截止期限、分区提交时间和系统当前时间。那么分区优先级可以表示如下:
在本模型中,分区优先级动态变化。系统开始执行时,所有分区的关键度一致,不存在紧迫度和完成度问题,分区优先级相同,采用周期轮转调度。当有外部中断发生时,系统将响应中断的分区的优先级提升到pai(其可由式(1)计算得到),并通过比较优先级,以决定是否抢占当前分区。
式(1)中,(τ'i-τi)、和(di-τi)分别代表分区的已执行时间、剩余执行时间和相对截止期限,ki1和ki2分别是紧迫度系数和完成度系数。
在式(1)中,紧迫度越大,说明分区可供调度的等待时间越短,分区任务越紧迫。分区完成度随时间τ'i增加而增加,设置为负数是基于这样的思想:让分区优先级动态变化,增加调度的灵活性。随着分区任务趋于完成,分区优先级递减,为其他分区任务提供了抢占时机。
对于分区内的进程,假设分区Pi内的进程Prij绝对优先级是prij,相对于分区的偏移优先级是αij,则
式(2)中,αij可以通过具体的分区内进程调度算法计算得到。
结合式(1)和式(2)可以发现,理论上存在这种可能:prijprkl,即当前正在执行的分区Pi内进程Prij的优先级小于就绪分区Pk内进程Prkl的优先级。不过这种情况可以通过防止优先级翻转策略结合二级调度机制加以解决。
当分区提供完毕相应的中断服务后,分区优先级立即恢复到提升前的状态,并加入周期轮转调度队尾,等待再次周期调度或外部触发调度。总的来看,一个分区的优先级大致经过这种变化:初始优先级→优先级提升→优先级下降→初始优先级。对于部分分区而言可能并不经过中间两个过程。
2.2 逻辑模型
根据为改进分区调度模型所提出的要求,借鉴RTLinux的双核架构设计思想,建立如图3所示的分区优先级抢占调度模型。这个模型由用户态和核心态两部分组成。核心态下的MOS把用户态下的POS当做可抢占的实时任务来进行调度(这与RTLinux不同,在RTLinux中实时任务是处于核心态的),而POS负责调度分区内的进程。从系统的角度看,所有分区内的进程都是非实时任务。即系统只有在运行一个实时任务后才能调度该任务支持的相关非实时任务。
2.3 实现
为了实现既定要求和调度目标,需要在MOS中实现:一个定时器程序,负责确定分区执行时间大小;一个中断/异常处理器,负责响应外部事件、管理中断队列和接收分区异常/正常结束消息;两个分区调度队列,一个用于周期轮转调度,称为非实时队列,一个用于优先级抢占调度,称为实时队列。
与此同时,在POS中需要实现:一个定时器,配合分区调度器调度各进程;一个中断/异常处理器,负责向MOS报告分区任务的正常或异常结束;一个队列,按优先级高低排序就绪进程。
MOS从开始载入分区到提供服务,其内部负责存储分区调度的队列不断变化。其执行过程如下:
(1)系统初始化时,各分区优先级相同。核心调度器依赖定时器提供的时间槽周期轮转调度分区。此时非实时队列排列了就绪的分区,而实时队列为空,如图4(a)所示。此时分区P0正在执行,而P1至P5按既定调度顺序加入非实时队列;
(2)当系统正在调度非实时队列中的分区时,外部事件发生并需要其他分区提供服务,则相应分区及被中断的分区按式(1)提升优先级并由非实时队列移入实时队列,按优先级排序。比如,当图4(a)的分区P1和P4需要提供优先服务时,系统将保存当前执行分区P0的上下文环境,并将P1、P4和P0优先级分别提升到100、110和90时,然后将之加入实时队列,并将控制权切换到分区P4。此时两个队列如图4(b)所示;
(3)当系统正在执行实时队列中的分区时,若有外部事件发生,并需要更高优先级的分区提供服务,则系统首先提升相应分区的优先级并在保存正在执行分区上下文之后将系统控制权切换过去。而被切换的分区依据切换之前的优先级在实时队列中重新定位。如图4(c)所示,系统正在执行的分区P4被分区P3抢占;如果需要服务外部事件的分区优先级没有当前执行分区的优先级高,则在提升其优先级后将其插入实时队列的相应位置,如图4(d)所示,将P3插入到实时队列的合适位置;
(4)当实时队列的分区提供完服务(无论是否正常结束)后,加入非实时队列之末,等待下一次周期调度。如图4(e)所示,分区P4提供完毕服务后加入非实时队列的末尾,系统调度实时队列中优先级最高的分区P1。当然非实时队列的分区在执行完毕后自动移至队尾。
2.4 性能评估
由上所述可知,基于动态优先级抢占调度策略的分区调度模型的基本思想是,当无须服务外部中断时,分区按既定顺序周期轮转调度;反之,则提升分区优先级响应紧急事件,在响应过程中,分区优先级随着分区任务的逐渐完成而降低,为系统响应外部中断提供了时机。由此可见,该调度模型基本解决了周期轮转调度所遇到的问题。
这种调度模型的优点是,能够保证系统以最小的时间延迟响应高优先级分区事件,增强了分区调度的灵活性,提高了系统的实时性能。不过,由于允许分区抢占,因而系统某一时刻执行的功能不甚清楚,系统的可预测性被弱化。此外,分区优先级的动态变化增加了实时队列和非实时队列的管理开支。在模型的物理实现上,还需要保证系统的安全性,排除低优先级分区无法按时完成调度的情况。
3 结束语
遵循ARINC 653规范的分区系统是综合模块化航空电子系统软件体系结构的重要组成部分。论文主要研究了航空电子实时操作系统的时间分区机制,提出了基于动态优先级的分区优先抢占调度模型。
分区调度研究的下一步工作是把研究范围由单机扩展到网络中,即将单个航空电子通用功能模块内部的调度与整个统一航空电子网络调度相结合,并试图建立严格的数学模型,以期提高分区调度性能。
参考文献
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[10] RTCA DO—178B—1992.Software Considerations in Airborne Sys-tems and Equipment Certifications
任务系统 篇9
任务型教学法 (task-based language teaching, 简称TBLT) 引入外语教学界已数十载, 这无异于一场革新。自此, “任务”概念便经常被滥用或误用。有的教材仅仅把 (课后练习中的) exercises一词改为tasks, 就自称是“任务型”教学法的产物;有的教师把课堂activities称为tasks, 以为自己在实施“任务型”教学法 (夏纪梅2012b:267) 。Robinson于2011年主编的《任务型语言学习》 (Task Based Language Learning, 简称TBLL) 一书中明确了“任务”的特征分类, 指出近年研究趋势是从“任务型教学法”转向“任务型学习”。该趋势旨在通过对“学”的研究为“教”提供理论支撑, 这必将使“任务型教学法”在外语教育领域得到更好的运用。夏纪梅 (2012b:9) 指出, 参加培训的外语教师通常暴露的一个问题是“懂教不懂学”, 因为很多老师能轻松定义“What is teaching”却无法回答“What is learning”, 而不能真正懂得什么是学习的教师很难教学对路。王初明 (2010) 也指出了解外语学习过程的重要性。Robinson的这本著作为教师探索如何有效地实施任务型教学法提供了理论支撑和研究方法指南。
二、内容概述
全书包括一篇由Robinson针对以往任务型语言研究所作的系统综述 (发表于Language Learning 2011年6月刊) 和五篇由不同研究者发表在该刊的探讨任务型语言学习的实证研究论文。在系统综述中, Robinson论述了任务型语言学习研究背后的理念支撑, 描述了任务特征 (task characteristics) 之分类体系的建立, 回顾了前人所做的有关任务特征对互动、输入的注意和言语生成的影响的研究, 并明确了任务特性 (task features) 和任务认知要求 (task demands) 等TBLL研究中的核心问题。更重要的是, 他还对比了近三十年来早期研究与当前研究在探索习得过程上发生的变化, 指出了研究重心从“任务与输入”到“任务与输出”的转移。五篇实证研究论文则揭示了当前TBLL研究焦点, 其中一篇是探讨创意性这种个体差异在完成二语口头输出任务中作用的首个研究。
笔者将Robinson在文献回顾中揭示的任务型语言研究趋势概括为以下几点:
(一) 早期研究与当前研究在探索习得过程上发生的变化
三十多年来的研究发现, “任务”对以下习得过程产生促进作用:
1) 任务能提供意义协商与理解输入的语境;
2) 任务能就学习者的输出提供吸纳纠正性反馈的机会;
3) 任务能提供整合内化修订过的输入的机会;
4) 任务揭示自身输出与源输入之间的差距;
5) 任务的认知要求能将学习者注意力集中到特定形式上, 促进语法化过程和输出的精确度;
6) 认知要求低的任务促进自动化过程和输出的流利度;
7) 认知要求高的复杂任务促进句法化程度和输出的复杂度;
8) 任务的认知要求能促进概念化重塑;9) 任务排序能强化记忆;
10) 以上情况必须建立在具体的沟通语境之上。
早期研究通常借助任务的互动性要求对学习的影响来探索前四个习得过程。截至目前, 业内关于任务的互动和互动中的纠正性反馈对学习的影响研究已硕果累累, 有了这方面文献的综合定量元分析 (meta-analyses) 。
后六种习得过程是近年研究的核心。这些研究探索了不同分类框架下任务特征的认知要求对二语习得的影响, 包括任务过程中言语输入的吸收;言语输出的精确度、流利度和复杂度;长时记忆。针对任务特征对二语输出精确度、流利度和复杂度的影响的研究结果。目前虽已出现相关方面的综合评述, 但是探讨任务特征和认知要求对这六个领域的影响的研究尚少, 故目前缺乏关于这方面文献的综合定量元分析。
(二) 从“任务型教学法”研究到“任务型语言学习”研究
过去十年, 任务型教学法成为最夺人眼球的语言教学方法。它将“任务”置于课程规划的核心地位, 认为二语学习源自于学习者课堂中完成的特定任务, 并将交际法语言教学重塑为基于任务而不是基于语言的交际法教学大纲。除教师和教育当局, 二语习得研究者也同样关注任务型教学法, 力求解释任务的设计和实施对学习的影响。在从TBLT研究到TBLL研究的转变下, 多数这类对学习影响的研究是在实验室情境下进行的, 而其研究结果也必将返回到实际语言课堂中得到检验、运用和推广。
Candlin (1987) 认为教学大纲应以“任务”而不是以语言 (如语法结构、功能短语或词汇表之类) 为基本单位, 并提出了一个问题:在实际教学过程中, 设计方法或操作方法不同的课堂任务是否会促进或妨碍二语习得过程?目前这仍是TBLL研究亟待解决的核心问题。Candlin的某些实证研究对此有所涉及, 如他探讨了如何应用相关任务对学习产生影响的研究结果来促进教学任务设计和习得过程。课堂实施中的任务选择和任务排序问题也同样是很多当前二语习得研究者关注的核心。
(三) 任务型语言学习 (TBLL) 研究重心的转移
Robinson阐述了任务特征的最新分类体系和任务型语言学习的理论支撑 (包括互动假说 (interaction hypothesis) 、输出假说 (output hypothesis) 、有限容量假说 (limited capacity hypothesis) 和认知假说 (cognition hypothesis) 等。前者 (任务特征的分类体系) 的研究主要考察哪些特征对互动和习得最有影响力, 以利于教学任务设计;后者 (任务型学习的理论支撑) 的研究则为教师在课堂上以何种任务在何阶段呈现给学习者提供借鉴。就前者而言, 当前TBLL研究的关键在于找出任务特征对学习和任务完成的影响, 以及建立任务特征分类体系。该体系将极大地促进任务影响研究以及任务排序方面的教学决策的制定。在回顾了历代学者建立的任务特征分类体系基础之上, Robinson综合前人研究建立了任务特征分类表, 区分为三个维度:任务复杂度 (认知因素) 、任务条件 (互动因素) 和任务难度 (学习者因素) 。他指出分类表的优劣应以是否能对教学有益并促进习得的最大化为标准。就后者而言, 理论触发的实证研究三十年来为数不少, 体现了TBLL研究重心的转移, 即从最初关注如何通过互动和意义协商促进对输入的理解, 转为如今关注如何促进对输出的注意和更接近目的语的言语输出。
对于目前的言语输出研究, Robinson总结并论述了任务要求 (task demands) 对言语输出的不同阶段的影响, 包括概念成形阶段 (宏观规划) 、词句编码成形阶段 (微观规划) 、输出出声阶段和输出后监测阶段, 及对言语表现的精确度、流利度和复杂度的影响。他认为在这方面还需要更多的理论探讨和实证研究。
(四) 任务型语言学习实证研究论文的研究结果和启示
在对TBLL系统回顾之后, 本书通过五篇实证研究论文显示了TBLL研究的当前趋势。研究重心从任务对输入理解的影响转移到对言语输出的影响。这种转移的重要性在于确认哪些任务特征对学习者输出处理机制有影响并且有助于确立课堂教学任务的设计原则。
第一篇实证论文题为“任务设计与二语表现:叙述类型对学习者输出的影响”。作者 (Parvaneh Tavakoli&Pauline Foster) 从两种维度 (一种是内在叙事结构, 分为结构严谨的故事和结构松散的故事;另一种是故事复杂度, 分为单主线故事和双主线故事) 考察了设计的叙述性任务对学习者口语输出的影响。研究发现, 内在叙事结构严谨的故事促进语法精确度, 故事复杂度影响口语输出的句法复杂度, 即任务的设计影响二语输出表现。在叙述结构严谨的故事时, 学习者的输出体现出更高的精确度, 这符合“认知假说” (Robinson 2003) , 即认知复杂度低的任务导致语言精确度更高 (但语言复杂度不一定高) 的输出。这是因为在言语生成的概念化阶段, 结构严谨的故事使学习者无需付出太多注意力去分析其结构或者去宏观规划所述事件的先后顺序, 而将更多注意力用于言语生成的词句成形阶段, 从而导致更高的精确度。反之, 结构松散的故事或双主线复杂度高的故事导致更低的精确度。这符合“有限容量假说” (Skehan 2009) , 即在注意力有限而需要关注的语言侧面不止一项 (比如语言精确度、语言复杂度、语言流利度) 的情况下, 学习者会进行优先排序, 将注意力更多地投入到某一项中去。
第二篇实证论文题为“创意性与叙述任务的输出表现:探索性研究”, 同样是考察叙述性任务的输出表现与言语生成的精确度、流利度和复杂度之间的关系。创意性 (包括想象力、不拘传统、灵活度等) 在二语习得领域一直是个备受忽视的个体差异变量。该文作者 (Agnes Albert&Judit Kormos) 从学习者在创意性方面体现的个体差异对任务完成的影响的角度加以论证, 是探讨创意性在二语口头输出中的作用的首个研究。作者借鉴了认知能力三分理论 (three-stratum theory of cognitive abilities) (Carroll 1993) 和发散性思维/聚合性思维理论 (divergent thinking and convergent thinking) (Guilford 1967) , 发现创意性的个体差异可以解释学习者在口头叙述任务表现上的某些差别, 即创意流利度和灵活度对言语输出量 (多产性) 产生影响, 创意流利度和灵活度越高, 学习者言语输出量越多, 但并不影响言语生成的精确度和语法复杂度。虽然这两篇论文都研究叙述性任务的输出, 但第二篇对于确认在完成任务过程中导致学习者所感知的任务困难度的个体差异具有重要意义, 因为我们不可能脱离学习者在任务完成情境中的能力和个体差异来谈设计者和研究者所操作的任务及其特性对言语输出和学习产生的影响。任何学习都是任务要求 (即任务的内在认知难度) 与学习者认知能力或情感资质之间复杂互动的结果。
第三篇和第四篇实证论文探讨如何运用任务使学习者的注意力聚焦于教师选择或排序好的取自词汇或语法教学大纲的语言形式。第三篇论文题为“任务引致的投入量在二语词汇习得水平中的作用”。该文作者 (You Jin Kim) 借鉴“投入量假说” (involvement load hypothesis) (Hulstijn&Laufer 2001) , 借助实验发现任务的深度投入导致学习者对词汇等语言形式的“注意”和深层处理, 从而比浅投入的任务让学习者更容易长时间记住生词, 即要求更高的投入量指数的任务导致对生词更有效的初始学习和长时记忆。通过第二个实验发现, 需要同等投入量的不同任务在生词的初始学习和长时记忆方面的有效性程度相同。
第四篇实证研究论文题为“任务型语法教学中的教师语篇和学习者语篇———为词法句法发展提供程序性援助”。一言堂似的教师语篇通常受到批评, 被臆断为妨碍学习者参与。仅有少量研究直接对比教师语篇和学习者语篇, 且结果矛盾不一。该文作者 (Paul D.Toth) 在习得互动论的基础上, 通过丰富的定量和定性课堂数据, 研究在导引学习者完成设计的特定任务时 (任务目的是最大化运用或最大化注意前一教学阶段的目的形式) , 教师语篇和学习者语篇对其后学习的促进程度。研究结果发现受教师语篇导引的受试组在两个任务的完成上均比受学习者语篇导引的受试组表现更出色, 因为教师可以更加始终如一地将学习者的注意力引向目的语形式, 并在词句输出成形阶段通过师生互动性反馈为学习者提供词法句法上的程序性援助, 这对此前学过的目标语语法内容具有巩固作用并能促进此后的语法学习。但作者认为, 这与教师的个人因素和情境因素有关, 该研究结果不能表明所有情况下的教师语篇都比学习者语篇更合适作为课堂选择来促进任务完成。
第五篇实证研究论文题为“课堂与实验室情境下的任务型互动”。由于先前有少数课堂研究者宣称实验室情境的二语互动研究结果不能适用于课堂, 所以该文作者 (Susan Gass, Alison Mackey&Lauren RossFeldman) 旨在考察情境 (课堂或实验室情境) 对任务型互动的影响, 以验证互动假说在课堂情境中的有效性。他们将二语受试者平均分成两组, 第一组由一位普通教师在教室安排任务型互动, 第二组则在实验室中由研究者指导进行互动。研究结果表明, 课堂情境与实验室情境中的两种互动模式差异甚微, 而不同任务之间在互动性语言修正方面却存在明显差异, 该研究表明互动不一定取决于情境, 而可能更多地取决于任务本身, 任何研究者不能简单臆断或宣称情境对互动过程一定有影响或者实验室情境的二语互动研究一定不能适用于课堂, 而应对此进行实证检验。
三、简评
本书中的五篇论文借助任务型语言学习研究中的认知假说、有限容量假说、投入量假说、互动假说、认知能力三分理论等, 向语言教师展示了研究的方法和模式, 即通过质疑前人的研究或某个臆断, 以理论为支撑, 以学习者为实验对象展开实证研究。
“研究”的背后需要理论支撑, “教”的背后同样需要理论支持。书中所反映的从“任务型教”到“任务型学”的研究趋势体现的正是这样一种思想:“教”的方法必须有“学”的理论作支撑, 任务型“学”的研究结果应是任务型“教”的基础。不懂学的教不可能是有效的教 (夏纪梅2012a:11) 。Robinson在本书中多次强调任务型语言学习的研究结果有助于教学任务设计, 从而促进二语习得过程并提高任务的有效性, 即, 研究“学”可以更好地服务于“教”。以上概述的Robinson书中的五篇论文多数涉及“注意/注意力” (attention) 和“认知-互动论” (cognitive-interactionist rationale) 。在这些重要的认知理论的指导下, 任务的设计和教学应能使学习者在互动中将注意力聚焦于目标形式。没有互动的教学是一种貌似“教”的行为, 是没有产生“学”的效果的“伪教” (夏纪梅2012a:11) 。由此可知, 只有理解“学”的认知过程和“学”的真正含义才能进行高效的教学。Robinson在本书中给出了Vygotsky (维果茨基) “学习”的定义, 学习是一种有社会真实性的协同努力, 在其中“师生”共同参与有明确目标导向的互动性任务。王初明 (2010:4, 113-115) 对真实性语境和协同学习概念均有论述。在任务型语言教学法广受推崇的当前教育情境下, 理解“任务”的实质意义以避免“伪任务型教学”非常重要。外语教学课堂中的交际互动离不开“真实性” (夏纪梅2012a:53) , “任务型教学”在乎真实社会真实的任务 (人在真实社会里要用语言处理的各种事情) , 而不是课本上的练习、课堂里的活动 (夏纪梅2012b:49) 。有了真实社会的体验, “学习”才会发生 (ibid:211) 。只有真正理解“任务”的含义, 教师才能避免打着“任务型教学”的幌子实施“新瓶装旧酒”的教学。吴文和潘康明 (2012) 指出, 任务型教学法在亚洲语境下的实施确实存在一定的难度, 因为它与亚洲的考试文化语境、与重语言形式的传统教学存在一定的冲突, 在实施时应该结合亚洲的社会文化进行折中化和本土化, 但构建课堂内外“自然与真实的”语言实践环境仍是任务型教学法的实质核心。
从“任务型教”到“任务型学”的研究趋势并不是单向的, 本书第五篇论文验证了“任务型学”的研究结果可以推广于实际语言课堂。从这种意义上来说, 这是一个双向的过程, 即, “任务型教学法”的实际需要推动了“任务型学习”研究, 而“任务型学习”研究的结果可返回课堂服务于“任务型教学法”, 二者相辅相成, 相互促进。
四、结语
本书的价值在于以系统综述的方式指明了任务型语言研究的当前趋势和方向, 以实证论文揭示了当前任务型语言研究的重心和模式.研究上从重“任务与输入的关系”转变为重“任务与输出的关系” (包括任务特征及任务的认知要求难度与输出的精确度流利度复杂度的关系等) , 并在习得过程的研究方面有了突破;教学上从重“课程设计”转变为重“任务设计”, 从“引起学习者对输入的注意”到通过任务型互动中的纠正性反馈“引起学习者对输出的注意和对输入的吸收”, 这些研究趋势及其对教学的反拨作用对二语习得研究者和二语教师都具有重大指导意义, 是“外语+教+学+研究”的综合指南。
参考文献
王初明.2010.外语是怎样学会的[M].北京:外语教学与研究出版社.
吴文, 潘康明.2012.亚洲语境下的任务型语言教学研究[J].现代外语 (3) :312-318.
夏纪梅.2012a.外语还可以这样教[M].北京:外语教学与研究出版社.
夏纪梅.2012b.基于课堂的外语教师技能发展[M].上海:上海教育出版社.
Candlin, C.1987.Towards task-based language learning[C]//Candlin, C.&Murphy, D.Language learning tasks.London:Prentice Hall:5-22.
Carroll, J.1993.Human cognitive abilities:a survey of factor-analytic studies[M].New York:Cambridge University Press.
Guilford, J.1967.The nature of human intelligence[M].New York:McGraw-Hill.
Hulstijn, J.&Laufer, B.2001.Some empirical evidence for the involvement load hypothesis in vocabulary acquisition[J].Language Learning, 51 (3) :539-558.
Robinson, P.2003.The cognition hypothesis, task design and adult task-based language learning[J], Second Language Studies, 21 (2) :45-107.
任务系统 篇10
关键词:系统方法,创新系统,创新生态系统,演变,比较
1创新系统研究的演变
1.1从线性创新到企业创新系统
1921年,美国经济学家熊彼特(Joseph·Schum- peter)在其著作 《经济发展理论》中首次提出了 “创新”的概念,并把它引入经济学,由此创立了创新理论。之后,有大量学者投入到创新研究领域中,在他们的努力下,不同的创新理论相继产生。当初,人们普遍认为,创新是一个线性过程,即是一个从基础科学开始,经过应用科学、设计试制、制造和销售等环节而形成的单向式、逐次渐进的过程。根据他们所构造的线性创新模型,科学被看作是创新的起因和来源, 在创新过程中,从上游这端增加对科学的投入,就能直接增加下游端创新的产出。在过去很长时期里,这种简单的线性模式在人们对创新的认识占据了主导地位[1]。但后来人们通过实证研究发现,创新的线性模式与实际创新过程不相符合,其原因在于线性创新模型忽视了创新过程的开放性、创新各阶段之间的复杂联系及反馈等因素。从此,创新理论家把创新视为多元活动系列的复杂过程[2]。
1952年,一般系统论和理论生物学创始人贝塔朗菲(L.Von.Bertalanffy)发表了 “抗体系统论”,提出了系统论思想。随着一般系统论的逐渐形成,系统思想逐渐被引入到创新领域中,这为后来创新系统理论产生和发展奠定了坚实的基础。尽管创新系统概念到20世纪80年代中期才被正式提出,但有学者认为,从创新“系统范式”的历史发展观看,从熊彼特提出创新理论之日起,到创新系统概念被正式提出这一段时期,称为企业创新系统阶段[3]。我们认为这种观点是合适的,因为创新系统理念和方法已在当时的实践中得到了广泛的应用,这点可从高汀(Godin)的研究结论得到证明。根据高汀的研究结论,经合组织(OECD)从20世纪60年代已开始使用了系统方法, 而且一直在使用这种方法,后来提及到的国家创新系统的概念,其理念就是来自当时的经合组织[4]。
1.2从国家创新系统到产业创新系统
1.2.1创新系统概念的提出及其内涵
20世纪80年代中期,伦德威尔(Lundwall)在研究开发系统和生产系统两者之间的相互关系时,提出了“创新系统”(innovation system)的概念[5]。“创新系统”概念的提出对创新系统范式的研究产生了积极的影响,此后不久,国家创新系统理论、区域创新系统理论和产业创新系统理论先后产生。但何谓“创新系统”至今还没有一个公认而统一的定义。有学者认为,创新系统的概念可以根据不同的层次,以及为了不同的分析目的而进行定义[6]。比如,有人从创新模型构建角度进行定义,把创新系统定义为对那些根据常规技术制度、市场或场前交易选择机制而从事新技术生产和利用的企业、相关机构和组织进行的连贯性配置(coherent configuration)[7];也有人从创新过程角度进行定义,创新系统是一个由开发、扩散和使用创新的参与者和机构组成的网络[8];还有人从创新主体功能角度进行定义,认为创新系统由创新主体或参与者、创新活动及其相互作用,以及社会经济环境等要素构成的系统,系统内的创新主体或参与者共同决定系统的创新绩效[9]。我们认为,不管从哪个角度来定义,创新系统的本质涵义就是创新的系统观,这点得到了普遍的认可。
1.2.2国家创新系统研究
1987年,英国学者克里斯 · 弗里曼(C.Free- man)在他的著作《技术政策与经济业绩:来自日本的经验》中提出了“国家创新系统”(National Innova- tion System)的概念。其后,伦德威尔(Lundvall)、纳尔逊(Nelson)、佩特尔和帕维特(Patel & Pavitt)、梅特卡夫(Metcalfe)和爱德奎斯(Edquist)进一步完善和发展了这个概念。
在他们的研究中,弗里曼把国家创新系统看作是由公共部门和私人部门各种机构组成的网络,这些机构的运行和互动决定了新技术的开发、引进、改进和扩散。认为创新不是孤立的,不是企业家的功劳,是由国家创新系统推动的。此外,他还认为,国家要实现经济跨越,仅靠自由竞争的市场经济是不够的,必须在国家的干预下加强国家创新系统的建设[10];伦德威尔着重于国家创新系统的理论研究,从微观视域分析了国家创新系统的构成,强调生产者与消费者的相互作用以及“学习”对创新的重要性,认为国家创新系统的核心就是学习活动[11];纳尔逊偏重于历史和案例研究,认为国家创新系统具有复杂性和多样性, 而各国的具体情况千差万别,因此没有一个统一的创新模式[12]。
佩特尔和帕维特认为,提出国家创新系统的重要性在于:它可以帮助一国针对国内所需求的技术来进行投资。此外,还认为国家制度的激励结构(incen- tive structures)和能力(competencies)决定着技术学习的效率和方向,或者说制度要素决定着生产活动的变迁[13];爱德奎斯从演化经济学的视角讨论了国家创新系统的概念及其系统转化等方面问题,把创新活动的系统描述为“要素间相互制约的复杂行为从而构筑整个系统的复杂性”[14];梅特卡夫认为,国家创新系统的实质是以劳动分工和特定信息为基础的制度, 该制度将各私营企业、大学、科研机构、社会团体和其它相关组织机构联结在一起,使其产生互动关系[15]。
1.2.3区域创新系统研究
随着系统范式的拓展,以及全球化与信息技术的发展,空间聚集和本地化趋势越来越明显,国际边界逐渐消失,财富的竞争,已从国家层面转向区域层面。 奥马(Ohmae)认为,从经济意义上,“国家状态”日益让位于“区域状态”,区域成为了真正意义上的经济利益体[16]。同时,有学者发现,国家创新系统理论无法对区域层面的创新活动给予较好的解释。在此背景下,库克(Cooke)提出了 “区域创新系统”(regional innovation system)的概念[17]。从此,人们对区域创新系统理论的研究逐渐兴起。
对区域创新系统理论形成和发展的主要贡献者包括库克、阿希姆和艾萨克森(B.Asheim & A.Isaksen)、奥泰奥(E.Autio)、考夫曼和托特林(A.Kaufmann & F.T?dtling)等人。其中,库克对区域创新系统的内涵进行了较深入的阐述,不仅强调了区域创新系统的地理性和网络性,还强调了区域创新系统的交互性,认为区域内创新相关部门的频繁互助是区域创新系统形成的充要条件,指出“根植性”是区域创新系统的核心特征。此外,还从系统演化、区域创新机构和组织等角度对区域创新系统进行了深入探讨,认为在区域社会经济文化环境和区域外部环境的影响下,区域创新系统主要由知识应用和开发子系统以及知识产生和扩散子系统两部分组成[18-19]; 阿希姆和艾萨克森强调主导产业集群中的企业在区域创新系统中的核心作用,将系统内的主体要素进行了归类[20-21];奥泰奥对区域创新系统结构进行了研究,认为区域创新系统有两个子系统构成,即“知识应用和利用子系统”和“知识产生和扩散子系统”[22];考夫曼和托特林从制度学和演化论的视角出发,将区域创新系统划分为区域政治系统、区域教育和研究系统、区域产业系统以及区域创新环境等四个组成部分[23];此外,还有其他学者从系统运行的机制与模式、系统创新能力、系统效率、创新环境、创新成熟度、 系统建设的政策含义等多个角度对区域创新系统理论进行了研究。
1.2.4产业创新系统研究
国家创新系统和区域创新系统理论的深入发展以及它们在实践中的广泛应用,为产业发展和产业技术创新的进步作出了重要的贡献,但国家创新系统研究和区域创新系统研究是以地理边界为前提的,而不考虑到产业之间的区别,有些学者对此提出了质疑。 其实,在1984年,帕维特(Pavitt)的研究已发现,在不同的产业技术模式下,产业之间的创新能力以及解决问题的能力是不同的,导致各个产业创新成功的因素也存在很大的差异[24]。为此,梅特卡夫(Metcalfe)指出,许多创新系统方法对所有技术或产业不加区分、 视为一致的论点是非常不妥的,认为创新系统的边界不会受到固定地理边界的制约,并因此提出了“产业创新系统”(sectoral innovations system)的概念[25]。
一般认为,马勒尔巴(Malerba)和布雷斯齐(Bre- schi)是产业创新系统研究的开拓者和重要贡献者。 他们不仅界定了产业创新系统,而且还对产业创新系统的分类和模型的构建进行了深入的探讨。在定义上,认为产业创新系统可被定义为开发、制造产业产品和产生、利用产业技术的公司活动的系统(集合)[26]。在分类上,把产业创新系统分为五类:传统部门、机械行业、汽车行业、计算机主机行业和软件行业。在模型构建上,马勒尔巴认为产业创新系统由知识与技术(knowledge and technology)、行为者与网络(actors and networks)以及制度(institutions)三个模块组成[27]。除外,伯尔格(Bergeki)等人提出了产业创新系统的分析框架,该框架是作为一个手册或者指南提出来的,内容比较具体,为研究者和政策制定者提供了一个操作性很强的分析工具[28]。
1.3创新生态系统研究的产生
2004年12月,美国竞争力委员会在《创新美国: 在挑战和变革的世界中实现繁荣》的研究报告中明确提出了“创新生态系统”(Innovation Ecosystem)的概念。报告指出,进入21世纪以来,国际格局、创新主体、创新模式以及创新环境都出现了一些新的变化, 国家之间和不同创新主体之间出现了新的竞合态势, 因此,“企业、政府、教育家和工人之间需要建立一种新的关系,形成一个21世纪的创新生态系统”[29]。
自从创新生态系统概念被提出后,创新生态系统理念迅速在全球得到普及和应用,由此引起了学界的广泛关注。目前,创新生态系统的理论研究仍处在起步阶段,研究方向主要集中在概念的界定、功能与特征和模型构建等几方面。其中,在概念的界定上, Adner认为,创新生态系统作为一种协同整合机制, 将系统中各个企业的创新成果整合成一套协调一致、 面向客户的解决方案[30];Luoma-aho等人把创新生态系统定义为一个在生态环境中起互动和交流作用的长久性或临时性系统,在这个生态环境中存在着各种各样的创新主体,它们能在这个环境中相互传授思想,推动创新发展[31];而罗素(Russel)等人则认为, 创新生态系统是指由跨组织、政治、经济、环境和技术等各子系统组成的系统,通过各子系统的互动,形成一个有利的创新氛围,以催化和促进业务持续增长。 一个创新生态系统就是一个由各种关系联结而成的网络,经过信息和人才等要素在网络系统中的流动, 以实现持续性的共创价值[32];此外,Shaker A.Zahra和Satish Nambisan也提出了自己的见解,认为创新生态系统是一个松散互联的公司网络,每家公司围绕着创新或创新平台而协同发展,并为了整体效益和生存而相互依赖[33]。基于创新系统理论和生态系统理论的观点,我们认为,创新生态系统是一个由创新个体、创新组织和创新环境等要素组成的动态性开放系统。在系统中,各要素为了创新的总体目标而相互依赖,相互交流,协同演化和互动适应。
2创新系统研究的比较
2.1国家创新系统、区域创新系统与产业创新系统的比较
爱德奎斯认为,国家创新系统、产业创新系统、区域创新系统这三个概念是相互补充的,可视为一般创新系统方法的不同变种[34]。因此,它们之间是既相互联系又相互区别的。我们可以从特性、边界、研究范畴、战略重点、动力源、产业结构完整性、关键知识连接机制、知识转移促进因素、创新要素、创新资源流动性、创新活动定位、创新体系完整性、创新网络完善性和创新体系绩效等多维度对其进行比较分析(见表1)。
这里,着重从特性、边界和战略重点等三方面进行比较。从特性上看,国家创新系统和区域创新系统特别关注创新的空间组织形态和内涵,而产业创新系统特别关注创新的技术特性;从边界上看,国家创新系统是指一国范围内的创新系统,区域创新系统强调的是一国内部一定地理空间范围内的创新系统,而产业创新系统是超越区域边界,乃至超越国家边界的创新系统(见图1);从战略重点上看,国家创新系统反映国家战略的目标和意志,区域创新系统体现区域发
展战略目标,增强地区竞争优势,促进经济发展,而产业创新系统强调产业发展战略目标,提升产业竞争优势,增进产业经济发展。
其它维度比较的具体情况可参见表1。
资料来源:作者根据相关文献整理而成。
2.2创新生态系统与创新系统的比较
创新生态系统研究与创新系统研究两者之间既有联系也有区别,我们主要从系统研究的理论来源和系统特征两方面进行比较。
首先,从系统研究的理论来源上看,演化理论和交互性学习理论均成为创新生态系统研究与创新系统研究的重要理论来源。根据纳尔逊和温特(Nelson and Winter)的演化理论观,技术变迁是一个进化过程,它没有终点[37]。另外,伦德威尔认为,任何创新过程都是一个互动的过程,强调创新中的学习过程和消费者与生产者的互动关系[11]。显然,这些论点对任一创新系统都适合。但除此之外,创新生态系统研究的理论来源还包括生态系统理论。如适应性区域生态系统理论、生态协同进化论和生态系统自调节机制理论等。
其次,从系统特征上看。相同点表现为两者都具有系统的一般特性。包括多样性、复杂性、开放性、整体性、自组织性和层次性等。但除此之外,创新生态系统还具有生态系统的一些特性。比如,动态性和平稳性。创新生态系统的动态性体现在:创新生态系统内的各要素共生共荣,协同演化和互相适应,同时能够与不断变化的新环境相协调。但对创新系统来说, 其研究更多关注于创新主体本身,而将外部环境看作简单的、稳定的和静态的,但现实上的外部环境总是在不停地变化的,因此,创新系统不易及时地对新环境作出迅速的反应[38]。此外,创新生态系统还具有稳定性特征。其稳定性的原因在于三个因素的作用: 抵抗力(resistance)、恢复力(resilience)和功能冗余(functional redundancy)。这些因素可使系统保持或恢复自身结构和功能,从而使系统处于相对稳定的状态。正是由于创新生态系统具有动态性和稳定性,系统在创新过程中不会受到相机选择政策(discretion- ary policies)的影响,相反,创新系统在创新过程中很容易受到公共政策的影响。
3简评与展望
“系统范式”为我们研究创新提供了清晰的研究思路和理想的分析框架,成为当今创新理论研究的热点课题。人们对它的研究经历了一个不断深化的过程,从企业创新系统理论到新创新生态系统研究理论的每一发展阶段,他们都在前人研究的基础上,不断修正改进,寻求突破,并形成了创新系统理论的基本内核。尤其是,创新生态系统概念的提出及其理论的发展是创新系统理论发展的里程碑,对促动创新,提高创新能力和创新绩效,加速经济发展具有划时代的理论意义和实践价值。但鉴于创新系统的复杂性,人们想要在较短的时间内完全了解并掌握它实属不易, 所以,在对创新系统理论研究过程中出现的一些问题也是难免的,比如,一些基本概念还没有完全统一,还未建立起完整的理论体系,对创新系统内部要素之间的互动关系的研究相当缺乏。特别是,对创新生态系统理论的研究尚处于起步阶段,因此,仍有大量的问题需要我们探讨和解决。
任务督办管理系统设计与实现 篇11
【摘 要】随着企业的发展以及各级管理层的决策落实,督办事项时效性、实效性要求越来越高,各项重点工作管理也越來越重要,如何借助信息化手段,实现工作任务的督办管理成为一项实际应用课题。该文结合任务督办管理系统的建设实践,简要阐述了如何通过建立便捷、畅通、协同、高效的任务督办管理系统,实现工作任务闭环管控的信息化管理。
【关键字】任务督办,管理系统,信息化
一、建设背景
随着企业的发展,协同办公等信息系统逐步建立,信息化在企业安全生产、经营管理模式创新等方面发挥了重要的作用。然而,已经广泛应用的协同办公OA,还是侧重流程管理,对于“任务督办”这样需要跨部门、跨班组、跨岗位的协同业务管理,在现有协同办公OA上的应用还不够贴合实际操作。在日常工作中,任务事项越来越多,时效性、实效性要求也越来越高,传统的督办方式、运作机制和工作手段已难以为继。一些重要的工作缺少督办机制,工作的跟踪、落实和评价管理有待规范。督办事项如何保证落实、贯彻执行、跟踪反馈,提高重点工作的督办执行效率,实现信息化的督办管理,促进工作任务的有力执行成为一个急需解决的实际应用课题。
二、业务需求分析
任务督办是一项重要而复杂的工作,要做好这项工作必须遵循一套科学的工作程序,分为立项发布、接收办理、跟踪督办、办理反馈、核查考评和办结环节。为促进工作任务管理规范化、流程化,保证各项重要工作部署的具体落实,通过开发建立便捷、协同、高效的任务督办管理系统,明确责任、落实措施,形成自上而下、PDCA闭环管理的任务督办管控机制。任务督办管理系统对整个工作任务流程的发布走向、分支、实时办理状态进行全程的监控和管理,解决执行过程中任务口头化、难以记录、难以考核的弊端;及时发现问题及时解决,以减少工作批漏,强化工作执行力,提高办公效率,同时加强上级与属下的沟通交流。
如果单纯依靠人工方式进行工作任务过程管理和督办,不仅管理过程复杂,管控能力也相对较弱,往往会出现任务不清晰、督办效率低、职责不匹配、效果评价难等问题和现象。如何在督办工作越来越多、任务要求越来越高的情况下规范流程、简化操作、增强手段,减少此项工作的复杂度、提高工作效率效果,利用信息化手段显然是一种必然选择。
任务督办管理系统建设要能够帮助简化任务立项发布、办理、督办、反馈、核查考评和办结的过程管理,提升执行效率效果,改善工作的执行过程控制,加强跟踪反馈深化协作沟通。同时能够向管理层提供事项执行情况跟踪监控;向任务执行者提供便捷的沟通反馈的平台。运用信息化手段固化任务督办管理的管控要求,解决人工催督办工作难题,提升工作效率,保证工作质量,进而提升执行力。督办任务可逐级分解,对子任务的管理权可逐级下放;精细化的任务日程、工作记录、工作日、周、月报机制;对每个任务进行办理回顾和评价和完成情况统计。
三、技术选型
根据系统设计需要,采用C#语言,实现系统分层的开发,选用了B/S模式体系结构设计的方案,通过ASP.NET技术实现系统功能,采用Microsoft SQL Server 2005数据库进行后台数据库管理,对任务督办信息处理进行技术方面设计。
四、系统设计方案及实现
任务督办管理系统主要由任务发起、任务承办、任务办理、任务复核、任务办结及统计查询等模块组成,实现对任务事项的逐级分解下达、任务承办、任务办理、报告反馈、核查考评、查询统计等具体功能。实现对督办事项进行“红、黄、绿”灯预警监控,从而简化工作流程提升工作效率。通过采用任务流程控制,结合企业管理现状和需要,将现代管理思想和信息技术进行有机集成,以沟通、协调、控制为原则,建立起督办有力、落实及时、考核明确的任务督办体系,从而提高督办事项的管理执行效率,加强沟通与协作,减少工作纰漏。
系统功能架构图如下:
图1 系统功能架构
系统用户角色分为任务发起人、任务负责人、任务承办人以及任务复核人。任务发起人发布任务,将任务导入系统,对发起的任务进行跟踪监督及办结。任务负责人对负责的任务进行跟踪监督。负责人接收任务后可承办任务或将任务交办,每项任务可以交办给多个承办人。任务承办人接收到任务后,进行确认接收办理,在系统中记录任务进展情况、完成情况,提交至复核人进行审核。任务复核人对任务的工作完成情况进行评价。
(一)工作任务发起及确认分派
任务发起人将各种需要进行督办的工作事项导入系统,系统会自动将任务下发至负责人进行确认分派。在任务分解下达过程中为保护相应事项的信息安全,系统能够对督办事项的查看权限进行统一的控制。
(二)任务办理及反馈
承办人确认督办事项后,在承办人的界面显示该办理的督办任务。承办人在系统填报工作进展情况。涉及多个协办人的事项,由承办人负责沟通、督促,并在系统统一填报协办人工作进展情况。
当有新的承办任务时,系统将通过企业内部邮件向承办人发出提醒,交办人可以实时查看承办人是否对承办事项进行相应的响应。承办人可在系统待办事项中查看,操作简便。承办人可通过系统直接提交督办交办事项的阶段及最终完成标示交付物、执行进度情况等信息。通过任务执行情况反馈功能大大简化反馈繁琐度,规范了督办事项的执行跟踪和监控,提高了任务管理的精细化程度,保障了各项任务有效的执行。
在办理、监控环节,系统增设了“红、黄、绿”灯预警监控功能,逾期未办理的事项显示红灯,即将逾期的事项显示黄灯,已按期办理的事项则显绿灯。
(三)任务复核及办结
复核人可在系统中查询督办事项填报情况,可按照承办人、办复期限、完成情况等信息查询督办事项。复核人对办理结果进行审核认可,按照工作量和完成质量维度进行评价。办理结果审核通过后,由发起人在系统中办结督办事项。对逾期未完成的任务,可由发起人调整办复时限,转入下一阶段进行督办。
(四)任务办理情况查询统计
任务督办系统能够提供目前及历史督办事项的办理情况查询统计。同时,系统能提供自定义的查询、导出功能,方便用户使用。
五、应用价值
通过任务督办管理系统的建设,对督办事项的管理进行规范,优化管理流程、健全运行机制、强化结果应用,推动各项工作的规范开展。任务督办管理系统的使用,确保了被督办的工作能及时反馈和通报,推动了事事有落实有反馈,各项工作的执行质量和效率得到提高,形成了良好的工作机制,营造了“求创新、重实效、抓落实”的工作氛围。通过将被督办事项的统计结果应用于绩效考核,强化了工作任务的执行效率和效果。
六、结束语
任务督办管理系统实现了督办工作的规范化、标准化、程序化,保证了各项工作任务的具体落实。该系统运用信息化手段实现工作任务的督办管理,实现工作任务闭环管控的信息化管理,也是企业管理创新的具体体现。
参考文献:
[1] 李丹, 赵占坤, 丁宏伟, 等. SQL Server2005数据库管理与开发实用教程[M]. 北京:机械工业出版社, 2010.
[2] 郎登何. ASP.NET(C#2008)项目开发案例教程[M]. 北京:机械工业出版社, 2010.
[3] 曹晖.基于.NET的B/S三层结构物流管理系统[J]. 湘南学院学报, 2010年02期.
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通信系统电源温度监控系统 篇12
目前,通信系统大多由不间断电池供电,大型通信系统还有专门的电池室,配有一主一备2套电源系统,由多个固体电池串并联组成,电池温度过高会影响其工作效率和寿命,因此对电池温度进行实时监控具有一定的实际意义。
1 电源温度监控的任务与监控系统组成
1.1 温度监控的主要任务
本系统可对最多8组通信电池温度、1路机房环境(温度、湿度)、2路直流电压及2路220V交流电压进行测量;可设定温度门限值,当温度超过设定门限值后可自动报警;可根据实际情况启动空调或风扇来调节温度;可与上位机进行通信,将各项参数传送到上位机,数据传输距离大于200m。
1.2 温度监控系统的组成
温度监控系统由PLC(欧姆龙C200H)、按键、LED显示、电机与报警装置及传感器等外围电路组成,如图1所示。C200H为模块化、总线式结构,以CPU单元为核心,单元模块均通过总线SYSBUS与CPU单元相连接。
(1)ID001:输入按键数据,设定温度上下限。设置了复位键、温度上限设定值加1键、温度下限设定值加1键3个按键。
(2)OD211:输出采集数据到LED显示器。设置了4位LED,其中最高位显示数据标志。OD211直接输出1位BCD码及4个位选通控制信号到7段LED锁存、译码、驱动功能芯片,即可实现4位LED的动态扫描显示。
(3)OC221:输出空调、风扇电机及报警指示灯的控制信号。
(4)TS001:输入温度传感器的信号,相当于变送器和A/D转换器,内部有光电隔离电路,可有效隔离干扰信号。TS001可将传感器输出信号转换为相应的温度数据(4位BCD码)送给PLC,由于1个TS001单元最多可有4路输入,因此本系统采用2个TS001单元实现8组通信电池温度数据的采集;还可接不同类型的热电偶,并根据要求选择不同的量程范围,其精度为±(满量程×1%+1)℃。另外,TS001单元提供了冷端补偿电阻,输入热电偶只需用补偿导线连接到TS001的相应输入端即可,使用和连线相当方便。
(5)AD002:输入JWS温湿度变送器的信号及整流、分压得到的交直流电压信号。它可将输入的模拟量信号转换为相应的4位BCD码送给PLC,实现环境数据、电压数据的采集。AD002内部也有光电隔离电路。
(6)LK202:连接PLC与上位计算机。它提供RS-422接口,可将PLC链入Host Link网作为其通信节点之一,并将采集到的各项参数及系统工作状态数据实时传送到上位机,实现分布式远程监控。
2 系统软件
由于使用了多个特殊单元,温度监控系统控制任务较多、程序较长,因此可结合具体任务分段编制子程序,再由主程序根据系统工作流程将子程序(各功能段)排列组合在一起,使系统通过执行程序完成既定任务。主程序框图如图2所示。
2.1 数据采集子程序
数据采集子程序的功能是配合TS001、AD002单元依次将8路电池温度信号、1路环境信号(机房温度、湿度)、2路直流电压信号及2路交流电压信号输入到PLC的DM预定通道存储。
使用TS001单元前需先进行开关设置,并进行I/O表登记。开关设置为:选择4路输入、J型热电偶;量程范围由PLC程序设定,即由PLC程序向指令单元写入温度范围代码,代码为11,温度范围为0~200℃;单元号设定为0、1(IR100~105、IR110~115)。
2个TS001单元将转换结果存放于IR区的101~104、111~114通道中以便PLC读取。在105及115通道中设有存储器错误标志位及各路输入断线标志位,读取数据时应先判断相应标志位状态。为此,在DM区0000通道设置了9个出错记忆位,当判断出错时,置位相应记忆位,不读相应数据,否则将数据读到DM区相应通道。
使用AD002单元前也需先进行开关设置,并进行I/O表登记。开关设置为:单元号设定为2(IR120~129);通过编程选择6路电压输入,输入量程范围均为0~10V。AD002单元将转换结果存放于IR区的121~128通道中以便PLC读取。在IR区的129通道中设有各路输入断线标志位,读取数据时也和TS001单元一样,应先判断相应标志位状态。
2.2 数据显示子程序
数据显示子程序的功能是依次将DM区相应通道中的采集数据送显示器,每个数据显示20s。显示数据前先判断出错记忆位状态,无错误正常显示,否则显示出错代码。
2.3 温度设定值输入子程序
温度设定值输入子程序的功能是完成温度上下限数据的设置,温度门限值设定只使用了2个键。当温度上限设定值加1键按下时,存放温度上限设定值的DM区相应通道数据加1,并在显示器上显示,直到该键释放;当加1到最大值时,该通道清零。温度下限设定过程与此相似。
2.4 门限比较、控制信号输出子程序
门限比较、控制信号输出子程序的功能是依次将8路温度值与设定值进行比较,最后根据比较结果输出控制信号来启停空调、风扇及控制报警装置。比较之前先判断出错记忆位状态,无错误比较,反之不比较。
2.5 通信子程序
通信子程序的功能是与上位机通信,将采集到的各项参数及系统工作状态数据实时传送到上位机。LK202是Host Link单元,并且提供RS-422通信口,因此通过Host Link单元及RS-422通信口互连而成的是1:N Host Link网络,即1个上位机(PC)与多个下位机(PLC)组成的网络,使用Host Link通信协议和轮询方式。PLC的Host Link单元中已有通信程序,故响应帧是在PLC的Host Link单元中自动生成,通信前只需将数据设置好即可。PLC也可使用TXD指令主动向上位机发起通信,TXD指令可以按要求的数据帧格式将数据发送给上位机。
3 结束语
电源温度监控系统组成简单,抗干扰能力强,控制功能完善,具有的通信功能易于联网实现远程监控,适应性强。采用PLC对电源温度进行实时监控,可有效防止电池工作温度过高,提高其工作效率,延长使用寿命,这对通信系统的可靠稳定运行起着重要作用。
摘要:介绍基于PLC的电源温度监控系统的主要技术功能和软硬件实现方法。实践证明,这种温度监控系统结构简单、抗干扰能力强,能远程监控通信系统电源温度。
关键词:通信电源,温度监控,远程,PLC
参考文献
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