城市动态模型

2024-09-24

城市动态模型(共11篇)

城市动态模型 篇1

一、引言

城市基础设施用地配置是对有限的土地资源进行科学分配, 使其产生最大化效益[1]。如何配置城市基础设施用地, 成为目前亟待解决的问题。

城市基础设施用地能产生一定的收益, 而基础设施用地收益受各种因素的影响, 从而对政府社会管理收益的贡献存在差异。因此, 政府社会管理收益的总和并不等于各项基础设施收益之和[2]。我们利用城市基础设施权重和对政府社会管理收益的贡献率两个因素建立基于动态规划的土地配置模型。

二、基于动态规划的城市基础设施用地配置模型

2.1基于Weber-Fechner定律的指标权重的确定。需要配置土地的城市基础设施有多个, 但它们的重要性不同, 我们以所有的基础设施为评价指标, 结合Weber-Fechner定律赋予评价指标相应的权重[3]。权重的大小表示每个基础设施的重要程度。

指标权重的主观确定, 一般采用德尔菲法, 结合不同专家的经验和反复论证得到。专家的判断是在实践中经过反复征询和反馈才形成的, 具有一定科学性和实用性, 在一定程度上能体现指标的影响力。我们运用Weber-Fechner定律确定指标权重, 通过实验的方法把主观的感觉量转化为客观的实际刺激量, 并以这种客观刺激量为基础赋予相应的指标权重, 相比其它主观赋权法更为真实可行。

Weber-Fechner定律[4]指出:

式中, S表示主观感觉量;R表示客观刺激量;k为Weber常数。若换做一般形式可变换为:

利用Weber-Fechner定律计算指标权重的具体过程如下:

将⑷式归一化处理, 得到第p位专家的权重向量为

运用加权平均模型得到P位专家的组合权重向量

2.2城市基础设施优先度的确定。我们定义基础设施得到土地供应后获取的收益函数为

式中, x为需要配置基础设施的土地数量;b为相关系数, 实际应用中可以结合土地利用的统计数据来确定。基础设施所实现的收益能给政府管理带来一定的效益, 我们称该效益为基础设施对政府管理的贡献函数, 函数为

对于等量的土地, 基础设施对政府社会管理的贡献量即是该基础设施的优先度[7]。

决策变量ix是指将数量为ix的土地配置给第i个基础设施;

状态变量si是指配置给第i个基础设施至第n个基础设施的土地总量;

为突出各基础设施资源配置时的优先度, 现以基础设施权重为配置系数融入动态规划中, 得到动态规划的递推关系式为:

三、实例分析

此问题属于城市基础设施用地的优化配置, 依据上述方法, 通过专家意见综合判断, 得到4项基础设施的权重向量为W= (0.23, 0.29, 0.35, 0.13) 。又知各基础设施的收益函数及贡献函数, 将其带入⑼式, 利用lingo软件求得各基础设施的土地分配量为

即配置给4项基础设施的土地量分别为128亩、208亩、400亩和64亩。

四、结束语

针对这类因土地资源紧缺, 需根据优先度对城市基础设施配置土地的问题, 本文利用Weber-Fechner定律赋予城市基础设施相应的权重, 并结合指标权重, 采用动态规划的方法构建土地优化配置模型。以实例验证了模型的合理性和有效性, 由于该模型只针对一个政府, 关于多个政府共用的城市基础设施用地配置问题, 今后将进一步探讨研究。

参考文献

[1]徐洁.土地资源空间优化配置研究[D].南京:南京农业大学, 2006.

[2]赵涛, 郑新奇, 邓祥征.城市土地利用优化配置分析应用[J].地球信息科学, 2004, 6 (2) :53-57.

[3]戴锋, 孙克伟.现代管理工程[M].北京:科学出版社, 2003.

[4]赫葆源.实验心理学[M].北京:北京大学出版社, 1983.

[5]徐泽水, 达庆利.多属性决策的组合赋权方法研究[J].中国管理科学, 2002, 10 (2) :84-87.

[6]郭亚军.综合评价理论、方法及应用[M].北京:科学出版社杨, 2003.

[7]王中兴, 牟琼, 李桥兴.多属性决策的组合赋权法[J].应用数学与计算数学学报, 2003, 17 (2) :55-62.

城市动态模型 篇2

3.1动态模型的约束条件

本模型服从先进先出规则,设一辆在ti时段进入路段a。路段a上的行驶时间近似认为ta(ea(ti))(因为行驶时间ta(q)是随q的变化而变化,若ti时段很小,则可以认为a上的交通量ea(ti)为不变的)[5],则在ti+ta(ea(ti))时刻离开a路段。为简便起见,若取每个小时为单位时间(或相等时间),则

这里假设第ti时段的交通流量a在本时段内不流出,即

说明ti时段a路段上的流出量必为前面某时段ti的流入量。

在ti时段末,路段a上的交通流量不仅与前一时段的交通量有关,还与本时段的流出量有关,应为

即ti时段a路段上现有交通量等于前一段交通量加上该时段交通分配量减去该时段交通流出量,设ea(0)=0。

考虑任一O-D对r-d,在起点r,ti时段的交通分配量,应为该节点的生成量与其它节点经过该节点流向s的交通量之和,即

3.2 动态模型的目标函数

为简便起见将所考虑的时段(0,T)分为m个相等的时期t1,t2,t3,……tm,因为每个时段相等,可将小时段记为1,2,……,m,则第i个时段的.均衡模型为

3.3 模型的求解方法

Frank-Wolfe算法用线性回归逐步逼近非线性规划的方法来求解UE模型,该方法是迭代算法[6]。此方法的前提条件是模型的约束条件必须都是线性的。均衡分配法的步骤可归纳如下:

Step0:初始化。

按照织 tao=ta(0),va 实行一次0-1分配,得到{xa1},令n=1

Stepl:更新时间

tan=ta(xan).va

Step2:找方向。

按照{tan}实行一次0-1分配得到一组辅助变流{yan}:

Step3:确定步长

求下式∑a(yan-xan)ta(xan+λ(yan-xan))=0;

0QλQ1

Step4: 移动。

Xan1=Xan+λa(yan-xan),Va.

Step5 :收敛检验。如果{Xan1}已满足规定的收敛准则,停止计算。

{Xn+1}即为解,否则令n=n+1. 返回Stepl 1.

3.4 模型的求解步骤

为了求解本模型,关键就是求解规划问题,与UE问题没有本质区别,也是用求解非线性规划的方法即可解决。求解本模型步骤如下:

步骤0 首先将所考虑的大段[0,T]分为m个相同的单位时段1,2,…M。已知每个小段的O-D:q~(t1),V k, r, sea(0)=0:

步骤1 利用一种非线性规划的方法(F-W算法)求解规划问题(p1)“

步骤2 若求出了(p1)的最优解,由上式就可算出ea(t1-1)及oa(t1);

步骤3 按非线性规划方法(F-W算法)来求解规划问题(p1)直至(pm)为止;

显然,若能寻找一种有效的方法来求解非线性规划问题(p1)(i=1,2,....,m),则本模型就有有效的求解方法,这属于非线性规划问题求解方法的研究。

4 结论

本文动态模型考虑了路段上的原有交通量,对实时的路段交通量配流进行了优化,路网得到了较充分的利用,比静态的交通量分配的路径诱导结果优势明显。

参考文献:

[1]杨兆升.城市交通流诱导系统理论与模型[M].北京:人民交通出版社,2000.

[2]黄海军.城市交通网络平衡分析理论与实践[M].北京:人民交通出版社,1994.

[3]陆化普,史其信,殷亚峰.动态交通分配模型理论的回顾与展望[J].公路交通科技,1996,13(1):78-81

[4]杨清华,贺国光.对动态交通分配的反思[J].系统工程,2000,97(1):49-52.

[5]袁振洲,李巍屹,刘海东.动态交通分配理论与方法研究简介[J].综合运输,2008(9):23-25.

带电粒子“滚钱币”的动态圆模型 篇3

“滚钱币”动态圆模型:如图1所示,一束带负电的粒子(不计重力)以初速度[v]垂直进入匀强磁场,若初速度[v]大小相同,方向不同,则所有粒子运动的轨道半径相同,但不同粒子的圆心位置不同. 其共同规律是:所有粒子的圆心都在以入射点为圆心,以轨道半径为半径的圆上,从而可以找出动态圆的圆心轨迹. 使用时应注意各圆的绕向.

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图1

拓展一 在矩形磁场中考查“滚钱币”模型

例1 如图2所示,在[0≤x≤b]、[0≤y≤a]的长方形区域中有一磁感应强度大小为[B]的匀强磁场,磁场的方向垂直于[xOy]平面向外. [O]处有一个粒子源,在某时刻发射大量质量为[m]、电荷量为[q]的带正电粒子,它们的速度大小相同,速度方向均在[xOy]平面内的第一象限内. 己知粒子在磁场中做圆周运动的周期为[T],最先从磁场上边界中飞出的粒子经历的时间为[T12],最后从磁场中飞出的粒子经历的时间为[T4]. 不计粒子的重力及粒子间的相互作用,则( )

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图2

A.粒子射入磁场的速度大小[v=2qBam]

B.粒子圆周运动的半径[r=2a]

C.长方形区域的边长满足关系[ba=3+1]

D.长方形区域的边长满足关系[ba=2]

解析 设粒子的速度大小为[v],粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由磁场对粒子的洛伦兹力提供,则[qvB=mv2r],解得[v=qBrm]

粒子在匀强磁场中的运动时间为[t=sv]

由于各个粒子的电量、质量和粒子的速度的大小都相同,所以各个粒子在磁场中的轨道半径的大小为定值,粒子在磁场中所对应的轨迹的弧长越长,运动时间越长;粒子在磁场中所对应的轨迹的弧长越短,运动时间越短.

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图3

假设匀强磁场充满整个空间,如图3所示画出粒子在磁场中的轨迹,由图4可知,沿着[y]轴正方向的粒子最先从磁场上边界中飞出,设该粒子在磁场中的轨迹所对的圆心角为[θ1],由题意得[θ1360°T=T12],解得[θ1=300].

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图4

由几何关系,可得[rsin300=a]

可解得[r=2a]、[v=2qBam],选项A、B正确;

如图5所示,当粒子的运动轨迹和磁场的上边界相切时,粒子在磁场中运动轨迹所对应的弧长最长,运动时间最长. 设该种情况下粒子的轨迹所对应的圆心角为[θ2],则[θ2360°T=T4],解得[θ2=900]. 设[∠MO2O=θ3]、[∠MO2d=θ4],则[θ3+θ4=900]. 由几何关系,有[rcosθ3=r-a]

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图5

即[2acosθ3=2a-a=a],则[θ3=600]、[θ4=300]

由几何关系进一步可得[b=rsinθ3+rsinθ4]

即[b=2asin600+2asin300=3a+a]

所以长方形区域的边长满足关系[ba=3+1],选项C正确,D错误. 综合上面分析,本题答案选ABC.

拓展二 在圆形磁场中考查“滚钱币”模型

nlc202309041929

例2 如图6所示,半径为[r]的圆形区域内有垂直纸面向里的匀强磁场,磁感应强度大小为[B],磁场边界上[A]点一粒子源,源源不断地向磁场发射各种方向(均平行于纸面)且速度大小相等的带正电的粒子(重力不计),已知粒子的比荷为[k],速度大小为[2kBr]. 则粒子在磁场中运动的最长时间为( )

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图6

A. [πkB] B. [π2kB] C. [π3kB] D. [π4kB]

解析 带电粒子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由粒子受到的洛伦兹力提供,有[qBv0=mv20R]

解得[R=mv0qB=2r]

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图7 图8

假设匀强磁场充满整个空间,如图7所示画出粒子的运动轨迹,由[t=sv0],可得粒子的轨迹在匀强磁场中的部分对应的弧越长,运动时间越长;粒子的轨迹在匀强磁场中的部分对应的弧越短,运动时间越短,如图8所示,当粒子的轨迹经过[A]点、[C]点([AC]是磁场区域圆的直径)粒子在磁场中运动的时间最长.

设此时粒子在磁场中的轨迹对应的圆心角为[θ],则[2Rsinθ2=AC],有[4rsinθ2=2r]

进一步可得[θ=600],则粒子在磁场中运动的最长时间为

[tmax=6003600T=16×2πmqB=][π3kB],答案C正确.

拓展三 在角边界磁场中考查“滚钱币”模型

例3 如图9所示,成[300]角的[OA]、[OB]间有一垂直纸面向里的匀强磁场,[OA]边界上的[S]点有一电子源,在纸面内向各个方向均匀发射速率相同的电子,电子在磁场中运动的半径为[r],周期为[T]. 已知从[OB]边界射出的电子在磁场中运动的最短时间为[T6],则( )

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图9

A.沿某一方向发射的电子,可能从[O]点射出

B.沿某一方向发射的电子,可能沿垂直于[OB]的方向射出

C.从[OA]边界射出的电子在磁场中运动的最长时间为[T3]

D.从[OB]边界射出的电子在磁场中运动的最长时间为[T4]

解析 电子在匀强磁场中做匀速圆周运动的向心力由电子受到的洛伦兹力提供,有[qBv0=mv20r]

解得[r=mv0qB]

假设匀强磁场充满整个空间,如图10所示画出电子的运动轨迹,沿某一方向发射的电子,不可能从[O]点射出,选项A错误;

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图10

由[t=sv0]可得:电子的轨迹在匀强磁场中的部分对应的弧越长,运动时间越长;电子的轨迹在匀强磁场中的部分对应的弧越短,运动时间越短,所以当电子的轨迹经过[OB]边界上的[C]时对应的从[OB]边界射出的电子在磁场中的时间最短,此时[SC]垂直于[OB]([SC]的长度是[S]点到[OB]边界的最短距离,是粒子在磁场中的轨迹对应的最短的弦),由几何关系可得,[SC=SOsin300=12SO],设此时粒子在磁场中的轨迹对应的圆心角为[θ],则[2rsinθ2=SC].

由于已知从[OB]边界射出的电子在磁场中运动的最短时间为[T6],则[T6=θ2πT],解得[θ=π3],可得[SC=r]、[SO=2r].

如图11所示,当电子的运动轨迹和[OB]边界相切于[D]时,从[OA]边界射出的电子在磁场中运动的时间最长,设此时电子的轨迹圆对应的圆心为[O1],则[O1D]垂直于[OB]且[O1D=r],又由于[SC]垂直于[OB]且[SC=r],即[O1D]和[SC]平行且相等,所以四边形[O1DCS]是矩形,可得[∠O1SO=300],连接[O1G],则[O1G=r]

三角形[O1SO]为等腰三角形,[∠SO1O=1200],此种情况下电子在磁场中运动的时间为[t=12003600T=13T],选项C正确;如图12所示当电子的轨迹的圆心为[C]点时,电子沿垂直于[OB]的方向射出,选项B正确;

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图11 图12

如图12所示,当沿着[SA]方向射出的粒子从[OB]边界上[E]点射出时,电子在磁场中运动的时间最长.

从[S]作[OA]的垂线[SM]交[OB]于[M]点,由几何关系可得[SM=OStan30°=233r>r],则此种情况下轨迹的圆心[O2]在[SM]上,且在[M]点的左侧,由几何关系可得

[∠SME=120°],[∠SO2E=θ1>120°]

从[OA]边界射出的电子在磁场中运动的最长时间为[t1=θ1360°>T3],选项D错误. 综合上面分析,本题答案选BC.

城市动态模型 篇4

在新型城镇化战略背景下,城市存量土地再开发已经成为全国各地面临的新常态问题。相比于外延扩展的增量城市开发,城市存量用地再开发包含着更多复杂的问题:全国各地出现了不少城市建成区已经沦为“旧区”。城市建设用地愈发紧张,城市存量土地的再开发成为地方政府突破城市发展瓶颈的有效途径之一。多元化主体利益角逐导致冲突强烈。这些当下的实际问题引起了学术界的高度关注。

目前,相关焦点主要集中于城市存量土地规划与调控的实践研究,如何子张(1)、冯长春(2)、王磊(3)、岳隽(4)、吴智刚(5)等分别论述了厦门、北京市、佛山等地城市存量土地开发的配套政策,探讨了存量型规划的建设用地再开发综合评定体系和空间管制体系,认为“大力挖掘存量土地利用潜力,提高存量土地利用效率,可以有效缓解土地资源日益短缺的压力。”此外,也有少量学者结合经济学的相关理论,对城市存量土地再开发的路径进行了深入的探讨和论证,如王春兰(6)、赵艳丽(7)、林文(8)分别对上海、广州、福州城市土地再开发过程中的博弈主体的行为特征、博弈方式等进行了分析,提出了城市土地再开发所引发的冲突明确指向物质利益的现实性冲突解释了改造过程中各利益主体公共选择行为及其动机和结构。上述研究总体而言有两个特征,一是定性分析偏多,定量分析偏不足;二是结论分析缺少过程模拟支撑,开发模式判定结论较为模糊。本文基于动态博弈模型,通过过程模拟,建构存量城市土地开发基准模型,并就其交易成本、模式判定进行分析,以优化不同条件下的开发类型及成立条件,并就南京市部分土地开发案例进行了实证分析。

二、存量土地开发的基准数理模型

在城市存量土地开发模型过程中,存量土地使用权人与存量土地所在地方政府进行博弈,上述两者为模型两个主体。在静态模型条件下,房地产价格外生给定,土地储备中心完全代表地方政府,不存在委托代理问题,且仅仅考虑土地一级市场的开发决策。

按照土地开发类型分类,从经济学角度对地方政府与原土地使用权人的参与决策进行分析,进而分析不同情形下存量土地开发的效率,涉及参数与变量见表1。

假设地方政府规划对某一地块实施经营性开发,其再开发之前的土地单位价格为A0,实施存量开发后,该地块的单位地价的出让底价为A1,该地块的单位地价的市场价格A2,A2-A1表示的是该地块市场交易的溢价成分。

(一)土地收储模式

原土地所有权人损失原有的单位土地价值A0,获得地方政府支付的原状补偿款A0和拆迁奖励与补助费C1,两者的价值之和为A0+C1,原土地使用权人的净收益为拆迁奖励与补助费C1。地方政府委托土地储备中心市场收储、开发以及“招拍挂”,获得单位土地市场价格A2,开发成本分为四个部分,原状补偿款A0,拆迁奖励与补助费C1,拆迁管理费和服务费C2,改变土地用途的“六通一平”成本C3,于是地方政府的净收益为A2-A0-C1-C2-C3。在房地产市场繁荣的条件下,可能还存在条件:A2-A1-C1-C2-C3>0。

如果地方政府允许原土地使用权人自主开发,那么原土地使用权人在自主开发过程中,也需要支出单位面积对应的“六通一平”成本C3,从而将原有的土地单位价格A0变为A1,然后原土地使用权人将开发后的土地在市场上转让获得单位市场价格A2。地方政府对原土地使用权人开发的出让低价收益A1-A0按照一定比例η征收补缴的出让金。为了鼓励自行开发,地方政府在制度设计中有可能并不全额征收补缴的土地出让金,于是0≤η≤1。土地出让的市场价格与出让底价之差,即开发后土地的单位溢价A2-A1,为原土地使用权人所有。

(二)自主开发模式

由原土地所有权人自主开发并上市,并补交一部分土地出让金给地方。原土地使用权人的收益包含原土地资产价值A0、一部分土地资产增值(1-η)(A1-A0)和全部的土地出让市场溢价A2-A1。因此,原土地使用权人自主开发的全部收益为A0+(1-η)(A1-A0)+(A2-A1)。原土地使用权人自主开发的成本为“六通一平”成本C3和原持有资产的价值A0。于是,原土地使用权人单位土地的净收益为(1-η)(A1-A0)+(A2-A1)-C3,地方政府单位土地的净收益为η(A1-A0)。

三、基准模型决策边际分析

(一)原土地使用权人净收益

当该地块为经营性用地时,在自行开发模式下,原土地使用权人开发的净收益(1-η)(A1-A0)+(A2-A1)-C3大于零,并且相对于土地收储模式而言,原土地使用权人的净收益的增量(1-η)(A1-A0)+(A2-A1)-C1-C3也大于零,那么原土地使用权人就有激励使用自行开发模式对该地块进行开发。

(二)地方政府净收益

在原土地使用权人自行开发模式下,地方政府的净收益为η(A1-A0),相比土地收储开发模式,地方政府的净收益的增量为η(A1-A0)-A2+(A0+C1+C2+C3)。这实际上意味着地方政府在鼓励原土地使用权人自行开发时,对于土地开发获得的部分增值收益进行了让渡。尽管如此,地方政府的净收益η(A1-A0)相比原土地使用权人不行动时候所获得的净收益0要大,如果地方政府的净收益的增量为η(A1-A0)-A2+(A0+C1+C2+C3)也大于零,那么地方政府就有很强的激励通过让渡部分收益的基础上还能使自身的净收益获得提高,这个条件就是η(A1-A0)-A2+(A0+C1+C2+C3)>0。

(三)模式选择

如果将A0、A1、C1、C2、C3看作是固定不变的外生变量,但是市场单位地价A2和原土地使用权人自行开发补缴的出让金比例η可变,将两个条件联立,讨论出让金比率与土地转让市场价格对于开发决策的影响。要使得原土地使用权人和地方政府按照自行开发模式开发成功,必须满足:

由η(A1-A0)-A2+(A0+C1+C2+C3)>0和0≤η≤1,我们得到:

进而得到:

从而有:A2<A1+C1+C2+C3

由:(1-η)(A1-A0)+(A2-A1)-C1-C3>0,我们得到:

因此,原土地使用权人和地方政府进行自行开发决策的稳定均衡条件是:

相反,如果A2>A1+C1+C2+C3,那就意味着地方政府采用收储的方式会获得更大的收益,而原土地使用权人采用自主开发模式获得的收益更高。两者的目标出现偏离,使得双方的决策均衡被打破。

如果地方政府提高自行开发上缴出让金比率,使那么原土地使用权人的净收益增量下降甚至为负,那么地方政府采用自主开发的方式会获得更大的收益,而原土地使用权人采用土地收储模式获得的收益更高。两者的目标出现偏离,使得双方的决策均衡被打破。

如果地方政府降低自行开发上缴出让金比率,使那么地方政府的净收益增量下降甚至为负,地方政府采用土地收储方式会获得更大的收益,而原土地使用权人采用自行开发模式获得的收益更高。两者的目标出现偏离,使双方的决策均衡出现偏离。因此可知:

1. 经营性用地开发中,在政府收取的自主开发出让金比例η保持不变条件下,若存量土地开发后的单位市价较高,土地增值A2-A0幅度大,地方政府更加倾向于执行土地收储模式进行开发。若存量土地开发后的单位市价较低,土地增值A2-A0幅度小,那么地方政府更加倾向于自行开发模式。

2. 经营性用地开发中,若存量土地开发后的单位土地市价A2确定不变,那么当政府收取的出让金比率时,原土地使用权人倾向于使用土地收储模式;当政府收取的出让金比率时,原土地使用权人倾向于自行开发模式。

3. 经营性用地开发中,在政府收取的自主开发出让金比例η,存量土地开发后的单位市价A2和存量土地原状价值A0、开发后出让底价A1不变条件下,收储模式下的拆迁奖励与补助C1越高,原土地使用权人自行开发的机会成本越高,就越有激励接受土地收储模式;自行开发模式下的“六通一平”的成本C3越高,原土地使用权人自行开发的会计成本越高,就越容易接受土地收储模式。

需要指出的是,采用土地收储政策支付的土地征地补偿远远低于该土地经开发后上市交易的市场价值,地方政府直接以较低的社会成本获取了原土地使用权人所使用的土地,其支付的交易成本来源于上市土地市场价值与征地补偿之间价值的差距,也就是图中双箭头的部分。采用自主开发模式之后,交易成本内部化,市场失灵的情况将会有所好转。

四、实证分析

(一)案例情况

根据以上建立的决策数理模型,选取南京市主城区内近期进行存量用地再开发的16个地块进行不同开发模式下的收益测算与开发模式的预测。所选取的16个再开发地块全部位于南京市主城区,其中鼓楼区5个案例地块,栖霞区4个案例地块,秦淮区和雨花台区各2个案例地块,白下区、建邺区、玄武区各1个案例地块。

在土地再开发方式的选择上,大部分地块选择了同时改变土地用途和提高容积率的再开发方式,只有2个案例地块提高了容积率而没有改变土地用途,有1个案例地块改变了土地用途而没有改变容积率(见表2)。

(二)模式预测

根据构建的数理模型,对16个案例地块在土地收储和自行开发模式下各方的净收益进行了计算,并根据各方的选择进行了理论条件开发与实际条件开发模式预测。

1. 理论条件开发模式。

结果显示在理论条件开发模式下开发方式的预测成功案例数为7个,预测成功率为43.75%。对预测不成功的案例进行具体分析,发现存在以下3种情况:

(1)理论条件开发模式预测:自行开发;实际开发模式:土地收储。在理论模式中,只要原土地使用权人与地方政府同时有激励采用自行开发模式,理论开发预测即为自行开发模式,而在实际开发中,地方政府与土地储备中心往往处于主导地位,只要土地储备中心有进行收储的意愿,该地块即以土地收储的模式进行开发。

单位:元/m2

(2)理论条件开发模式预测:开发不成功;实际开发模式:土地收储。在理论模式中,原土地使用权人如果无法与地方政府达成相同的开发意愿,则该地块无法成功开发。在实际开发中,为了使地块成功开发,只要土地储备中心有收储的意愿,该地块即以土地收储的模式进行开发,原土地使用权人的净收益减少。

(3)理论条件开发模式预测:开发不成功;实际开发模式:自行开发。在理论模式中,原土地使用权人如果无法与地方政府达成相同的开发意愿,则该地块无法成功开发。在实际开发中,土地储备中心若没有收储的意愿或者受其他因素的影响,地方政府为了促使地块成功开发,对自身的净收益进行了部分让渡,由原土地使用权人自行开发。

2. 实际条件开发模式。

在实际条件开发模式预测下,预测成功案例数为14个,预测成功率为87.5%。对预测不成功的F和G地块进行具体分析:在实际条件开发模式预测中,原土地使用权人与地方政府无法达成相同的开发意愿,土地储备中心也有收储的意愿,而在实际开发中,F与G地块的原土地使用权人为国有企业,在与地方政府的对话中拥有较高的话语权,地方政府及其下属的土地储备中心对其自身的净收益进行了让渡,由原土地使用权人自行开发(见表3)。

四、结论

经过基准模型过程模拟与实证,可知存量城市土地开发基准数理模型能够较为准确地对土地开发模式进行判定选择,其具体数理关系如下:

其一,土地出让市场价格对应的土地增值A2-A0越高,原土地使用权人越有激励采用自主开发模式开发,地方政府越有激励采用土地收储模式开发。

其二,土地出让市场价格A2给定条件下,地方政府收取的出让金比例η越高,原土地使用权人自主开发的机会成本越高,越倾向于土地收储模式。

其三,土地出让市场价格A2、地方政府收取的出让金比例给定的条件下,收储模式下的拆迁奖励与补助C1与自主开发的“六通一平”成本C3越高,原土地使用权人自主开发的机会成本越高,越倾向于土地收储模式。

其四,地方政府刚性计提的比例m对土地收储中心的决策具有重大影响。刚性计提比例越高,土地储备中心开发的会计成本越高,其净收益越低,越没有激励从事土地收储与开发。刚性计提比例过高,有可能使得收储模式下该地块不能成功实施。

其五,在地方政府委托土地储备中心收储开发模式下,如果原土地使用权人可以选择自行开发模式,地方政府要维持收储模式,必定会收取较高的土地出让金,土地出让金收取比例要求

注释

1何子张,李渊.建构基于空间利益调控的城市规划政策体系[J].城市规划,2008,(11):36-40.

2冯长春,程龙.大老城区存量土地集约利用潜力评价---以北京市东城区为例[J].城市发展研究,2010,17(7):85-92.

3王磊,陈昌勇,谭宇文.存量型规划的建设用地再开发综合评定与空间管制---以《佛山市城市总体规划(2011-2020)》为例[J].规划师,2015,31(8):60-65.

4岳隽.深圳市存量土地二次开发利用策略研究[J].科技创新导报,2009,(25):132-133.

5吴智刚,周素红.快速城市化地区城市土地开发模式比较分析[J].中国土地科学,2006,(1):27-33.

6王春兰,杨上广.大城市利益博弈的人口空间响应研究---以上海市为例[J].公共管理学报,2009,6(2):85-92.

7赵艳莉.公共选择理论视角下的广州市“三旧”改造解析[J].城市规划,2012,(6):61-65.

城市动态模型 篇5

关键词:施工企业 工程造价 动态集成管理 模型

造成施工企业工程造价管理系统滞后性的主要因素有两个:一是所采用的工程造价控制模型单纯考虑了造价这个目标,而忽略了进度和质量。众所周知,造价、进度和质量是项目管理的三大目标,三者之产是存在着相互影响、相互制约、相互促进的关系,对任何一个目标的控制必然会影响到其它目标的实施,因而,对造价的控制,应同时考虑进度和质量,即工程造价管理模型应是综合考虑这三个目标的一个集成管理模型;二是系统缺乏预测功能,不能利用现有的信息,对未来工程实施的情况作出估计和预测,从而采取有效的措施进行控制或纠偏。

1、施工企业工程造价动态集成管理原理

所谓施工企业工程造价动态集成管理就是对项目进行分解,建立项目动态集成管理系统模型,通过对网络计划的控制,实现造介、进度的集成控制。同时通过组织的分解,建立组织分解结构和责任分配矩阵,以落实施工企业工程造价管理的责任和措施分配。

应用工作分解结构(WBS)方法,对施工项目进行分解,建立施工企业工程造价动态集成管理模型;应用组织分解结构方法(OBS)方法,对施工管理组织进行分解,并落实人员职责,建立责任分配矩阵;通过对网络计划的建立、跟踪、调整,并利用赢得值原理实现对工程造价动态集成管理。

2、工程造价动态集成管理系统模型的建立

施工企业工程造价动态集成管理系统模型是通过WBS方法将项目分一系列相互有逻辑关系的工作序列,并对这些工作分别赋予相应的资源、成本等要素。该模型主要包括以下几个要素:为完成项目所应进行的一系列工序;工序之间的逻辑关系;工序的作业时间;完成工序所需的各种资源(主要是机械设备和劳动力);完成工序所需的成本(包括固定成本和资源成本)。当组成项目的各个工序都赋予了时间、资源和成本后,整个项目的集成控制模型也就建立起来了。

3、组织分解结构(OBS)和责任分配矩阵(RAM)

在进行施工项目工作分解的同时,施工企业还必须建立相应的组织分解结构OBS。组织分解结构与工作分解结构相对应,由施工企业各专业科室组成,显示的是各专业科室之间的责任关系,将OBS与WBS结合起来,就可以建立项目的责任分配矩阵。图中纵向是WBS,横向是OBS,WBS中的每项工作都一一对应落实到每个专业组,使每项工作的安排既不遗漏也不重复。矩阵图中的交叉点,就是项目管理和科室管理相统一的管理控制点。也就是说,在这一点上所包含的工作任务,既是项目管理要完成的目标,也是专业部室管理要完成的目标。

4、工程造價动态集成管理的应用

BCWS是指项目实施过程中项目计划要求完成的工作量所需的预算费用。BCWS主要是反映进度计划应当完成的工作量,而不是反映按计划应消耗的费用。

计算公式为:BCWS=计划工作量×预算定额。(1)

已完工作量的预算成本(Budgeted Cost of the Work Performed-BCWP)。BCWP是指项目实施过程中按某阶段实际完成工作量及预算定额计算出来的费用,这个值实际上就是采用单价合同时承包商与业主进行结算的价值,故把这个指标叫做赢得值。

计算公式为:BCWS=已完工作量×预算定额。 (2)

已完工作量的实际成本。ACWP是指项目实施过程中某阶段实际完成的工作量所消耗的费用。ACWP主要是反映项目执行的实际消耗指标。

这三个指标各自包含了造价和进度的信息,利用它们,就可以实现成本和进度的集成。

应用赢得值理论进行工程造价动态集成管理的基本步骤如下:

首先建立比较基准。比较基准的建立主要通过初始网络计划的建立,对各工序赋予资源和成本,对网络计划进行调整和优化,确定工期、时间参数以及资源和成本的分配计划。将这些数据作为与实际完成情况进行对比的基础。

其次建立跟踪报告制度。在建立比较基准以后,就可以进行项目的跟踪控制,其主要方法就是将实际数据与比较标准进行比较,以此来判断项目实际完成情况。而建立跟踪报告制度的目的就是能够使施工企业系统全面地收集项目实施过程中的各种数据,数据采集、传递主要载体就是报表。

对现状的评估主要是通过对监测点实际数据与比较基准的对比,来反映实际完成情况与计划的差异。这种差异有两种表达方式:价值形和比率形。

价值形的指标主要有成本差异和进度差异两种。其计算公式如下:

项目进度差异SV(Schedule Variance)

SV=BCWP-BCWS(3)

当SV<0时,说明进度拖后,反之说明进度提前

项目成本差异CV (Cost Variance)

CV=BCWP-ACWP(4)

当CV<0时,说明成本超支,反之说明成本节约。

比率形的指标有三个,其计算公式如下:

实际成本效率CPIe=BCWP/ACWP(5)

实际进度效率SPIe=BCWP/BCWS(6)

实际成本指数CPIp=ACWP/BCWP(7)

对未来发展情况的预测主要是根据承包商现有生产率和预算完成情况,预测竣工时成本和进度的情况。目前常用的有四种方法,分列如下:

用CPIe估计竣工成本

EAC=BAC/CPIe(8)

其中EAC表示竣工成本估算,即估计竣工时的实际金额;

BAC表示竣工成本预算,即计划竣工时的预算金额。

用未完工工作指数TCPI估计竣工成本

TCPI=未完工作量/剩余金额=(BAC-BCWP)/(BAC-ACWP)(9)

其中TCPI表示未完工工作指数。

该指数表示如果该工程在竣工时不超预算,承包商必须以TCPI的效率进行工作。

数字法估算EAC(最低价法)

EAC=BAC-BCWP+ACWP(10)

其实质是承认超支额,但要求今后要按原计划效率工作,估算值较低。

累计CPI×SPI估算EAC(最高价法)

EAC=(BAC-BCWP)/(CPIe×SPIe)+ACWP(11)

赢得值的三个基本参数均是时间的函数,为此可以绘制出三条曲线,将三条曲线绘制在同一张坐标图上,就可以进行各种偏差的分析和预测了。

ERP动态领域模型 篇6

企业资源计划(ERP:Enterprise Resource Planning)系统集信息技术与先进的管理思想于一身,实现了对企业的采购,生产,销售,分析,决策的全面管理,已经成为当前信息化企业管理的基础。以ERP软件系统为基础,企业能够及时准确的收集数据,分析经营状况、财务状况,提高管理的效率。

随着企业管理理念的变化,当前ERP软件系统不仅要实现对企业供应链资源的全面管理,还要完成上下游企业协同工作的管理,为了实现这些功能,现在的ERP软件系统的规模一般比较庞大,例如金蝶K/3 Wise 12.0标准版有八万个以上的页面组成。此外,ERP软件系统还有大量的复杂的业务逻辑需要处理。

传统的软件开发流程是先根据需求确定各个模块的功能,然后分别对每个界面上的所有元素进行设计,最后对界面的逻辑功能进行编码实现。对每个界面,及界面上的每个元素都需要单独进行设计和编码。界面上任何功能的调整,都需要对整个代码进行重新编译和发布。系统的开发效率很低,发布成本很高。

ERP软件系统的大量页面需求与页面开发的低效率产生了矛盾。传统的开发模式已经不能满足现代大型ERP软件开发的需求。为了解决这个问题,金蝶公司将领域模型应用到ERP软件建模中,提出了ERP动态领域模型的概念。

2 领域模研究现状

领域模型是对领域内的概念类或现实世界中对象的可视化表示。它专注于分析问题领域本身,发掘重要的业务领域概念,并建立业务领域概念之间的关系[1]。

在进行领域建模时,一般先根据业务分析得到一个名词列表,然后对名词列表进一步抽象,确定业务对象实体及实体间的关系。业务对象实体要不仅反映目前的经营实体,还要给需求分析人员和系统功能提供了一定的扩展视野。接着,从业务实体集合中抽象业务模型,建立问题域的概念。最后,用使用UML提供的方法和图例进行领域模型设计、确定模型之间的关系[2,3]。

中国科学院计算技术研究所的王宇等[4]通过机器学习方法对信息抽取过程进行领域建模,实现了互联网信息挖掘的研究。

吉林大学的王晓燕等[5]使用领域模型捕获系统业务的静态需求,描述领域内业务对象之间的静态关系,建立一套软件开发框架。

华中科技大学的黄靖等[6]通过扩展FODA(Feature-Oriented Domain Analysis)方法,将实时特征作为实时应用需求空间的一阶实体来认识和组织实时应用系统领域模型。

可以发现这些研究是以静态领域模型为基础,以名词列表为最小分析对象,因此业务对象实体的粒度较大,模型的通用性不高。

3 ERP软件建模的现状

ERP系统作为一类重要的应用软件系统,具有自己的特点,主要有两个方面:

(1)系统规模大,目前市场上常见的ERP系统一般都有几百个页面。

(2)页面逻辑相似性强。经过比较可以发现,大部分ERP页面具有类似的功能,以数据的录入,修改,显示为主。

结合ERP系统的这两个方面的特点,国内外多个组织进行了系统建模的研究,希望能够提高ERP系统的开发效率和软件质量。

合肥工业大学的吴雷等[7]提出了一种基于元模型的业务建模方法。对WFMC工作流过程定义元模型进行改进,扩展出了一个从组织、功能、信息、资源和过程五个个侧面对ERP业务进行描述的领域元模型。

哈尔滨理工大学的高长元等[8]结合集成化企业建模和DEM的思想,设计了面向制造业ERP的企业建模框架,并对其中的视图维、生命周期维、通用层次维以及它们之间的关系进行了详细设计。

重庆工学院的王柯柯等[9]在分析UML建模特点的基础上,提出了使用统一建模语言UML对ERP系统建模。

这些ERP建模方法在其特定的环境下,部分解决了ERP软件建模的问题。但这些建模方法还是基于粗粒度的实体进行研究的,不能实现动态的构建和解析。

4 ERP动态领域建模

ERP系统规模庞大,除了要设计大量的页面外,还有复杂的工作流程,业务逻辑等需要处理。如果对每个功能模块分别进行设计、实现,必然造成开发效率低下,开发成本高的问题。

领域建模作为一种有效的应用建模方法,可以方便的将应用项目需求转化为计算机软件模型。但传统的领域建模研究对象的粒度较大,不能灵活适应动态变化的需求。

金蝶公司在分析ERP系统特点的基础上,进一步细化领域模型的对象实体,提出了ERP动态领域模型的概念,较好的解决了ERP软件开发中的一系列问题。

4.1 传统的领域模型

构建领域模型一般包括如下四个步骤:

(1)根据业务分析列出系统中的名词列表。

(2)对名词列表进行抽象,得到对象实体。

(3)从业务实体集合中抽象业务模型,建立问题域的概念。

(4)使用UML提供的方法和图例进行领域模型设计、确定模型之间的关系。

确定对象实体是整个领域建模的核心问题,对象实体的抽象层次决定了最终的领域模型。

针对ERP系统,使用传统的领域建模理论有如下两种选择对象实体的方法。

(1)选取ERP应用的对象作为对象实体,例如:原材料、供应商、应付款、中间件、产品、经销商、应收款等,使用这种领域模型能够很好的分析系统的各种需求。但是这种方法没有抓住不同业务模块(页面,工作流等)的共有特性,软件设计必然是以单个业务模块为单位。

(2)先使用第一种领域建模得到单个业务模块的概要设计,然后以此为基础,根据不同模块的特点,将相似的模块归类,以相似的模块作为领域模型的实体对象。

这种方法得到的领域模型的对象实体是模块级的,界面设计是以页面组为单位,相似的多个页面可以共用一个模型作为母板,比第一种方法有较大的改进。但是如果界面上的元素或操作发生变化,就必须重新设计界面模型,修改代码。不能实现界面在部署环境的按需动态构建。

4.2 动态领域建模框架

金蝶公司的技术人员在传统的粗粒度的领域模型的基础上,以模块上的基本元素为研究对象,提出了ERP动态领域模型的概念。

动态领域建模由模型库,领域模型,领域模型动态解释引擎三个部分组成。如图1所示。

先根据多个ERP系统分别进行抽象,得到多组基本对象实体。然后对这些对象实体再进一步抽象,得到模型库(包括通用的元模型库和特定行业的定制的专用模型库)。接着使用这些模型元素构建ERP系统的功能模块,当需要加载某个模块时,使用动态解释引擎将设计好的功能转换为内存中的映射。

模型库被封装成动态链接库的形式提供给开发人员使用,动态解释引擎将设计好的功能转换为内存中的映射。开发人员可以使用Silverlight,JSP等多种形式将内存中的映射展示给用户。系统具有很好的跨平台性和兼容性。

4.3 领域元模型

领域元模型是进行动态领域建模的基础。金蝶公司结合80万家ERP客户的最佳实践,建立了一套完整的ERP领域元模型。

结合ERP系统的特点,ERP动态领域模型包括模型-元素-属性三层体系结构。

模型对应于ERP系统中模块的种类。例如页面,工作流,电子报表,算法等。每一类有自己独特的特点,需要使用不同的方法进行设计。

针对ERP系统中常见的功能模块,建立了界面模型、工作流模型、算法模型等十多种ERP领域模型,如图3所示。并根据部分特定行业的特殊要求,定制的一些专用元模型。

ERP领域模型确定了模块的大的分类,粒度较大,还需要进一步细化,针对一个个具体的基本元素进行研究。

例如一个典型的页面的由菜单、文本输入框、时间输入框、列表、显示信息等多个控件组成。每一种控件可以看作是一个基本元素,图4是一个典型的页面包含的元素示意图。

在一个页面上相同种类的控件可能会有很多个,它们显示的内容和格式都可能不同。例如,一个应收单上有两个文本输入框,一个要输入应收金额,一个要输入收款单位。应收金额只能输入数字,长度20个像素。收款单位可以输入中文和英文,长度100个像素。

在金蝶ERP动态领域模型中,元素的差异性使用元素的属性来表示。每个元素都有多个可以动态修改的属性。例如文本框有类型、长度、高度、绑定的数据库字段等多种属性。

除了页面外,ERP系统中常见的多种功能模块,也都使用类似的方法进行分析,得到元模型。

例如工作流由多个动作及连线组成。可以分别抽象成元模型。动作的具体操作、执行者、条件等都作为该元模型的属性。设计一个业务流程模式后,改变动作的属性值可以根据需要设计出不同的业务流程。

再例如,设计电子报表时,在不同的场景下需要不同的计算公式,传统的方法是将具体的公式作为程序代码的一部分,这就增加了修改和维护的难度。使用动态领域建模的方法,将公式定义为一种元模型,具体的公式表达式作为该元素的属性值。可以在不需要修改代码的前提下,得到各种满足需要的公式。

4.4 基于动态领域模型的业务模块设计

经过以上的步骤,元模型数据就确定了。所有的这些元模型数据的定义都是抽象的,与具体的业务逻辑无关的。

要使用领域元模型来设计具体的业务模块,先要以领域元模型为基础建立一个业务模块设计平台。这里不详细介绍该平台的建立过程。

业务模块设计平台建立后,可以使用该平台来进行具体的业务模块的设计。

业务模块的设计分为以下几个步骤:

(1)确定模块的需求。

(2)使用设计平台提供的环境,使用领域元素进行模块设计。

(3)分别指定各领域元素的属性,完成模块的特定需求。

(4)将设计好的模块保存为XML文件,以备调用。

作为一个典型的例子,使用动态领域模型设计一个具体的页面的步骤如下:

(1)确定该页面要完成的功能(需求)。

(2)将选定的基本元素(文本输入框,列表,菜单,按钮等)放置到页面上。

(3)设定各元素的属性。不同的页面元素对应不同的属性值。属性值可能是页面元素的位置,长度等外观信息,也可能是校验规则,数据库字段等逻辑信息,也可能是操作等控制信息。

(4)将页面上的所有元素及它们的属性保存到XML文件中。

4.5 模块设计的继承和组合

前面提到了使用领域建模的基本元素进行模块设计的过程。该过程是从基本元素开始的。

ERP系统中的模块很多,而且很多模块有一定的相似之处,如果能够利用设计好的模块来简化其他模块的设计将大大提高系统的开发效率。在动态领域模型中,使用继承和组合两个方法来实现这个功能。

继承就是先使用基本元素设计好一个模块。然后以这个设计好的模块为基础,增加,修改,删除部分元素,或修改部分元素的属性值来完成新的模块的设计。

被继承的模块的修改将引起子模块的自动修改。

使用继承的方法设计模块,将得到两个XML文件。一个是被继承的模块的XML文件,一个是子模块的差量XML文件。差量XML只保存子模块相对于被继承模块修改的部分。

组合是先使用基本元素设计好一个模块。然后将这个设计好的模块作为新的模块的一个组成部分来完成新的模块的设计。

一个新的模块可以包含多个设计好的模块。并且可以修改所包含的模块。例如新的模块A包含设计好的模块B和C。可以根据需要修改为包含模块C和D。被包含的模块的修改将引起最终模块的自动修改。

采用组合方法设计模块时,将得到多个XML文件,分别为被包含模块的XML文件和最终模块的XML文件。修改被包含模块的XML文件将直接引起最终模块功能的变化。

4.6 领域模型动态解释引擎

经过以上的步骤,ERP系统中的模块(包括页面,业务流程,报表等)以XML文件的形式保存了起来,当要加载模块时,需要将XML文件转换为模块在内存中的映射,这部分工作由动态解释引擎负责。图7是动态解释引擎的示意图。

动态解释引擎由展示层,服务层,内核层组成。当XML文档输入解释引擎后,内核层读取元模型数据解析XML文档,并将结果交给服务层。服务层将解析结果封装成可以在网络中传输的JSON数据包,并发送到展示层。展示层收到JSON数据包后,使用不同的方式展示给用户。具体说明如下:

内核层:负责根据存储的元模型数据动态解析模块XML文档。模块的种类不同,解析时使用的模型也不同。动态页面,报表等显示类的模块与业务流程等处理类模块处理方式有较大的不同。

服务层:将内核层处理的结果组装成模块在内存的映射。动态页面,报表等显示类的模块转化为可以在网络传输的JSON数据包。业务流程等模块中的自动动作将直接执行,需要与用户交互的动作将转化为JSON数据包。

展示层:由一系列标准的UI控件组成,根据服务层返回的结果进行窗体控件动态创建并接受用户数据输入,完成系统与用户的交互。不同的模块给用户展示的方式不同。

4.7 模块设计的扩展

使用前面介绍的基于动态领域建模的模块设计方法可以完成大部分模块的设计工作。但是可能还有一些模块的特殊功能无法实现,这部分功能使用插件的方法来实现。

例如在业务流程设计时,系统内置了大量的动作,但如果要执行特殊的没有内置的功能,就需要定义新的动作,必须使用插件来实现。

插件的设计也是基于动态领域模型的。每一种元素在系统中有相应的基类和一系列虚方法。插件就是在这些基类和虚方法及基础上通过继承的方法来扩充基本元素的功能。

一个基本元素可以定义多个插件,实现多种扩充,具体进行模块设计时,通过将合适的插件在模块上注册的方法实现不同的扩充。

将插件在系统中注册后,在解析时,将使用插件中定义的类和方法覆盖系统中的基类和虚方法,从而在不改变平台的基础上扩充功能。

5 实现

经过大量金蝶人的共同努力,已经成功的将动态领域建模应用到了ERP软件建模中。

金蝶公司结合80万家ERP客户的最佳实践,抽象出10多种ERP领域模型、365种基本元素、7000多个元素属性、上百个业务逻辑构件,并以此为基础,设计一个BOS(Business Operating System)系统,作为模型设计器和模型动态解释引擎。BOS系统已经在金蝶REP系统开发中得到了应用。

使用动态领域建模后,ERP系统开发变成了在BOS平台上界面的设计,几乎不需要修改任何代码,而且可以很好地保持界面质量的一致性。经过简单的培训,实施顾问和最终用户都可以配置出专业的ERP应用

将动态领域建模技术应用到ERP应用系统开发后,开发效率大幅上升,系统的可迁移性得到了显著提高。采用这种技术前,90%的精力花费在具体页面的设计上,无法专注与ERP业务流程的设计。采用动态领域建模技术后,页面开发的时间降低为10%,开发人员90%的精力关注业务逻辑设计和系统建模。从而可以开发出更加适合企业需求的产品。

另一方面,采用新的技术后,系统开发的难度大幅下降,新员工经过简单培训就可以开始工作。同时,由于减少了代码修改的数量,系统的质量也得到了大幅提高。

6 结论

动态领域建模是对模型驱动架构MDA(Model Driven Architecture)设计思想一种扩展。金蝶公司在ERP动态领域建模方面进行了大量的探索和实践,经过3000家以上平台客户实践,抽象出独特的标准、行业、伙伴、客户的多层次开发模型,能够支持成果组合应用与平滑升级,形成平台批量交付能力。

动态领域模型具有以下几方面的优势:

(1)可以大幅提高了ERP系统的设计和开发效率,有效提升软件产品的质量。

(2)独特的模型解释系统,设计出来的产品具有良好的动态性。

(3)微内核架构设计,模型可持续发展,是一个能够自我学习和自动进行行业知识积累的智慧元模型系统。

(4)技术无关性,适应IT技术发展变化。

基于动态领域模型的设计方法可以推广到其他类似的大型软件系统中,具有较高的理论和应用价值。

摘要:ERP系统中模块很多,使用常规的方法对每个模块分别建模,必然增加开发和维护的成本。结合ERP系统的特点,金蝶公司提出了ERP动态领域模型的概念。将ERP中的概念抽象成模型-元素-属性三层结构,并以此为基础设计了一套开发系统。可以在不修改源代码的基础上,新增或修改模块。还具有独特的模型解释系统,设计出来的产品具有良好的动态性。

关键词:企业资源计划系统,领域建模,软件工程

参考文献

[1]舒兆港,李迪,胡跃明.基于领域建模的数控系统代码生成技术,计算机工程[J].2009,35(1):7-9.

[2]焦锋.基于目标树的领域建模及映射技术,计算机科学[J].2011,38(5)107-112.

[3]S.Nimityongskula,D.C.Kammer,Frequency domain model reductio based on principal component analysis[C],Processings of Mechanical System and Signal Volume24,Issue1,2010:41-51.

[4]王宇,谭松波,廖祥文等.基于扩展领域模型的有名属性抽取,计算机研究与发展[J].2010,47(9),1567-1573.

[5]王晓燕,刘淑芬,张俊.一种基于领域模型和构件组合的软件开发框架,电子学报[J].2009,37(3),540-545.

[6]黄靖,卢炎生,徐丽萍.面向特征的反射式实时应用系统领域模型研究,计算机科学[J].2006,33(9),245-249.

[7]吴雷,魏臻,黄鹏.基于元模型的ERP系统业务建模方法,微计算机信息[J].2011,28(4),10-12.

[8]高长元,祁凯.面向制造业ERP的企业建模框架研究,管理学报[J]2010,7(9),1380-1385.

企业文化动态控制模型探讨 篇7

要回答这个问题, 通常地, 我们可以用各种理由, 从各个方面求解。事实上, 很多企业在进行文化模型选择时, 多是寻着企业文化建设的步骤、企业核心价值观的提炼、企业标识的设计这样一个思路来展开工作。这种思路往往不能给人以一目了然的结果, 还极易在某个局部或在某个工作阶段层面上绕圈子。我认为, 企业文化建设应当运用自动控制理论的方法, 在技术层面上提出更准确的选择方案, 这样, 我们在选择企业文化建设模型时就会增强决策的科学性。

怎样才能建立起反映实际情况的企业文化建设模型呢?

建立企业文化模型, 首先要把企业文化建设的作用作为建立模型的要素加以关注。企业集团必有战略目标, 而且在集团战略目标层面上必须具有统一性。理论上, 集团内部的一切经营管理活动都应当围绕集团的战略目标来开展。一个企业集团, 其内部除了资产纽带关系外, 还有包括战略目标的联系等多种纽带加以维系。这些纽带构成了企业活动的主要线索。而企业文化的主要作用必定要放在促进企业战略目标的实现这一中心目标上。另外, 还要关注到企业文化建设受着原有的企业文化、战略目标的影响与制约。

控制的目的是让被控对象的性能按照预先设定的指令或是目标完全跟随, 并具有消除外界干扰影响的能力。图1所表示出的闭环反馈, 其意义在于, 通过不断地对比被控对象的输出与希望目标之间的差异, 来调整控制执行, 从而使被控对象更好地跟踪目标。除被控对象外, 其余部分统称为控制装置。为了完成自动控制的任务, 控制装置必须完成测量、比较、执行三大功能。

如果用这一模型来思考企业文化建设, 被控对象自然是企业的文化建设体系。那么被控量是什么呢?我认为, 被控量的选择必须反映被控对象最本质、且应当是可以观测和控制的内容。所以, 被控量必然是企业文化对战略目标的作用。

综合国际国内的企业文化建设模式, 可以将企业文化建设的动态控制模型表述如下 (见图2) :

输入源:企业的原有文化体系 (成型或未成型) 。

干扰源:与本企业实际差别较大企业的文化建设成功案例、原有企业中的不良文化、企业集团构成模式等。

从这一模型可以看出, 企业文化建设是一个动态与静态相统一的过程。从静态上讲, 企业战略目标的长期性及文化建设的复杂性与长期性决定了企业文化建设必然是一个相对稳定的静态过程。但是, 由于企业文化建设处于不断变化的市场之中, 以及企业文化建设要服务于企业短期目标的实现, 这又注定了企业文化建设必然是一个动态的过程。另外, 模型是闭环的, 需要不断地对比企业实际的输出与预定战略目标之间的差异来调整对企业文化建设的策略与执行, 使企业文化建设能快速准确地达到企业战略目标提出的要求。

随机地震动态模型参数修正 篇8

随机地震动态模型能够较好地反应地震动态频谱特性,是应用随机振动理论研究结构随机地震反应的基础。随机地震动态模型参数作为影响随机地震动模型的变量,它的取值也至关重要。我国学者欧进萍等人在日本学者Kanai-Tajimi谱的基础上,提出了“平稳过滤有色噪声”模型,并利用随机极值理论和强震记录统计结果和当时的抗震规范GBJ 11—1989确定了随机地震动态模型参数,这些参数在以后的随机地震动分析和研究中得到广泛的应用[1,2]。但是此后国家有关部门对抗震规范中场地土的卓越周期、场地分类、场地分组进行了多次调整(对比表1和表2),这些调整对随机地震动态模型参数计算影响很大,与旧规范对应的地震动模型参数参考价值已经很小。到目前为止还没有学者根据最新规范对其进行修正工作,根据新版《建筑结构抗震设计规范》GB 5001—2010[3]对随机地震动态欧进萍模型中的谱强度因子、地震动态持时做出了相应的调整。

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1随机地震动态模型

1.1非平稳随机地震动态模型

地震动态具有明显的强度非平稳特性。对于平稳激励用一个功率谱密度函数就足够来描述整个过程,而非平稳激励则不能。目前用非平稳随机过程模拟地震动态的一个比较实用的方法是用平稳随机过程乘上一个确定性的时间包络函数。一般将其表示为

式(1)中A(t)为地面加速度随机过程,F(t)为随时间变化的时间包络函数,X(t)为零均值的平稳随机过程,F(t)可以描述如下:

式(2)中c为衰减系数,t1、t2表示主振平稳段的首尾时间。参考文献[1]可以得出地震动时间包络函数参数取值:

式(3)中Ts为平稳地震动态持时,Td为90%能量定义的地震动态持时。

1.2平稳随机地震动态模型

由于工程应用的复杂性,一般将其认为是平稳过程。对于地震动随机平稳过程模型有多种取法,笔者参考欧进萍等人的“平稳过滤有色噪声”模型[1],表达式如下

式(4)中ξg是地表覆盖土层的阻尼比,ωg是场地土的震动频率,S0为谱强度因子,ωh为谱参数ωh=8πrad/s

2模型参数的确定

依据现行《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010)[3],场地土的卓越频率利用公ωg=2π/Tg计算取值,对于地表覆盖土层的阻尼ξg比文献[1]取值。表3给出了基于最新规范的场地土的动力参数。

考虑到文献中所用89规范(GBJ 11—89)最新规范在设计地震分组中的不同,并参考文献[4],取震中烈度与各分组对应烈度的关系如下:I=I0-1为第一组、I=I0-2为第二组、I=I0-3为第三组。利用文献[1]中计算公式:

式中R,M的取值参考文献[1]的算法,公式回归系数由文献[5]给出,其中a1=-1.555,a2=0.165,a3=0.831,a4=0.148。

我国现行《建筑抗震设计规范》(GB 50011—2010),将抗震地区分为三组,场地土分为四类,其中第一类别又分为两小类,抗震设防烈度为6、7、8、9度。通过计算分别可以得到东部地区的随机地震动态持时Td如表4所示。

/s

2.2谱强度因子

同样根据文献[1]中得到的谱强度因子的计算公式:

式中R,M的取值同上文,回归系数b1=3.226,b2=0.219,b3=-1.377,b4=0.100。由此可计算得东部地区随机地震动谱强度因子如表5所示。

(cm·s-2)

2.3时间包络参数

根据前文中关于非平稳随机地震动模型时间包络函数参数的计算方法,以及已经计算得到的地震动态持时,可以计算出时间包络参数模型中的参数取值。

3算例

地震作用有很大的随机性,随机振动理论是与现有确定性分析方法不同的一种概率性分析方法,本文用ANSYS对一框架结构进行分析。现有一个8层混凝土框架结构,结构平面简图如图1所示。结构主要构件尺寸为:底层框架柱600 mm×600mm,其余各层为500 mm×500 mm,框架梁尺寸统一采300 mm×500 mm,楼板厚度统一取100 mm。结构底层层高为5.0 m,2层到8层层高3.0 m,结构总高度为26 m。采用ANSYS进行仿真模拟,梁柱框架中的梁和立柱均采用BEAM4单元,楼板采SHELL63单元。混凝土材料的弹性模量E=3.0×1010Pa,泊松比ν=0.2,密度ρ=2 500 kg/m3。

ANSYS中的随机振动分析,假定随机过程为零均值的平稳随机过程且结构分析限定在线性范围内,因此算例只做线性平稳随机分析。随机地震动态输入采用上文中东部地区第一组,烈度为7度,五种场地土随机地震动态Y向水平输入。其功率谱曲线如下图2所示。

3.1 任一时刻结构响应概率分布

分析得到的结构响应的最大位移均方根max(σd),最大速度均方根max(σv)如表6所示。可以看出,结构在五种场地土条件下的响应最大位移均方根、最大速度均方根、最大加速度均方根都随着场地土类别的增高而增大。

参考ANSYS有关资料与文献[6]中的“3σ”准则可以得到:零均值平稳随机过程地震作用下结构任一时刻的最大响应小于等于1σ的概率为68.2%,介于1σ与2σ之间的概率为27.2%(95.4%-68.2%),介于2σ与3σ之间的概率为4.3%(99.7%-95.4%),大于3σ的概率为0.3%(100%-99.7%)。由此根据结构响应的最大均方根可以得到任一时刻结构响应的位移分布,速度分布,结果如表7中所示。

3.2 地震动态持时内结构的动力可靠度

均值为零的平稳高斯随机过程y(t)在单位时间内超越过限值y=a的平均次数N+a称为跨越次数。其中跨越分为单边跨越和双边跨越如下

式中σyσ为随机过程y(t)和其导数过程的均方差,σyσ分别为结构随机响应位移和速度的方差。

由于所求的实际是结构响应|y(t)|在时间[0,Tc]内的最大值,其概率分布符合高斯分布,因此我们选用双边跨越。假定高斯平稳随机过程y(t)超过限值y=a的事件是稀有时间,可假定为泊松过程,它在强震持续时间Tc内超过限值y=a的数目为n的概率为

则它在强震持续时间Tc内超过限值y=a的数目为0的概率定义为结构的动力可靠度,有

框架结构的层间位移角限值为1/550,通过计算可以计算出在5种场地条件下每层结构的动力可靠度如图3所示。(注:图中工况1到工况5分别对应场地土类别Ⅰ0到场地土Ⅳ)

从上图中可以看出:(1)结构每层的动力可靠度随场地土类别的增高而降低,这与实际规律相符;(2)由于结构1层到二层之间柱子尺寸和高度突变导致二层的可靠度明显下降;(3)随着高度增加,结构的6、7、8层在地震工况较大的情况下可靠度明显下降。通过以上分析可以明显发现结构的薄弱层,从而可针对性地对结构进行加强。

4 结 论

根据新版《建筑抗震设计规范》GB 5001—2010 并参考相关文献重新确定欧进萍模型的参数值,给出了我国东部地区随机地震动模型中的地震动持时,谱强度因子。为随机地震动参数的应用提供了方便。并通过实例分析介绍了随机地震动模型参数在结构分析中的应用。

(1) 将GB 11—89规范中近、远震分组对应的随机地震动模型参数,调整为与最新规范GB 5001—2010三组分组对应的随机地震动模型参数。

(2) 将GB 11—89规范中场地土一类对应的模型参数,调整为与最新规范GB 5001—2010中一类场地中Ⅰ0、Ⅰ1两小类对应的随机地震动模型参数。

(3) 用随机振动的分析方法确定了结构在随机地震下最大响应均值,并利用“3σ”理论,确定了结构在随机地震下的响应分布。并运用首次超越理论计算了结构在随机地震响应下的动力可靠度,可针对结构的薄弱层对结构进行加强。

参考文献

[1]欧进萍,牛荻涛,杜修力.设计用随机地震动的模型及其参数确定.地震工程与工程振动,1991;11(3):45—53

[2] Kanai K.An empirical formula for the spectrum of strong earthquakemotions.Tokyo university seismic institute report,1961;39:85—95

[3] GB 50011—2010《建筑抗震设计规范》.北京:中国建筑工业出版社,2010

[4]姚谦峰,苏三庆.地震工程.西安:陕西科学技术出版社,2000:50—61

[5]王亚勇,李虹.考虑场地特征的强震地面运动参数的统计分析.地震工程与工程振动,1986;6(3):67—76

陶瓷产业动态联盟企业模型研究 篇9

动态联盟的优势在于对市场机遇把握的敏捷性和灵活性。当前陶瓷企业的竞争主要侧重点不仅在于产品质量、产品价格、销售品牌等方面的竞争, 更重要的是市场机遇的竞争。在当前以订单为驱动的生产模式下, 如果企业的生产能力、产品质量、信誉度等大致相当, 优先抢到订单的企业在市场竞争过程中胜出的可能性就会偏大。

在动态联盟机制下, 企业基于市场机遇临时结盟, 利用网络组织动态虚拟合作, 提高了生产的灵活性。陶瓷企业不再局限于原有的客户关系群体, 可以拥有更多的盟员合作伙伴, 从而集中各个企业的核心能力, 提高自身的竞争能力。市场机遇实现后, 联盟组织解散, 盟员企业可以另外寻找新的市场机遇组建新的动态联盟。

陶瓷区域性动态联盟可以进一步发挥行业协会等外部环境因素的作用。陶瓷行会等第三方组织可以在动态联盟平台中起到调解员和监督员的作用, 审核陶瓷企业的生产能力和市场机遇的真实性, 监督各企业间合同的履行情况, 从而提高企业的信誉, 保障动态联盟模式的实施。

鉴于陶瓷行业的特点和信息化实施程度较低, 陶瓷行业动态联盟研究方面还处于起步阶段, 实用化的理论和模型有案例出现, 但大规模推广和应用尚不成熟。

2 包含环境因素的动态联盟企业模型

企业不能孤立的生存, 任何企业的运营必然与周围的各种环境有着密切联系。动态联盟模型是以企业实体为基础的虚拟组织, 描述的对象是区域性群体企业。引入环境因素是跟动态联盟的特点分不开的, 动态联盟的特点为虚拟性、敏捷性、基于契约。在计算机网络环境中, 动态联盟企业组织是虚拟的, 企业的信息资料具有不透明性和隐蔽性, 单凭企业信息介绍和交易特征不能得到真实、准确、全面的信息。因此, 动态联盟企业在虚拟环境下开展业务需要第三方机构的监督, 建立良好的运作体制和虚拟企业运作环境, 以确保企业信息和业务信息的真实性, 谨防商业欺诈。动态联盟本身是靠契约和信用组织起来的利益联合体, 各盟员之间必须严格履行契约中承担的责任和义务。盟员企业的信誉度和动态联盟的成败有着直接或间接的关系, 如果中途其中任何一个盟员不能履约, 那么动态联盟将会受到严重的影响, 甚至导致动态联盟的失败。如何确保契约的履行和提高企业的信誉是动态联盟正常运作的有力保障。所以, 这种起监督作用的第三方机构是必要的, 我们要把它放到环境因素中去分析。

3 陶瓷产业动态联盟模式关键技术

本课题所用的关键技术有:①使用非结构化转化为结构化模式完成了任务描述和存储, 并设计成灵活的编辑方式, 各任务子项可以增、删、改, 从而实现了联盟任务的描述和扩展。②利用AHP进行动态联盟盟员伙伴选择是由盟主企业、盟员企业、专家协会三方共同完成的, 专家协会发挥了评审和信誉保障作用。在组建动态联盟时, 盟主企业不必亲自考察各个盟员企业的生产能力、技术专长、信誉评价等各方面因素, 把这些繁琐的任务交给专家协会来完成, 可以直接利用由专家协会提供的企业客观描述数据和企业综合评分, 只要每次确定AHP算法所需要的各因素的权重加上企业报价因素即可找到合适的联盟伙伴。于是, 盟主企业可以专注于自身的业务, 既缩短了组盟的时间, 又提高了组盟的安全性和组盟质量。

参考文献

城市动态模型 篇10

【关键词】三维地质模型;金属矿床;动态计算;储量计算技术

众所周知,矿产资源是不可再生资源,随着矿产资源开发量的逐渐加大,全球的矿产资源都在呈现锐减的趋势。因此,针对矿产资源实施保护已经成为了全球的共识。在相关的地理信息技术发展的同时以及在相关的地理信息系统观念进行改进的进程中,使得地质矿产的勘察技术也得到了极大的改进,对于推动地质矿产的自动化管理的实现具有积极的影响意义。而在地理信息技术高速发展的同时,也逐渐衍生出了三维地质建模技术,如何将该技术合理的应用到固体矿产资源储量的计算中,是我国对矿产资源储量计算研究的重点内容。下面本文就主要针对基于三维地质模型的金属矿床动态储量计算技术进行深入的探究。

1、储量动态计算一般过程

在对地质矿产进行勘探以及开采的过程中,都会引发严重的矿产储量耗损的问题,而无论是何种因素引发的矿产耗损,都需要合理的依据初始储量来进行损耗量的计算,在完成一次的勘探,就需要合理的对矿体重新进行模型的塑造,将新塑造的模型和计算所的储量值作为后续勘探的基础数值。在重新对初始储量进行构造后,矿体的储量或多或少会与初始的储量有着一定的偏差,从这就说明了矿体的储量有着动态变化的特点。一般来说,矿体储量的动态变化过程可以划分为三个阶段,第一阶段是初始储量计算,第二阶段是矿体结构或内部结构变化,第三阶段就是矿体变化所产生的新储量值。

其中,第一阶段需要充分的依据所收集到的各种勘探数据和计算所得的储量执行。而第二阶段则主要是在矿体体积因为矿产储量发生变化而减小的情况下,又因为新尖灭点而使得体积相应的增大,表现出了体积动态变化的情况。第三阶段出现在矿体呈现出多种变化后,矿产内部的储量重新进行堆积和叠加,使得储量值发生了新的变化。

2、初始储量的计算

在针对矿体面进行剖析后,会得出多个不同的立方体体元,这些立方体体元完全可以依据既有的样本来进行其品味插值的计算,一般来说,在对初始储量进行计算的过程中,可以采用的方法主要为加权平均法。这一方法主要就是针对单元块中间对于周围有着一定影响的样品品味合理的进行加权平均计算,最终求得相应的品味值。所求得的具体值就是立方体体元,而将这些立方体体元加在一起,就能够得出初始储量具体值。

3、采空区与矿体局部空间布尔运算的矿体模型动态更新

3.1算法流程

首先要构建一个采空区面模型,在这一模型构建完成后,展开与对抗体模型的空间布尔切割计算,通过计算得出新的矿体以及子块体。最后就可以依据子块体本身所含有的体元进行储量的计算,将体元的计算量进行相加,就能够得出具体的开采量值。

3.2三维实体模型空间布尔运算

布尔是英国的数学家,发明的处理二值之间关系的逻辑数学计算法。在图形处理操作中引用了这种逻辑运算方法以使简单的基本图形组合产生新的形体。空间布尔运算通过对两个以上的物体进行并集、差集、交集的运算,从而得到新的物体形态。

3.3矿体模型的空间索引属性

矿体模型建成后,在XYZ三个坐标轴上分别有最大值和最小值,这6个值形成了一个空间包围盒。矿体由若干个块段组成,每个块段同样也有空间包围盒。这样矿体的所有立方体体元就根据各个块段的包围盒建立了空间索引。

3.4采空区面模型的建立

以采空区的上、下两个边界作为约束边界,对顶面与底面的离散点进行带边界约束的TIN构建,形成顶面与底面的三角形面片集。由于采空区的上下边界点数相同,很容易建立三角形面片集。设边界有N个点,则上下两条边界可形成N个空间四边形,每个空间四边形可根据对角线分割成两个三角形,所有这些三角形就组成了采空区的边。

4、基于插入式局部重构的矿体模型动态更新

一般来说,在矿产开发企业对矿产资源进行开发之前,都需要做好相应的勘探工作,通过勘探工作可以对当地的矿产资源信息做到充分的收集和了解,然后依据这些信息就可以总结得出边界灭点的数据资源,通过这一数据资源,就可以有效的实现对矿体的重新架构,从而确保矿体与具体的情况相符合。而在原有的矿体模型中,插入新的边界灭点,其对矿体会产生一部分的影响,却并不严重,而重构的时候,则需要对受到影响的这一部分矿体进行重构即可,这样不仅能够有效的减少相应的重构计算量,同时也能够使得计算的效率得到相应的提升。通常情况下,受到影响的矿体部分主要包括矿体表面以及矿体的内部体元,在重构的时候,也多是针对这两部分进行重构。

在对矿产进行开采的时候,相关的企业需要针对开采出来的矿产进行全面的检验,获取矿体所具有的实际品味或者是含量,在获取到一系列的数据后,依据这些数据就能够更好的进行化验处理,从而会使得矿体实际储量的计算更加的贴合实际情况。而获取的数据通常都为插密数据,这一数据会对矿体储量产生一定的影响,但是影响也仅限于局部,在针对储量进行计算的过程中,也仅仅只需要针对影响区域内的体元的插值进行计算即可。

5、结束语

通过本文的分析可以清楚的了解到,在对矿体局部重构的过程中,需要充分的考虑到矿体内部以及外部两个方面的因素,清楚的认识到新增尖灭点以及矿体内部新增样品的形式,针对受到影响的范围展开体元计算,筛选出实际需要计算的体元,有效的减少了计算量,使得计算的速度明显的加快。在三维地质模型的基础上,有效的实施对金属矿床动态储量的计算,可以精确的总结出矿物的精确含量,对于推动我国矿产企业的发展有着积极的影响意义。

参考文献

[1]王红娟,张杏莉,卢新明.布尔运算算法研究及其在地质体建模中的应用[J].计算机应用研究,2010(10)

[2]王海峰,苏学斌,刘乃忠,邢拥国,武伟,程宗芳.美国地浸铀矿山钻孔成井工艺及井场运行[J].铀矿冶,2010(03)

基于主动网络的动态加密模型 篇11

但是,主动网络到目前还没有得到广泛的应用。其主要原因是其本身的安全性还没有得到较好的解决,主动网络由于允许用户对网络的中间节点编程,到达主动节点(Antive Network Node,ANN)的主动代码[active Code,AC)在执行的过程中需要请求相关的服务,访问所需要的节点资源,因此其安全性面临更大的威胁,如果安全性得不到较好的解决。该网络就不存在真正的实用价值。

本文从主动网络安全出发,从终端用户角度考虑用户数据信息的完整性和保密性,提出了主动网络动态加密模型,为了提高执行效率,采用组件定制的方案,系统使用JAVA实现。

1 动态加密安全模型

该安全模型的关键部分包含有通道、执行引擎、证书库、策略库和节点资源、预处理虚拟机、证书管理、组件管理、认证中心、组件服务器和动态密钥生成器等。通道主要负责接收/发送主动报文,每当接收收到一个主动报文后,在通道中,检查软件首先根据主动报文中的数字签名进行完备性检查,检查不通过的说明已被篡改或因传输错误而被丢弃,否则,将证书填入证书库,以便在进行安全认证时查阅;如果主动报文中包含有资源访问控制的策略,则将策略填入策略库;以便在授权时参考,没有携带策略的主动报文按节点默认的访问控制策略进行资源访问;强主动报文中的其他部分(AC及其相关的数据参数)提交给EE执行处理。执行引擎负责响应EE的服务请求,它包含认证授权执行引擎和资源访问控制执行引擎,在提供服务时,查阅证书库对主动报文的创建者/发送者进行身份认证,参考策略库授权进行节点资源或环境资源的访问。在模型中采用认证中心机制,通过签发证书的方式实现身份认证。其中在模型中最为重要的是采用了组件服务策略和动态密码生成机制。

主动网络的安全从实现的角度考虑,主要涉及到主动节点的安全和主动报文的安全,主动网络允许主动报文修改ANN的配置(如路由表),调用ANN的服务,“恶意的主动报文在性质上类似于病毒,,可通过大量耗费ANN的资源而实现“拒绝服务”攻击。ANN的安全主要基于安全策略,通过控制EE与Node 0S之间、AC之间、AC与EE之间、AC与Node 0S之间的访问来实现.针对主动报文的安全,我们设计了动态密钥加密机制,系统在将数据分包传输时,不同的包采用不同的加密密钥,所以能给传输数据提供强安全。

主动网络的实现有两个途径:“可编程交换机(programmable switch)”途径和“封装(capsule)”途径。“可编程交换机“途径保留了现有的包格式,并提供支持程序下载的离散机制。“封装”途径用封装包替代了传统包网络中的数据包,称之为主动包(active packets)。它将程序代码和数据都装在包内。在该方式中,每一个包都是一个程序。为了提高AN的执行效率,我们采用的是可编程交换机方式,信息包中不真正包含程序代码,而只含有事先定义好的函数的标识符和参数,而函数体本身则驻留在组件服务器中,采用定制下载的方式,信息包中的主动性主要体现在它能用其自身携带的参数和数据等信息激活主动节点内对应的函数。

这里的组件是能实现某项特定功能的封装代码,它可以用来修改网络的基础结构,更新修改现有的协议体系,用户可以通过定制特定的网络组件来扩充主动节点的功能。组件可以通过唯一的标识号标识,组件与外界的通信是通过接口完成,组件实例的配置由其属性定义,如创建此组件实例要求多少资源,都可以作为属性值写入。于是在执行环境(EE)中组件代码执行前节点操作系统(NOS)就能判断是否能加载执行。与主动信息包策略相比较可明显看出它克服了因信息包中带有可执行程序代码所达成的网络安全方面的隐患,也突破了对程序代码格式及长度的限制。

2 动态加密原理

从终用户考虑主动网络的安全,端用户不得不信任所有的主动节点、执行环境(EE)和其他在主动网络中的主动代码(ActiveCode)。因此,从端用户角度看,必须把节点、执行环境和其他主动代码(或域)视为潜在的危险源。在某些特定研究领域中(如运行在非可信主机上的移动代理),确保端用户数据不被节点或EE攻击(泄露、未授权使用和修改等)是很难的.传统的数据加密过程是对整个数据基于相同的密钥进行加密,然后传输;动态加密过程可以提供数据传输的强安全,因为用户数据被划分成许多数据包,动态加密过程是每个数据包采用不同的密钥进行加密,然后分别传输。也就是使用密钥序列对报文进行加密,为了使接受端也能生成同样的密钥序列,首先,我们采用Diffie-Hellman密钥交换协议,产生共享密钥,即初始密钥。得到初始密钥后,我们选择相同的一个基点加密文件,与初始密钥组合后经过单向散列函数得到与初始密钥等长的报文摘要作为下一个数据包的加密密钥,再把此次的加密密钥经同样的算法得到再下一个数据包的加密密钥,分别加密传输,在接收端是相似的解密过程。

因此,采用此策略后,假设数据被拦截或窃听,且窃听者知道加密使用的算法,再假设还知道某一次的密钥,也是无法还原得到原文的,因为数据各个部分使用的是不同的密钥。而基点加密文件是不在网络上传输的。

3 结束语

主动网络的安全一直是制约主动网络不能大规模应用的瓶颈,近年来也提出许多的基于主动网络的解决方案,但都不能从根本上解决网络的安全问题,本文从解决主动网络的安全出发,提出了主动网络的动态加密模型,通过使用密码序列对报文进行加密,即使数据被拦截或窃听,也很难还原出原文,具有很好的安全效果,为提高系统的性能,采用了基于组件的动态代码调入机制。

摘要:主动网络是一种代表网络发展方向的开放的网络体系,网络的中间节点能够运行定制的网络服务,这些服务能够修改或扩展网络的基础结构。因此安全问题是其核心问题,该文从主动网络的安全出发,提出主动网络的动态加密模型,该模型能产生动态变化的加密密钥,能提供主动网络环境中数据传输的强安全,解决数据的完整性和机密性问题。

关键词:主动网络,动态密钥,初始密钥

参考文献

[1]Tennenhouse D.A Survey of Active Network Research[C].IEEE Communications,1997.

[2]Xu Ke.Active Network Architecture Based on Extended Services Router[C].ISFST,2000.

[3]Psounis K.Active Networks:Applications,Security,Safety,and Architectures[C].IEEE communication Surveys,1999.

[4]Konstantions P.Active network:application,security,safety and architecture[EB/OL].(1998-04-16)[2001-10-12].http://www.comsoc.org/pubs/surveys.

[5]scott D A,Bob B,Carl A G,et al.ANEP:active network encapsulation protocol[EB/OL].(1997-07-01)[2000-03-09].http://www.cis.upenn.edu/switchware/ANEP/docs/ANEP.tex.

[6]Campbell R H,Liu Zhaoyu.Dynamic interoperable security architecture for active network[J].IEEE OPENARCH Israel,2000(3):32-41.

[7]A Node OS Working Group.NodeOS interface specification 2000[EB/OL].http://www.cs.princeton.edu/nsg/papers/nodeos.ps.

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