編組站綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與規(guī)劃

宋 宇 王 健

編組站綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與規(guī)劃

宋 宇*王 健**

為滿足SAM系統(tǒng)進(jìn)行技術(shù)研究與產(chǎn)品開發(fā)的需要,按照依托“二個(gè)運(yùn)用”、建成“四大功能”、實(shí)現(xiàn)“二項(xiàng)成果”的目標(biāo),從物的設(shè)計(jì)和人的規(guī)劃兩大方面闡述編組站綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)思路和規(guī)劃流程,實(shí)現(xiàn)資源配置、人員管理和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的合理優(yōu)化。

編組站綜合自動(dòng)化;實(shí)驗(yàn)室;設(shè)計(jì);規(guī)劃

實(shí)驗(yàn)室作為重要的理論研究與工程實(shí)踐平臺(tái),在系統(tǒng)的研發(fā)、調(diào)試和維護(hù)中起著不可替代的關(guān)鍵作用。編組站綜合自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室(簡(jiǎn)稱SAM實(shí)驗(yàn)室),是伴隨著新豐鎮(zhèn)編組站SAM系統(tǒng)工程而逐步建立與發(fā)展起來(lái)的。下面對(duì)它的設(shè)計(jì)與規(guī)劃進(jìn)行介紹。

1 目標(biāo)與對(duì)象

1.1 目標(biāo)

運(yùn)用先進(jìn)的技術(shù)手段和科學(xué)的管理方法,建設(shè)一個(gè)集仿真與演示、培訓(xùn)與測(cè)試、開發(fā)與調(diào)試、檢測(cè)與裝配四大功能于一體的實(shí)驗(yàn)室,并在此基礎(chǔ)上形成一套簡(jiǎn)單、實(shí)用的運(yùn)營(yíng)管理辦法,培養(yǎng)1～2名高素質(zhì)的工程設(shè)計(jì)與管理人員。歸納起來(lái),就是通過(guò)“二個(gè)運(yùn)用”,實(shí)現(xiàn)“四大功能”,促成“二項(xiàng)成果”,SAM實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與規(guī)劃目標(biāo)如圖1所示。

1.二個(gè)運(yùn)用是基礎(chǔ)。先進(jìn)的技術(shù)手段不僅要求SAM實(shí)驗(yàn)室選用的硬件環(huán)境和軟件環(huán)境能夠跟蹤當(dāng)前主流和前沿的技術(shù),而且要求SAM實(shí)驗(yàn)室提供的服務(wù)和功能能夠體現(xiàn)SAM系統(tǒng)最新的研究成果;科學(xué)的管理方法強(qiáng)調(diào)資源的合理分配以及人員的有效利用,通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)制度化和流程規(guī)范化實(shí)現(xiàn)SAM實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期、安全、有序地運(yùn)行。

圖1 SAM實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與規(guī)劃目標(biāo)

2.四大功能體現(xiàn)了以使用者為中心的設(shè)計(jì)與規(guī)劃思路。SAM實(shí)驗(yàn)室的使用者不僅包括定期在此工作的軟件工程師和硬件工程師,還包括不定期到此參觀和培訓(xùn)的領(lǐng)導(dǎo)和用戶。四大功能濃縮和概括了各類使用者對(duì)實(shí)驗(yàn)室的不同需求。

3.二項(xiàng)成果是設(shè)計(jì)與規(guī)劃的高級(jí)目標(biāo)。僅僅建成一個(gè)滿足當(dāng)前需求的實(shí)驗(yàn)室是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的, SAM團(tuán)隊(duì)要長(zhǎng)期保持活力與競(jìng)爭(zhēng)力,形成科學(xué)的管理制度以及建成合理的人才梯隊(duì)才是正確的途徑。

1.2 對(duì)象

在總結(jié)國(guó)內(nèi)外高等院校實(shí)驗(yàn)室和科研院所實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與規(guī)劃經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上,結(jié)合自身設(shè)計(jì)與規(guī)劃目標(biāo)的特點(diǎn),確定SAM實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與規(guī)劃的二個(gè)對(duì)象:物和人。這里的“物”是指儀器、設(shè)備、材料等非生命物質(zhì),物是確定的、易控的,因此對(duì)物主要采用靜態(tài)的設(shè)計(jì)方法,從分配和使用二個(gè)方面做出詳細(xì)規(guī)定;這里的“人”是指參與實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)營(yíng)維護(hù)的人,人是不定的、難控的,因此對(duì)人主要采用動(dòng)態(tài)的規(guī)劃方法,從標(biāo)準(zhǔn)和流程2個(gè)方面進(jìn)行嚴(yán)格控制。SAM實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與規(guī)劃對(duì)象如表1所示。

表1 SAM實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與規(guī)劃對(duì)象

2 設(shè)計(jì)與規(guī)劃

在明確了SAM實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與規(guī)劃對(duì)象之后,不難看出,針對(duì)物的設(shè)計(jì)需要從空間上進(jìn)行把握,針對(duì)人的規(guī)劃需要從時(shí)間上進(jìn)行把握。根據(jù)設(shè)計(jì)空間的大小,按照由粗到細(xì)的過(guò)程,物的設(shè)計(jì)可以劃分為布局設(shè)計(jì)、布線設(shè)計(jì)和部署設(shè)計(jì)3個(gè)方面;根據(jù)規(guī)劃時(shí)間的先后,按照由前到后的順序,人的規(guī)劃可以劃分為設(shè)計(jì)規(guī)劃、施工規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)規(guī)劃3個(gè)階段。SAM實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與規(guī)劃步驟如圖2所示。

實(shí)際上在整個(gè)設(shè)計(jì)與規(guī)劃的過(guò)程中,物的設(shè)計(jì)與人的規(guī)劃是相互穿插,密不可分的。例如,布局設(shè)計(jì)貫穿了設(shè)計(jì)規(guī)劃、施工規(guī)劃和運(yùn)營(yíng)規(guī)劃三個(gè)階段,而設(shè)計(jì)規(guī)劃既包括對(duì)布局的設(shè)計(jì)規(guī)劃,也包括對(duì)布線和部署的設(shè)計(jì)規(guī)劃。將物的設(shè)計(jì)與人的規(guī)劃區(qū)分為2個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分只是分析的角度不同,物的設(shè)計(jì)主要站在空間的角度,而人的規(guī)劃主要站在時(shí)間的角度。

2.1 物的設(shè)計(jì)

2.1.1 布局設(shè)計(jì)

布局設(shè)計(jì)主要解決設(shè)備的布置問(wèn)題。一個(gè)好的布局需要從以下2個(gè)方面進(jìn)行考慮。

圖2 SAM實(shí)驗(yàn)室的設(shè)計(jì)與規(guī)劃步驟

1.合理利用空間。房間的功能要根據(jù)不同使用者的需要來(lái)確定,大的房間應(yīng)該用于系統(tǒng)總體功能的演示和仿真,小的房間應(yīng)該用于單項(xiàng)設(shè)備的調(diào)試與測(cè)試;在不影響整體功能的情況下,設(shè)備的布置要盡量緊湊,節(jié)省下來(lái)的空間可以供今后的臨時(shí)調(diào)試使用。

2.體現(xiàn)人性化。系統(tǒng)中完成同一類子功能的設(shè)備要盡量布置在一起,設(shè)備與設(shè)備之間要保持適當(dāng)?shù)拈g距,便于使用者操作;實(shí)驗(yàn)室還應(yīng)該有目的地預(yù)留一些儀器、設(shè)備和接口,供使用者臨時(shí)調(diào)試使用。SAM實(shí)驗(yàn)室最終的布局如圖3所示。

2.1.2 布線設(shè)計(jì)

布線設(shè)計(jì)主要解決設(shè)備與設(shè)備之間走線的問(wèn)題。SAM實(shí)驗(yàn)室的布線設(shè)計(jì)包括電源布線設(shè)計(jì)、網(wǎng)絡(luò)布線設(shè)計(jì)和視頻延長(zhǎng)布線設(shè)計(jì),3種布線全部在房間靜電地板底下進(jìn)行。

傳統(tǒng)的布線設(shè)計(jì)把主要的精力放在了線纜路徑的設(shè)計(jì)上,對(duì)于線纜的標(biāo)記缺乏足夠的重視,通常只是在線纜的兩端做簡(jiǎn)單的數(shù)字標(biāo)記,這樣的標(biāo)記除了表明兩端屬于同一根線纜外,沒(méi)有其他含義。如果今后需要對(duì)實(shí)驗(yàn)室的布局進(jìn)行調(diào)整,沒(méi)有詳細(xì)的布線施工圖紙,很難弄清線纜是從哪里來(lái)、到哪里去的,長(zhǎng)度是多少,能不能二次利用。

圖3 SAM實(shí)驗(yàn)室布局

因此,SAM實(shí)驗(yàn)室在做布線設(shè)計(jì)時(shí),把主要的精力放在了對(duì)線纜的標(biāo)準(zhǔn)化編號(hào)上,該編號(hào)不僅是線纜的唯一標(biāo)識(shí),還應(yīng)表征線纜的去向和長(zhǎng)度。為了今后維護(hù)起來(lái)方便,線纜的編號(hào)還必須簡(jiǎn)單易懂。SAM實(shí)驗(yàn)室線纜的編號(hào)規(guī)則如下:

線纜編號(hào)=始端設(shè)備編號(hào)+終端設(shè)備編號(hào)+線纜類別+線纜順序號(hào)

在給線纜編號(hào)之前,需要先對(duì)設(shè)備進(jìn)行編號(hào),按照自定義的規(guī)則,將機(jī)柜(Rack)分別命名為R1、R2、R3、……,將操作臺(tái)(Table)分別命名為T1、T2、T3、……,將電源設(shè)備(這里主要是UPS)分別命名為U1、U2、U3、……。

線纜類別是表征線纜用途的標(biāo)志,這里電源線統(tǒng)一用字母P(Power)標(biāo)識(shí),網(wǎng)線統(tǒng)一用字母N (Net)標(biāo)識(shí),視頻延長(zhǎng)線統(tǒng)一用字母E(Extension)標(biāo)識(shí),其他線纜也同樣按照英文名稱的首字母進(jìn)行標(biāo)識(shí),如串口線標(biāo)識(shí)為S(Serial),鼠標(biāo)線表示為M(Mouse)等。

線纜的順序號(hào)是在同一個(gè)機(jī)柜內(nèi)或者同一個(gè)操作臺(tái)上,按照從上到下、從左到右的順序?qū)ν惥€纜順序編號(hào),例如機(jī)柜內(nèi)從上往下數(shù)第1個(gè)設(shè)備左數(shù)第一根網(wǎng)線編號(hào)為N1,第3個(gè)設(shè)備左數(shù)第2根網(wǎng)線編號(hào)為N6(SAM系統(tǒng)設(shè)備采用雙網(wǎng)卡)。

于是從機(jī)柜R3到操作臺(tái)T2的第6根視頻延長(zhǎng)線根據(jù)規(guī)則可以命名為R3T2E6,R3表明了始端設(shè)備,T2表明了終端設(shè)備,E6唯一標(biāo)識(shí)了這根線纜,通過(guò)R3和T2的擺放位置可以大致算出這根視頻延長(zhǎng)線的長(zhǎng)度,很好地解決了傳統(tǒng)編號(hào)方法不能解決的問(wèn)題。

盡管新的編號(hào)方法給后期的維護(hù)調(diào)整工作帶來(lái)了很多便利,但這并不意味著詳細(xì)的線纜設(shè)計(jì)圖可以不畫,對(duì)于像交換機(jī)這樣的具有多個(gè)端口、多個(gè)去向的設(shè)備,詳細(xì)的端口線纜走向說(shuō)明仍然是必須的。

2.1.3 部署設(shè)計(jì)

部署設(shè)計(jì)主要解決應(yīng)用軟件在計(jì)算機(jī)上的部署問(wèn)題。SAM實(shí)驗(yàn)室的部署設(shè)計(jì)明確了每臺(tái)計(jì)算機(jī)上硬盤的空間劃分以及需要安裝的軟件類型,統(tǒng)一了軟件和文件在不同計(jì)算機(jī)上的命名方式和存儲(chǔ)方式,制定了整個(gè)實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)管軟件和防病毒軟件的部署方式。SAM實(shí)驗(yàn)室硬盤劃分及軟件部署如表2所示。

表2 SAM實(shí)驗(yàn)室的硬盤劃分及軟件部署

2.2 人的規(guī)劃

2.2.1 設(shè)計(jì)規(guī)劃

設(shè)計(jì)規(guī)劃是整個(gè)SAM實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與規(guī)劃工作中最重要的環(huán)節(jié),設(shè)計(jì)規(guī)劃一方面要對(duì)實(shí)驗(yàn)室系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和軟件層次做出定義,將不同的設(shè)計(jì)任務(wù)分配到人;另一方面還要對(duì)設(shè)備的選型、采購(gòu)和利舊做出安排,將不同的實(shí)施任務(wù)分配到人。設(shè)計(jì)規(guī)劃的實(shí)施流程如圖4所示。

1.設(shè)計(jì)人員的確定。首先需要1名接口設(shè)計(jì)員,負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)綜合管理信息系統(tǒng)、集中控制系統(tǒng)、過(guò)程控制系統(tǒng)(聯(lián)鎖、駝峰、調(diào)機(jī)監(jiān)控、停車器等)及維護(hù)管理平臺(tái)之間的接口及通信方式;其次還需要1名網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)員,負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)綜合信息網(wǎng)和集中控制網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、地址分配、VLAN劃分等等;最后還需要1名軟件設(shè)計(jì)員,負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)、服務(wù)器及終端設(shè)備的軟件部署及相互間的通信協(xié)議。

2.實(shí)施人員的確定。需要1名物資管理員,負(fù)責(zé)舊儀器、舊設(shè)備、舊材料的清點(diǎn),提出利舊計(jì)劃和采購(gòu)計(jì)劃,并負(fù)責(zé)儀器、設(shè)備的檢驗(yàn)檢測(cè)工作;還需要1名采購(gòu)管理員,負(fù)責(zé)設(shè)備的選型、與供應(yīng)商的談判及辦理相關(guān)財(cái)務(wù)事宜。

圖4 SAM實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)規(guī)劃實(shí)施流程

將任務(wù)劃分成塊再分解到人是整個(gè)SAM實(shí)驗(yàn)室設(shè)計(jì)與規(guī)劃工作的重要手段。一方面,并行的工作方式可以大大提高團(tuán)隊(duì)的工作效率;另一方面,清晰的任務(wù)劃分也有助于一人身兼數(shù)職時(shí)職責(zé)范圍的明確。

2.2.2 施工規(guī)劃

施工規(guī)劃是對(duì)SAM實(shí)驗(yàn)室施工過(guò)程中人員使用及作業(yè)過(guò)程的細(xì)化,它應(yīng)該在施工作業(yè)開始前完成,并能在施工過(guò)程中動(dòng)態(tài)調(diào)整。

人員如何分配和使用是施工規(guī)劃的重點(diǎn)和難點(diǎn)。施工人員除了必須具備良好的身體素質(zhì)外,還必須具有一定的工程經(jīng)驗(yàn),能夠解決一些常見(jiàn)的施工問(wèn)題,并能對(duì)施工進(jìn)度進(jìn)行合理地把握。涉及大量布線的工程應(yīng)聘請(qǐng)專業(yè)的施工隊(duì)來(lái)施工。

作業(yè)流程化和作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化是施工規(guī)劃的核心,一個(gè)好的作業(yè)流程可以有效減少多余的勞動(dòng)和不必要的返工。SAM實(shí)驗(yàn)室施工規(guī)劃的實(shí)施流程如圖5所示。

圖5 SAM實(shí)驗(yàn)室施工規(guī)劃實(shí)施流程

設(shè)備定位,UPS、操作臺(tái)與機(jī)柜要最先擺放到位,以便于布線。布線工程,包括電源布線、網(wǎng)絡(luò)布線、視頻延長(zhǎng)布線和機(jī)柜內(nèi)布線等。設(shè)備就位,設(shè)備上臺(tái)、上架,接通線纜,上電測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)測(cè)試等。軟件安裝,安裝操作系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序和軟件環(huán)境,進(jìn)行軟件配置。設(shè)備調(diào)試,設(shè)備聯(lián)機(jī)測(cè)試。綁線與標(biāo)識(shí),各種線纜綁扎,設(shè)備端口標(biāo)識(shí)。開通使用,啟用實(shí)驗(yàn)室。

有了流程還必須有標(biāo)準(zhǔn),不然無(wú)法檢驗(yàn)施工的效果是否符合設(shè)計(jì)要求。施工規(guī)劃中的作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)包括:設(shè)備擺放標(biāo)準(zhǔn)、走線標(biāo)準(zhǔn)、施工工藝標(biāo)準(zhǔn)等。2.2.3 運(yùn)營(yíng)規(guī)劃

運(yùn)營(yíng)規(guī)劃是對(duì)SAM實(shí)驗(yàn)室開通之后的長(zhǎng)期、安全、有序運(yùn)行做出的規(guī)劃,內(nèi)容包括實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用規(guī)劃和人員培訓(xùn)規(guī)劃。

實(shí)驗(yàn)室運(yùn)用規(guī)劃是通過(guò)規(guī)范和制度的方式對(duì)調(diào)試設(shè)備的使用、房間布局的調(diào)整以及新設(shè)備的接入做出明確和具體的規(guī)定。同時(shí),以數(shù)據(jù)庫(kù)的方式對(duì)實(shí)驗(yàn)室在用及庫(kù)存的設(shè)備和材料進(jìn)行連續(xù)式管理,通過(guò)一段時(shí)間的建設(shè),最終建立起完善的實(shí)驗(yàn)室管理信息系統(tǒng)。

人員培訓(xùn)規(guī)劃包括二方面含義:一是對(duì)自己人的培訓(xùn),通過(guò)培訓(xùn)使團(tuán)隊(duì)中的每一個(gè)人都了解并掌握實(shí)驗(yàn)室設(shè)備的使用方法,自覺(jué)遵守實(shí)驗(yàn)室的管理制度,保證實(shí)驗(yàn)室的穩(wěn)定運(yùn)行;二是對(duì)SAM系統(tǒng)用戶和參觀者的培訓(xùn),通過(guò)培訓(xùn)不僅讓他們熟悉SAM系統(tǒng)的操作使用方法,而且讓他們理解SAM系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及實(shí)現(xiàn)方式。人員培訓(xùn)規(guī)劃也需要用數(shù)據(jù)庫(kù)的方式進(jìn)行管理,在此基礎(chǔ)上逐步建立起完善的實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)管理系統(tǒng)。

3 結(jié)束語(yǔ)

SAM實(shí)驗(yàn)室從開始設(shè)計(jì)規(guī)劃到最終投入使用只用了2個(gè)月的時(shí)間,設(shè)計(jì)人員不但充分利用了新豐鎮(zhèn)遷回的調(diào)試設(shè)備,而且獨(dú)立承擔(dān)了所有的施工任務(wù),鍛煉了隊(duì)伍,節(jié)省了投資。通過(guò)SAM實(shí)驗(yàn)室的建設(shè),一套比較完整的施工標(biāo)準(zhǔn)和作業(yè)流程已經(jīng)形成,一批肯干能干的工程人員也脫穎而出, SAM實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的這些經(jīng)驗(yàn)和成果目前已應(yīng)用在石家莊南和蘭州北的SAM工程項(xiàng)目中,對(duì)工程的順利實(shí)施起到了關(guān)鍵的指導(dǎo)作用。

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In order tomeet the requirementof the technology researching and the production developing of SAM,the design thinking and the project flow about the synthetic automation ofmarshalling yard lab is detailed from the perspectivesof both the design of objectand the projectof human resource,which ultimately achieve the logicaloptim ization among resource deployment,employeemanagementand lab maintenance by taking advantage of“two means”,establishing“four functions”and hitting the goal of completing“two production”.

Synthetic Automation of Marshalling yard(SAM);lab;design;project

中國(guó)鐵道科學(xué)研究院通號(hào)所,100081 北京

*碩士研究生 **助理研究員

2011-01-21

(責(zé)任編輯:諸 紅)