长江数字与智能航道关系及发展现状

第一篇：长江数字与智能航道关系及发展现状

长江数字与智能航道关系及发展现状

作者:万大斌 刘怀汉 郭涛 责任编辑: 日期:2012-08-16

一、引言

2011年1月21日国务院正式颁发《关于加快长江等内河水运发展的意见》，要求利用10年左右时间，建成畅通、高效、平安、绿色的现代化内河水运体系。为落实交通运输部“关于贯彻《国务院关于加快长江等内河水运发展的意见》的实施意见”，长江航道局2012年工作会议提出，加快数字航道和智能航道建设，到2015年基本建成长江干线数字航道，初步建成长江干线智能航道。

近年来，随着长江“数字航道”建设的启动，长江航道信息化建设经历了一个快速的发展历程，在电子航道图建设、航道测量、信息基础设施建设等方面取得了一系列的成绩，已经初步具备由数字化向智能化转变的条件。为解决制约长江“智能航道”发展的全局性、系统性问题，进一步提高长江航道管理的能效，实现长江航道的管理和服务水平的大幅度提升，推动长江航道由传统服务型向主动服务型转变，养护方式由劳动密集型向技术管理型转变，管理手段由单纯行政管理向依法综合管理转变，尽早开展长江“智能航道”的研究和规划，具有十分重要的意义。

二、长江智能航道总体构架

在智能航道建设需求基础上，智能航道定义如下：“智能航道”（Intelligent Waterway）是指在数字航道基础上，利用智能传感器、物联网、自动控制、人工智能等技术，自动获取航道系统要素信息，通过融合处理与深度挖掘，实现航道规划建设科学化、养护管理现代化，为航运企业运输决策、船舶航行安全、海事监管、水上应急灯提供全方位、实时、精确、便捷的航道服务。

结合智能航道定义，智能航道系统具有如下特点：

（1）航道信息感知更为全面、透彻

通过智能传感器、射频识别、无线传感网络、无线网络、机器人等手段，从空中、水面、水下实现航道要素信息全方位透彻的获取。同时基于航道演变模型计算高分辨率的航道水位、水深、流速、流态等信息，实现航道通航要素信息的精细感知。

（2）航道信息交互更为通畅、友好

航道要素信息以不同方式嵌入网络，与各先进的感知工具的连接，实现更全面的互联互通。同时依托多功能电子航道图系统，利用三维显示技术实现航道信息实时、顺畅地友好交互。

（3）航道信息服务更为实时、便捷

基于云数据库平台，结合多功能电子航道图系统，利用云计算技术对海量数据进行整理分析，实现从数据到信息，从信息到知识，从知识到洞察力的过程，进而实现航道信息全面定制化服务。同时，通过多源航道信息服务发布平台，实现实时、便捷地航道信息服务。

（4）航道管理与养护更为科学、低碳

基于航道知识库，利用人工智能技术对航道规划、执法、养护、资产管理等过程进行决策分析，实现航道管理的科学化。同时利用遥测遥控与智能控制技术，对航道工程船舶、航标状态进行主动监测与智能控制，实现航道养护过程的智能化，达到节能降耗。

综上所述，长江智能航道将由数据感知层、通信层、数据处理层、支撑平台层、服务应用层和制度保障层组成。其架构如图1所示。具体由船舶感知系统、航道感知系统、船-标-岸一体化信息网络，数据处理系统，通用技术平台（航道与船舶云数据库、多功能电子航道图系统平台等）、7大服务系统（先进的长江航道规划与建设服务系统、长江航道智能管理养护系统、长江航道智能机务系统、先进长江航道安全管理体系、先进的长江航道信息服务系统、长江航道智能助航系统、长江航道智能应急服务系统）、长江航道智能管理平台、先进的长江航道综合服务平台、规范与标准保障体系组成。

三、智能航道与数字航道的关系

长江航道在“十一五”期间开展数字航道建设，在电子航道研制、航标遥测遥控等方面取得一系列成果。从总体上看，“数字航道”（Digital waterway）是“数字地球”概念在航道领域的具体应用，它是对航道管辖区域、管理对象及管理活动的数字化表现，是综合运用遥感、遥测、地理信息系统、宽带网络、通讯、计算机模拟、多媒体等多种技术对航道业务流程、动态监测管理和辅助决策服务的虚拟化、数字化、网络化、智能化和可视化的技术系统，是服务于政府、业务部门、公众，以及航道规划、建设、维护、管理和综合应用的、可持续发展的信息基础设施和信息系统的集成。其本质是建设航道空间信息基础设施并在此基础上深度开发和整合应用各种信息资源。

数字航道建设是智能航道的发展基础，而智能航道则是航道数字化的高级发展阶段，是从更高的层次指导航道信息化的发展。智能航道、数字航道以及智能航运系如图2所示。

智能航道与数字航道具有非常重要的延承关系，具体表现在：

（1）智能航道增强了数字航道服务能力

智能航道是从水运系统本身的需求以及由这种需求带来的功能要求出发，从根本上改变单纯从技术的角度看待航道信息化的误区。智能航道带来的是一种思想、观念，而不是一套信息管理系统或者仅仅是一套标准，是指导航道未来发展的总体规划、分步实施的方法、策略以及技术体系。智能航道是在数字航道基础上，利用云计算技术对海量数据进行整理分析，实现从数据到信息、从信息到知识、从知识到洞察力的过程，实现航道管理和服务更加深入的智能化，并利用人工智能与智能控制技术，实现航道管理养护的智能决策以及养护过程的智能控制。智能航道建设核心思想是：体现主动作为航道服务理念，创建世界一流航道，凸现智能航道在内河智能航运系统中先导地位。

（2）智能航道拓展了航道要素感知与信息交互手段

数字航道分为数据采集层、信息传输层、数据库层、服务层以及应用层，技术基础为：信息技术与通信技术。其技术核心是实现航道要素信息的自动化采集、分析、处理以及数字化模型的建立等。智能航道分为信息感知层、传输层、数据处理层、数据库管理与交互层、服务应用层，技术基础为智能科学与技术。在智能航道的感知层通过机器人、智能传感器（智能相机、智能信号处理系统）、无线传感网络、RFID等物联网手段实现航道要素以及船舶要素透彻的感知。在智能航道的信息传输层通过船-标-岸一体化多源异构信息化网络与船舶智能终端，实现航道与船舶智能协同，达到最大化利用航道资源。

（3）智能航道提高了数字航道要素原始数据质量

数字航道通过航道测量、信息监控、数据自动采集、外部数据输入、手工输入等多种方式获取航道水深、水位、水流速度与流态、船舶机务、监控视频等海量航道要素数据，其中一部分数据存在冗余性，一部分数据存在不完备性。对此，智能航道通过数据融合以及数据挖掘方法获取特征级数据，减少数据冗余，同时结合各种航道要素数学模型，利用数据同化方法，获取精细化航道要素数据，从而提高航道要素原始数据质量。

（4）智能航道丰富了数字航道通用技术平台内涵

长江数字航道通用技术平台按一定的标准规范整合多源异构信息资源，成为信息采集、传输、处理、管理和发布长江航道各类信息的载体，是实现各个子系统间信息交互与共享的重要保证。通用技术平台的主要功能是从各业务子系统提取共享数据，并对多源异构数据进行数据融合，完成多类动态数据、静态数据、时间数据、空间数据等的组织，以保证数据间关系的正确性、一致性以及避免数据的冗余，并对外提供决策支持和信息查询等服务。

智能航道在数字航道通用技术平台基础上，针对长江航道演变复杂性，构建长江航道知识库，包括专家知识、航道演变模型、航道仿真方法体系等，同时利用云数据库技术实现多源异构数据的有效共享。

四、智能航道发展方向

长江智能航道总体发展目标为：发挥科技信息化的引领作用，以感知航道与船舶为主线，建立全面感知、广泛互联、深度融合、智能应用、机制完善的智能航道技术体系，构建“智能航道”，推动长江航道四个转型与四个跨越的实现。

全面感知：应用物联网感知技术等手段，以航道与船舶为关联载体，实现对船舶信息、通航环境信息以及航道水深、水流等航道要素的全面实时感知。

广泛互联：完善长江航道及关联单位间的传输网络建设，实现船-标-岸一体化航道要素感知网络，实现各种异构网络的互联互通。

深度融合：整合信息资源，实现海量数据处理、智能数据分析，提升信息资源的深度开发与综合利用水平，促进信息技术与航道管理及服务的深度融合。

智能应用：以长江航道业务对象为核心，以管理组织结构为依据，实现长江航道内、外部用户管理和服务的按需定制和长江航道维护作业的智能控制。

机制完善：建立长江智能航道健全的标准和完善的管理组织体系，确保长江智能航道工作的全面推进。

目前，智能航道的发展仍属于起步阶段，开展长江智能航道研究，提高航道信息化、智能化水平，是依靠科技创新、促进长江航道发展转型的需要。为推动长江智能航道技术发展，建议未来智能航道的发展应该注意以下三方面内容。

（1）加强长江智能航道重点关键技术研发

以智能航道关键技术开发和集成应用为主，重点支持与申请对长江航道自主创新能力整体提升、支撑引领长江航道发展效果显著的重大科研项目，力争形成一批拥有核心自主知识产权、技术水平国际领先、成果实用性强的科研成果和科技产品。

（2）加强长江智能航道标准化建设与宣传

加强智能航道技术标准规范体系前期研究工作，促进先进、成熟、适用的科技成果及时纳入标准。加快标准规范的更新，优先采用具有自主知识产权的标准。组织开展标准宣贯、应用培训与经验交流，加强帮助使用标准的工具开发。

（3）推进智能航道成果推广与示范应用

充分发挥科技成果对长江智能航道发展的推动作用，“十二五”期大力实施科技成果应用推广与示范应用工程，健全科技成果应用推广机制，构建科技成果应用推广信息平台。

五、结语

长江作为我国乃至世界上水上交通最繁忙的航道，货运量已经连续六年位居世界内河首位。长江航道的智能化建设对于提升航道通过能力，减少水上交通事故，保护长江水域环境等方面有着十分积极的作用。随着智能航道相关技术与理论不断发展，智能航道框架以及相关技术将不断丰富完善。作为长江航道建设的主管部门和实施单位、开拓“智能航道”建设的先锋，抓住机遇，面对挑战，尽早完成长江“智能航道”建设的总体规划，并逐步落实实施。为长江21世纪航运的发展和流域经济、社会的战略发展做出自己应有的贡献。

（长航局航道与通航管理处处长、长江航道规划设计研究院院长、长江航道规划设计研究院）

第二篇：数字城管发展现状

数字城管发展现状

从第一次实现网格化数字城市管理开始，我国数字化城市管理的先行者们就有足够的自信心在这一领域做出卓然的成绩。如今，数字城管新模式Ô¬创系统——北京市东城区网格化城市管理系统成功运行已Ó¬来第五个年头，这五年里，全国各地数字化城市管理建设也都轰轰烈烈开展起来。数字城管犹如一棵倍受滋润的小树，在¾¬历了播种、发芽、成长之后终于硕果累累。

树之源：我国数字城管概述

建国六十年，我国城市现代化进程加速，日新月异的变革为人们带来全新的生活理念，同时也昭显出众多严峻的城市管理问题，因此，加强和改善城市管理的任务就变得紧迫而艰巨。城市建设和管理自城市诞生以来就是人类孜孜不倦所探索的问题，既古老、又常青，充满了挑战性和创新性。随着现代科技的发展和社会的进步，数字化城市管理新模式日渐兴起，逐渐成为每一个城市管理工作者急迫面对与学习的要则。

北京作为中国的政治文化中心，是众多飞速发展的城市的代表。改革开放后，北京城市建设突飞猛进，城市面貌发生了巨大变化，城市功能进一步完善，人民群众对城市管理质量的要求不断提高，传统的粗放式、被动式、突击式的管理方式，越来越不适应城市快速发展的需要，创新城市管理模式迫在眉捷。

2003年底，北京市东城区成立了创新城市管理模式课题组，与数字政通等单位共同针对《依托数字城市技术创建城市管理新模式》课题进行了深入调查研究，运用“数字城市”理论和系统论、信息论、控制论、Ь同论等思想和方法，依托目前已¾¬比较成熟的信息技术，结合东城区城市管理的实际，提出了网格化城市管理的构想。按这一构想，东城区依托网络信息技术、地理编码技术和移动信息技术，推出全区域、全时段的网格化城市管理解决方案以及与之配套的“网格化城市管理信息平台及应用系统”，采用“万米单元网格管理法”和“城市部件管理法”相结合的方式，在城市管理中运用网格地图的技术思想，以一万平方米为基本单位，将东城区25.38平方公里划分成10个街道、126个社区、1593个网格单元，由350名城市管理监督员对所分管的万米单元实施全时段监控。通过一张网络和一个平台，将城市管理信息集纳于无形之中，不仅实现了城市管理的信息化、标准化、精细化、动态化，也可以对市民的意见、心声进行实时的收集与反馈。

新模式在东城区运行和实践五年以来，始终保持高效、稳定的运行态势。共解决各类城市管理问题22万件，结案率长期稳定在95%以上，问题办理结案平均时间由过去的一周提高到现在的6.5小时，每月平均处置各类城市管理问题3000余件，处理问题数是过去的6倍。可以说，数字城管新模式的创建，提高了政府信息化建设的应用水平，在加强政府管理城市、服务社会能力的同时，有效节约了政府管理成本，在推动城市生活环境和社会服务环境改善的同时，促进了市民参与城市管理热情的提高，用实实在在的效果践行了数字城管新模式。

树之长：我国数字城管推广历程

自2004年10月，东城区网格化城市管理系统正式上线后，2005年7月，“东城区网格化城市管理系统”在城市管理中的积极作用和重要地位很快得到了中央编办、国信办、国家科技部、Ô¬建设部、北京市委、市政府和多位资深行业专家的高度评价，并被原建设部命名为“数字化城市管理新模式”，组织在全国城市推广。同月，Ô¬建设部公布了首批南京鼓楼、杭州等十个试点城市（城区）。

2005年8月，“城市市政综合监管信息系统”系列行业标准颁布执行。同月，Ô¬建设部成立了“数字化城市管理新模式推广工作领导小组”，种种举措指导了数字城管新模式向标准化、规范化的方向进行推广。

2006年3月，在无锡召开的“数字化城市管理新模式推广工作试点城市座谈会”公布了第二批郑州、台州、诸暨等17个试点城市（城区）。2006年11月，“全国数字化城市管理工作会” 召开，会上扬州模式得到好评，并被大力推广。会上提出了“‘十一五’末2010年，地级市全覆盖，有条件的县级市和县城也要建立起来”的目标，并指出，“发达的沿海省份应该在五年内实现数字化城市管理的全覆盖；中等发达的省份五年内应该完成三分之一或二分之一试点城市；发展中的省份，推广数字化城市管理取得突破，至少是省会城市、大城市获得推广。”

2007年4月，Ô¬建设部公布了长沙、乌鲁木齐、甘肃白银等第三批共24个试点城市（城区）。建设部办公厅[2007]42号函确立2008年到2010为数字城管全面推广阶段，在全国地级以上城市和条件具备的县级市要全面推广数字化城市管理新模式。

2007年10月1日，Ô¬建设部颁布实施了新修订并更名的《城市市政综合监管信息系统 管理部件和事件分类、编码及数据要求》。同月，第三批数字化城市管理试点城市的培训会议召开，会议向各城市代表宣贯了所有试点城市的试点任务，并强调建设工作应首先按照建设部标准规范执行。

2007年12月28日至29日，全国建设工作会议上提到，“继续推广建设系统‘12319’服务热线与数字化城市管理相结合的¾¬验，各试点城市年底前要完成数字化城市管理系统的建设并通过验收。”

2008年8月，“城市市政综合监管信息系统”系列行业标准《城市市政综合监管信息系统 监管数据无线采集设备》和《城市市政综合监管信息系统 绩效评价》得到颁布执行，标志着随着数字化城市管理工作的推广和深入。

2009年7月7日，为了进一步规范推广数字城管模式，提升城市综合管理效能，住房与城乡建设部又出台了《数字化城市管理式建设导则（试行）》。这一举措，对推进各地科学建设数字城管，坚持标准，Ѭ序渐进起到了很好的引导作用。《城市市政综合监管信息系统 立案处置结案》即将出台，数字城管行业标准体系的发展完善对数字化城管执行手段的提升和运行效果的评估有着重要的指导意义。

目前，数字城管新模式已¾¬成功运行五周年，各试点城市按照试点工作要求和有关标准，积极开展工作，一些非试点城市、城区也开始积极进行数字城管项目前期准备工作，而已¾¬建成的城市（城区）也在继续探索数字城管的拓展升级应用，在全面提升城市综合管理效能等方面取得了明显成效。

树之果：我国数字城管的建设推广状况

从东城区创建数字城管新模式，将现代化城市管理构想变为现实，到如今新模式在全国范围的遍地开花，新模式的推广工作一路走来，得到全国各地的积极响应，新模式也在Ô¬建设部对行业标准的多次增补和修订中不断探索磨合，逐步规范和完善起来，并为提升城市运行效率，推动科技创新和政府职能转变发挥了越来越大的作用。

仅以2006年到2008年三年为样本统计，全国共有10个直辖市/区、12个省会城市、28个地级市、8个县级市/县、17个市辖区，共75个城市（城区）建设了数字城管项目。根据全国的最新行政区划，目前全国共有4个直辖市、2个特别行政区、28个省会（首府）级城市、283个地级市、856个市辖区、369个县级市，1635个县，可见数字城管行业正处于欣欣向荣的全面发展时期，蕴藏着巨大的潜力。

从数字城管的管理模式来看，2005年，数字城管从区级模式开始发展，北京的海淀区、丰台区、宣武区及上海的卢湾区、长宁区等直辖市区级平台的建设贯彻了东城模式，对今后各市辖区的建设奠定了坚实的基础。

2006年，区级模式逐步拓展到市级平台建设中，以杭州、成都等省会城市为代表，分别创建了“一级监督、两级Ь同”、“两级监督、两级指挥”的管理模式，为省内其他城市进行了示范和表率，更是为一些大中城市提供了借鉴。此外，扬州等中小城市也开始了对数字城管的探索，并取得了良好的效果。

从2007年开始，数字城管进入了生机勃勃的全面发展阶段。截止到目前，全国已有100余个包括直辖市、省会城市、地级城市、县级市、县、市辖区的各级各类城市、城区展开了数字城管新模式建设。他们在符合各自实际的前提下建立了适合自己管理模式，并取得了良好的运行效果。数字城管行业的繁荣也带动了大批软硬件厂商企业的发展。作为数字城管新模式创系统开发商的北京数字政通科技股份有限公司建设并实施了全国超过50%的数字城管项目，在通过住房和城乡建设部验收的33个试点项目中，数字政通承担的项目为24个，占73%，在全国数字城管的推展应用工作中起到了良好的带头作用。目前，还有很多城市都在积极进行数字城管项目前期准备工作，已¾¬建成的城市也在继续探索数字城管的拓展升级应用。依据现有项目的平均建设投资和建设情况，以及目前的全国的行政规划，预计至2015年底，数字城管系统覆盖全部地级以上城市，并大规模推广到市辖区及县级市和县，未来5年，数字城管系统的软硬件市场容量将达到150亿元。

这五年来，各地市根据自身特点，对数字城管建设进行了理论结合实际的改良。如，杭州市数字化城市管理系统创造了“一级监督、两级Ь同”的典型模式，“新两轴”的互动，推动了市、区友好型Ь作关系的形成，实现了城市管理的扁平化；常州市数字化城市管理系统把数字考评与数字城管的结合，实现了十三项城市长效综合管理内容与数字化城市管理手段的无缝对接，成为数字城管有效运行的基础保障；烟台市数字化城市管理系统探索实施了“两轴垂直，高位监督”的“市级监督，区级指挥”的管理组织模式，和信息采集员的市场化运作，优化了“监管分离”两轴体制，确保了关键数据的真实可靠；北京市朝阳区数字化城市管理系统通过引入竞争机制和诚信约束机制，同时整合了区、街乡、社区行政村三层互联互通的信息建设，建立了政府主导和公民广泛参与的城市管理新格局。

不难看出，各城市（城区）纷纷根据各自的实际情况对新模式做出相应的探索与调整，将新模式灵活应用到不同的数字化城市管理系统中，极大程度的提高了城市管理工作的效率与质量，也为百姓生活质量的提高做出了很大贡献。

树之愿：展望数字城管未来

未来，我国数字城管建设的发展被赋予两个层面的意义。首先，数字化城市管理新模式作为已¾¬相对成熟的城市管理模式将广泛普及到全国各级各地城市（城区），实现数字化城市管理将是城市管理工作的重要发展方向。其次，网格化管理灵活的兼容性和很强的拓展性在城市管理工作中的应用思路将拓展到更多领域。

其中，作为数字城管的纵向延伸，数字社区建设是我国提高城市公共管理手段和能力的重要方式。《国务院关于加强和改进社区服务工作的意见》（国发[2006]14号）提出“建设社区信息化平台，使政府公共服务覆盖到社区，梳理、整合各类社区系统，提高社区公共服务的自动化、现代化水平”。民政部的“百城（区）社区建设抽样调查”资料显示，我国已初步建立社区公共服务体系，其中大部分城区建有社区管理服务信息网络，具备实行数字社区的基础。数字社区将网格化的理念深入社区，扩展了社会管理与服务的业务内容，包括劳动和社会保障、综合治安、社会服务等方面关系老百姓生活的内容，建立与数字化城市管理模式一样的闭环的街镇网格化工作流程，为今后城市发展过程中管理和服务项目的发展提供了很好的扩充性，包括北京东城区、杭州、上海浦东区等较早应用数字城管系统的城市（城区），已¾¬开始把他们的系统向各区县、街镇、社区深入，整合了人口管理、劳动力就业、医疗卫生等管理与服务资源，建立了社区的网格化管理平台资源、运行机制与服务模式，为城市管理的各个角落都带来了新的启发。

同时，作为数字城管的横向延伸，专业网格化也是未来发展的一个重要趋势。目前网格化管理思想已¾¬拓展到了行政执法及公路管理、海塘监控、市政监管等多个专业领域。而3G等新技术的普遍应用将全新塑造城市管理信息化系统：基于3G技术研发视频通话、视频执法、随时随地调用各专业系统的实时监控信息等功能，辅助执法工作有效开展。

第三篇：国内外智能电网的发展现状与分析

国内外智能电网的发展现状与分析

宋菁，唐静，肖峰

(1东南大学电气工程学院，江苏南京210096；2泰州供电公司，江苏泰州225 300)

摘要： 从智能电网的现状、发展重难点及其发展的意义对国内的智能电网进行了深入的分析探讨，并对美国、日本、英国、意大利等国家的智能电网的发展进行对比描述。各国政策及措施均表明智能电网建设将成为世界电网发展的新趋势。

关键词： 智能电网；现状； 电网规划

中图分类号：TM727 文献标识码：A 文章编号：1007—3175(2010)03—0001—04

Development and Analysis of Smart Grid at Home and Abroad

SON G Jing，TANG Jing，XIAO Feng

(1 ElectricalEngineeringSchool SoutheastUniversity,Nanjing210096，China,"2 TaizhouPowerSupply Company,Taizhou225300，China)

Abstract：Deep analysis of the domestic smart grid，including the aspects of actuality，development and its difi culties was put up．A contrast description on the smart grid development of the foreign countries，such as American，Japan，Britain and Italy，was carried out．National policies and measures all indicate that the smart grid will be built into a new development trend of the world network．

Key words：sm art grid：actuality；network planning

0 概述

随着市场化改革推进，数字经济发展，气候变化加剧，环境监管要求日趋严格以及各国能源政策的调整，电网与电力市场、客户之间的关系越来越紧密。客户对电能质量的要求逐步提高，可再生能源等分散式发电资源数量不断增加，传统的电力网络已经难以满足这些发展要求。为此人们提出了智能电网的设想，以实现传统电网的升级换代。

智能电网就是把最新的信息化、通信、计算机控制技术和原有的输、配电基础设施高度结合，形成一个新型电网，实现电力系统的智能化。智能电网可以提高能源效率，减少对环境的影响，提高供电的安全性和可靠性，减少输电网的电能损耗。

智能电网是对电网未来发展的一种愿景，即以包括发电、输电、配电、储能和用电的电力系统为对象，应用数字信息技术和自动控制技术，实现从发电到用电所有环节信息的双向交流，系统地优化电力的生产、输送和使用。

智能电网的本质就是能源替代和兼容利用，它需要在创建开放的系统和建立共享的信息模式的基础上，整合系统中的数据，优化电网的运行和管理。它主

要是通过终端传感器将用户之问、用户和电网公司之问形成即时连接的网络互动，从而实现数据读取的实时(real—time)、高速(high—speed)、双向(two—way)的效果，整体性地提高电网的综合效率。它可以利用传感器对发电、输电、配电、供电等关键设备的运行状况进行实时监控和数据整合，遇到电力供应的高峰期时，能够在不同区域问进行及时调度，平衡电力供应缺口，从而达到对整个电力系统运行的优化管理； 同时，智能电表也可以作为互联网路由器，推动电力部门以其终端用户为基础，进行通信、运行宽带业务或传播电视信号，IT产业的深度革命和能源革命将成为孪生兄弟，智能电网改革将推动世界能源革命的深度裂变。我国智能电网的研究和发展

我国电力工业面临着类似于欧美国家的情况：在宏观政策层面，电力行业需要满足建设资源节约型和环境友好型社会的要求，适应气候变化；在市场化改革层面，交易手段与定价方式正在改变，市场供需双方的互动将会越来越频繁。这说明智能电网建设也将成为我国电网发展的一个新方向。目前，中国发展智能电网的条件已经具备，通过智能电网建设，电力各领域都将发生飞跃和提升，电网的发展也将随之深刻变化。

我国发展智能电网与其他国家有所差别。外国智能电网更多地关注配电领域。目前，我国需要更

地关注智能输电网领域，把特高压电网的发展融入其中，保证电网的安全可靠和稳定，提升驾驭大电网安全运行的能力。

另外，我国电网企业正在转变电网发展方式，用户的用电行为也在发生变化。以建设智能电网为抓手，能够比较方便地建成满足未来需要的下一代电力网络。要实现电网智能化目标，有许多技术需要进行研究。其中输电网中基于相量测量单元的广域测量系统、柔性 交流输电和配电网中分布式发电、自动抄表、需求侧管理等很多技术，在智能电网概念提出前就已经在研究，并且取得了不错的成绩。智能电网的发展，会让这些技术提高到新的层次，并使研发工作更有用武之地。此外还要开发诸如储能技术、先进的双向式自动计量表计设施、风能和太阳能等可再生能源的接入技术、微电网等一系列新的技术。

智能电网也需要不断整合和集成企业资产管理和电网生产运行管理平台，从而为电网规划、建设、运行管理提供全方位的信息服务。国家电网公司建设的SG18612程，为构建智能电网打下了基础。各项工作的推进，让智能电网正从设想进入现实，这是一项艰难的任务，也是一个诱人的挑战。

1.1智能电网对我国电网发展的现实意义

我国电网企业已树立了追求卓越的发展战略，电网规模正在快速扩张，用户的用电行为也在发生变化。以建设智能电网为抓手，借助电网扩张的机遇，能够比较方便地建成满足未来需要的下一代电力网络，直接占领电网技术的最高点。我国电网企业还面临着一些特殊问题，如国家电网尚未建成坚强骨干网架，电网抵御多重故障的能力较弱；各区域电网主干网架较为薄弱，电网稳定水平偏低，电网运行灵活性不强；现有高压、超高压输电线路输送能力偏低，线路走廊利用率不高；企业信息化建设相对滞后，还没有形成一体化的生产经营管理系统，信息孤岛普遍存在，信息技术在重大决策和现代化管理中的作用还没有得到充分发挥等。对于上述问题，建设智能电网无疑是一个理想的解决方案。

1.2我国电网具有实现智能化的物质基础

我国的电网智能化与美国相比，我国电力行业的基础建设要先进得多，美国有的变电器用了40年，我国的变电器不仅有而且很新。我国电网起点高，实现智能化更容易。我国电力行业的变电器等基础建设和装备制造能力要比美国先进得多或实力相当，具有实现智能化的物质基础。

我国实施智能电网改造初期投资只需要3 000亿元至5 000亿元，但是其对变压器、智能终端、网络管理技术等行业拉动巨大，每年至少可拉升国民经济一到两个百分点。十一五期间，我国电力信息化每年约有超过100亿元的投资，如果从现在开始就着眼于互动电网的建设，其效益也是非常巨大的，如果扩大投资规模，我国将可能成为主导全球互动电网变革的领先国家。

1.3我国式智能电网的难点

我国首条特高压交流“试验示范”线路刚刚建成投运，淮南一上海、锡盟一上海、陕北一长沙特高压线路已经上马。毫无疑问，以国家电网公司为主要推动力的我国电网建设，正在向“特高压电网”建设快马加鞭。但是，我国关于智能电网方面的研究进展缓慢，甚至是刚刚起步。2007年10月，华东电网公司启动智能电网可行性研究项目，目前还处于前瞻性研究。华北电网公司今年计划开展智能电网发展规划和实施方案的研究，另外还有一些地方公司对电网安全稳定、实时预警及协调防御系统方面进行研究。这与美国IBM、通用电气等公司在智能电网方面的研发仍有很大差距。

业内人士建议，我国在输电部分做智能电网会有一些困难，但可以先从配电系统开始，投资小，见效快。IBM公司则建议，在考虑智能电网建设与改造时，要首先对电网企业的业务流程进行梳理，业务变革和管理变革要先行，从条件比较成熟的地域和业务着手。对于输电网的智能化，应有条件地选择试点，并与新建和改造紧密结合。智能电网不是一个固定的、一成不变的方案，电网企业要根据自己的业务目标和要解决的关键问题，对智能电网进行调整，以适合自己的情况。国外智能电网发展的形势

2.1美国进行智能电网改造

2006年，美国IBM公司曾与全球电力专业研究机构、电力企业合作开发了“智能电网”解决方案。这一方案被形象地比喻为电力系统的“中枢神经系统”，电力公司可以通过使用传感器、计量表、数字控件和分析工具，自动监控电网，优化电网性能，防止断电、更快地恢复供电，消费者对电力使用的管理也可细化到

每个联网的装置。

近年来，为振兴经济，美国从节能减排、降低污染角度提出绿色能源环境气候一体化振兴经济计划，智能电网是其中的重要组成部分。在经济刺激计划中，有大约45亿美元贷款用于智能电网投资和地区示范项目。智能电网采用数字技术收集、交流、处理数据，提高电网系统的效率和可靠性。智能电网的倡导者要让客户相信，智能电网将帮助客户减少电费支出。经济刺激方案规定，奖励高效率的电力公司。但是，地方电力监管委员会必须改变规则，因为监管委员会对仍然被看作风险投资的智能电网可能还心有余悸。伊利诺斯电力监管委员会批准在2009年安装20万只智能电表，更大规模的投资则有待于未来两年的成本一收益研究报告。此外，还需在全美制定标准，使创新实现无缝连接。据估计，美国商务部下属的标准与技术研究院会提出一个初步框架。2008年4月，美国科罗拉多州波尔得市已经营建成为全美第一个智能电网城市，与此同时，美国还有l0多个州正在开始推进智能电网发展计划。2009年1月，美国政府发布了《经济复兴计划进度报告》，宣布将铺设或更新约4 800 km输电线路，并在未来三年内为美国家庭安装4万多个智能电表。2009年4月，美国政府又宣布了一项约40亿美元的用于开发新的电力传输技术计划。此后，美国能源部长表示，政府向美国企业提供24亿美元，用于制造混合动力车和车用电池，美国能源部也在加强车用电池的研究作为新型电网最重要的客户工具，电池可以更大地创造智能电网的应用运转空间。

这意味着美国政府能源计划的下一步战略将发展智能电网产业。目前位于科罗拉多州首府丹佛西北40 km的小城波尔得(Boulder)，已经成为全美第一个智能电网城市。

2.2 日本政府大力推动智能电网的发展

针对美国提出的智能电网，日本将根据自身国情，主要围绕大规模开发太阳能等新能源，确保电网系统稳定，构建智能电网。

日本政府计划在与电力公司协商后，开始在孤岛进行大规模的构建智能电网试验，主要验证在大规模利用太阳能发电的情况下，如何统一控制剩余电力和频率波动，以及蓄电池等课题。日本政府期待智能电网试验获得成功并大规模实施，这样可以通过增加电力设备投资拉动内需，创造更多就业机会。为配合企业技术研究，东京工业大学成立“综合研究院”，其中，关于可再生能源如何与电力系统相融合的“ 智能电网项目”备受瞩目。除东京电力公司外，东芝、日立等8家电力相关企业也积极参与到该项目研究中。该项目计划用3年时间开发出高可靠性系统技术，使可再生能源与现有电力系统有机融合的智能电网模式得以实现。

2.3欧洲电力企业的智能电网建设实践

由于石油 价格的不稳定、石油资源的有限性、能源需求的爆炸性和欧盟减少温室气体排放的计划，可再生能源有限的欧洲必须建立跨区能源交易和输送体系

以解决其战略生存，也就是通过超级智能电网计划，充分利用潜力巨大的北非沙漠太阳能和风能等可再生能源发展满足欧洲的能源需要，完善未来的欧洲能源系统。

目前，英、法、意等国都在加快推动智能电网的应用和变革，意大利的局部电网已经率先实现了智能化。2009年初，欧盟有关圆桌会议进一步明确要依靠智能电网技术将北海和大西洋的海上风电、欧洲南部和北非的太阳能融入欧洲电网，以实现可再生能源大规模集成的跳跃式发展。

欧盟为应对气候变化、对能源进口依赖日益严重等挑战，向客户提供可靠便利的能源服务，正在着手制定一整套能源政策。这些政策将覆盖资源侧、输送侧以及需求侧等方面，从而推动整个产业领域深刻变革，为客户提供可持续发展的能源，形成低能耗的经济发展模式。欧洲智能电网技术研究主要包括网络资产、电网运行、需求侧和计量、发电和电能存储四个方面。

在欧洲，智能电网建设的驱动因素可以归结为市场、安全与电能质量、环境等三方面。欧洲电力企业受到来自开放的电力市场的竞争压力，亟须提高用户满意度，争取更多用户。因此提高运营效率、降低电力价格、加强与客户互动就成为了欧洲智能电网建设的重点之一。与美国用户一样，欧洲电力用户也对电力供应和电能质量提出了更高的要求。而对环境保护的极度重视，则造成欧洲智能电网建设比美国更为关注可再生能源的接入，以及对野生动物的影响。

在欧洲已经有大量的电力企业在如火如荼地开展智能电网建设实践，内容覆盖发电、输电、配电和售电等环节。这些电力企业通过促成技术与具体业务的有效结合，使智能电网建设在企业生产经营过程中切实发挥作用，从而最终达到提高运营绩效的目的。

智能电网技术可以帮助欧洲在未来12年内减少排放15％，这将成为欧盟完成2020年减排目标的关键。结语

当前，在应对国际金融危机的过程中，为抢占未来经济、科技发展制高点，发达国家普遍加快了新能源、新材料、信息网络技术、节能环保等高新技术产业和新兴产业的发展。从能源供应的重要环节— — 电网的发展来说，则大力推进智能电网建设，智能化成为世界电网发展的新趋势。面对新形势新挑战，我国国家电网公司提出了加快建设以特高压电网为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的智能电网，努力实现我国电网从传统电网向高效、经济、清洁、互动的现代电网的升级和跨越，为实现经济社会又好又快发展提供强大支撑。

参考文献

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第四篇：数字测图发展现状与展望

数字测量是以计算机为核心以全站仪、GPS、数字摄影测量、数字化仪等为数据采集工模型、地籍处理、工程计算、图幅管理

数字化地图可以非常方便地对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼数字测图发展现状与展望具，在外接输入、输出、设备软、硬件的支持下，对地形数字空间数据进行采集、输入、成图、绘图、输出、管理的测绘系统。广泛的应用各个地方它包括野外采集、绘制编辑、高程接，形成新的地图。可以对数字地图进行任意比例尺、任意范围的绘图输出。它易于修改，可极大的缩短成图时间；可以很方便地与卫星影象、航空照片等其他信息源结合，生成新的图种。可以利用数字地图记录的信息，派生新的数据。

数字化地图可以非常方便的对普通地图的内容进行任意形式的要素组合、拼接、形成新的地图，也可以对数字地图进行任意比例尺任意范围的绘制输出。它易于修改可极大的缩短成图时间，也可以很方便的与卫星影像，航空照片等其他信息生成新的图种。可以利用数字地图记录的信息派生新的数据，如地图上等高线表示、地貌形态但非专业人员很难看懂，利用数字地图的等高线和高程点可以生成数字高程模型，将地表起伏以数字形式表现出来，也可以直观立体的表示地貌形态，这是普通地形图不可达到的表现效果

数字化测图通常有三个阶段分别是括数据采集-、数据处理和图形编辑、图形输出根据采集不同可分为野外数据采集、航测数字测图、摄影测量技术

野外数据采集市场上出现的数字化测图软件的广泛应用,其形式主要是在输出数据格式上迅速向Microstation数据格式靠拢,这就是现在的数字测图模式。以Microstation为例,城市规划部门最终需要DGN文件格式数据文件两份,面向更多需要野外数据采集的用户。数据测图系统需要面对的两个方面,一方面是对全部地形要素按照数据库标准制作的数据文件),另一方面是用以绘制标准地形图的数据文件,用于绘图。但不同城市规划部门所要求的DGN文件格式数据是不一样的,因此,软件公司对这就使测量单位有重要的影响。在电子科技的发展日新月异的情况下,全站仪有了较大的转变,主要是向智能型发展,自身带有强大的记录存储器,可记录测站所有信息, 可与Microsta2tion、AutoCAD及其它成图软件连接,还可外挂掌上型记录器,方便转换成多种数据格式。

用于地形图测量目前我国用于地开图测量的数字化测图还属于发展阶段,这种测量方法大体可分为2种。第一其采用极坐标测量法,可利用软件中的方向交会,在实测得多数碎部点的坐标后,测量距离交会、十字尺测量法或量算定点等。在取得其余各点的坐标的情况下,再用软件中的拷贝、偏移、延伸等功能,最后成图。第二是电子平板数字测图,这种方法是利用计算机技术测图,代替原先的测图平板的一种常见的方法。这两种方法都具有它们的优、缺点,优点是一方面,实时成图,充分发挥了原来的平板测图优势。另一方面是在接生成地形图,真正达到了内外业一体化。而且有多种测量方法,界面友好,操作方便快捷,简单易学,独创的一步测量法,可以一边测图根,最后取得平均差,提高测量的精度。缺点也有两个方面,第一,大部分的测量工作都是在野外完成。另外,所用的便携机在外业,容易受到天气制约,影响了作业速度,而且雨天作业时便携机容易受潮损坏。

碎部测量应用在数字测图中,利用极坐标法是碎部测量的主要方法。在实测得多数碎部点的坐标后,在非电子平板数字测图中,绘制草图是一件比较困难的事,特别是在建筑物多绘画时就量多加困难,加上专人画草图,是人力资源一种严重的浪费。在测量的运作中,很多单位所采用的方法为外业草图与室内交互编缉,以达到完成测图工作的目的。但这样一来,势必会降低外业的工作效率, 操作也比较繁琐。有时还用到一种计算机软件,如Mi2crostation下开发嵌接模块,转换入库数据格式。一般地形测绘小组,基本上由2人组成,通过工合作完成碎部测量工作。

在今后的数字化测图中测量数据可以反复多次利用，精度与比例尺无关，也可以非常方便的对普通地面的内容进行任意形式的要素组合，拼接形成新的地图对数字地图进行任意比例尺任意范围的绘图输出缩短成图时间，方便与卫星影像，航空照片等其他信息源结合，生成新的图种，利用数字地图记录的信息，派生出新的数据等特性，所以可以考虑淡化比例尺的概念，用图单位只要根据实际的用途需要，提出具体的测绘内容即可不必在涉及比例尺的大小，而测绘单位也不再根据测量规范按比例尺所限定的测绘内容，花费人力、物力测绘数量众多，存在周期短。从用户的角度来看，有没有什么意义的地形地物。对于提高作业效率，节省经费很有实际意义。由于数字测图顺应了现代测绘技术的新潮流，与传统白纸测图相比全数字地形测图不只在方法上有所改进在技术上也有本质的飞跃。随着数字化测图的迅速发展，未来数字化测图的作业方法将由编码方法向无码方法转变提高成图质量，也从对作业人员的理论上平上，数字化地形图正计算机上应同时也因不同比例尺数字图的差别仅仅区别于细致程度不同而与精度不关。所以在未来的数字化测图中应考虑淡化传统的比例尺概念代之以更具体的地形、地物的表达要求

数字化测图技术的应用在我国已逐步成熟了,新技术普遍的应用,计算机技术的不断发展测绘仪器的不断更新,各种软件的出现定会把数字化测图技术推向新的高潮。

第五篇：数字化工厂技术的应用现状与发展

作为数字化与智能化制造的关键技术之一，数字化工厂是现代工业化与信息化融合的应用体现，也是实现智能化制造的必经之路。数字化工厂借助于信息化和数字化技术，通过集成、仿真、分析、控制等手段，可为制造工厂的生产全过程提供全面管控的一种整体解决方案[2]。早在2000年前后，上汽、海尔、华为和成飞等制造企业均已开始着手建立自己的数字化工厂。今年来，随着国际竞争的不断加剧和我国制造业劳动力成本的不断上升，对设备效率、制造成本、产品质量等环节的要求不断提高，离散制造业中以汽车、工程机械、航空航天、造船为代表的大型企业已越来越重视数字化工厂的建设。

数字化工厂的若干关注点

根据在范围、阶段、视角上的关注点存在差异，对于数字化工厂也有不同提法，比如可视化工厂(Visual Factory)、智慧工厂(Smart Factory)、智能工厂(Intelligence Factory)、数字化制造(Digital Manufacturing)、虚拟工厂(Virtual Factory)等。各个概念在关注点上也存在不同程度的交集，如智能工厂和数字化制造的交集就是以智能装备为核心的制造工艺过程智能化，特别是对制造装备本身的智能化。而上述各种提法之间除明显的交集之外也各有侧重，比如可视化工厂侧重于数字化工厂实现前期的数据采集和透明化，而智能工厂更侧重于后阶段的数据分析与决策。

上述提法中比较典型的有3类：基于三维模型的数字化协同研制，基于虚拟仿真技术的数字化模拟工厂和基于制造过程管控与优化的数字化车间。从制造管理的层次和从设计到制造的过程2个维度来看

基于三维模型的数字化协同研制

在设计部分，三维CAD系统的应用已相当普及。1997年，美国机械工程师协会ASME就开始了全三维设计相关标准的研究制定工作，并于2003年颁布了“Y14.41(Digital Product Definition Data Practices)”标准，把三维模型和尺寸公差及制造要求统一在一个模型中表达。在生产部分，各类数控设备在加工精度和智能控制水平上近年来都得到飞速发展。基于三维模型的单一数据源和数控设备的广泛应用使得从设计端到制造端的一体化成为可能。

基于三维模型的数字化协同研制应用的尝试始于航空航天制造领域。由于在产品设计、材料成本、成型技术和制造精度方面具有相对更苛刻的要求，航空航天领域在加工和装配制造工艺上整体领先于其他行业，这为基于三维模型的数字化协同研制奠定了基础。

当前，世界先进的飞机制造商已逐步利用数字化技术实现了飞机的“无纸化”设计和生产，美国波音公司在波音777和洛克希德·马丁公司在F35的研制过程中，基于三维模型的数字化协同研制和虚拟制造技术，缩短了2/3的研制周期，降低研制成本50%。波音公司在研制X-32飞机时也是如此，借助于统一模型，辅助装配系统能把装配顺序和装配好的部件状态投射到正在装配部件的上方，让工人方便直观地进行装配工作，无需再细读图纸和翻阅工艺文件，使装配周期缩短50%，成本降低30%~40%。在飞机总装线上，在机身与机身还是机翼与机身都实现了高度自动化的校准和对接，波音和空客两大航空制造公司生产的波音737/787、A320/A380系列飞机无一例外地采用全数字化样机进行协调和辅助装配，如空客A380采用4台Leica激光跟踪仪可完成数字化装配。数字化产品的数据从研制工作的上游畅通地向下游传递，还有助于大幅减少飞机装配所需的标准工装和生产工装。借助于飞机的数字化模型，法国达索公司在装配小型公务机Falcon时，其传统的工装已减到零，对降低新机研制成本，缩短研制周期起到了难以估量的作用。该技术还能够大幅度提高产品的装配质量，如波音747机翼装配精度由原来的10.16mm提高到0.25mm。

在国内，中航工业第一飞机设计研究院2000年在“飞豹”飞机研制中已全面采用了数字化设计、制造和管理技术。航天科技211厂通过普及基于单一数据源的三维模型，制定了“三维到工艺”、“三维到现场”、“三维到设备”的步骤发展策略，重点解决了基于三维模型的设计工艺协同工作模式和三维设计文件的信息传递、生产现场无纸化和航天产品的加工、装配、检测等装备的数控化问题。新支线飞机ARJ21的研制100%采用三维数字化定义、数字化预装配和数字化样机。上海商飞公司利用数字化设计、分析、仿真等技术手段，实现了设计、零件制造以及装配一次成功。上述应用目前已开始推广至工程机械、造船等其他领域。

基于虚拟仿真技术的数字化模拟工厂

数字化模拟工厂是数字化工厂技术在制造规划层的一个独特视角。基于虚拟仿真技术的数字化模拟工厂是以产品全生命周期的相关数据为基础，采用虚拟仿真技术对制造环节从工厂规划、建设到运行等不同环节进行模拟、分析、评估、验证和优化，指导工厂的规划和现场改善。

由于仿真技术可以处理利用数学模型无法处理的复杂系统，能够准确地描述现实情况，确定影响系统行为的关键因素，因此该技术在生产系统规划、设计和验证阶段有着重要的作用。正因为如此，数字化模拟工厂在现代制造企业中得到了广泛的应用，典型应用包括：

(1)加工仿真，如加工路径规划和验证、工艺规划分析、切削余量验证等。

(2)装配仿真，如人因工程校核、装配节拍设计、空间干涉验证、装配过程运动学分析等。

(3)物流仿真，如物流效率分析、物流设施容量、生产区物流路径规划等。

(4)工厂布局仿真，如新建厂房规划、生产线规划、仓储物流设施规划和分析等。

通过基于仿真模型的“预演”，可以及早发现设计中的问题，减少建造过程中设计方案的更改。韩国三星重工利用DELMIA软件建立了完整的数字化造船系统，建立了虚拟船厂，可在虚拟环境下模拟整个造船过程。这套系统预计每年为企业减少730万美元的开支。通过模拟仿真技术能够迅速发现在持续运行的过程中出现的问题，而如果想要在现实的系统中发现这些问题，需要长期测试，花费高昂的成本。南车青岛四方机车采用虚拟仿真技术对高速列车生产环境进行了建模，并实现了建模装配仿真及物流仿真，减少了因零件返工配送不足造成的停工现象，减少了因工艺欠佳导致的装配干涉产品返工的问题。三一重工开发了OSG技术的三维工厂布局规划平台(VR Layout)，在集团内部首次应用于其宁乡产业园的工厂布局规划，缩短了工厂建设周期，并节省了因设计缺陷产生的成本，如图2所示。2011年，国内各工程设计院已逐步开始采用数字化工程设计及规划技术来辅助规划和建设新工厂，降低工程设计与规划风险。

在仿真工具方面，工厂仿真领域的相关技术基本被国外产品垄断，如达索公司的Delmia/Simulia、Siemens公司的Technomatix和PTC公司的Ployplan等。这些产品的特点在于与其同公司CAD/PLM系列产品的紧密集成。用于制造领域的仿真软件还有很多，如用于装配仿真的EM Assembly、DMU，用于公差分析的3DCS、eM-TolMate等，用于车间物流仿真的Plant Simulation、Quest、Flexsim、Witness、Automod等。目前相关产品都在向三维模型方向发展，使得这些仿真工具展现方式更加灵活，分析功能更加强大。

基于制造过程管控与优化的数字化车间

在制造企业，车间是将设计意图转化为产品的关键环节。车间制造过程的数字化涵盖了生产领域中车间、生产线、单元等不同层次上设备、过程的自动化、数字化和智能化。其发展趋势也分别体现在底层制造装备智能化、中间层的制造过程优化和顶层的制造绩效可视化3个层次。

在底层制造装备方面，数字化工厂主要解决制造能力自治的问题。设备制造商不仅持续在提升设备本身高速、高精、高可靠等性能方面不断取得进展，同时也越来越重视设备的感知、分析、决策、控制功能，比如各种自适应加工控制、智能化加工编程、自动化加工检测和实时化状态监控及自诊断/自恢复系统等技术在生产线工作中心及车间加工单元中得到普遍运用。如日本Moriseiki的最新机床产品上安装的操作系统MAPPS，该系统内置了森精机的操作编程维修软件，具有很高的开放性，具有对话式编程，三维切削模拟和维修指导画面，提供远程监控功能方便维修服务，并且可以直接进行切削仿真。制造装备的另一个趋势是把机床设备和相关辅助装置(如机械手)进行集成，共同构成柔性加工系统或柔性制造单元。也有不少厂商支持将多台数控机床连成生产线，既可一人多机操纵，又可进行网络化管理。上文提到的MAPPS系统就可以通过使用CAPS-NET网络软件建立基于以太网的网络，从而可以对作业状况和生产计划进行一元化管理。MAZAK公司在单机的智能化、网络化基础上，开发了智能生产中心(CPC)管理软件，一套软件便可管理多达250台的数控机床，使得生产的过程控制由车间级细化到每台数控机床，为客户的工厂实施数字化制造提供了前提。

在制造过程管理层次，随着精细化生产的需求越来越突出，近年来MES/MOM逐渐被制造企业所接受。MES/MOM可分为车间生产计划与管理和现场制造采集与控制两部分。车间生产计划与管理主要完成车间作业计划的编排、平衡、分派，同时涉及到相关制造资源的分配和准备。国内外已有较多提供MES/MOM解决方案的产品提供商，如艾普工华在离散制造业特别是汽车及零部件、工程机械、航空等行业，Camstar在太阳能、电子行业，宝信在钢铁行业，石化盈科在石油化工行业，西门子在制药、烟草行业等，这些产品依托自身对制造业务的深刻理解，已确立了在这些行业的领先地位。Rockwell、Wonderware和GE依托在自动化领域的优势，也已逐步向MES延伸。目前各厂商在研发高性能高可靠的系统平台和模块化产品方面投入巨大，上述平台和产品提升了快速搭建MES/MOM解决方案的能力。

现场制造数据采集的一个明显趋势是以RFID、无线传感网络等技术为核心的物联网技术的应用。物联网技术被认为是信息技术领域革命性的新技术，借其可实现对于制造过程全流程的“泛在感知”，特别能够是利用RFID无缝、不间断地获取和准确、可靠地发送实时信息流。汽车行业，比如自主品牌的江淮汽车，在2006年前后就开始应用RFID技术对生产环节的在制品进行跟踪。航空航天企业由于通常不允许在零部件上附加标识，因此通常采用以激光标刻为代表的二维码技术来实现WIP和关键零部件跟踪。在更细分的领域，RFID技术在刀具、设备管理方面也有成功应用，主流技术是利用刀柄上的预留空槽置入RFID标签，同时通过与机床刀库和对刀仪的集成对刀具使用、维护等进行全面管理。如Balluff的Fanuc miLink Tool ID系统就可以方便地连接Fanuc控制器控制的 CNC机床，自动进入CNC取得刀具跟踪信息。值得一提的是，随着基于泛在信息的智能制造系统进一步发展，装备本身的智能化水平也得到了提升，这使得MES/MOM执行管理系统不再被动地获取制造数据，而是能够主动感知用户场景的变化并进行提供实时反馈。

随着MES/MOM等软件的应用推广，制造企业已逐步获得了大量制造数据。如何充分利用这些实时和历史生产数据，通过制造绩效可视化提高对异常状况的预知、响应和判断能力，也是近期发展趋势之一。对于实时数据，主要解决的问题是对制造异常事件的敏捷响应以及对制造绩效偏离的快速修复。自动控制系统中常用的组态是一个典型的例子，但由于组态通常是桌面应用并基于连续量的，对于多客户端的分布式展示和多并发的并行数据流支持存在一定困难。目前的趋势是利用基于B/S的可定制可缩放矢量图形技术来动态刷新来自服务端的数据推送。图3是一个展现5条冲压线生产实绩的例子，所展示的生产绩效可视化功能同时支持了实时数据以及统计数据，能够辅助分析出瓶颈环节。通过向管理者推送并共享全方位的实时制造状态数据，能够有效消除信息的不对称问题，有助于对突发问题快速达成解决方案并作出快速响应。

对于历史数据，主要解决的问题是如何从中找出改善未来制造业务的依据，特别是从质量趋势、物流瓶颈、计划执行情况、设备运行历史等数据中发现可能影响未来生产过程的规律。这方面的技术基础是商业智能分析，在ERP系统中已经比较成熟，典型的代表是SAP的BO。由于MES/MOM实时性更强并且事务更频繁，需要更针对性的进行设计，目前这方面的成熟解决方案尚不多，多数仍以基于通用分析软件进行定制为主。典型的通用分析软件有Microstrategy、Information Builder、Tableau等。Gartner近年来每年都会针对支持通用业务的分析软件产品发布被称作“魔力四象限(Magic Quadrants)”的调研报告，对这些软件在集成、展现和分析方面的能力做综合评估。另一方面，目前的计算技术和存储技术对基于大数据的分析提供了强大的支撑，未来还会出现更丰富更专业的制造智能分析产品。

结论与展望

数字化工厂技术技术已在航空航天、汽车、造船以及电子等行业得到了较为广泛的应用，特别是在复杂产品制造企业取得了良好的效益，据统计，采用数字化工厂技术后，企业能够减少30%产品上市时间;减少65%的设计修改;减少40%的生产工艺规划时间;提高15%生产产能;降低13%生产费用。另一方面，本文所述的3个层次数字化是紧密相关的。毫无疑问，设计层发布的三维模型是后续仿真规划分析的基础，而车间生产状态又可以反过来驱动生产模型，作为分析工厂运作的数据源;数字化车间需要智能装备的支撑，而要想最大限度地发挥智能装备的效益，则需要数字化车间提供全局的信息和基于全局信息的决策。

在我国，面对传统产业转型升级、工业与信息化融合的战略发展要求，大力开展对于数字化车间技术系统的研究、开发与应用，有利于推动实现制造过程的自动化和智能化，并可望有效带动整体智能装备水平的提升。