编组站综合自动化实验室设计与规划

宋 宇 王 健

编组站综合自动化实验室设计与规划

宋 宇*王 健**

为满足SAM系统进行技术研究与产品开发的需要,按照依托“二个运用”、建成“四大功能”、实现“二项成果”的目标,从物的设计和人的规划两大方面阐述编组站综合自动化实验室的设计思路和规划流程,实现资源配置、人员管理和运营维护的合理优化。

编组站综合自动化;实验室;设计;规划

实验室作为重要的理论研究与工程实践平台,在系统的研发、调试和维护中起着不可替代的关键作用。编组站综合自动化实验室(简称SAM实验室),是伴随着新丰镇编组站SAM系统工程而逐步建立与发展起来的。下面对它的设计与规划进行介绍。

1 目标与对象

1.1 目标

运用先进的技术手段和科学的管理方法,建设一个集仿真与演示、培训与测试、开发与调试、检测与装配四大功能于一体的实验室,并在此基础上形成一套简单、实用的运营管理办法,培养1～2名高素质的工程设计与管理人员。归纳起来,就是通过“二个运用”,实现“四大功能”,促成“二项成果”,SAM实验室的设计与规划目标如图1所示。

1.二个运用是基础。先进的技术手段不仅要求SAM实验室选用的硬件环境和软件环境能够跟踪当前主流和前沿的技术,而且要求SAM实验室提供的服务和功能能够体现SAM系统最新的研究成果;科学的管理方法强调资源的合理分配以及人员的有效利用,通过标准制度化和流程规范化实现SAM实验室长期、安全、有序地运行。

图1 SAM实验室的设计与规划目标

2.四大功能体现了以使用者为中心的设计与规划思路。SAM实验室的使用者不仅包括定期在此工作的软件工程师和硬件工程师,还包括不定期到此参观和培训的领导和用户。四大功能浓缩和概括了各类使用者对实验室的不同需求。

3.二项成果是设计与规划的高级目标。仅仅建成一个满足当前需求的实验室是远远不够的, SAM团队要长期保持活力与竞争力,形成科学的管理制度以及建成合理的人才梯队才是正确的途径。

1.2 对象

在总结国内外高等院校实验室和科研院所实验室设计与规划经验的基础上,结合自身设计与规划目标的特点,确定SAM实验室设计与规划的二个对象:物和人。这里的“物”是指仪器、设备、材料等非生命物质,物是确定的、易控的,因此对物主要采用静态的设计方法,从分配和使用二个方面做出详细规定;这里的“人”是指参与实验室设计、施工和运营维护的人,人是不定的、难控的,因此对人主要采用动态的规划方法,从标准和流程2个方面进行严格控制。SAM实验室的设计与规划对象如表1所示。

表1 SAM实验室的设计与规划对象

2 设计与规划

在明确了SAM实验室的设计与规划对象之后,不难看出,针对物的设计需要从空间上进行把握,针对人的规划需要从时间上进行把握。根据设计空间的大小,按照由粗到细的过程,物的设计可以划分为布局设计、布线设计和部署设计3个方面;根据规划时间的先后,按照由前到后的顺序,人的规划可以划分为设计规划、施工规划和运营规划3个阶段。SAM实验室的设计与规划步骤如图2所示。

实际上在整个设计与规划的过程中,物的设计与人的规划是相互穿插,密不可分的。例如,布局设计贯穿了设计规划、施工规划和运营规划三个阶段,而设计规划既包括对布局的设计规划,也包括对布线和部署的设计规划。将物的设计与人的规划区分为2个相对独立的部分只是分析的角度不同,物的设计主要站在空间的角度,而人的规划主要站在时间的角度。

2.1 物的设计

2.1.1 布局设计

布局设计主要解决设备的布置问题。一个好的布局需要从以下2个方面进行考虑。

图2 SAM实验室的设计与规划步骤

1.合理利用空间。房间的功能要根据不同使用者的需要来确定,大的房间应该用于系统总体功能的演示和仿真,小的房间应该用于单项设备的调试与测试;在不影响整体功能的情况下,设备的布置要尽量紧凑,节省下来的空间可以供今后的临时调试使用。

2.体现人性化。系统中完成同一类子功能的设备要尽量布置在一起,设备与设备之间要保持适当的间距,便于使用者操作;实验室还应该有目的地预留一些仪器、设备和接口,供使用者临时调试使用。SAM实验室最终的布局如图3所示。

2.1.2 布线设计

布线设计主要解决设备与设备之间走线的问题。SAM实验室的布线设计包括电源布线设计、网络布线设计和视频延长布线设计,3种布线全部在房间静电地板底下进行。

传统的布线设计把主要的精力放在了线缆路径的设计上,对于线缆的标记缺乏足够的重视,通常只是在线缆的两端做简单的数字标记,这样的标记除了表明两端属于同一根线缆外,没有其他含义。如果今后需要对实验室的布局进行调整,没有详细的布线施工图纸,很难弄清线缆是从哪里来、到哪里去的,长度是多少,能不能二次利用。

图3 SAM实验室布局

因此,SAM实验室在做布线设计时,把主要的精力放在了对线缆的标准化编号上,该编号不仅是线缆的唯一标识,还应表征线缆的去向和长度。为了今后维护起来方便,线缆的编号还必须简单易懂。SAM实验室线缆的编号规则如下:

线缆编号=始端设备编号+终端设备编号+线缆类别+线缆顺序号

在给线缆编号之前,需要先对设备进行编号,按照自定义的规则,将机柜(Rack)分别命名为R1、R2、R3、……,将操作台(Table)分别命名为T1、T2、T3、……,将电源设备(这里主要是UPS)分别命名为U1、U2、U3、……。

线缆类别是表征线缆用途的标志,这里电源线统一用字母P(Power)标识,网线统一用字母N (Net)标识,视频延长线统一用字母E(Extension)标识,其他线缆也同样按照英文名称的首字母进行标识,如串口线标识为S(Serial),鼠标线表示为M(Mouse)等。

线缆的顺序号是在同一个机柜内或者同一个操作台上,按照从上到下、从左到右的顺序对同类线缆顺序编号,例如机柜内从上往下数第1个设备左数第一根网线编号为N1,第3个设备左数第2根网线编号为N6(SAM系统设备采用双网卡)。

于是从机柜R3到操作台T2的第6根视频延长线根据规则可以命名为R3T2E6,R3表明了始端设备,T2表明了终端设备,E6唯一标识了这根线缆,通过R3和T2的摆放位置可以大致算出这根视频延长线的长度,很好地解决了传统编号方法不能解决的问题。

尽管新的编号方法给后期的维护调整工作带来了很多便利,但这并不意味着详细的线缆设计图可以不画,对于像交换机这样的具有多个端口、多个去向的设备,详细的端口线缆走向说明仍然是必须的。

2.1.3 部署设计

部署设计主要解决应用软件在计算机上的部署问题。SAM实验室的部署设计明确了每台计算机上硬盘的空间划分以及需要安装的软件类型,统一了软件和文件在不同计算机上的命名方式和存储方式,制定了整个实验室网络的网管软件和防病毒软件的部署方式。SAM实验室硬盘划分及软件部署如表2所示。

表2 SAM实验室的硬盘划分及软件部署

2.2 人的规划

2.2.1 设计规划

设计规划是整个SAM实验室设计与规划工作中最重要的环节,设计规划一方面要对实验室系统的体系结构、网络结构和软件层次做出定义,将不同的设计任务分配到人;另一方面还要对设备的选型、采购和利旧做出安排,将不同的实施任务分配到人。设计规划的实施流程如图4所示。

1.设计人员的确定。首先需要1名接口设计员,负责设计综合管理信息系统、集中控制系统、过程控制系统(联锁、驼峰、调机监控、停车器等)及维护管理平台之间的接口及通信方式;其次还需要1名网络设计员,负责设计综合信息网和集中控制网的拓扑结构、地址分配、VLAN划分等等;最后还需要1名软件设计员,负责设计数据库、服务器及终端设备的软件部署及相互间的通信协议。

2.实施人员的确定。需要1名物资管理员,负责旧仪器、旧设备、旧材料的清点,提出利旧计划和采购计划,并负责仪器、设备的检验检测工作;还需要1名采购管理员,负责设备的选型、与供应商的谈判及办理相关财务事宜。

图4 SAM实验室设计规划实施流程

将任务划分成块再分解到人是整个SAM实验室设计与规划工作的重要手段。一方面,并行的工作方式可以大大提高团队的工作效率;另一方面,清晰的任务划分也有助于一人身兼数职时职责范围的明确。

2.2.2 施工规划

施工规划是对SAM实验室施工过程中人员使用及作业过程的细化,它应该在施工作业开始前完成,并能在施工过程中动态调整。

人员如何分配和使用是施工规划的重点和难点。施工人员除了必须具备良好的身体素质外,还必须具有一定的工程经验,能够解决一些常见的施工问题,并能对施工进度进行合理地把握。涉及大量布线的工程应聘请专业的施工队来施工。

作业流程化和作业标准化是施工规划的核心,一个好的作业流程可以有效减少多余的劳动和不必要的返工。SAM实验室施工规划的实施流程如图5所示。

图5 SAM实验室施工规划实施流程

设备定位,UPS、操作台与机柜要最先摆放到位,以便于布线。布线工程,包括电源布线、网络布线、视频延长布线和机柜内布线等。设备就位,设备上台、上架,接通线缆,上电测试、网络测试等。软件安装,安装操作系统、驱动程序和软件环境,进行软件配置。设备调试,设备联机测试。绑线与标识,各种线缆绑扎,设备端口标识。开通使用,启用实验室。

有了流程还必须有标准,不然无法检验施工的效果是否符合设计要求。施工规划中的作业标准包括:设备摆放标准、走线标准、施工工艺标准等。2.2.3 运营规划

运营规划是对SAM实验室开通之后的长期、安全、有序运行做出的规划,内容包括实验室运用规划和人员培训规划。

实验室运用规划是通过规范和制度的方式对调试设备的使用、房间布局的调整以及新设备的接入做出明确和具体的规定。同时,以数据库的方式对实验室在用及库存的设备和材料进行连续式管理,通过一段时间的建设,最终建立起完善的实验室管理信息系统。

人员培训规划包括二方面含义:一是对自己人的培训,通过培训使团队中的每一个人都了解并掌握实验室设备的使用方法,自觉遵守实验室的管理制度,保证实验室的稳定运行;二是对SAM系统用户和参观者的培训,通过培训不仅让他们熟悉SAM系统的操作使用方法,而且让他们理解SAM系统的结构及实现方式。人员培训规划也需要用数据库的方式进行管理,在此基础上逐步建立起完善的实验室培训管理系统。

3 结束语

SAM实验室从开始设计规划到最终投入使用只用了2个月的时间,设计人员不但充分利用了新丰镇迁回的调试设备,而且独立承担了所有的施工任务,锻炼了队伍,节省了投资。通过SAM实验室的建设,一套比较完整的施工标准和作业流程已经形成,一批肯干能干的工程人员也脱颖而出, SAM实验室建设的这些经验和成果目前已应用在石家庄南和兰州北的SAM工程项目中,对工程的顺利实施起到了关键的指导作用。

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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

中国铁道科学研究院通号所,100081 北京

*硕士研究生 **助理研究员

2011-01-21

(责任编辑:诸 红)