关键词 云计算；参数相空间；动量相空间；分析
中图分类号：TP3 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）042-074-01
云计算系统通过对很多服务器进行计算和存储的资源，形成一个可以进行弹性化分配的资源池，然后提供给最终的客户端。在云计算系统中，存在着海量节点，并且这些节点之间存在高耦合性的特征，本文就是将这些云计算系统当中的海量节点，映射到相空间，这个相空间，包括参数相空间，以及动量相空间。之后，建立起对云计算系统分析的相空间模型，并且提出在相空间的分析模型基础上，可以进行云计算系统资源调度的基础算法，最后利用相空间的仿真模型，对调度算法得出的结果，进行比较分析，最终证实，相空间分析模型，可以对云计算系统进行有效的建立模型，并且进行分析表述。
1 如何建立云计算系统的相空间分析模型
云计算系统的构成，是由海量的具有高耦合特征的服务器节点组成的，如果我们直接的观察分析，每一台服务器，那么我们可能没有办法，来了解整个系统的运行状态，从而导致没有办法对系统的资源，进行有效的分配和调度。
1.1 云计算系统在参数相空间中的映射分析模型
如果云计算系统中的服务器节点达到了一定的规模之后，单个的服务器的参数，就会与大量的服务器集群，形成一个明显的区别，包括宏观和微观的却别，并且，将这种区别映射到相空间当中，可以更加方便的分析和描述。尤其是，在对这些节点进行热力学模型之后，就为这些节点，找到了另一种表述方式。
如果要把每一台服务器作为一个参数，映射到参数的相空间上，这个参数相空间的广义坐标是个参数，那么服务器参数的变化过程，就可以换做参数相空间中，点的运动过程，经过这样的映射转化，就可以将云计算系统转换座动力学系统来看待。在对比研究中发现，云计算系统中的节点在参数相空间中的运动，与热力学系统中气体分子的运动有很大的相似性，并且海量节点之间存在的高耦合关系，也与热力学当中气体分子之间的相互作用有很大的相似性，通过这一相似性，就可以利用热力学当中，已经具有明确意义的宏观和微观的概念，来对云计算系统在工作运行时的状态，进行分析和描述，甚至可以做到控制和掌握。
1.2 云计算系统在动量相空间中的映射分析模型
我们如果对云计算系统，无论在静态还是在动态的工作状态下，进行一个完整而全面的分析时，就要采用仿真分析方法。云计算系统在映射到参数相空间的时候，只能将云计算系统现在的工作状态进行有效的反映，如果要了解云计算系统在静态工作状态下的情况是，要根据系统的动态情况，再加上广义的热力学参数，才可以进行判断。只要我们在参数系中做一个改动，就可以完成这项工作。就是在参数相空间中，云计算系统中的服务器的广义归一化动量，作为纵轴，广义归一化位置作为横轴，这样一纵一横来建立起动量相空间中的投影分析模型，也就可以直接将系统的动态和静态的工作状态都反映出来。
1.3 云计算系统相空间的调度算法
相空间的基本调度算法完成的过程如下所示：
1）要先确定参数相空间的维数n，建构起相对应的参数相空间。
2）把整个云计算系统中的一切节点投射到已经建立的参数相空间中。
3）通过计算得出现在的参数相空间的投影重心。
4）把重心位置和系统设定的临界数值比较，若重心位置已经超过了这个临界值，系统就会自动报警，在任务的不断释放过程中，报警将会取消，然后再转到过程3），如果重心位置没有超过临界值则执行下一步。
5）把参数相空间分成2的n次方个子空间，然后标出最优的子空间和最差的子空间。
6）计算出位于最优的子相空间中一切投影点和重心的距离，根据距离的大小形成待分配节点优先队列，距离大的节点会有优先被负载使用的权利；与此同时，将一切的待分配的任务形成任务分配优先的队列，排列的顺序是按照请求时间的早晚惊醒。
7）对任务分配优先队列和节点优先队列当中的任务和节点一次进行适当的配对，一直到节点优先队列被分配完毕，然后跳转到过程3）。
2 云计算系统相空间的仿真研究
云计算系统在参数相空间和动量相空间的模型下，如果将一台服务器的工作状态，作为一个状态的参数向量来进行表述，参数的向量的维数就可以与相空间当中的维数，进行对应。这项操作，也就可以将服务器的参数向量，直接在相空间当中进行相应的映射，向量就有方向和大小，向量的方向的末端在相空间当中的位置，就代表了服务器现在的工作状态，而向量的大小就是服务器在很多个工作的状态下，一同形成的一个综合负载的情况的表示。在时间的变化过程中，服务器参数的向量的终点，也会在相空间当中变为质点的一个运动状态。
3 研究的结论
此文把云计算系统投影于相空间，根据热力学理论构建起了云计算系统相空间分析模型的理论框架，该理论适用于具有天量节点的高耦合云计算系统，并且利用了相空间分析法，把云计算系统的分析投射到参数相空间，极大地方便了云计算仿真模拟的建立和研究调度算法的运用。
参考文献
[1]王鹏，张磊，任超，等.云计算系统相空间分析模型机仿真研究[J].计算机学报，2013（02）.
《自动控制原理》考试大纲
一、基本要求
掌握控制系统分析和综合基本方法，
主要内容有传递函数和信号流图等数学模型的建立；
系
统稳定性、
动态性能、
稳态性能的时域分析；
频域法和根轨迹法；
系统串联校正的设计方法；
线性离散系统的分析；
系统状态空间建模及其求解；
系统可控性和可观测性；
线性定常系统
状态反馈及观测器设计；李雅普诺夫稳定性理论。
二、考试范围
．
自动控制的一般概念
（）自动控制系统的定义、构成；
（）自动控制系统的基本控制方式；自动控制系统的分类；
（）对控制系统的基本要求；
．
控制系统的数学模型
（）传递函数的定义、性质及典型环节的传递函数；
（）信号流图的组成、建立及梅森增益公式；
（）闭环系统的传递函数：输入量及扰动量作用下的传递函数、误差传递函数。
．线性系统的时域分析法
（）一阶系统动态性能；
（）二阶系统的动态性能：典型二阶系统的数学模型、欠阻尼阶跃响应、二阶系统的动态性能指标、二阶系统性能的改善；
（）控制系统的稳定性分析及代数稳定判据；
（）控制系统的稳态性能分析：
稳态误差的定义、
系统类型、
稳态误差分析与静态误差系数。．
线性系统的根轨迹法
（）根轨迹方程：幅值条件和相角条件；
（）度根轨迹作图的一般规则、典型的零、极点分布及其相应的根轨迹；
（）系统性能分析：稳定性分析、增加零、极点对根轨迹的影响、利用主导极点估计系统的性能指标；
．
线性系统的频域分析法
（）频率特性；
（）典型环节与开环系统的频率特性；
（）奈奎斯特稳定判据及应用；
（）稳定裕度；
．
线性系统的校正法
（）校正装置：超前、滞后网络的特性；
（）系统校正的频率响应法：超前、滞后校正设计；
1
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（）控制器：控制法则及对系统性能的影响。
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线性离散系统的分析
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信号采样和保持；
()
离散系统数学模型：差分方程和脉冲传递函数；
()
离散系统稳定性及稳定性判据；
()
离散系统稳态误差及动态性能分析；
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线性系统的状态空间分析与综合
()
线性系统的状态空间描述：建立、转换、标准型；线性系统的运动分析状态方程的解；
()
线性系统的可控性和可观测性；
()
线性定常系统的线性变换；
()
线性定常系统的状态反馈极点配置和全维状态观测器设计；
()
李雅普诺夫稳定性分析。
2
关键词:平衡计分卡;系统动力学;绩效管理;动态复杂性
Abstract:The rapidly changing external environment at current time has made new demands for enterprises′ performance management. The traditional methods of performance management can not meet the enterprises′ needs any more. As a strategic performance management methodology， once the Balanced Scorecard was proposed， immediately received widely attention and application. But Balanced Scorecard also has inadequacy of the dynamic complex in theory， and System Dynamics is good at solving such problems. Based on the relationship analysis of the Balanced Scorecard and System Dynamics， propose implementation steps. Though implementing in an enterprise， provide strategy performance management decision support for enterprise.
Key words:balanced scorecard;system dynamics;performance management;dynamic complex
平衡计分卡作为一种重要的战略绩效管理工具，它引进了三个方面的非财务评价指标，弥补了传统绩效评价偏重财务指标的不足，并站在战略的角度，抓住企业成功的关键要素，成为企业制定战略、实施战略、进行绩效评价的有力工具。但是，平衡计分卡四个层面之间是简单的线性因果关系，而企业经营活动是一个动态复杂的过程，各策略目标之间具有非线性、因果反馈、时间延迟的特性，而这些特性正是平衡计分卡所缺少的。由于平衡计分卡没有考虑到企业的动态复杂性，一些企业在引进平衡计分卡后并没有达到预期的实施效果。因此平衡计分卡的动态性不足问题亟需改进以促进其实施效果。
平衡计分卡若要有效地将战略展开成各维度，甚至每个员工的目标与指标，关键在于必须理清这些指标间的因果关系。在实际操作中，平衡计分卡只提供了架构，却无建立因果关系的方法。其次，平衡计分卡也未考虑因果关系中的时间延迟，而这些缺陷正是系统动力学的长处所在。事实上，平衡计分卡的创始人Kaplan和Norton也早已认识到平衡计分卡这方面的不足，尤其在有因果反馈的动态复杂情况时，他们也建议采用系统动力学的方法来弥补这些不足。
由于系统动力学有助于理清复杂系统的因果关系，将它与平衡计分卡结合，可辅助平衡计分卡指标之间因果关系的建立，促进平衡计分卡的有效实施。本文首先分析了平衡计分卡的动态不足性和系统动力学的有点，在回顾系统动力学和平衡计分卡两者相结合的相关研究的基础上，分析了两者间的共性和互补性。在此基础上，给出系统动力学和平衡计分卡相结合的结构框架图和具体实施步骤，为平衡计分卡的更加有效的实施提供借鉴。
一、平衡计分卡和系统动力学相结合的研究
根据Lewy和Dumee对荷兰公司进行的调查，发现约70%实施平衡计分卡的组织都没有达到预期的目标[1]。有关学者针对平衡计分卡因果关系、时间延迟和非线性等动态复杂性不足问题开始探讨其改进方法，其中以基于系统思考的系统动力学和平衡计分卡相结合的研究居多。Ahn认为平衡计分卡只提供一个架构并没有给出策略目标间的因果关系的建立方法，而且策略目标的选取和各指标的目标值的得出也没有理论依据。就管理控制的角度而言，平衡计分卡只能算是诊断式控制系统，而非交互式控制系统[2]。
Norrtklit认为存在于平衡计分卡各层面间的因果关系已经超越了单向因果关系，甚至是双向非线性的复杂关系，然而这种复杂因果关系却无法在平衡计分卡中表现出来[3]。Wolstenholme以反馈回路的角度来定位平衡计分卡，将平衡计分卡放入目标与执行过程当中，形成完整的调节回路，形成一个不断反馈修正的循环。针对平衡计分卡注重静态绩效衡量，忽略了对策略执行结果的动态监测问题，提出利用系统动力学的反馈控制的优点来增强平衡计分卡的动态性[4]。Schoenebron认为Kaplan和Norton所提出的平衡计分卡只是以部分因素之间的简单因果关系为基础，其常常因为动态复杂性而导致企业推行平衡计分卡的失败，应当运用系统动力学的因果反馈加以控制[5]。
Atkinson认为，随着市场的变化和外部环境竞争加剧，战略和目标本身也在随着企业经营环境变化而不断变化，对于相对缺乏弹性的平衡计分卡需要改进[6]。Malmi通过在芬兰的实证研究发现，多数使用平衡计分卡的企业对于四个层面以及单个层面的指标之间的因果关系并不明确[7]。Akkermans和Oorschot回顾过去的相关文献，归纳出平衡计分卡在绩效评价方面的优点，并重点评述了由于其在因果关系、时间延迟及反馈机制方面的不足。他们认为这些不足常常造成决策者的错误判断和决策，并提出可以采用系统动力学来弥补其不足在此基础上提出一种平衡计分卡与系统动力学结合的两阶段建模步骤，即先进行定性的因果关系图形描述，然后进行定量仿真。通过对荷兰一家保险公司的应用研究，提出了直观看起来是相互矛盾的目标实际上是相互促进的。系统动力学模型的分析也证明:与事先的管理直觉相反，绩效可能必须先降低然后在将来才能产生更明显的改善[8]。以上研究都论证了平衡计分卡与系统动力学相结合的必要性，认为两者的结合弥补了平衡计分卡本身的动态复杂性不足。 Sterman等人针对仿真设备公司因实施平衡计分卡式的绩效制度与TQM的改善活动所引发的副作用，以系统动力学方法进行诊断。结果发现由于平衡计分卡制度中因果关系的动态复杂，导致当个别绩效指标改善后，整体状况却变得糟糕。虽然该研究主要并非以系统动力学作为平衡计分卡设计后的评估，不过可由此显示系统动力学确实可用于平衡计分卡设计的改进[9]。以Linard为首的研究团队集合了学术界与顾问界的人力，针对澳洲公部门的绩效管理发展了一套结合系统动力学与平衡计分卡的整体式方法。由于系统动力学模式中的变量与平衡计分卡中的指标一致，因此可降低导入后使用与维护的成本。该方法的进行过程乃是系统动力学与平衡计分卡同时并进。先将系统思考与平衡计分卡的概念介绍给设计团队，而后以共同参与的方式，由外部顾问提供方法与工具，协助设计团队发掘关键绩效指针，并建构系统动力学模式。此外，为了让关键绩效指针的选择以及指针间的因果关系辨认过程更为理性严谨，他们以阶层式聚类分析法作为辅助工具，最后通过系统动力学模式加以验证[10]。
Todd与Palmer发展了一套方法，应用于纽西兰的某地区政府。该方法将设计过程分为三阶段，每一阶段都由顾问引领组织中负责设计的人员共同参与完成。第一阶段将组织现状与所处的相关环境与脉络以图像的方式表达出来;第二阶段则导入平衡计分卡与系统思考的概念，找出关键绩效指标以及关键成功回路;第三阶段建立系统动力学模式，以进一步设计并检验平衡计分卡设计的蓝图[11]。
以上研究都以实证的方式论证了平衡计分卡与系统动力学相结合的可行性和必要性，两者的结合弥补了平衡计分卡本身的不足，增加了平衡计分卡的动态性，并为相关行业实施平衡计分卡提供了更加富有意义的借鉴，但是均为深入分析两者的关系，具体给出两者相结合的理
论框架和具体步骤。
二、平衡计分卡的理论缺陷分析
平衡计分卡在实施的过程中出现了一些困难和问题。首先，由于平衡计分卡无法对战略目标和绩效指标间的关系进行动态的模拟和分析;其次，平衡计分卡的单向因果关系无法衡量现实中存在因果反馈和非线性关系的复杂企业经营活动;第三，平衡计分卡在将战略目标转化为行动目标时，没有考虑到组织的动态复杂因果关系，最终导致组织中部门利益冲突;第四，对于战略的动态演化无法描述，忽略时间延迟的问题同样会使战略的制定失去焦点。这些问题的出现根源于平衡计分卡在理论上的缺陷。
1.忽略时间延迟性。时间延迟的存在使得行动的结果只能以渐进的方式产生，如果未被察觉或充分了解，就容易造成企业改善结果的行动矫枉过正或者不及。事实上，决策者在实施策略时存在时间延迟的问题，当管理者改善平衡计分卡中领先指标时，需要同时考虑落后指标的时间延迟现象。然而平衡计分卡比较重视策略制定和绩效评价，对于因果关系中因与果之间的时间延迟问题，平衡计分卡没有合适的解决办法。
2.平衡计分卡的静态性。平衡计分卡的核心偏重于静态某一点的效果，缺乏实施动态变化情形的描述。平衡计分卡虽然引入了非财务的绩效驱动因素，强调以战略的眼光来评价组织的行为绩效，但是它只是对当今状况的静态性评价，并没有指出引入了这些非财务的绩效驱动因素后组织绩效将来的发展状况。因此，这种静态的评价只能给决策者一个现在状况的直观反映，不能够对未来的发展做出趋势性的预测。
3.单向因果关系。平衡计分卡不能有效地反映系统内部因果关系的完整性。平衡计分卡的单向因果关系无法衡量现实中存在因果反馈和非线性关系的复杂企业经营活动。平衡计分卡中单向因果关系反映的只是动态性复杂现象的其中一面，某个结果可能是由很多原因造成的，可能只包含了部分原因而将其真正原因或主要原因遗漏，容易造成对现象片面、短视的理解。
4.因果关系的非线性。平衡计分卡将战略目标展开至行动目标时，缺乏考虑组织的动态复杂因果关系，以简单的线性方式展开目标，最终会导致组织中各部门之间的利益冲突。非线性因果关系，指两个变量之间的函数关系不是直线关系，而是一条曲线关系。多数情况下系统内部因素之间多为非线性关系，对于处理此类问题平衡计分卡还缺乏合适的解决方法。
三、平衡计分卡和系统动力学之间的关系分析
平衡计分卡及策略地图表达的是线性因果关系，然而企业经营活动是一个动态复杂的过程，各策略目标之间具有非线性、因果反馈和时间延迟的特征，而这些特征正是平衡计分卡和策略地图所缺少的。平衡计分卡与系统动力学之间既有共性又有互补性，他们之间的结合才具有可能性和必要性。
(一)两者间的共性分析
在企业战略目标实现的过程中，平衡计分卡与系统动力学并不是完全独立的两个部分，两者的共性为动态平衡计分卡思想提供了必要的前提基础。
1.系统思考与系统分析。平衡计分卡强调四个维度，从财务与非财务指标方面全面衡量企业绩效，这正是系统思维的体现，而要求对企业战略与目标的层分结构正是系统分析的运用。系统动力学以系统为研究对象，重点关注系统的反馈动态性复杂分析，必然以系统思维统观全局，以系统分析为其建模的基本手段。二者的指导思想与分析手段的一致，是相互融合的基础。
2.策略地图与系统流图。策略地图是组织战略交流和战略实施的描述，它提供了一个描述战略的统一方法，可以更好地建立和管理战略目标和各项指标。策略地图是平衡计分卡构建与实施的中间环节，也是平衡计分卡维度与指标因果关系的集中体现。因此，如何建构策略地图十分关键。系统动力学模型图是系统动力学建模的基础，也是系统分析的基本成果。策略地图与系统流图都是因果关系的集中体现，因此可利用系统动力学的系统流图建模方法来实现策略地图的建构，并转换成系统动力学模型图，进一步进行仿真模拟。
(二)两者间的互补性分析
平衡计分卡的简单因果关系以及没有考虑到时间延迟等缺陷导致其实施效果不如预期，而系统动力学长于处理复杂系统。两者的结合可有效地弥补平衡计分卡所欠缺的动态复杂性不足，增强平衡计分卡实施的动态性。
1.简单因果与复杂因果反馈。平衡计分卡指标的因果关系链把各种因素结合起来描述了企业组织战略，描绘出取得战略成功的特定路径，并描述如何从指标的结合中衍生出价值创造。平衡计分卡将策略目标展开至执行目标时，缺乏考虑组织的动态复杂因果关系，以简单的线性方式展开目标，最终导致部门利益冲突。平衡计分卡四个策略层面之间的互动关系并不是单向的因果关系，而是双向的交互影响关系。系统动力学的因果反馈是指变量间的因果关系并非单向的而是双向的，变量本身既是因又是果。系统动力学擅长处理复杂因果反馈关系的问题，它将因果反馈关系分成正反馈和负反馈，进而能够定量地解释系统的行为。
2.静态性与动态性。平衡计分卡四个层面的目标和指标之间的因果关系称为静态机制。平衡计分卡所强调的核心偏重于静态某一点的效果而较缺乏对企业实施策略与绩效评价的基于时间的动态变化情况的关注。系统动力学模型采用双向、动态且具有正负相关的因果反馈环，取代了平衡计分卡单向静态的因果关系。系统动力学的系统思考的哲学理念与方法为平衡计分卡提供了解决动态复杂性的思路。平衡计分卡中战略目标、指标与行动之间的因果关系所产生的动态性复杂常造成决策者关注短期而忽略长期，进而造成管理者制定不合理的策略和资源分配方案。通过利用系统动力学来理清企业所处的复杂系统，可以帮助企业找到驱动企业长期绩效增长的关键因素和领先指标，有助于决策者在制定决策时能够系统地考虑各因素做出科学合理的资源分配，促进企业的长期可持续发展。
四、平衡计分卡和系统动力学相结合的步骤
基于平衡计分卡和系统动力学两者之间的共性和互补性分析，在整理分析两者相结合的研究基础之上，给出两者相结合的步骤，为平衡计分卡的更加有效地实施提供借鉴。利用系统动力学方法来解决平衡计分卡因果关系中的反馈性、时间延迟和非线性关系等问题，帮助企业以策略地图及平衡计分卡搭配系统动力学方法建立一个简单易操作的动态战略绩效管理程序和方法，其具体实施步骤可以分为五个步骤具体如下:
1.确定组织的战略目标。系统详细地了解高新技术企业内外部环境，通过SWOT分析等战略分析方法分析讨论，确定组织存在的使命、价值观、愿景以及战略目标。(1)使命说明。企业存在的目的是什么?(2)澄清价值观。我们所重视的是什么?(3)定立愿景。我的想被怎么样看待?(4)确定战略目标。
2.制定各层面的目标并描绘策略地图。 依据策略方向规划并描述策略目标，依其财务、顾客、内部流程、学习与成长等四个层面的目标项目，以及它们之间的因果关系，描述创造价值的策略架构。财务绩效是一个落后指标，是组织成败的终极定义。针对目标顾客能获得成功，将是改善财务绩效的首要因素。内部流程的绩效，主要在为顾客创造其价值主张。学习与成长的目标中，无形资产是持续性价值创造的终极来源。
3.建立因果关系图。通过问卷调查理清各个层面衡量指标之间的因果关系，绘出指标之间的因果关系图。通过问卷调查收集专家以及企业管理人员对于各指标之间关系的描述，运用图示的方式找出主要指标和次要指标，在实际的应用中可以理清组织各层面指标间的相互关系。
4.建立系统动力学模型图并检验修正。依据因果关系图各个指标之间的因果关系，使用建模工具进一步定义出各个变量之间定量化的数量关系，建立系统动力学模型图。对系统动力学流图进行有效性检验，针对建立的模型向有关人员咨询，以检查其是否符合实际情况，不断地修正模型设计，以符合真实情况。
5.策略仿真与选择。首先，仿真分析包括对企业内外部环境的变化以及拟采用的策略进行动态仿真。一方面，可以将环境的变化对观测指标的影响趋势清晰地在时间轴上描述出来;另一方面，也可以针对环境的变化给出相应的策略，并仿真分析各个策略的实施效果进行比较，从而可以判断出策略执行结果的优劣可作为策略调整与政策规划的参考，为企业的绩效管理提供决策支持。其次，利用系统动力学的仿真模型，可以寻找系统中的领先指标。可以找出变量变化的先后顺序，进而得出那一些是领先指标，那一些是落后指标。系统动力学方法建模测试后，可进行策略目标行动规划的策略调整与政策设计，而在副作用因果关系分析时，可找出相关的绩效指标进行模拟与管理。
五、应用研究
H企业通过调查研究发现企业部门间各自为政，横向相互冲突等现象比较严重，企业的战略和绩效管理相脱节，绩效评价和绩效改进不能有机地结合。同时企业也需要更好的管理工具来分析资料以提供更快、更准确的信息来加强部门间的沟通与协调。如何快速理顺内部管理，把员工的绩效都聚焦于公司的战略上、实现绩效评价和改进相结合成为企业关注的焦点。
针对这一需求，H企业根据自身的行业和产品特点决定引入平衡计分卡战略绩效管理系统，准备在企业建立基于系统动力学的平衡计分卡模型。企业站在战略的高度制定了企业层战略地图与平衡计分卡，利用战略地图进行了上下沟通，并完善了公司的业务流程，把公司计分卡层层分解到各部门;为帮助职能部门转变职能，制定了职能部门的战略地图;实施了与平衡计分卡相连接的全面预算管理与年度计划;不仅解决了衡量战略的指标问题，而且确定了实现战略的投资计划与行动方案，并帮助企业进行了方案的实施。
依据企业的战略地图建立企业平衡计分卡各个层面主要指标间的因果关系图。依据企业的因果关系图各个指标之间的因果关系，用Vensim软件进一步定义出各个变量之间定量化的数量关系，建立系统动力学模型图。通过在计算机上进行仿真分析，对企业的各种管理策略以及内外部的环境变化在时间轴上描述出来，为企业的策略选择提供了数量化的决策依据，有利于企业更加科学地利用平衡计分卡工具来进行企业的绩效管理。
参考文献
[1] Lewy， Claude， Lex Du Mee. The Ten Commandments of Balanced Scorecard Implementation[J].Management Control and Accounting， 1998:108-123.
[2] Ahn， H. Applying the balanced scorecard concept: an experiential report. Long Range Planning，2001(34):441- 461.
[3] Norrtklit， H. The balance on the balanced scorecard-a critical analysis of some of its assumptions[J].Management Accounting Research，2000(11):65-88.
[4] Wolstenholme .Balanced Strategies for Balanced Scorecards: The Role of System Dynamics in supporting Balanced Score Cards and Value Based Management[C].The 16th International System Dynamics Conference， Quebec， Canada， 1998:25-63.
[5] F. Schoeneborn. Linking Balanced Scorecard to System dynamics[C].The 21st International System Dynamics Conference， New York， USA， 2003:165-182.
[6] Atkinson，J.H.Waterhouse and R.B..WellsApproach to strategic performance measurement[J].Sloan management review .1997，38(3):25-27.
[7] Malmi， t. balanced scorecard in finish companies: a research note[J].Management accounting research， 2001，12 (2):207-220.
[8] H. Akkermans， Kim van Oorschot. Developing a Balanced Scorecard with System Dynamics[C].The 20th International System Dynamics Conference，Palermo， Italy，2002.
[9] Sterman， J. D.， N. P. Repenning， and F. Kofman， 1997， Unanticipated SideEffects of Successful Quality Programs: Exploring a Paradox of Organizational Improvement， Management Science， 43(4)， 503-521.
关键词uml，rup，开放式学籍管理[4]
1、引言
uml是一种编制系统蓝图的标准化语言，可以实现大型复杂系统各种成分描述的可视化、说明并构造系统模型，以及建立各种所需的文档，它是一种定义良好、易于表达、功能强大且普遍适用的建模语言。uml的发展对软件工程的发展做出了杰出的贡献。
uml支持从需求分析开始的软件开发的全过程。uml通过三类图形建立系统模型：用例（usecase）图、静态结构图（对象类图、对象图、组件图、配置图）和动态行为图（顺序图、协同图、状态图、活动图），这些图可以从不同的抽象角度实现系统的可视化。
urm的发展经历了以下几个阶段。
最初的阶段是专家的联合行动，由三位oo（面向对象）方法学家[8]将他们各自的方法结合在一起，形成uml0.9。
第二阶段是公司的联合行动，由十几家公司组成的“uml伙伴组织”将各自的意见加入uml，形成uml1.0和1.1，并作为向omg申请成为建模语言规范的提案。Www.133229.COm
第三阶段是在omg控制下的修订与改进，omg于1997年11月正式采纳uml1.1作为建模语言规范，然后成立任务组进行不断的修订，并产生了uml1.2、1.3和1.4版本，其中uml1.3是较为重要的修订版。
目前正处于uml的重大修订阶段，目标是推出uml2.0，作为向iso提交的标准提案。
1.1uml的特点
uml具有以下特点[1]：
(1)面向对象。uml支持面向对象技术的主要概念，提供了一批基本的模型元素的表示图形和方法，能简洁明了地表达面向对象的各种概念。
(2)可视化，表示能力强。通过uml的模型图能清晰地表示系统的逻辑模型和实现模型。可用于各种复杂系统的建模。
(3)独立于过程。uml是系统建模语言，独立于开发过程。
(4)独立于程序设计语言。用uml建立的软件系统模型可以用java、vc++、smalltaik等任何一种面向对象的程序设计来实现。
(5)易于掌握使用。uml图形结构清晰，建模简洁明了，容易掌握使用。
使用uml进行系统分析和设计，可以加速开发进程，提高代码质量，支持动态的业务需求。uml适用于各种规模的系统开发。能促进软件复用，方便地集成已有的系统，并能有效处理开发中的各种风险。
1.2uml的面向对象分析设计过程
运用uml进行面向对象的系统分析设计，其过程通常由以下3个部份组成：
(1)识别系统的用例和角色
首先对项目进行需求调研，依据项目的业务流程图和数据流程图以及项目中涉及的各级操作人员，通过分析，识别出系统中的所有用例和角色；接着分析系统中各角色和用例间的联系，再使用uml建模工具画出系统的用例图，同时，勾画系统的概念层模型，借助uml建模工具描述概念层类图和活动图。
(2)进行系统分析，并抽取类
系统分析的任务是找出系统的所有需求并加以描述，同时建立特定领域模型。建立域模型有助于开发人员考察用例，从中抽取出类，并描述类之间的关系。
(3)系统设计，并设计类及其行为
设计阶段由结构设计和详细设计组成。①结构设计是高层设计，其任务是定义包(子系统)，包括包间的依赖关系和主要通信机制。包有利于描述系统的逻辑组成部分以及各部分之间的依赖关系。②详细设计就是要细化包的内容，清晰描述所有的类，同时使用uml的动态模型描述在特定环境下这些类的实例的行为。
2、uml面向对象分析设计在开放式学籍管理系统中的应用
uml是一种建模语言，是系统开发的一个组成部分，本身并没有关于开发过程概念的定义和表示符号[2]。uml的创始者比booch、jacobson和rumbaugh在rational公司的支持下综合了多种系统开发过程的长处，提出新的面向对象的开发过程，称为rational统一过程(rationalunifiedprocess，rup)。rup过程的核心工作流包括：业务建模、需求分析、系统分析与设计、实现、测试和系统配置。下面通过uml来分析并构造学籍管理模型，并结合rational统一过程加以描述，图形用rationalrose工具软件绘制。
2.1开放式学籍管理系统概述
随着网络技术和软件技术的飞速发展，特别是internet/intranet的出现及其相关技术的迅速发展，信息革命带来了全球范围市场竞争的日益加剧，对传统的办公教学和生活方式产生了巨大的冲击。办公自动化就是采用internet/intranet技术，基于工作流的概念，使内部人员方便快捷的共享信息，高效的协同工作；改变过去复杂，低效的手工办公方式，实现迅速，全方位的信息采集，信息处理。校园网的建设，为开放式的学籍管理系统提供了技术保障。
开放式学籍管理系统是一个由学校学籍管理信息中心监控，各教学系（部）、教研室分级管理，由学生档案管理、导师管理、授课教师管理、选课管理、成绩查询管理、打印报表等几部分组成，选课学生甚至联网的邻近院校共同参与的管理系统。
学籍管理由学校学籍管理中心监控，各教学系部、教研室分级管理，任课教师，选课学生共同参与。
2.2开放式学籍管理系统的用例和角色
业务建模和需求分析的目的是对学籍管理进行评估，采集和分析系统的需求，理解系统要解决的问题，重点是充分考虑系统的实用性。结果可以用一个usecase模型表达(图1)，模型中的活动者代表外部与系统交互的角色，包括学生、系统管理员，usecase是对系统需求的描述，表达了系统的功能和所提供的服务，包括学生档案管理子系统、导师档案管理子系统、课程管理子系统、授课教师管理子系统、选课管理子系统、成绩管理子系统、打印报表子系统。
图1中模型元素之间的实线表示二者存在关联关系，是学籍管理系统层的usecase模型，只包含了最基本的usecase模型，是系统的高层抽象，在开发过程中，随着对系统的认识不断加深，usecase模型可以自顶向下不断精化，演化出更为详细的usecase模型。
2.3开放式学籍管理系统分析与设计
系统分析与设计是研究欲采用的实现环境和系统结构，结果是产生一个对象模型，即设计模型。设计模型包含了usecase的实现，可以表现对象是如何相互通信和运作来实现usecase流的。对于系统的静态结构。可以通过对象类图、对象图、组件图和配置图来描述，对于系统的动态行为，可以通过顺序图、协同图、状态图、活动图描绘。这些图再加上支持说明文档就构成一个完整的设计模型。
(1)静态结构的分析设计
学籍管理系统中拥有大量数字化信息资源，这些资源是多种媒体、多种格式的，而且还是相互关联的。其数据量大，信息长度不定。非结构化信息与结构比信息并存。传统的数据库和信息管理系统在数据模型、系统结构、用户接口等方面都虚拟实现对这些数字化信息资源的管理和操作，这就决定了学籍管理必须采用面向对象的方法来建立数据模型和管理模型，建立面向对象的数据库。实现面向对象的信息管理系统。使用uml对学籍管理系统进行基于面向对象的分析和设计，可以从开发的第一步开始，从系统的底层就把握住学籍管理信息资源的特征，为下一步的具体实现打好基础。在为学籍管理系统建立模型时要涉及到处理大量的模型元素，如对象类、接口、组件、节点、图等。图2是学籍管理系统中的学生类。
在图2的学生类图中，包括学生类的属性和方法。例如：studentid是学生的学号，且数据类型为bigint(8)，且为主码；selectcourse（courseid:bigint，studentid:bigint）returnint，是类的方法，其入口参数为课程编号courseid和学生学号studentid，此方法作用是学生进行选课。
(2)动态结构的分析与设计
学籍管理馆提供的各种服务都是建立在分布、开放的信息结构之上。依托高速、可靠的网络环来完成。每项服务都可以看成一个事件流，由若干相关的对象交互合作来完成。对于这种系统内部的协作关系和过程行为，可以通过绘制顺序图和协同图来帮助观察和理解。
一个对象在双生存期间所经历的状态序列。对于把握对象的行为和状态的迁移变化是非常重要的，可以通过状态回来了解一个对象的历史，引起一个状态向另一个状态转移的事件，以及由于状态的转移而引发的动作。
此外，描述工作流和并发处理行为还可以用活动图，表达从一个活动到另一个活动的控制流，顾序图和协同图适合描述多个对象的协同行为，而状态图适合描述一个对象穿越多个usecase的行为。状态图与活动图的区别是：状态图描述的是对象类响应事件的外部行为。活动图描述的是响应内部处理的对象类的行为。图3是学生查询成绩的活动图。
图3中，学生登陆学籍管理系统，输入其用户名和密码，若用户名和密码有误则返回，否则进入下一步：首先选择查询类型（查询成绩），然后输入查询关键词，再进行查询，系统自动生成了成绩单。
2.4开放式学籍管理系统的实现、测试和系统配置
经过系统分折与设计后．就可以根据设计模型在具体的环境中实现系统，生成系统的源代码、可执行程序和相应的软件文档，建立一个可执行的系统．然后需要对系统送行测试和排错，保证系统符合预定的要求。获得一个无错的系统实现，调试的结果将确认所完成的系统可以真正使用。最后系统配置的任务是在真实的使用运行环境中配置，调试系统，解决系统正式使用前可能存在的任何问题。
3、小结
uml是一种功能强大的、面向对象的可视化系统分析的建模语言，它采用一整套成熟的建模技术，广泛地适用于各个应用领域。它的各个模型可以帮助开发人员更好地理解业务流程，建立更可靠、更完善的系统模型。从而使用户和开发人员对问题的描述达到相同的理解，以减少语义差异，保障分析的正确性。
通过对学籍管理系统的开发可以看到，uml作为软件工程中的建模语言，代表了面向对象方法的软件开发技术的发展方向，具有重大的经济价值和国防价值，并获得了国际上的广泛支持，具有非常好的应用前景。
参考文献：
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[5]张宪和，高校学籍管理系统分析与设计[j]，河南职技师院学报，1998，p90-96
论文摘要:分析了产品虚拟动态设计的一般过程，以数控车床关键部件一尾架为例进行研究。通过虚拟动态分析技术，确定了尾架系统是整机结构中的薄弱结构，存在动刚度严重不足的问题。根据新车床的结构布局情况，对尾架结构进行改造。改造后的尾架由上下2部分组成，cae分析结果表明，其结构动刚度得到很大的提高，为数控车床整机的动态优化莫定了基础。
0前言
机械结构虚拟优化设计是以 计算 机建模和仿真技术为基础，集计算机图形学、虚拟现实技术、机械动力学、有限元分析、优化设计等技术为一体，由多学科知识组成的综合系统技术，是机械结构动力学设计技术在计算机环境中数字化、图像化的映射。本文分析了机械产品虚拟动态优化设计的一般过程，以数控车床关键部件一尾架为例，建立了三维可视化的有限元cae模型，通过对模型进行结构分析，实现该部件结构的动态优化。
1机械结构虚拟动态优化设计过程
机械产品虚拟动态设计的一般过程是:先建立满足工作性能要求的产品初始cad模型(初步设计图样)，然后对产品结构进行动力学建模和动态特性分析，再根据工程实际情况，给出结构动态特性的要求或预定的动态设计目标，按结构动力学“逆问题”方法直接求解设计参数，或按结构“正问题”分析法，进行结构改进设计，直到满足预期性能设计要求，从而获得一个具有良好静、动态特性的产品设计方案，如图1所示。结构动态设计的主要内容包括:
(1)建立一个切合实际的结构动力学模型;
(2)选择有效的动态优化设计方法。
2机械结构建模分析及优化实例
以数控车床关键部件尾架为例进行研究。数控车床动态设计是在“正问题”处理方法的基础上进行的，数控车床共有零、部件800多个，其中对整机结构性能影响大的零、部件主要有以下几个:床身、主轴箱、尾架等。为使整机具有良好的动态性能，必须对关键部件进行优化。为此，应先建立数控车床主要部件的几何模型和满足其动力学特征的有限元模型，进行动态分析，根据动态分析的结果对原部件结构设计的薄弱环节进行动力学修改和结构分析优化，最终得到一个具有良好静、动态特性的产品设计方案。
数控车床的尾架安置在床身的尾架导轨上，并可沿此导轨调整其纵向位置。尾架套筒的锥孔装有后顶尖，用以支撑工件。由于尾架顶尖与主轴箱卡盘的同轴度直接影响着车床加工零件的精度，因此，尾架的结构是否合理对保证车床加工高精度很重要。
如图2为尾架系统的有限元模型，考虑到实际情况，将尾架导轨与两导轨座作为一体处理，尾架体与导轨之间以互为接触单元为主，每个导轨座均布4个全约束点，系统共有单元7 049个。得到尾架系统前三阶振型如图3(a),3(b),3(c)所示。表1列出了尾架系统计算频率及振型特性。
由分析可知，该尾架系统刚度很弱，相当于简支梁，是整机结构中非常薄弱的部分。综合新车床的布局，考虑铸造工艺性，尾架的导轨直接与床身一体，优化后的尾架由上下2部分组成，如图4所示，其有限元模型如图5所示。
建立改进尾架的有限元模型，系统共有2 210个体单元，对尾架上下2部分祸合12个节点，前三阶固有振型如表2所示。
由表2可知尾架的频率得到了很大的提高，振型也有了很好的改善。
关键词：统计 教育管理 运用
统计方法作为一种实证性研究，广泛运用在社会生活的各个领域，它为理论研究提供了验证的依据，使得理论与实践更加紧密地结合在一起。教育统计是研究如何收集、整理、分析由教育调查和教育实验等途径所获得的数字资料，并以此为依据进行科学推断，揭示蕴含在教育现象中的客观规律，从而提高教育工作的科学性及其效率。教育统计作为一种认识学校教学活动及其规律的工具，它是学校教学管理中不可缺少的重要手段。
1.各种统计方法在教育管理中的实际运用
1.1 利用统计图、统计表对各种教学信息进行收集、分析
教学信息的收集、分析、处理是教学管理的重要环节，对教学工作能够进行指导和控制，以达到解决问题、实现教学目标的目的。因为资料的收集大多都是定量数据，如何把规律、不成系统的大量信息按照一定的规律成顺序加以分类和整理，找出出现问题的原因和解决问题的对策，对原始资料加以科学统计整理至关重要。
在学校的教学管理中对原始资料最常用的统计方式就是利用统计表和统计图。统计表包括简单表、分组表和复合表。统计表可以将大量数据的分类结果，清晰、概括、一目了然地表达出来，明显地反映出事物的全貌及其所蕴涵的特性。统计图是依据数据资料，应用点、线、面、体、色彩描绘整齐有规律，简明又知其数量的图形。它比数据更具体，给人以生动、深刻的印象。教学管理人员能够利用统计表和统计图把学生学习的各方面状况信息迅速进行整理和分析，及时提供给相关部门和领导，作为他们决策的依据之一;同时要把信息反馈给教师，使教师能了解目前学生学习动态，积极采取措施，逐步端正学生学习态度，激发学生的学习兴趣。利用统计表和统计图收集、整理、分析教学上的原始资料能使学校的教学管理更规范化。
1.2 利用集中量和差异量对学生考试成绩进行分析
考试是教学管理控制的一般性方法。考试完成后一般需要进行考试分析，考试分析分两种情况，一种是进行集体成绩分析，主要是用集中量和差异量进行分析。在集中量中最重要的是平均数和中数，平均数是一个集体考试成绩的平均分数，是集体学习成绩集中趋势和典型水平的代表值。平均成绩有两个作用：一是可以据此进行平行班考虑成绩和本班以往考试成绩的分析。二是可以和中数配合判断学生集体成绩的分布情况。
分析集中成绩，只有集中量是不够的，还要与差异量配合，才能较真实地反映学生成绩的基本情况。目前用得最多的就是标准差。作为常用的离散程度指标,在教育统计中具有十分重要的作用,它是用来反映学生间考试成绩的个体差异。二是进行个人成绩的分析，用标准分数对考试成绩进行分析就比较科学。标准分数一是可以进行分数之间的比较，二是可以表明原始分数的地位，三是利用标准分可以合理地比较学生的总成绩，确定某学生在学科上的优势。
教学管理人员对学生成绩进行集中量和差异量分析的基础上，把结果上报给相关领导，对领导进行教学改革和创新进行决策时提供科学的依据。同时把信息及时反馈给任课教师，使教师能从统计分析结果中找到今后教学内容和教学方法改革创新的启示，做到因材施教。
1.3 利用正态分布对试卷进行定量分析
学生的考试成绩一般是服从正态分布的。因此，在各种测验成绩的分析中可以利用统计理论中的X2（卡方）检验法，即用由实际频数分布来检验其总体是否符合或拟合某种理论分布（这里指的就是正态分布）。
正态分布它是以总体平均值?滋为中心，以“中间高，两侧低、左右对称”为特点的表示事件概率的钟形曲线。常态分布一般用Ν（?滋、б2）表示，Ν是常态之意。正态曲线的“高、矮、胖、瘦”特点由б决定，而正态曲线的位置由?滋决定。这样只要?滋与б这两个参数定了，常态曲线的位置和形状也就完全可以确定了。利用常态分布的公式就可以区分出处于各个分数区间的人数有多少，占考试总人数的百分比有多少。利用正态分布可以对试卷进行定量分析。一方面分析试卷的难易程度，另一方面阅卷过程中是否有送分的现象，通过查看分数的真方图是否有缺口，破坏正态分布的规律可以分析出。再一方面就是反映了学生的学习差异水平。通过计算得出的离差系数，说明学生学成绩是波动大还是波动小。
通过运用正态分布对试卷进行定量的分析，可使教师比较深入的了解教学情况，分析存在的问题及原因，可以有针对性地提出改进办法和措施，有利于提高教学的质量。
1.4 利用正态分布在测验记分方面的科学性
正态分布除了可以对考试试卷进行科学全理的定量分析之外，还具体的运用在测验记分方面，主要表现在以下几个方面：
1.4.1 能将原始分数转换成标准分数
在学校教学管理中，教师比较学生几门学科的总成绩时，往往是将几门学科的原始分数相加要和，比较其总分。其实各科原始分数缺乏相等的单位，故是不能相互比较的，也不能相加要和。若各科原始分数呈正态或总体呈正态分布，则可以将各科原始分数转换成标准分数求其和，再比较其总分的大小。
1.4.2 确定录取的分数线
在选拔性或竞赛性的考试中，录取人数或授奖人数（或比率）往往是事先确定的。若考分呈正态分布，在根据考试结果确定录取或授奖的分数线时，可将录取数或授奖人数比率作为正态分布中分线右侧，即上端的面积，由此找出相应标准分数Z值，然后根据Z=（X－X）/Бx，已知Z值原始分数。
1.4.3 确定等级评定人数
若学生知识能力的水平呈正态分布，拟将之分成等距的几个等级，在确定各等级人数时，可将正态分布基线上Z=－3至Z=﹢3之间的6个标准差的距离分成相等的几份（因为在Z=－3至Z=﹢3之间的面积已达0.9973几乎包括了全体学生），然后用附表求出各段Z值的面积，再乘以学生总人数，即为各等级的人数了。
1.5 利用概率及概率分布作出对学生掌握知识真实水平的判断
运用概率及概率分布的理论，对数据所属的总体的某种特征，做出具有一定可靠程度的估计和推断。其中二顶分布是一种离散型的随机变量的概率及概率分布，在教学中可以利用公式得出，如果在几选一的试题中，学生是凭猜测还是真实水平答对答案做出估计，从而改进教学方式和手段，使学生真正的掌握学科知识，避免学生是凭猜测答对问题。
2.充分发挥统计方法在教育管理中的运用
为了使教育统计方法更好的服务于我们的教育改革，就必须从观念、方式、方法上充分的利用教育统计学的知识体系，充分发挥统计方法在学校教育、教学管理中的运用空间。
2.1 更新观念，以统计自身的改革促进教育教学改革和发展
教育改革需要借助于教育统计方法来实现。因此为了适应现代教育管理和教育改革的需要，就必须先进行自身的改革，促进高等教育改革的发展。自觉的利用统计的知识进行科学的、合理的教学数据处理和分析。
2.2 拓展教育统计应用空间，开发统计服务功能
教育统计应从单纯为上级服务为主，转向教育统计既要为上级服务，又要为学校内部教学管理、教育改革服务。教育统计要面向社会，面向市场经济，为提高学校的办学效益和质量服务。
2.3 加强教育统计和教育管理队伍建设，提高统计者和管理者素质，适应教育改革需要
教育行政部门应对各高校担任统计的人员进行统计专业知识培训，以确保基层教育统计的准确性。教育统计要在教育管理和教育改革中充分展示应用空间，就必须将教育统计与教育管理融为一体,在学校教学管理队伍中普及教育统计知识，让管理人员能主动地将教育管理与教育统计有机地结合起来，积极挖掘统计信息资源，研究教育和教学管理规律，服务于学校的教学管理和教育改革，提高办学效率，促进教育事业和教育改革的发展。
参考文献：
[1]王孝玲.教育统计学.华东师范大学出版社.
[2]戴忠恒.教育统计.测量与评价[M].中国科学技术出版社.
【关键词】有限元；分析软件；机械
由于现代社会对计算机技术普遍使用，有限元分析工程设计与分析也随着得到了重视，最早将有限元分析方法运用起来是在求解线性结构问题上，对结构场和流场的有限元分析结果实交叉迭代求解，在CAE软件上藕合场将是其以后的进展方向。机械开发商即使消耗大量的资金在软件功能上，还是不能更好的满足顾客的需求，为此机械开发商必须清楚了解了顾客的实质状况才能针对性的对软件运用创新的有限元计算方式。既能精确的解决复杂的本构行为，又能更好的适用于材料在快加载速度下的断裂问题。增强机械加工数据处理功能，研究开发求解非固体力学和交叉学科的FEA程序，为可视化图形技术开发提供了强有力的工具。有限元方法形态相当丰富，新产品设计与产品开发的需求越来越严格，有限元分析技术正逐步的大量用于机械软件中。ANSYS是最为通用和有效的商用有限元软件之一，利用虚拟成形试样产品等功能而通过机械动态优化设计，使产品能快速响应市场.并在最短的时间内以较高性能价格比的产品占领市场，是当今企业得以生存和发展的关键环节。
1 结构优化设计与有限元法
有限元法其实就是将整体的系统进行分解，分别对每个环节进行相似的解答，应用有限元方法将工作运行中的桨叶按正规方式进行组装，就产生原有系统的分析，经过网格的划分与分析等计算步骤得出类似的系统，这就形成了相应的数值模型。优化问题是通过优化模型的建立，运用各种优化方法，通过迭代计算，得到最优设计方案。目标函数以最小化的函数，依据尺寸、制造费用等性能准则，设计变量通常包括几何尺寸、材质、载荷位置、约束位置等，根据设计变量的准则来判断设计的模型响应参数项通常包括内力、位移等，机械结构常采用51MO采集方式进行模态分析。信号采集不可避免地含有噪声信号。在信号采集过程。
2有限元分析法在机械制造中的具体应用
2.1在机械结构系统中的应用
有限元分析法计算机械结构系统受到外力负载结果，判断是否符合设计要求。由于机械结构系统的几何结构相当复杂，负载也相当多，依据理论分析往往无法进行。有限元软件多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置，计算功能支持分布式并行适合于大型机械制造与加工环节的计算。机械加工中处理中建模的顺序也就应该是与命令菜单编排相同的顺序，建立模型划分网格，将不同类型的单元混合使用。在通用后处理器中生成动画，计算结果的变形动画，通过简单的菜单完成，输人参数，然后通过关键点生成梁实体模型。本实验利用了ANSYS软件对矩形截面梁结构进行静力有限元分析。熟悉了有限元的建模、求解及结果分析的步骤和方法；同时加深了有限元理论关于网格划分概念、划分原则等的理解。ANSYS的学习、应用是一个系统、复杂的工程，由于它涉及到多方面的知识，所以在学习ANSYS的过程中一定要对ANSYS所涉及到的一些理论知识有一个大概的了解以加深对ANSYS的理解。
2.2 在机械动力学中的应用
建模机械结构的动力学模型可采用试验建模、解析建模及二者的混合建模方法建立。试验建模随着试验模态测试技术的发展，测试精度为机械结构的动特性分析提供了可靠的基础。但是以试验模型进行动态优化设计相当困难。解析模型可利用有限元法等分析途径加以建立，有限元法成为机械结构主要的分析建模方法。但是精度还不能完全满足要求，为充分发挥有限元理论分析的各自优势，用试验模态分析结果检验与修改有限元模型，以动态子结构法为基础，建立结构系统的混合动力学模型。采用试验模态分析修改有限元模型，建立结构系统合理的动力学模型。使其更符合机械结构的实际边界条件。混合建模方法是已成为机械结构建模实用、可靠的建模方法。可以模拟绝大部分工程材料的线形和非线形行为，进行静态和动态分析，让后用于合适的分析类型，进行生存力分析和疲劳寿命预估；析架的实际构造的每个节点都受一个平面汇交力系的作用，计算梅架内某个杆件所受的内力，可以认识析架的概念及计算方法，在机械设计中发挥具体的作用。
2.3机械动态优化优化设计，建立有限元分析模型
设计过程中根据上吊装件在实际应用中的约束情况，启动有限元分析算例，将钢板面、接点、无缝管焊接处等进行仿真模拟约束，可以有效地解决各种约束条件控制的各类结构的尺寸、形状，适用于实际工程结构优化的软件也在发展之中，针对机械优化问题的复杂性，归结为模糊非线性规划，有限元法和试验模态分析方法紧密结合，建立模态坐标和模态综合的理念，这些方法在实际机械制造中得以广泛应用。
2.4有限元分析与机械动力学分析
例如：汽车车轮是汽车的重要部件，他的材料和制造质量不仅直接关系到人的安全，应尽可能减轻其质量和美化其美观。汽车钢圈在使用中强度低面被损坏，具统计表明，轮辐出现裂纹的位置相对也比较集中，由于钢圈受力比较复杂，采用有限元方法，这种补贴贴可功不可没采用自顶向下的建模方法，对原产品研究来发现产品的不足以改进产品，可以说的比较具体的。而我们研究的结果是理论最终指导设计和改进其结构。
随着有限元分析方法在机械领域的不断应用，机械产品要求的也不断提高，有限元分析方法的结构动力学分析高速压片机的振动、噪音问题，推动机械产品质量、稳定性和生产效率的提升。通过介绍重要部件的有限元仿真计算处理，克服了有限元分析软件的CAD功能较差的缺点，提高了机械设计的效率，这些软件对于大型工程机械的设计制造都有一定的现实意义。
参考文献：
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建立系统数据库是一项工作量大而又及其重要的工作,需要收集和整理大量数据资料,并且根据数据的类型、特征、含义和各种数据之间的逻辑关系来组织数据库的逻辑结构。系统数据库建设的好坏最终直接影响着系统建设的好坏;2)根据系统设计的总体目标和要求,按照系统可操作性和易用性原则设计系统的总体结构,确定其功能模块;3)根据运用地理信息系统平台提供的组件,二次开发函数及类库,结合可视化的开发语言(VB/VC++)和各种环境评价预测模型建立生态环境地球化学信息系统。系统数据库的建立数据库的建立是生态环境地球化学评价信息系统建立过程中的一个关键环节,其很大程度上决定了最终信息系统的质量。信息系统的很大部分工作是存储,管理和检索大量的数据,使用户能够方便和有效地访问系统中的数据。因此,设计一个合理而高效的系统数据库结构模式至关重要,其能使整个系统迅速、方便、准确地为用户提供所需的数据。根据生态环境地球化学调查和评价的要求,生态环境地球化学评价信息系统数据库应该包括以下内容。1)基础地理数据库。包括:区域水系图、地形图、行政区划图、地质图、交通分布图、居民地分布图、基础设施分布及其属性数据等。2)生态环境地球化学信息数据库。包括:各种介质的地球化学采样点数据、地球化学元素分析结果数据、水文生态测试数据、农业林业数据、城市调查数据等空间信息及属性信息。3)各类标准数据库。包括:土壤分级标准,土壤环境质量标准,水质评价标准,生活饮用水卫生标准等。4)生态环境模型库。包括:土壤评价模型,水质评价模型,环境综合评价模型等。5)调查成果资料,相关法律法规资料等。系统的功能模块介绍根据系统设计的目标,生态环境地球化学评价信息系统应该包括如下几个功能:系统的基本功能;地图的显示和控制功能;环境地球化学信息的属性和空间数据管理功能;环境地球化学空间和属性信息的查询和统计分析功能;环境地球化学信息的分析评价和预测功能;各种专题成果的表达和输出功能;各种文档资料的管理和维护功能。系统基本功能模块包括:工程数据的加载、保存、导入导出、打印、系统环境的设置,以及帮助等功能。地图显示与控制功能模块包括:地图导航;放大、缩小、漫游、刷新;图层添加、删除、更新、选择等功能。环境地球化学信息的属性和空间数据管理功能模块包括:对属性和空间信息显示、删除、添加、更改、备份等功能。
环境地球化学空间和属性信息的查询和统计分析功能模块
1)空间和属性信息查询方式主要包括以下四种。①属性浏览,以列表的方式显示被选择图层的全部属性数据;②基于空间特征的矩形查询,根据用户鼠标操作所选择的矩形空间范围,系统查找出该矩形空间范围的空间实体,以及它们的属性,并以列表的方式显示被选择空间实体的属性信息;③基于空间特征的点选择查询,根据用户鼠标所点击的位置,系统查找该位置是否有空间实体,如果有,则显示该空间实体的属性信息;④基于属性信息的查询,在属性数据库中实现属性信息的复合条件检索,筛选出满足条件的空间实体,以及它们的属性,显示这些空间实体的属性信息。这四种查询方式的查询结果都应该实现了属性数据与图形空间实体的联动与闪烁,并且被选择的空间实体要闪烁显示,相应的属性数据也应该高亮度显示。2)空间和属性信息的统计分析应该包括以下内容。①对被选择专题图层数据的各个属性字段进行基本统计量的统计计算,这些基本统计量包括最大值,最小值,平均值,中位数,标准方差等,并且根据被选择的属性实时生成相应的各种统计图件;②对被选择专题图层数据的各个属性字段进行相关分析,分析各个属性字段之间的相关程度;③对被选择专题图层数据的属性字段进行回归分析,因子分析、主成分分析、聚类分析等统计分析,以便挖掘更多的隐含环境信息。环境地球化学信息的分析评价和预测功能模块该模块是系统中非常重要的一个功能模块,应该能把生态环境地球化学评价和预测的新思想、新方法融入到其中,真正做到数据与图形相融合,GIS与生态环境数学模型相结合,评价标准与评价方法想结合。1)评价模块,应该包括:单因子评价,多因子评价、模糊综合评价,空间结构分析,空间插值与等值线成图等。单因子评价、多因子评价和模糊综合评价块应该实现根据被选择专题数据,自动判断其类型(土壤、水、动物等),然后,根据类型自动在评价标准数据库中检索其相应的评价标准进行评价。空间结构分析、空间插值与等值线成图应该能够根据被选择专题数据的属性字段,利用地质统计学和各种插值方法(样条插值,邻域插值,Krige插值等)对该字段进行等值线成图。2)预测模块,应该是一个相对比较灵活和难以把握的模块,该模块功能的设计完全取决于所建立的预测模型。现有比较普遍的预测的包括时间序列分析,灰色预测,马尔可夫概型分析等预测模块,当然也可以建立其他的生态环境预测模型。专题成果的表达和输出功能模块专题成果的表达和输出功能模块主要包括两个方面:第一方面是对各种评价结果图,等值线图,环境预测图的显示,打印,导出;第二方面是对专题成果以报表的形式显示,保存,打印等。文档资料的管理功能模块生态环境地球化学调查取得了大量的成果,这些成果大都以文档的形式存在。除此以外,与环境相关的法律法规,评价标准以及评价方法等资料也大都以文档的方式存在。因此,科学而有效地管理这些文挡资料非常的重要。文档资料的管理功能模块包括文挡的实时查询,添加,修改,删除等功能。
实例
按照上述的思路和方法,笔者选用MapGIS作为二次开发平台,Access作为属性数据库管理系统,VisualC++作为开发工具,建立了洞庭湖湿地生态环境地球化学评价信 息系统。系统实现了工程管理,地图控制,空间和属性数据查询,统计分析,以及专题数据环境评价等功能。系统界面如图4所示。5结束语虽然地理信息系统(GIS)以其独特的技术手段和强大的空间数据管理、分析、显示能力,解决了目前很多地质和环境领域的问题。但是,充分运用地理信息系统(GIS)对空间数据的显示和分析能力,结合生态环境模型,建立生态环境地球化学评价信息系统对生态环境地球化学信息进行管理、处理、分析和评价还处于探索阶段。本文对GIS在生态环境地球化学评价信息系统建设工作作了一些有益探索,希望以此推动生态环境地球化学评价信息系统的进程,提高我国生态环境地球化学评价,以及预测预警水平,为生态环境地球化学科研工作注入新的活力。
