驼峰作业

论述编组站CIPS环境下计算机联系系统专业：铁道通信信号班级： 12信号（2）班姓名：学号：2012指导教师：华东交通大学轨道交通学院完成日期：2014年12月4日论述编组站CIPS环境下计算机联系系统1. CIMS/CIPS理论CIMS/CIPS作为一个理念多年来被国内外企业、学术界及政府所重视，不断健全与发展，在国内外机械制造、石油化工等行业形成了大量成功应用实例，但在我国铁路行车领域尚无先例，基于该理论研发的铁路编组站综合自动化系统(CIPS)在成都北编组站投入使用，之后又推广应用于武汉北编组站和贵阳南编组站，将我国铁路编组站的信息化与自动化水平提高到一个崭新的阶段。

CIMS是1974年由美国Joseph Harrington博士提出的组织企业生产的CIM理论与思想，经过世界各国长期研究、实践和发展成了工厂计算机集成制造系统实用化装备，是制造企业综合自动化的解决方案。

随着CIMS不断发展与实践，在离散制造业成功应用之后，进一步推广应用到流程工业过程生产类的企业，形成CIMS的分支，称为CIPS (Comput-er Integrated Process System)，即计算机集成过程系统。

CIPS是流程工业综合自动化发展的趋势，它是在计算机技术、通讯技术、自动化技术、信息化技术和各种生产技术的基础之上，集控制、调度、管理、经营、优化、决策于一体，构成企业级运营决策、管理信息、生产调度、监督控制和直接控制在内的全部生产活动的综合自动化，形成一个总体最优的、高质量、高效率的智能综合自动化系统，从而达到提高企业经济效益和综合竞争能力的目的。

CIMS/CIPS作为现代化生产的一种理论，其核心便是集成。

集成的作用是将原来独立运行的多个单元系统组织成一个协同工作的、功能更强的新系统。

集成不是简单地叠加，而是有机组合。

集成的目的是协调发挥各个分系统的优势，取得整体效益。

CIMS/CIPS理论认为企业生产包括人(组织、管理)、技术和经营三要素的集成，其中，尤其要重视发挥人在现代企业生产中的主导作用;企业生产活动中包括信息流及物料流两大部分，重点是信息流的管理运行及信息流与物料流间的集成。

在实现方面，CIMS/CIPS还延伸和积累了大量的方法、实现技术及支持开发工具的研究成果，用于指导企业CIMS/CIPS正确设计、实施和运行，包括企业运行模式;体系结构、参考模型、建模分析和设计优化方法、实施方法论;系统的集成技术和集成工具等，用于从整体上分析开放型、大规模、多层次、多模式、多视图的复杂系统。

此外，还有CIMS/CIPS系统通信网络与信息集成研究、复杂工业系统集成控制与优化的理论及方法研究、开发工具和集成平台的研究、人机联系研究等关键理论与实用技术。

2.编组站综合自动化系统实践铁路编组站是承担货车中转的技术作业站，是货运列车的加工厂，大型编组站属铁路规模最大的车站，通常占地(10 x 1. 5) kmz，分6 、7个车场，由100多条股道、500多组道岔、500多架信号机和数千轨道电路区段组成，24h昼夜连续生产，日办理货车数量达2万辆左右，直接生产人员数百人，由铁路的运输、机务、车辆、电务、工务等部门协作生产，基本生产流程有列车到达、列车解体、列车集结、列车编组和列车出发，属于较为典型的复杂流程工业体系。

编组站是铁路各种自动化与信息化技术密集发展之地，数十年来己积淀了大量独立运行的单项自动化与信息化技术与系统，相对比较成熟。

1997年开始尝试基于既有系统互联互通、信息共享，但收效甚微，无法满足进一步提高企业竞争力和生产效率、进一步整体优化的强烈需求。

在这种背景下，受到CIMS/CIPS 原理的启发，2004年开始提出和正式立项研究CIMS/CIPS理论与技术应用于解决铁路编组站的综合自动化问题，并且在方案规划、运行模式、体系架构、建模分析、集成方法以及项目实施等各个方面受到CIMS/CIPS理论的指导，项目研究过程大量贯穿应用了CIMS/CIPS的关键技术，结合铁路编组站自身的生产特点和运营管理特点，采用原始创新+集成创新研发成全新的编组站综合自动化系统，成为CIMS/CIPS在铁路应用的成功案例，拓展了CIMS/CIPS的应用领域，同时也健全和发展了CIMS/CIPS的技术。

3.集成是核心根据CIMS/CIPS原理，编组站CIPS的研究以信息集成为核心，将零散割裂的单元设备整合为统一的集成系统，达到决策智能化、指挥数字化、执行自动化和管理现代化，实现编组站大幅度减员增效，推动运营组织流程再造，提高生产的整体效率和效益，创建新一代编组站现代化模式。

编组站CIPS系统采用了信息集成、技术集成、功能集成、管控集成、网络集成和系统集成手段，实现了整个编组站包括运营决策、生产管理、生产调度、监督控制和直接控制在内的全部生产活动的综合自动化。

3. 1信息集成在编组站实现综合自动化之前，在用有多达十几个平行的、技术门槛较低的信息系统，这些信息系统按照部门、业务类别、职能、甚至按岗位建设与使用，成为实现综合自动化的最大障碍。

按照CIPS集成理论，信息集成是核心，而任何一个既有信息系统均难以简单扩充担当信息集成的重任，为此综合自动化的突破点首先是按照原始创新的技术路线研发了一个高端的信息系统，围绕编组站的整个生产加工流程，流水线上的分门别类单项信息系统被统一的共享数据平台所取而代之。

从分到合在技术及管理上均是一个艰难的过程，但最终做到了。

统一新建的综合信息平台包含了全部生产的调度计划信息、执行过程信息和历史数据，内部形成了一个生产环节的信息输出构成下游生产环节的信息输入，按照生产的客观规律实现了信息联动，减少了信息的人工录入，保障了信息的一致性，信息质量得到大幅提高。

因生产过程中过程控制系统产生的反馈信息也被集成，实现了信息流与车流、作业流的自动同步。

3.2技术集成单元系统采用单项技术，编组站CIPS作为综合自动化系统，必然要综合应用铁路运输生产技术、铁路运输管理技术、铁路信号自动化技术、计算机技术、信息技术、网络技术和系统工程技术，这些技术被有机地结合，不同技术相互渗透与融合，形成了一个跨领域、跨专业的集成技术平台。

因各种技术分属不同的学科，尤其是专业性较强的技术全面掌握非常困难，技术集成意味着开发难度较大。

3.3功能集成过去编组站的生产与管理功能由不同的信息系统、控制系统和监控系统分担，其中部分功能仍采用人工模式投入大量人力完成。

采用编组站CIPS后，实现了编组站管理、调度、决策、优化和控制功能的一体化，当然编组站CIPS不是原有各种系统功能的简单集合，为此在功能集成方面，结合编组站的生产规律，进行了大量需求创新和功能挖掘，在原有独立的单元系统的功能基础上，制定了协同的、有机结合的、更强大的综合自动化功能目标。

3.4管控集成管控集成指信息管理与过程控制的一体化，是功能集成的组成部分，但针对铁路编组站状况是一个切入点和亮点。

管控一体化首先针对过去铁路编组站管控脱离状况而言，即生产管理和调度计划环节的信息管理，与执行环节的过程控制分属不同系统，甚至在传统产业结构中分属不同的行业，虽然在业务上两者之间属指挥与被指挥的关系，但传统模式下两者之间完全依靠人力接收、部署、理解和贯彻执行，没有系统间的双向信息有机联系。

管控一体方案将过程控制单元作为信息系统的下层，受到信息管理系统的支配与驱动，创造了编组站列车、调车等各种进路在无人参与下按计划自动执行的高级模式。

由于下层控制单元是按功能和区域划分，运行在不同生产环节的个体，对于连续生产企业，CIPS环境下的信息管理系统功能不仅仅是生产调度计划的管理，也是自动化生产流水线上不同生产环节的链接纽带，承担着过程同步与过程协调的作用，因此对IT具有相当程度的实时性要求。

从另一个角度，CIPS环境下的信息处理平台同时也是企业生产的大联动机，必须与控制单元互动形成管控闭环。

尤其针对铁路行业，信息平台加工产生的信息输出至控制单元执行直接涉及行车安全，传统IT的技术方法与手段不足以支持，为此编组站CIPS开创性地提出和实施了信息联锁的理念与技术，按照生产本身的规律建立全方位、多层次的信息制约与信息安全保障机制。

3.5网络集成过去系统不同，平台不同，网络自然也不同，编组站CIPS需要统一规划分层建网，合理使用，包括有线网、无线网和现场控制网，并统一部署网络安全规划与策略。

有线网统一采用千兆以太网(GE)技术，为此建设环站场高速光纤通信干线网，承载信息系统内部通信、中心服务与分散在现场客户端通信、管理系统与控制系统间通道，以及中心与无线基站的通信。

无线网统一采用无线局域网(WLAN)技术，与有线网无缝连接，主要用于中心与站内运行的调车机车之间的数据通信，并预留了外勤人员手持移动设备的联网，为此在机车上建移动基站，地面建固定蜂窝基站。

现场控制网基本上沿用控制系统的现场控制总线，个别控制系统采用工业以太网，纳入综合布线与统一建设。

3.6系统集成系统集成指研发与工程实施技术路线，即系统的实现方法，这样一个庞大而复杂的系统不可能从零做起，面向大量的既有系统需要有一个合理、优化的整合方案。

既有系统，尤其是编组站控制技术是几代人努力的成果，饱含了专业技术发展的积累和沉淀，这些系统一直封闭独立运行，背后有不同的专业团队支撑，系统集成的主要内容是统一标准、规划与组织，按集成创新的路线对既有系统进行技术升级，满足综合自动化系统的整体要求。

被集成的过程控制系统类别有:车站计算机集中联锁系统、驼峰自动化系统、调机自动化系统和停车器控制系统。

4.实施效果编组站CIPS使铁路编组站生产与运营发生了巨大的变化，由于实施CIPS技术，成都北编组站获2009年度中国土木工程学会颁发的《中国土木工程詹天佑奖》，武汉北编组站获2010年度中国土木工程学会颁发的《中国土木工程詹天佑奖》，具体效果如下。

4. 1生产流程再造在编组站CIPS的支撑下，较大幅度地促进了生产运营组织的优化，减少了生产组织和调度指挥层次，扩大了岗位作业的范围，以武汉北为例，调度指挥由传统上站调—场调—区调—区长四个指挥层次，减为站调—场调两个指挥层次;与规模相当的传统编组站比较，其所需13个楼(信号楼4个、驼峰作业楼6个、编尾楼2个、调度楼1个)的功能全部集中在调度大厅实现，序岗位由25个减少到19个，压缩24 %。

由分散到集中并非简单地点上的迁移，它体现了调度与监控人员的集中，分散指挥上升到统一指挥，以及生产布局的优化。

4.2决策智能化信息集成形成了统一信息平台，同时集成了执行结果反馈信息，极大地丰富和改善了决策优化的信息环境，使得过去决策算法中不确定或不确切的信息变得确定和确切了，决策结果更加准确实用，行车指挥智能化程度大幅提高，改善了信息系统即办公工具的形象。